[發明專利]基于多目標粒子群算法的鋼廠變電站諧波電流優化方法

在審

• 申請號: 202010864309.0
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111952976A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 歐博;王偉;楊平;李艷卿;劉居柱;黃泓潮;馮江
• 申請（專利權）人: 中冶賽迪電氣技術有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;G06F30/27;G06N3/00;G06F111/06;G06F113/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于多目標粒子群算法的鋼廠變電站諧波電流優化方法，屬于電力設備控制技術領域。該方法包括：S1：以變電站建設的諧波補償容量和經濟成本為優化目標，建立了鋼廠變電站諧波電流優化補償策略模型，即構建優化目標函數；S2：采用粒子群算法，結合懲罰函數，求得變電站最優諧波電流值。利用粒子群算法對鋼廠諧波治理進行尋優，找到諧波補償容量和鋼廠建設經濟性的最優補償點。

技術領域

本發明屬于電力設備控制技術領域，涉及變電站諧波電流計算分析技術，具體涉及一種基于多目標粒子群算法的鋼廠變電站諧波電流優化方法。

背景技術

電弧爐、中頻爐在正常生產時會對電網造成高次諧波、電壓閃變、電壓波動、三相電壓及電流不平衡、功率因素降低等不利影響，而且超過電能質量各項指標的國家標準。諧波源產生的諧波不但危及電網及其他電力用戶也危及自身，因此諧波的治理是十分必要且有實際經濟效益的。電網諧波問題作為電能質量研究的一個核心問題，一直以來都是電網發展關注的重點。隨著智能電網的發展，電力電子裝置等非線性元件被越來越多地用以改造或代替傳統電力設備，同時也使得電網中非線性負荷日益增多，給電網帶來了大量諧波信號。如何準確計算出變電站的諧波電流值，并根據此值使變電站諧波電流達到電網允許值范圍內，是變電站重點關注的領域。

鋼鐵企業用電負荷擁有較大的諧波電流，較高的諧波補償會使鋼廠整體的成本增加，影響鋼鐵企業的經濟性；較低的諧波補償會使負荷的諧波電流較大，不能滿足國家電網的考核指標。傳統研究為諧波源電流計算提供了指導和參考，但在具體工程應用中卻遇到了困難：一方面，傳統諧波電流計算理論性強，不便于實際工程應用；另外一方面，過量的無功補償大大增加鋼廠工程成本。因此，亟需一種新的方法對鋼廠諧波治理進行尋優，找到諧波補償容量和鋼廠建設經濟性的最優補償點。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于多目標粒子群算法的鋼廠變電站諧波電流優化方法，利用粒子群算法對鋼廠諧波治理進行尋優，找到諧波補償容量和鋼廠建設經濟性的最優補償點。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于多目標粒子群算法的鋼廠變電站諧波電流優化方法，具體包括以下步驟：

S1：以變電站建設的諧波補償容量和經濟成本為優化目標，建立了鋼廠變電站諧波電流優化補償策略模型，即構建優化目標函數；

S2：采用粒子群算法，結合懲罰函數，求得變電站最優諧波電流值。

進一步，步驟S1中，構建的優化目標函數為：

minF＝ωλ^kQ_x+(1-ω)i_h

其中，ω為權重系數，取值范圍滿足0≤ω≤1；λ^k表示電壓等級為k的單位價格補償系數，Q_x表示補償容量，i_h屬于第h次諧波值。

進一步，步驟S1中，諧波補償經濟成本約束條件為：

其中，分別為單位價格補償系數的最小值和最大值，Q_x,min、Q_x,max分別為補償容量的最小值和最大值，n表示用戶總數，L_i表示第i套裝置的電感，C_i表示第i套裝置的電容，R_i表示第i套裝置的電阻。

進一步，步驟S1中，諧波補償容量約束條件為：

I_h,i≤i_h≤i_h,i,max

其中，I_h,i表示第i個用戶的第h次諧波允許值；i_h,i,max表示第i個用戶的第h次諧波補償最大值。