[發(fā)明專利]一種基于兩階段優(yōu)化的電力系統(tǒng)實時無功優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810920516.6
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109193684B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 衛(wèi)志農(nóng);朱梓榮;孫國強;臧海祥;朱瑛
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/16
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

1.一種基于兩階段優(yōu)化的電力系統(tǒng)實時無功優(yōu)化方法，其特征在于，包括步驟：

步驟1)，根據(jù)電力系統(tǒng)無功優(yōu)化問題的基本訴求，明確其控制變量、目標函數(shù)和約束條件；其中：

電力系統(tǒng)無功優(yōu)化問題的控制變量為發(fā)電機無功出力、變壓器變比和電容電抗器無功補償容量；

電力系統(tǒng)無功優(yōu)化問題的目標函數(shù)為：

式中，f表示目標函數(shù)；P_Gk為第k臺發(fā)電機的有功出力；P_Di為節(jié)點i的有功負荷；

電力系統(tǒng)無功優(yōu)化問題的約束條件應包括功率平衡約束、設備容量約束和安全運行約束，具體為：

功率平衡約束：

式中，Q_Gk表示第k臺發(fā)電機無功出力；P_lp、Q_lp分別為第l條支路的首端節(jié)點p的有功功率和無功功率；P_lq、Q_lq分別為第l條支路的末端節(jié)點q的有功功率和無功功率；Q_Di表示節(jié)點i的無功負荷；k∈i表示第k臺發(fā)電機是接在節(jié)點i上的；p∈i表示第l條支路的首端節(jié)點p與節(jié)點i為同一節(jié)點；q∈i表示第l條支路的末端節(jié)點q與節(jié)點i為同一節(jié)點；U_i表示節(jié)點i的電壓幅值；h_gi、h_bi分別表示并聯(lián)在節(jié)點i上電抗器的電導和并聯(lián)在節(jié)點i上電容器的電納；

安全及容量約束：

式中，P_Gk、分別為第k臺發(fā)電機有功出力P_Gk的下限值、上限值；Q_Gk、分別為第k臺發(fā)電機無功出力Q_Gk的下限值和上限值；U_i、分別為節(jié)點i的電壓幅值U_i的下限值和上限值；P_l、分別為第l條線路有功功率大小P_l的下限值和上限值；T_l、分別為第l條線路上變壓器變比T_l的下限值和上限值；h_gi、分別為節(jié)點i上電抗器的電導h_gi的下限值和上限值；h_bi、分別為節(jié)點i上電容器的電納h_bi的下限值和上限值；

步驟2)，將網(wǎng)損轉(zhuǎn)換成運行費用，并將允許操作次數(shù)的限制轉(zhuǎn)換成調(diào)整代價引入目標函數(shù)中，對目標函數(shù)進行修正，從而建立實時無功優(yōu)化模型；其中，修正后的目標函數(shù)為：

式中，c'_u＝c_u/(αH)，α為電能單價，H為優(yōu)化時間間隔，c_u為整數(shù)變量單位變化量的調(diào)整代價；Δu＝u₁-u₀為整數(shù)變量的變化量，u₁為整數(shù)變量的最優(yōu)值，u₀為整數(shù)變量的初始值；

步驟3)，在目標函數(shù)中引入中間變量，并增加對中間變量的約束；其中，引入中間變量后的目標函數(shù)為：

中間變量的約束為：

式中，Δu₁和Δu₂為非負中間變量，M為一個極小數(shù)；

步驟4)，對步驟3)得到的實時無功優(yōu)化模型，將控制變量中的整數(shù)變量松弛成連續(xù)變量，采用原-對偶內(nèi)點法進行求解，得到無功優(yōu)化問題的下界解；

步驟5)，以步驟4)所得下界解為基礎，將其中的整數(shù)變量向下取整；引入0-1變量對步驟3)得到的實時無功優(yōu)化模型中的整數(shù)變量進行等價代換，采用Benders分解法進行求解，得到無功優(yōu)化問題的最優(yōu)解，完成電力系統(tǒng)的實時無功優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于兩階段優(yōu)化的電力系統(tǒng)實時無功優(yōu)化方法，其特征在于，步驟4)中基于優(yōu)化軟件GAMS的IPOPT求解器進行求解。