[發(fā)明專利]一種基于兩階段優(yōu)化的電力系統(tǒng)實(shí)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(shè)計(jì)）人: 衛(wèi)志農(nóng);朱梓榮;孫國強(qiáng);臧海祥;朱瑛
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 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(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發(fā)明公開了一種基于兩階段優(yōu)化的電力系統(tǒng)實(shí)時無功優(yōu)化方法，首先明確電力系統(tǒng)無功優(yōu)化問題的控制變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件；然后將允許操作次數(shù)的限制轉(zhuǎn)換成調(diào)整代價引入目標(biāo)函數(shù)中，建立實(shí)時無功優(yōu)化模型；其次引入中間變量并增加對中間變量的約束，從而消去目標(biāo)函數(shù)中操作次數(shù)部分的絕對值符號；接著將整數(shù)變量松弛成連續(xù)變量，得到一組下界解；最后將得到的下界解中的整數(shù)變量向下取整，引入0?1變量對模型進(jìn)行修正，重新求解從而得到無功優(yōu)化的最優(yōu)解。本發(fā)明可有效避免變壓器等元件的頻繁調(diào)整，有效提高無功優(yōu)化問題的求解效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于兩階段優(yōu)化的電力系統(tǒng)實(shí)時無功優(yōu)化方法，屬于電力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)無功優(yōu)化通過調(diào)整有載變壓器抽頭，無功補(bǔ)償裝置和發(fā)電機(jī)出力，達(dá)到提高電壓質(zhì)量和降低網(wǎng)損的目的，是保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和優(yōu)質(zhì)供電的重要手段。

通常無功優(yōu)化只針對某時刻的負(fù)荷水平(如實(shí)時或短期預(yù)測的負(fù)荷數(shù)據(jù))來編制的，即所謂靜態(tài)無功優(yōu)化，一般以有功損耗最小為目標(biāo)，并考慮電壓等約束。然而，隨著系統(tǒng)負(fù)荷水平的波動，這種靜態(tài)無功優(yōu)化將導(dǎo)致變壓器抽頭和補(bǔ)償設(shè)備頻繁調(diào)整和投切，大大減少了這些設(shè)備的使用壽命，從而造成經(jīng)濟(jì)損失。

而動態(tài)無功優(yōu)化則在數(shù)學(xué)模型中引入了變壓器抽頭調(diào)整和補(bǔ)償設(shè)備投切允許動作次數(shù)的約束，從而避免控制設(shè)備隨負(fù)荷水平波動而頻繁調(diào)整。由于動態(tài)無功優(yōu)化一般將一天的負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)劃分為若干個時段，然后以整天的網(wǎng)絡(luò)損耗最小為目標(biāo)，并對控制變量的動作次數(shù)進(jìn)行直接約束，因此極大增加了無功優(yōu)化問題求解的復(fù)雜度，且在實(shí)際運(yùn)行過程中會收到負(fù)荷預(yù)測結(jié)果精度的影響。實(shí)際上，變壓器可調(diào)抽頭和無功補(bǔ)償裝置投切開關(guān)的允許操作次數(shù)表征的是設(shè)備的使用壽命，本質(zhì)上依舊是經(jīng)濟(jì)性的考慮。

發(fā)明內(nèi)容

針對背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，本發(fā)明提供一種基于兩階段優(yōu)化的電力系統(tǒng)實(shí)時無功優(yōu)化方法，將允許操作次數(shù)的限制轉(zhuǎn)換成調(diào)整代價引入目標(biāo)函數(shù)中。該方法不僅不依賴于負(fù)荷預(yù)測結(jié)果精度，可避免設(shè)備的頻繁調(diào)整，且在時段間沒有耦合關(guān)系，極大地降低了無功優(yōu)化問題的求解難度，具有一定的實(shí)用價值。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種基于兩階段優(yōu)化的電力系統(tǒng)實(shí)時無功優(yōu)化方法，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(biāo)函數(shù)和約束條件；

步驟2)，將網(wǎng)損轉(zhuǎn)換成運(yùn)行費(fèi)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(biāo)函數(shù)中，對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行修正，從而建立實(shí)時無功優(yōu)化模型；

步驟3)，在目標(biāo)函數(shù)中引入中間變量，并增加對中間變量的約束；

步驟4)，對步驟3)得到的實(shí)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(diǎn)法進(jìn)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(chǔ)，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(shí)時無功優(yōu)化模型中的整數(shù)變量進(jìn)行等價代換，采用Benders分解法進(jìn)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(shí)時無功優(yōu)化。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述步驟1)中：

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

電力系統(tǒng)無功優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)為：

式中，f表示目標(biāo)函數(shù)；P_Gk為第k臺發(fā)電機(jī)的有功出力；P_Di為節(jié)點(diǎn)i的有功負(fù)荷；

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

功率平衡約束：