[發明專利]一種考慮成本因素的電力系統無功優化方法

有效

• 申請號: 201410646285.6
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104362650B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 劉鵬;李海;呂志來;張學深
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;北京許繼電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 北京立成智業專利代理事務所(普通合伙)11310
• 代理人: 呂秀麗

技術領域

本發明屬于電力技術領域，尤其涉及一種考慮成本因素的電力系統無功優化方法。

背景技術

電力系統無功優化的分析對電力系統實際運行具有重要意義。電力系統無功優化問題,就是當系統的結構參數及負荷情況給定時，通過對某些控制變量的優化，所能找到的在滿足所有指定約束條件的前提下，使系統的某一個或多個性能指標達到最優時的無功調節手段。無功優化問題是一個多目標、多約束、不確定性的非線性混合規劃問題，涉及到無功補償地點的選擇、無功補償容量的確定、變壓器分接頭的調節和發電機機端電壓的配合等方面。無功優化是電力系統運行與控制中的一個傳統課題，是保證系統安全經濟、穩定運行的有效手段，是降低系統網損、提高電壓質量的重要措施。

無功優化模型是自動電壓控制的一個重要模塊，廣泛應用于發電廠、變電站和各級電力調度部門。無功優化模型是電力系統調度自動化系統的一個重要組成模塊。電力系統調度自動化廣泛用于各級電力調度部門，是當前電力系統中發展最快的技術領域之一，它的主要功能構成分為：(1)電力系統數據采集與監控是實現調度自動化的基礎和前提；(2)電力系統經濟運行與調度、電力市場化運營與可靠行、發電廠運營決策支持等；(3)變電站綜合自動化。自動電壓控制對發電機無功出力進行實時跟蹤調控，對變電站無功補償設備及主變分接頭進行適時調整。

現有技術的無功優化模型存在如下問題：主要考慮的是技術問題，即如何對變電站無功補償設備及主變分接頭進行適時調整、如何優化電網內無功潮流的分布、如何提高電網的電壓水平、或如何根據提高電壓質量和降低網損等角度配置無功補償設備等問題，而沒有考慮如何在成本最低的前提下合理配置無功補償設備。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種考慮成本因素的電力系統無功優化方法，其能夠在成本最低的前提下合理配置無功補償設備。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種考慮成本因素的電力系統無功優化方法，其特征在于，該方法包括：

根據電力系統的結構和數據，將所述電力系統的節點分為PV節點、PQ節點和平衡節點；

設定第一目標函數、第二目標函數與第三目標函數，其中，所述第一目標函數為所述電力系統的有功網損；所述第二目標函數為節點電壓值約定偏移范圍；所述第三目標函數為所有的PQ節點需采用的無功補償設備總成本；

設定第一等式約束和第二等式約束，其中，所述第一等式約束為所有的PV節點和PQ節點的有功功率平衡方程式；所述第二等式約束為所有的PQ節點的無功功率平衡方程式；

設定第一類不等式約束和第二類不等式約束，其中，所述第一類不等式約束為所有的無功電源節點的無功電源輸出無功功率上下限不等式；所述第二類不等式約束為所有的PV節點和PQ節點的電壓幅值上下限和變壓器變比上下限不等式；

求解上述模型，得到所述電力系統的優化參數。

進一步地，所述無功補償設備總成本根據無功補償設備的成本-容量之間關系得出。

進一步地，所述成本-容量之間關系包括：

C(Q_Ci)＝1.94×Q_Ci，或C(Q_Ci)＝11.3+0.54×(Q_Ci-9.3)，或C(Q_Ci)＝1.55×Q_Ci

其中，C(*)是根據容量-成本數據對擬合出的無功補償設備的成本-容量函數，Q_Ci為各個無功補償設備的注入容量。

進一步地，所述第一目標函數為：

其中，針對所有的節點i，令G_ij為節點i與j之間的電導，U_i和U_j分別為節點i與j的電壓有效值，θ_ij為節點i與j的電壓相量的相角差。

進一步地，所述第二目標函數為：

其中，針對所有的PV節點和PQ節點i，V_i為節點i的電壓幅值，為節點i上的指定電壓幅值；為在節點上允許的最大電壓偏差。

進一步地，所述第三目標函數為：

其中，C(*)是根據容量-成本數據對擬合出的無功補償設備的成本-容量函數，Q_Ci為各個無功補償設備的注入容量。

進一步地，所述第一等式約束為：