[發明專利]基于IPM-intPSO的兩階段動態無功優化方法

有效

• 申請號: 201911304761.5
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111130150B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 陳建華;王哲;閻帥;高小剛;秦亮
• 申請（專利權）人: 國網冀北電力有限公司;武漢大學;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/50
• 分類號: H02J3/50;G06Q10/04
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰

本發明提供了基于IPM?intPSO的兩階段動態無功優化方法，首先，以intPSO算法求解離散變量，以IPM處理連續變量，通過兩者交替迭代得到靜態無功優化的求解方法；然后，以網損變化為依據，對網損變化劇烈的時段依次分段，各分段內離散變量保持不變，并進行靜態無功優化，在保證網損最小的同時，兼顧設備動作次數最少，從而自適應得到最優分段數，克服傳統依據負荷曲線人為分段方法的缺點；最后，對目標函數在啟發搜索的結果上進行變量校正的再優化。與傳統方法相比，本發明方法能夠對優化結果進行進一步提升，從而在兼顧設備動作次數的基礎上，有效降低網損。

技術領域

本發明涉及計算機仿真技術領域，特別涉及一種基于IPM-intPSO的兩階段動態無功優化方法。

背景技術

無功功率平衡是電網安全穩定運行的基本保證，電網電壓水平和電能質量的高低直接取決于無功分布的合理性。因此，如何調節現有的無功控制設備以實現電網的最優運行是一個非常重要的課題。

無功優化是指在滿足給定的系統約束條件下，采用無功補償裝置、調節變壓器分接頭以及改變發電機機端電壓等方法來提高系統的電能質量并減少系統的網損。然而，靜態無功優化僅反映單個時間斷面上的無功優化結果，而實際電力系統負荷往往處于不斷變化的過程中，因此需要考慮各時段負荷水平變化后的動態無功優化問題。

若不考慮離散變量的最大允許動作次數，動態優化問題可以轉化為求解24個時間斷面的靜態無功優化問題。在考慮離散變量約束后，動態無功優化則是一個時間和空間強耦合的非線性混合整數規劃問題：在整體時間上受到離散控制變量的離散約束；在每個時間斷面上，又在空間上形成非線性混合整數規劃。因此，動態無功優化的求解難度遠大于靜態無功優化，不僅優化變量增多，而且非線性的耦合強度也隨之增加。

現有動態無功優化研究對離散變量的處理主要有3種方法：在目標函數中加入離散變量的罰函數法；人工智能算法，如遺傳算法、粒子群(PSO)算法等；采用啟發規則分段，將動態無功優化轉化為若干靜態無功優化。罰函數法的主要缺陷是難以確定懲罰因子取值大小。若懲罰因子太小，則優化結果可能無法收斂到整數解，若懲罰因子過大，則可能引起數值振蕩。尤其在動態無功優化中涉及多個懲罰因子時，取值難度更大。而傳統的人工智能算法的主要缺陷是計算時間問題，特別是動態無功優化涉及優化變量較多，并且需要考慮離散變量間及離散變量與連續變量間的約束，使得求解難度和計算時間大幅增加。為此，最近有學者提出采用啟發規則的方法或根據負荷曲線進行人為劃分時間段，并將各個分段轉化為靜態無功優化，可極大簡化求解難度。但這種依靠人為劃分分段數的方法缺乏理論依據，也難以確定最優分段方案。

發明內容

本發明針對上述現有技術中的缺陷，提出一種基于內點法IPM和整數粒子群intPSO算法相結合啟發搜索-變量校正兩階段動態無功優化算法。能夠在兼顧網損最小及設備動作次數約束的前提下，自適應得到最優設備動作分段數，克服傳統依據負荷曲線人為分段方法的缺點；同時，本發明的變量校正算法能夠在啟發搜索的結果基礎上對優化結果進行進一步提升，從而有效降低網損。

本發明的具體方案如下：

一種基于IPM-intPSO的兩階段動態無功優化方法，該方法包括以下步驟：

步驟S1，以網損最小為目標建立動態無功優化模型；

步驟S2，將一天作為整個時段，使用啟發搜索方法尋找網損變化最大的時刻，將以該時刻為分界將整個時段分為2段，將分界后的兩個時段再分別尋找網損變化最大的時刻，以此類推，將一天分為多個時間段，在每一個時段內基于IPM-intPSO進行無功優化；

步驟S3，在不改變離散變量動作次數情況對離散變量進行微調整，所述微調整是指離散變量約束不越界。

更進一步地，所述以網損最小為目標建立動態無功優化模型為：

目標函數：