基于配網(wǎng)自動化的無功電壓優(yōu)化分析評估方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于配網(wǎng)自動化的無功電壓優(yōu)化分析評估方法。本發(fā)明提供的基于配網(wǎng)自動化的無功電壓優(yōu)化分析評估方法，通過采用隨機微粒群優(yōu)化算法并選擇合理的計算參數(shù)及計算公式，可以科學(xué)地配電網(wǎng)無功電壓進(jìn)行分析評估，合理地裝備電網(wǎng)設(shè)備，使電網(wǎng)可以達(dá)到明顯的降損節(jié)能功效，在降低末端電壓的同時還可以更多地為電流提供流動可能，從而大大加強了輸電能力，同時也擴大了系統(tǒng)的總?cè)萘俊?br> 【專利說明】基于配網(wǎng)自動化的無功電壓優(yōu)化分析評估方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于配網(wǎng)自動化的無功電壓優(yōu)化分析評估方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國內(nèi)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)處于初步階段，大部分地區(qū)已建設(shè)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，配 網(wǎng)各點數(shù)據(jù)也已采集，但只是對配電的運行水平的初步了解，其內(nèi)部配電網(wǎng)的無功電壓運 行管理水平、裝備水平、運行狀況、負(fù)載能力等還存在嚴(yán)重的不足；具體地說：1、配電網(wǎng)線 路過長，支路數(shù)目龐大、負(fù)荷變化不斷、季節(jié)性明顯，且各配變大多使用無載變壓器，造成 IOkV母線電壓控制效果不明顯，且配網(wǎng)的潮流分布計算困難；2、配電網(wǎng)無功補償裝置配置 不合理，設(shè)備老化，基本設(shè)施建設(shè)不夠牢固，導(dǎo)致安裝的補償裝置得不到有效的發(fā)揮，不能 產(chǎn)生最大化的經(jīng)濟效益；3、無功容量的設(shè)計沒有考慮客戶的需求，設(shè)計不合理；4、配網(wǎng)自 動化系統(tǒng)新建，在線監(jiān)控的無功設(shè)備少，造成軟件沒有有效的發(fā)揮控制效果，且在軟件控制 方面可借鑒的不多，對IOkV以下配電網(wǎng)優(yōu)化問題認(rèn)識不夠深入；5、硬件方面相關(guān)的自動化 設(shè)備配置不完善，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較差，線路和其他設(shè)備使用年限較長，通信能力不足，使得 自動化系統(tǒng)使用過程中較為困難；因此，急需利用配網(wǎng)自動化系統(tǒng)針對IOkV配電網(wǎng)的無功 電壓進(jìn)行分析評估，實現(xiàn)配電網(wǎng)的無功資源優(yōu)化配置，使配電網(wǎng)的有功損耗最小，無功補償 設(shè)備的投資最少，并有效的指導(dǎo)配電網(wǎng)技術(shù)改造工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供的基于配網(wǎng)自動化的無功電壓優(yōu)化分析評估方法，旨在克服現(xiàn)有技術(shù) 中無法對配電網(wǎng)無功電壓進(jìn)行分析評估，造成電網(wǎng)裝置配備不合理、電網(wǎng)架設(shè)成本高的不 足。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：基于配網(wǎng)自動化的無功電壓 優(yōu)化分析評估方法，該方法基于隨機微粒群優(yōu)化算法，隨機微粒群優(yōu)化算法包括：
[0005] 目標(biāo)函數(shù)，以多負(fù)荷狀態(tài)下網(wǎng)損費用與總投資額之和最小為目標(biāo)函數(shù)，公式如 下：

【權(quán)利要求】
1.基于配網(wǎng)自動化的無功電壓優(yōu)化分析評估方法，其特征在于，該方法基于隨機微粒 群優(yōu)化算法，隨機微粒群優(yōu)化算法包括： 目標(biāo)函數(shù)，以多負(fù)荷狀態(tài)下網(wǎng)損費用與總投資額之和最小為目標(biāo)函數(shù)，公式如下：
