配电网无功优化研究
10kV配网输电线路无功优化补偿研究
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方式 的 特 点 ， 其 加 以改进 ， 引 入模 拟 退 火 因子 算法 ， ２ 不 同的变 异 操 作结 合 起来 ， 满 足 全局 寻 优 能力 的 同 时 ， 高 了算 法 的 收 对 并 将 种 在 提 敛速 率 。将 改进 后 的差 分进 化 算法 应用 于 某县 城 １ Ｖ配 电网 的无 功优 化 求解 中 ， ０ｋ 验证 了该 算法 和 模型 的 正确 性和 有 效性 。
（） ３ 从根节 点开始 ， 将支 路 电流 代入 式Ｅ＝ Ｉ Ｚ 中计算 出支
路的电压降 。
１ 配 电 网 无 功 优 化 的理 论 分 析
在 电力 系统中 ， 电网处于末端环节 直接与 负荷 相联 。因 配 此， 负荷将从配 电网中吸收 所需 的无 功功率 。电力线路本 身在 输配 电过程 中也要消耗一部分无 功功率 。 在配 电网 中，０ｋ １ Ｖ配
对 配 电 网 网 络 分 层 后 ， 潮 流 计 算 步 骤 如 图 ２所 示 。 具 体 其 计 算步骤如下 ： （） 始 化 各 节 点 电 压 ， 假 设 为 １初 都 ， 于 线 路 末 端 的 负 由
通 ， 得 向量 ， 。 求 电压在 规定 范围 内等 ， 配 电网在运 行 中有功 损耗最 小 、 使 运行 荷 数 据 为 已知 ， 过 式 Ｓ （） ２ 利用 网络的辐射状 结构 ， 过式， ， ， 川 从线路末 通 一 经济性最好 ， 以求 得 电容 的最优 补偿位 置和容量 。本 文研究 的 向前 推 得 到 各 支 路 电流 。 内容 是配 电 网稳态运 行 、 系统 负 荷给 定 情 况下 的 无功 优 化 问 端 开 始 计 算 ， 题 ， 时 采 用 差 分 进 化 算 法 （ ｆ ｒｎｉｌ ｖ ｌｔ ｎ 对 １ Ｖ 配 同 Ｄｉｅｅｔ ｏ ｉ ） ａＥ ｕ ｏ ０ｋ 网 输 电线 路 的 无 功 优 化 补 偿 进 行 研 究 。
面向对象的配电网无功补偿配置优化算法研究
ＤＯＩ １ ． ９ ９／ ．ｓｎ １ ０ － ４ ２ ２ １ ． ０ ０ ６ ： ０ ３ ６ ｊ ｉ ． ０ ９ ９ ９ ． ０ ２ １ ． １ ｓ
面 向对 象的配 电网无功补偿 配置优化算法研究
汤 毅
（ 州供 电局 有 限公 司 ， 广 东广 州 ５ １０ ） 广 Ｉ １４ ０
摘要 ：提 出一种针对配 电网无 功优 化的面向对象建模方法 ，能更准确逼真地刻 画配 电网无 功补偿 问题。同时由于优化模 型的 目
ｄ ｓｒｂ ｔ ｎｓ ｓｅ ｉ ｓｄｔ ｓ ｅｖ ｌｄｔ ｆ ｈ ｔｏ ｈｓｐ ｐ ｒ ｉｔｉｕｉ ｙ ｔｍ ｓｕ ｅ ｔ ｔｈ ａｉ ｉ ｏ ｅｍｅｈ ｄｉ ｔ ｉ ａ ｅ ． ｏ ｏｅ ｔ ｙ ｔ ｎ
Ｋｅ ｒｓ ｅｃｉｅ ｏ ｅ ｐｉ ｚｔ ｎ ｈ ｎ ａｔ ｅｃｍｐｎａｉｎ ｂｅｔｏ ｅｔｄｐｏｒｍｍｉｇ ｙｗｏｄ ：ｒａｔ ｗ ｒ ｔ ａｉ ；ｓｕ ｔｅｃｉ ｏ ｅｓｔ ；ｏｊｃ－ ｒ ｎｅ ｒｇａ ｎ ｖｐ ｏ ｍｉ ｏ ｒ ｖ ｏ ｉ
问题 。
项 或 者 多项 性 能 指 标 （ 系统 有 功 网损最 小 或 者 投 资 和 年 运 行 费 用 最 小 等 ）取 得 最 优 值 的 一 种 方 法 。它 在保 证 电力 系统 安 全 、经 济 运行 ，降 低 网 损 、稳 定 系 统 电 压 等 方 面 是 一 种 重 要 的 调 节 手 段 。因 此 电力 工 作 者在 配 电网无 功 优 化方 面 做 了 大 量 的 工作 ，创造 出多 种 无功 优 化 算法 。其 中线 性规 划 法ｎ 忌算法 － 、禁 ｚ 、模糊 优化 法 的计算 速度 较快 ，易于在 线 实现 。而 非线性 规划 法 、混 合整 数规 划法 、遗 传算 法 、模 拟退 火法 的计 算速 度较 慢 ，不 利 于 在线 控 制 ，只适 用 于 规划 层 面 的无 功
