[發(fā)明專利]一種防止容性無功倒送的高壓配電網(wǎng)無功規(guī)劃方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110381433.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN112865128A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢潔;曹瑞琳;景小敏;郭斌;劉洋;孫嘉曈;馬洪艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18
• 代理公司: 上海兆豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(有限合伙) 31241
• 代理人: 盧艷民

1.一種防止容性無功倒送的高壓配電網(wǎng)無功規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，建立計(jì)及功率因數(shù)約束的高壓配電網(wǎng)無功規(guī)劃模型，具體包括:

S11，確定高壓配電網(wǎng)無功規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)：高壓配電網(wǎng)無功規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)minf由三部分組成，分別為電容器的無功投資成本、電抗器的無功投資成本和配電網(wǎng)有功網(wǎng)損電費(fèi)，如式(1)所示，

式(1)中，C₁、C₂、C₃分別對(duì)應(yīng)電容器單位容量成本、電抗器單位容量成本和網(wǎng)損電價(jià)；Q_Ci、Q_Li表示節(jié)點(diǎn)i的電容器和電抗器安裝容量；T為最大投資回收年限；τ_max為年最大損耗小時(shí)數(shù)；P_loss為規(guī)劃方案有功網(wǎng)損；N_C、N_L分別為系統(tǒng)中無功補(bǔ)償電容器節(jié)點(diǎn)集合、無功補(bǔ)償電抗器節(jié)點(diǎn)集合；

S12，確定約束條件：約束條件包括潮流約束、變量上下限約束、無功補(bǔ)償設(shè)備容量約束和功率因數(shù)約束，潮流約束如式(2)所示，變量上下限約束如式(3)所示，

式(2)和式(3)中，P_i、Q_i分別為節(jié)點(diǎn)i注入的有功功率和無功功率；U_i、U_j為節(jié)點(diǎn)電壓；G_ij和B_ij為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣的元素；δ_ij是節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的相角差；i、j為節(jié)點(diǎn)編號(hào)；n為節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；α_i和β_i是0/1變量，用于判斷是否投運(yùn)電容器或電抗器；U_i、為節(jié)點(diǎn)i的電壓及節(jié)點(diǎn)電壓上下限；N_B為系統(tǒng)中母線節(jié)點(diǎn)的集合；

無功補(bǔ)償設(shè)備容量約束中，將無功補(bǔ)償設(shè)備細(xì)化成感性無功補(bǔ)償設(shè)備和容性無功補(bǔ)償設(shè)備兩類，各自滿足其容量約束，并且無功容量按照標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備容量進(jìn)行分組，是離散變量，無功補(bǔ)償設(shè)備容量約束如式(4)所示，

式(4)中，表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)上的電容器容量上下限；表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)上的電抗器容量上下限；N_C、N_L分別表示系統(tǒng)中配置電容器的節(jié)點(diǎn)集合和配置電抗器的節(jié)點(diǎn)集合；

功率因數(shù)約束如式(5)所示，

式(5)中，表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率因數(shù)和功率因數(shù)上下限約束，不低于0.85；N_P為功率因數(shù)有考核要求的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)集合；存在無功倒送的節(jié)點(diǎn)的功率因數(shù)前用“-”號(hào)表示節(jié)點(diǎn)潮流的無功方向，存在無功倒送的節(jié)點(diǎn)不滿足功率因數(shù)約束中功率因數(shù)上下限為正的要求被排除在可行解之外；

S2，采用基于功率因數(shù)無功靈敏度改進(jìn)的遺傳算法對(duì)步驟S1中建立的無功規(guī)劃模型進(jìn)行求解，具體包括：

S21，功率因數(shù)無功靈敏度的推導(dǎo)：功率因數(shù)靈敏度是除網(wǎng)絡(luò)平衡節(jié)點(diǎn)外所有支路末端節(jié)點(diǎn)的功率因數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無功注入的靈敏度，n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電力網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)i的功率因數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無功的靈敏度見式(6)所示，

式(6)中，用功率因數(shù)定義表達(dá)式求得，如式(7)所示；和為節(jié)點(diǎn)功率方程對(duì)無功求導(dǎo)，如式(8)所示，式中元素通過Jacobi矩陣得到，

S22，利用功率因數(shù)無功靈敏度對(duì)遺傳算法進(jìn)行了改進(jìn)，并用改進(jìn)的遺傳算法對(duì)步驟S1中建立的無功規(guī)劃模型進(jìn)行求解，得到電容器和電抗器無功規(guī)劃方案，在峰谷時(shí)段分時(shí)投切。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止容性無功倒送的高壓配電網(wǎng)無功規(guī)劃方法，其特征在于，所述改進(jìn)的遺傳算法步驟如下：

Step1：輸入網(wǎng)架數(shù)據(jù)和模型參數(shù)；設(shè)置遺傳算法的各項(xiàng)控制參數(shù)，包括初始種群規(guī)模、交叉概率、變異概率和最大進(jìn)化代數(shù)；

Step2：形成初始種群：在控制變量定義域內(nèi)隨機(jī)生成種群個(gè)體并判斷是否滿足功率因數(shù)約束條件，對(duì)于不滿足功率因數(shù)約束條件的染色體，按式(7)計(jì)算功率因數(shù)無功靈敏度，并按照靈敏度絕對(duì)值由大到小的順序進(jìn)行排序；首先，選擇靈敏度值最大的節(jié)點(diǎn)按照靈敏度變化的方向進(jìn)行無功補(bǔ)償容量的調(diào)整，若補(bǔ)償容量已處于邊界，則對(duì)靈敏度值次大節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無功補(bǔ)償調(diào)節(jié)，依次類推；直至功率因數(shù)滿足條件；

Step3：選擇操作：采用輪盤賭的方式進(jìn)行選擇；

Step4：交叉操作：選擇操作完成后，對(duì)新生成種群中滿足交叉條件的染色體進(jìn)行兩兩交叉操作，若滿足功率因數(shù)約束則交叉成功；若不滿足功率因數(shù)約束則交叉不成功，不成功的染色體仍維持交叉前的狀態(tài)；

Step5：變異操作：判斷第i條染色體是否符合變異條件，若符合變異條件，則進(jìn)行變異操作；若變異后的染色體能夠滿足功率因數(shù)約束條件則變異成功；若不滿足則變異不成功；用變異成功的染色體代替原染色體更新進(jìn)種群；對(duì)變異不成功的染色體則仍保持原狀；

Step6：變異操作完成后，計(jì)算新種群的最優(yōu)適應(yīng)度，輸出計(jì)算結(jié)果。