CN104269858A - 一种高压配电网无功规划优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压配电网无功规划优化方法。特征是在已确定网架的基础上，合理地规划无功补偿装置的容量，减小配电网无功功率流动，保证配电网安全、优质、经济地向用户供电。具体实施步骤见摘要附图。本发明用于电网部门合理配置高压配电网无功补偿装置建设。

Description

一种高压配电网无功规划优化方法

技术领域

本发明属于电网无功补偿领域，尤其涉及一种高压配电网无功规划优化方法。

背景技术

无功规划是在电源规划和电网规划的基础上,确定无功补偿设备的安装位置和容量大小,实现系统的安全经济运行。无功规划是含有众多离散变量的多约束复杂优化问题,目前国内对于高压配电网的实际研究应用针对性还不强，使用的方法多为遗传算法等。遗传算法是一种搜索方法，存在早熟和时间过长等问题，对于大型配电网，这一矛盾更加突出，其实用性有待提高。选取典型区域推广的方法在很多供电公司中应用，实用性较强，但准确度较弱。

本发明以全网电能损耗最小为目标函数，约束条件选取实际变量约束，重点考虑实际无功补偿方法，根据规划年负荷和变电站的潮流结果，结合规划年运行方式，对各相关变电站进行实际的无功规划，

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高压配电网无功规划优化方法，用以电网部门合理配置配电网无功补偿装置。

其特征是以降损节能为目标，目标函数为全网电能损耗最小：

$\mathrm{\ΔP}=\min \underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_1(U_i,K_i,Q_i,S_{\mathrm{ref}})$

约束条件：

$P_{\mathrm{Gi}}^k-P_{\mathrm{Di}}^k-V_i^k\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_j^k(G_{\mathrm{ij}}\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}^k+B_{\mathrm{ij}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}^k)=0$

$Q_{\mathrm{Gi}}^k-Q_{\mathrm{Di}}^k+Q_{\mathrm{Ci}}^k-V_i^k\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_j^k(G_{\mathrm{ij}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}^k-B_{\mathrm{ij}}\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}^k)=0$

$V_{i\min }^k\≤V_i^k\≤V_{i\max }^k$

$T_{i\min }\≤T_i^k\≤T_{i\max }$

$Q_{\mathrm{C\; i}\min }^k\≤Q_{\mathrm{Ci}}^k\≤Q_{\mathrm{C\; i}\max }^k$

$S_i^k\≤S_{i\max }$

式中P_Gi、Q_Gi——节点i注入的有功和无功功率；

P_Di、Q_Di——节点i的负荷有功和无功功率；

n——节点总数；

Q_Ci——电容器无功补偿容量；

k——系统不同的负荷水平参数；

——控制变量，分别为有载变压器变比和i节点的补偿容量；

V_i、S_ref——状态变量，分别是负荷点电压和平衡节点的出力；

——支路通过的功率。

求解过程可用附图表示，P_m为假定的最小网损值，通过优化潮流算法，得到网络各节点和支路等的实际运行状态。然后通过无功优化配置计算，对不满足网络约束的节点或支路进行无功的自动补偿。在轻负荷时不允许过补偿,否则由于无功补偿容量过大，会使功率因数超前，向电网倒送无功，是不经济的。在不同功率因数的条件下，每千乏补偿容量取得的补偿效益是不相同的。

当节点不满足电压约束水平时，加装补偿电容所需无功补偿容量为 $Q_C=\frac{{U_{2L}}^{\′}\mathrm{\Δ}{U}_L}{x},$

式中jx——该条线路电抗为；

U_2L′——投入电容后变电站母线线电压值；

ΔU_L——电压增量。

当节点不满足功率因数约束时，通过提高功率因数需要确定补偿容量。具体方法如下：如果该节点的有功功率为P，补偿前的功率因数为补偿后的功率因数为则所需补偿容量若需要将提高到大于小于则补偿容量应满足当节点不满足网损约束时，则需要根据目前网损和目标网损之间值的比较来确定补偿容量，则补偿容量

式中ΔI_X——补偿前后容性电流差值；

U——该节点电压；

P——该线路有功功率。

附图说明

图1是高压配电网无功补偿优化规划流程图；

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1是高压配电网无功补偿优化规划流程图。

步骤1：设定尽量小的网损值，输入原始数据。

步骤2：进行潮流计算。

步骤3：判断是否违反约束条件，若是则对不满足的节电进行无功补偿，回到步骤2，若否进行步骤4。

步骤4：求出目标函数。

步骤5：判断目标函数是否小于设定值，若是则计算完毕，若否则对不满足的节电进行无功补偿，回到步骤2。

Claims (1)

1.一种高压配电网无功规划优化方法，其特征是算法以降损节能为目标，目标函数为全网电能损耗最小：

$\mathrm{\ΔP}=\min \underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_1(U_i,K_i,Q_i,S_{\mathrm{ref}})$

约束条件：

$P_{\mathrm{Gi}}^k-P_{\mathrm{Di}}^k-V_i^k\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_j^k(G_{\mathrm{ij}}\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}^k+B_{\mathrm{ij}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}^k)=0$

$Q_{\mathrm{Gi}}^k-Q_{\mathrm{Di}}^k+Q_{\mathrm{Ci}}^k-V_i^k\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_j^k(G_{\mathrm{ij}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}^k-B_{\mathrm{ij}}\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}^k)=0$

$V_{i\min }^k\≤V_i^k\≤V_{i\max }^k$

$T_{i\min }\≤T_i^k\≤T_{i\max }$

$Q_{\mathrm{C\; i}\min }^k\≤Q_{\mathrm{Ci}}^k\≤Q_{\mathrm{C\; i}\max }^k$

$S_i^k\≤S_{i\max }$

式中P_Gi、Q_Gi——节点i注入的有功和无功功率；

P_Di、Q_Di——节点i的负荷有功和无功功率；

n——节点总数；

Q_Ci——电容器无功补偿容量；

k——系统不同的负荷水平参数；

——控制变量，分别为有载变压器变比和i节点的补偿容量；

V_i、S_ref——状态变量，分别是负荷点电压和平衡节点的出力；

——支路通过的功率。

求解过程可用附图表示，P_m为假定的最小网损值，通过优化潮流算法，得到网络各节点和支路等的实际运行状态。然后通过无功优化配置计算，对不满足网络约束的节点或支路进行无功的自动补偿。在轻负荷时不允许过补偿,否则由于无功补偿容量过大，会使功率因数超前，向电网倒送无功，是不经济的。在不同功率因数的条件下，每千乏补偿容量取得的补偿效益是不相同的。

当节点不满足电压约束水平时，加装补偿电容所需无功补偿容量为 $Q_C=\frac{{U_{2L}}^{\′}\mathrm{\Δ}{U}_L}{x},$

式中jx——该条线路电抗为；

U_2L′——投入电容后变电站母线线电压值；

ΔU_L——电压增量。

当节点不满足功率因数约束时，通过提高功率因数需要确定补偿容量。具体方法如下：如果该节点的有功功率为P，补偿前的功率因数为补偿后的功率因数为则所需补偿容量若需要将提高到大于小于则补偿容量应满足当节点不满足网损约束时，则需要根据目前网损和目标网损之间值的比较来确定补偿容量，则补偿容量

式中ΔI_X——补偿前后容性电流差值；

U——该节点电压；

P——该线路有功功率。