无功优化方法
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
合负荷；
第三级：一定比例的最大综合负荷（用 Q 切割无功负荷台
阶图）； 第四级：该节点的最大综合负荷； 第五级：全网无功缺额按比例分配给该节点（补偿点）的容
量。
补偿位置的确定
nb为节点数，nc为支路数，ce单位电能损耗成本和cb电
容器组单位容量的成本按当前市价给出，QCi 值为各节点
的最大综合负荷，Lk 为当前解下网络的有功损耗。
建立负荷模型
在负荷尖峰时段，无功负荷大并且功率因数低，高压 电网电压偏低；在负荷低谷时段，无功负荷小并且功率 因数高。为了达到无功平衡，使配电网运行中的无功功 率得到合理控制，就必须在不同的负荷水平下调整控制 策略。
本文做法： 在已经一段历史时期内的负荷信息中，选出某些典型
日的负荷曲线，将它们的整点负荷值用一定的原则处理 成一条负荷曲线。然后，根据年负荷曲线确定补偿容量 并研究电容器的分组。
本文采取的潮流算法：BX潮流算法（有很强的收敛性）
求解目标函数的算法
▪ 传统算法：建立在精确的数学模型和明确的约束条件上， 有严格的数学基础，通常从某个初始点出发，按照一定的 轨迹不断改进当前解，直至收敛到最优解。如：简化梯度 法、牛顿法、线性规划法、非线性规划法、混合整数规划 法。（缺点：结果优劣与初始值选取密切相关；易局部收 敛；误差较大）
日无功负荷曲线的确定
原则：假设已知各无功需求点一年的无功负荷历史数据，则
在每个月中选取某天作为典型日，做出该天的负荷曲线。 然后对这12条曲线进行分析计算，找出一条拟合曲线，使 这条曲线能最大程度的接近那12条原始曲线并涵盖这段时 期内的负荷特点。
采用的方法：利用数据统计技术和模式分类的思想，先 取每天的负荷曲线数据各自成一个类别，将它的特征 值提取出来，然后计算各类别之间的距离，把具有最 短距离的两类并作一类（取两条曲线各整点的平均值 做最小二乘拟合），如此做下去，直到归并为一条曲 线。
本文所用方法： 将配电网中各无功负荷点的最大综合负荷之和作为全网最大 的无功缺额，将所缺容量按比列分配给所选补偿点，作为各 补偿点的最高级补偿容量。
（用无功负荷阶梯图确定分级补偿容量。）
某节点日无功负荷曲线台阶图
日无功平均值：
无功负荷图的台阶分布情况
日无功标准差：
分级补偿容量
第一级：该节点的基荷； 第二级：如此比例（切割面积占总面积的百分比）的最大综
▪ 现代算法：对各种规划方案进行择优决策，按照随机启发 式的搜索技术来寻优。如：蚁群算法、遗传算法、禁忌搜 索、模拟退火法、人工神经网络、专家系统等。
▪ 本文采用蚁群算法（多样性、正反馈） 1）是一种自组织算法（随机性）；2）本质上并行（全
局搜索能力）； 3）正反馈；4）具有较强的鲁棒性。
系统化的无功配置
配电网潮流算法
潮流计算：根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等 元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数 的计算。
进行潮流计算的原因：（1）目标函数中需采用求解潮流 方程来得到网损；（2）潮流方程本身就是约束条件之一。
因此，潮流计算的计算速度，收敛性以及内存占有量直接 影响到最优解的求解。
第一步：收集实际配电网数据； 第二步：分析无功负荷点的历史数据，求出网络最大无功缺额和
各节点最大综合负荷； 第三步：建立以网损和无功设备投资最小化为目标的无功配置优
化模型，用潮流方程作为约束条件，且对状态变量和控制变量做 出限定； 第四步：设各无功负荷点的最大综合负荷作为初始补偿容量，用 蚁群算法求出最佳补偿点。 第五步：将补偿点最大综合负荷相加，并求出各点最大综合负荷 在其中所占比例，将网络最大无功缺额按此比例分给补偿点，作 为该点最高级补偿容量，而各点最大综合负荷为次高级补偿容量。 第六步：确定其他各级补偿容量。
