高中压配电网动态无功优化算法的研究0砂磨机

高中压配电网动态无功优化算法的研究

高中压配电网动态无功优化算法的研究 2011年12月09日 来源： 1 引言 配电网的无功优化是降损节能的一项重要措施，其控制手段主要包括电容器的投切和有载调压变压器分接头的调节。在电力系统实际运行中，由于负荷总是不断变化的，所以针对单个时间断面进行的静态优化计算是无法满足实际运行需要的。考虑将各点负荷形态变化的系统优化为动态优化。要真正得出一个可操作的无功优化方案，就要有一个可行的动态优化算法。 动态无功优化是个十分复杂的时空分布非线性优化问题。一方面，单个时刻的优化是一个复杂的非线性整数优化；另一方面，一段时间内的优化必须考虑负荷的动态变化。对于这样一个问题，要找出全局最优解十分困难。通常的做法是在计算效率和全局最优二者中取折中，即在简化模型的基础上求得一个较好的优化结果。 现有的关于动态无功优化的文献中，其算法采用的简化模型大致可分为2种：① 状态解空间的简化[1,2]；② 动态负荷模型的简化。第①种方法是采用一定的策略来缩小解的搜索空间。在文献[1]中，将阶段n时的状态变量定义为从阶段0到n时电容器的总投切次数，有效地降低了搜索维数。但是电容器控制变量被简化成0/1变量，而且当电容器数目或最大允许动作次数增加时，整个问题的求解规模会变得很大。文献[2]采用启发式搜索的思路，通过保存每个阶段有限个目标函数值最好的状态来缩小搜索空间。这种算法所要求的内存和计算量随着控制变量的增多而增长，无法应用于实际的大规模配电系统。第 ② 种做法是通过处理动态负荷[3]将十分复杂的时空分布的动态优化问题转化为几个简单的空间分布的静态优化问题，使静态优化的结果自动满足动态优化约束。文献[3]首先对最优网损曲线进行分段、等值，然后相应地划分系统/节点负荷曲线段，从而对全天的负荷曲线进行等值，使得负荷的分段自动满足动态优化约束的要求。但此算法要求控制设备具有动作同时性，即所有的设备在某一时段都进行投切动作或都不动作。 现有的动态无功优化算法都是针对一个单独的变电站或中压配电网的。本文提出了一种适用于高中压配电网的动态无功优化算法，此算法在实用性和最优性方面都有较好的结果。2 动态无功优化模型2.1动态负荷模型 动态无功优化是在已知未来一天的系统负荷曲线与母线负荷分布（由负荷预报模块提供）的前提下进行计算的。通常配电网的日系统负荷预报和母线负荷预报会给出未来24 h内的系统有功负荷数据和各母线有功负荷在系统负荷中的比例，并根据负荷的功率因数统计值算出母线无功负荷。 电力系统的实际负荷是连续变化的，但连续的负荷曲线是不可能用于优化求解的。通常的处理方法是分时段静态化，即将连续变化的负荷曲线简化为阶梯状分布的曲线，认为各时段内负荷保持不变。分段越多，最终求得的解越接近实际最优解。本文选取未来24 h作为研究对象，以小时为单位将其划分为24时段。2.2 动作次数约束 由于我国的设备制造技术和水平所限，分接头和开关都有一个由允许操作次数表征的设备使用寿命。在实际系统运行中，为了延长设备的使用年限，运行规程中对分接头和开关在一定时限（如一天）中的操作次数有明确的限制。因此，频繁变化的优化方案没有可操作性，对每个控制变量都要满足动作次数不超过某个上限的约束。 正是这个约束大大增加了动态无功优化的难度。如果不考虑动作次数的约束，由于电网在各时刻的最优运行方案只与当前的状态有关，因而各个时段的优化是分别独立的，完全可以将动态优化按负荷的分段转化为分时段的静态优化，动态优化在时间上的复杂度就完全不存在了。而动作次数的约束破坏了各时段间的独立性，使动态无功优化成为一个必须从时间整体上来考虑的全局优化。如何处理好这个约束正是动态优化求解的关键。2.3 优化模型 由于配电网络结构的辐射状特性，可以将优化问题分解为针对各独立子网的子优化问题。以下的讨论均针对每个子网的优化，并假设子网内共有n个母线，m台可投切电容器组，l个带有载调压分接头的变压器。 本文以全天系统网损之和（能量损耗）最小为目标函数，选取电容器投切和有载调压分接头调节为控制手段。考虑电压约束与投切量的整数约束，假设实际系统允许一天内电容器组最大的投切次数为，变压器分接头的最大允许调整次数为

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