式中：N為規(guī)劃年數(shù)；Kp為電價（萬元/kwh) ;S為負(fù)荷狀態(tài)數(shù)；tik為第i年第k種負(fù) 荷狀態(tài)的持續(xù)時間（h) ;Puk第i年第k種負(fù)荷狀態(tài)下系統(tǒng)電能損耗（kw) ;g*、g分別為 第i年第k種負(fù)荷狀態(tài)下無功電源容量、可調(diào)變壓器變比，H為系統(tǒng)節(jié)點集；節(jié)點j上 無功電源的年維護費用；/,表示第i年節(jié)點j是否安裝無功電源的0-1決策變量；6為第 i年在節(jié)點j上無功電源安裝費用；r為貼現(xiàn)率；m為無功電源的使用年限（年）％為第i 年無功電源的成本單價（元/kVar) :G表示第i年節(jié)點j上安裝的無功電源的容量； 約束方程為：
式中示節(jié)點i的注入有功、無功；UpUj為節(jié)點i，j的電壓；G^Bij為節(jié)點i、j之間的電導(dǎo)、電納；Θij為節(jié)點i、j之間的電壓相角差；jeN表示所有與節(jié)點i相連的節(jié) 占. 粒子群優(yōu)化算法初始化為一群隨機粒子，然后通過疊代找到最優(yōu)解，在每一次疊代中， 粒子通過跟蹤兩個"極值"來更新自己；第一個就是粒子本身所找到的最優(yōu)解；這個解叫做 個體極值pBest，另一個極值是整個種群目前找到的最優(yōu)解，這個極值是全局極值gBest， 在找到這兩個最優(yōu)值時，粒子根據(jù)如下的公式來更新自己的速度和新的位置： V=w*V+cl*rand()*(pBest-Present)+c2*rand()*(gBest-Present) Present=Present+V 式中V是粒子的速度，Present是當(dāng)前粒子的位置，pBest和gBest如前定義，rand() 是介于（0,1)之間的隨機數(shù)，cl，c2是學(xué)習(xí)因子；w是加權(quán)系數(shù)取值在0. 1至0. 9之間； 規(guī)定節(jié)點電壓必須滿足定義的上下限，當(dāng)前默認(rèn)節(jié)點電壓上下限值為I. 1和〇. 9,若偏 低或偏高則修正到平均值1 ;節(jié)點功率合格因數(shù)也必須滿足定義大小，默認(rèn)〇. 85為合格，若 不滿足要求則至少修正到〇. 85 ; 電壓約束： 電壓U需滿足用戶定義的上下限，默認(rèn)當(dāng)前下限和上限分別為0. 9、1. 1，如果經(jīng)潮流計 算后電壓偏低或偏高時，則把基因修正到通過計算后電壓U能達(dá)到1的狀態(tài)，計算公式如 下：
式中，U表示當(dāng)前計算得出的節(jié)點電壓大小，AU表示不滿足條件時U需要修正的差值，R、X分別表示當(dāng)前節(jié)點的阻抗值，P、Q分別表示該節(jié)點注入的有功和無功大小； 假設(shè)當(dāng)前基因中的無功補償大小為Qwiginal，計算出需要修正的無功AQ的值，公式如 下：
功率因數(shù)約束： 通過計算，功率合格因數(shù)需要滿足規(guī)定的大小，默認(rèn)至少達(dá)到0. 85,如果不滿足則將對 基因修正，增加或減少無功補償值Q，直至功率因數(shù)達(dá)標(biāo)；功率因數(shù)的計算公式如下：
同樣，假設(shè)當(dāng)前基因中的無功補償大小為Qwiginal，計算出需要修正的無功△Q的值，公 式如下：
式中取€〇8% = 045. 若某節(jié)點的電壓和功率因數(shù)均不合格時，默認(rèn)選擇兩種修正方案中無功修正值較大的 方案； 粒子群優(yōu)化算法的步驟如下： ① 優(yōu)化變量編碼，初始化粒子以及粒子速度； ② 粒子適應(yīng)度檢測操作； ③ 跟新粒子速度及粒子位置； ④ 種群根據(jù)適應(yīng)值進(jìn)行復(fù)制； ⑤ 若不滿足隨機微粒群優(yōu)化算法的終止條件，則重復(fù)步驟②至步驟④，直到滿足終止 條件為止； 基于配網(wǎng)自動化的無功電壓優(yōu)化分析評估方法，包括以步驟： 步驟一：讀入原始數(shù)據(jù)參數(shù)，確定候選無功補償點位置； 步驟二：計算各個節(jié)點上各種容量的概率，并優(yōu)化變量編碼初始化粒子； 步驟三：跟新粒子速度及粒子位置； 步驟四：隨機搜索無功電源的安裝位置和容量，計算網(wǎng)絡(luò)潮流、運行費用及投資費用； 步驟五：若不滿足隨機微粒群優(yōu)化算法的終止條件，則重復(fù)步驟二至步驟四，直到滿足 終止條件為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于配網(wǎng)自動化的無功電壓優(yōu)化分析評估方法，其特征在 于：所述學(xué)習(xí)因子cl=c2 = 2。
【文檔編號】G06Q10/04GK104463365SQ201410737076
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】葉偉寶, 楊劭煒, 陸文彪, 王煒, 吳哲, 葉昕穎, 邱佳杰, 雷婭, 吳樺, 呂春美 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司麗水供電公司, 國網(wǎng)浙江麗水市蓮都區(qū)供電公司