配电网无功优化方法
电控学院 伍弘 201306244
进行无功优化的原因
有功功率一定时，电压损耗与无功功率有关； 几乎所有负荷都要消耗无功，若全由电源点提供，必
然会增加网路损耗。
无功优化分为无功配置优化与优化运行
无功配置优化
存在的问题
（1）系统无功补偿容量不足或分布不合理，致使某些负荷 中心地区电压水平偏低、稳定性差、损耗大； （2）系统调压手段缺乏或不合理，致使系统在高峰负荷时 电压偏低，低谷负荷时电压偏高。
目标函数：
连式续中性的。C函H数（中xi）参被数定x的义值为决S形定函了数此，节其点作是用否是投将入离补散偿的电开容关器特。性表示为
约束条件：
分为等式约束（系统潮流约束）和不等式约束 （变量约束）
补偿容量的确定（在有限的补偿点上合理确定补偿容量）
常见方法： 以提高功率因数为目的、以降低线损需要为目的、以提高运 行电压为目的、用补偿当量确定补偿容量等
该节点一段时期内（24小时）无功负荷拟合曲线
无功优化模型的选取
确定目标函数及约束
安全角度 经济角度 运行成本角度
本文模型选取： 目标函数：对配电网无功优化的目标是保证电网运行的安全
性、可靠性和经济性。前两者已隐含在优化模型中，因此 本文将网损与投资的总费用最小，电压质量最优作为目标， 确定最佳补偿位置。 约束条件：等式约束即潮流方程约束；不等式约束为母线电 压值，电容器的投切次数等。
应达到的目的
保证无功平衡、电能质量，降低网损，提高电网的传送 能力和设备利用率。
配电网无功配置优化的具体内容
负荷的确定 无功优化模型的选取 补偿容量的确定 补偿位置的确定
本文的研究方案： 先对配电网上的无功负荷点进行处理，用最小二乘
法拟合出负荷曲线，然后计算补偿容量，最后ຫໍສະໝຸດ Baidu用现 代优化算法中的蚁群算法确定最佳补偿位置。
第三级：一定比例的最大综合负荷（用 Q 切割无功负荷台
阶图）； 第四级：该节点的最大综合负荷； 第五级：全网无功缺额按比例分配给该节点（补偿点）的容
量。
补偿位置的确定
nb为节点数，nc为支路数，ce单位电能损耗成本和cb电
容器组单位容量的成本按当前市价给出，QCi 值为各节点
的最大综合负荷，Lk 为当前解下网络的有功损耗。
建立负荷模型
在负荷尖峰时段，无功负荷大并且功率因数低，高压 电网电压偏低；在负荷低谷时段，无功负荷小并且功率 因数高。为了达到无功平衡，使配电网运行中的无功功 率得到合理控制，就必须在不同的负荷水平下调整控制 策略。
本文做法： 在已经一段历史时期内的负荷信息中，选出某些典型
日的负荷曲线，将它们的整点负荷值用一定的原则处理 成一条负荷曲线。然后，根据年负荷曲线确定补偿容量 并研究电容器的分组。
本文采取的潮流算法：BX潮流算法（有很强的收敛性）
求解目标函数的算法
▪ 传统算法：建立在精确的数学模型和明确的约束条件上， 有严格的数学基础，通常从某个初始点出发，按照一定的 轨迹不断改进当前解，直至收敛到最优解。如：简化梯度 法、牛顿法、线性规划法、非线性规划法、混合整数规划 法。（缺点：结果优劣与初始值选取密切相关；易局部收 敛；误差较大）
日无功负荷曲线的确定
原则：假设已知各无功需求点一年的无功负荷历史数据，则
在每个月中选取某天作为典型日，做出该天的负荷曲线。 然后对这12条曲线进行分析计算，找出一条拟合曲线，使 这条曲线能最大程度的接近那12条原始曲线并涵盖这段时 期内的负荷特点。
采用的方法：利用数据统计技术和模式分类的思想，先 取每天的负荷曲线数据各自成一个类别，将它的特征 值提取出来，然后计算各类别之间的距离，把具有最 短距离的两类并作一类（取两条曲线各整点的平均值 做最小二乘拟合），如此做下去，直到归并为一条曲 线。
本文所用方法： 将配电网中各无功负荷点的最大综合负荷之和作为全网最大 的无功缺额，将所缺容量按比列分配给所选补偿点，作为各 补偿点的最高级补偿容量。
（用无功负荷阶梯图确定分级补偿容量。）
某节点日无功负荷曲线台阶图
日无功平均值：
无功负荷图的台阶分布情况
日无功标准差：
分级补偿容量
第一级：该节点的基荷； 第二级：如此比例（切割面积占总面积的百分比）的最大综
▪ 现代算法：对各种规划方案进行择优决策，按照随机启发 式的搜索技术来寻优。如：蚁群算法、遗传算法、禁忌搜 索、模拟退火法、人工神经网络、专家系统等。
▪ 本文采用蚁群算法（多样性、正反馈） 1）是一种自组织算法（随机性）；2）本质上并行（全
局搜索能力）； 3）正反馈；4）具有较强的鲁棒性。
系统化的无功配置
配电网潮流算法
潮流计算：根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等 元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数 的计算。
进行潮流计算的原因：（1）目标函数中需采用求解潮流 方程来得到网损；（2）潮流方程本身就是约束条件之一。
因此，潮流计算的计算速度，收敛性以及内存占有量直接 影响到最优解的求解。
第一步：收集实际配电网数据； 第二步：分析无功负荷点的历史数据，求出网络最大无功缺额和
各节点最大综合负荷； 第三步：建立以网损和无功设备投资最小化为目标的无功配置优
化模型，用潮流方程作为约束条件，且对状态变量和控制变量做 出限定； 第四步：设各无功负荷点的最大综合负荷作为初始补偿容量，用 蚁群算法求出最佳补偿点。 第五步：将补偿点最大综合负荷相加，并求出各点最大综合负荷 在其中所占比例，将网络最大无功缺额按此比例分给补偿点，作 为该点最高级补偿容量，而各点最大综合负荷为次高级补偿容量。 第六步：确定其他各级补偿容量。
配电网无功优化方法
电控学院 伍弘 201306244
进行无功优化的原因
有功功率一定时，电压损耗与无功功率有关； 几乎所有负荷都要消耗无功，若全由电源点提供，必
然会增加网路损耗。
无功优化分为无功配置优化与优化运行
无功配置优化
存在的问题
（1）系统无功补偿容量不足或分布不合理，致使某些负荷 中心地区电压水平偏低、稳定性差、损耗大； （2）系统调压手段缺乏或不合理，致使系统在高峰负荷时 电压偏低，低谷负荷时电压偏高。
目标函数：
连式续中性的。C函H数（中xi）参被数定x的义值为决S形定函了数此，节其点作是用否是投将入离补散偿的电开容关器特。性表示为
约束条件：
分为等式约束（系统潮流约束）和不等式约束 （变量约束）
补偿容量的确定（在有限的补偿点上合理确定补偿容量）
常见方法： 以提高功率因数为目的、以降低线损需要为目的、以提高运 行电压为目的、用补偿当量确定补偿容量等
该节点一段时期内（24小时）无功负荷拟合曲线
无功优化模型的选取
确定目标函数及约束
安全角度 经济角度 运行成本角度
本文模型选取： 目标函数：对配电网无功优化的目标是保证电网运行的安全
性、可靠性和经济性。前两者已隐含在优化模型中，因此 本文将网损与投资的总费用最小，电压质量最优作为目标， 确定最佳补偿位置。 约束条件：等式约束即潮流方程约束；不等式约束为母线电 压值，电容器的投切次数等。
应达到的目的
保证无功平衡、电能质量，降低网损，提高电网的传送 能力和设备利用率。
配电网无功配置优化的具体内容
负荷的确定 无功优化模型的选取 补偿容量的确定 补偿位置的确定
本文的研究方案： 先对配电网上的无功负荷点进行处理，用最小二乘
法拟合出负荷曲线，然后计算补偿容量，最后ຫໍສະໝຸດ Baidu用现 代优化算法中的蚁群算法确定最佳补偿位置。