基于现代数学算法的配电网动态无功优化研究
随着科 学 技术 的发 展 ， 出现 了 日益 扩大 的 电网规 模 ， 断增 长 的电力需 求 以及不 断提 高的 电力 市场 不
化 程度 。如何在 满足用 户需 要 的前 提下 ， 充分 发挥 系统 的无功 调节 手段 ， 证 系统 的电能质量 和安 全经 保 济运 行 ， 多年来一 直是 国 内外 电力工作者 们致 力研究 的问题无 功 优化 的概 念 对 比
１ １ 静 态无功 优化概 念 ． １６ ９ ２年 ， 国学 者 Ｊ Ｃ ｒｅｔ ｒ 出了经典无 功 Ｏ Ｆ也 称 为无 功 优化 ｊ 法 ． ａｐ ｎｉ 提 ｅ Ｐ 。所 谓 无功 优 化 是指 当系
统 的结构参 数及 负荷情 况 给定 时 ， 通过 控制 变量 的优选 ， 满足 所 有指 定 的约 束 条件 下 ， 到使 系统 的 在 找
第３ Ｏ卷第 ４期
２１ ００年 ８月
东
北
电
力
大
学
学
报
Ｖｏ ． ０， ． ！ ３ Ｎｏ ４
Ａｕ ．， ０ ０ ｇ ２ １
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＮ ｒｈ ａｔ ｉｎｉ ｉｅｓ ｙ ｏ ｒ ａ Ｏ ｏｔ ｅｓ Ｄ ａ ｖ ｒｉ ｉ Ｕｎ ｔ
文 章 编 号 ：０ ５—２９ （ ００ ０ １０ ９ ２ ２ １ ） ４—０２ ０ ６—０ ５
一
个或 多个 性 能指标达 到最 优 时的无功 调节手 段 ］ 。传 统 的无 功优 化 ， 又称 为静 态 无 功优 化 。静态 无
功优 化不考 虑控制设 备 是否允 许 连续 调 整 ， 纯追 求 电压水 平 和 最 小 网损 Ｊ 单 。因此 ， 态 无 功优 化 实 静 际上 还不能 完全满 足实 际运行 需要 的 ， 结果无 法应用 于 实际无 功调 度 ， 其 只能作 为调整 网络 运行方式 的
考虑三相不平衡的配电网无功优化运行策略研究
关键 词 ：配 电 网 ；三 相 不 平衡 ；无 功 电 压优 化
中 图分 类 号 ：Ｔ １． ；Ｔ １． Ｍ７ ＿２ ｝ Ｍ７ ４ ３
文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｏｐ ｒ ｔｏ ｔ ａ ｅ ｙ ｏ ａ ｔｖ ｗｅ ｅ ａ ｉ ｎ Ｓ ｒ ｔ ｇ ｆＲｅ ｃ ｉ ｅ Ｐｏ ｒ Ｏｐｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ Ｃｏ ｉ ｅ ｉ ｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｉ ｚ ｔｏ ｎｓｄ ｒｎｇ Ｔｈ ｅ － ｈ ｓ
考虑 三相 不 平衡 的配 电网无功优 化 运行 策 略研 究
李涛 ，杨 桂 丹
（．广 东 省 电力设 计研 究院 ，广 州 ５ ０ ６ ；２ １ １６ ３ ．广 州南 方 电 力 集 团 电器 有 限公 司 ，广 州 ５ ０ ８ ） １２ ５
摘要 ：提 出了配电网电压无功优化 运行 策略 。以三相配 电网潮流计算 为基 础．考虑 了系统 的 日负荷 变化 曲线 、 配电 系统 实际的三相 不平衡 状态，以及电容器组和有载调 压变压器分接 头的实际操作次数约束 ，应 用遗传 算法 获得一 天内电容器组三相分相投切和有载调压变压 器分接 头位置 的最优调 度方式。对 Ｉ Ｅ ６节点算例 系统 和 Ｅ Ｅ３
Ｉ ｂ ｌ ｎ ｅ ｉ ｓ ｒ ｂ ｔｏ ｔ ｒ ｍ ａ ａ ｃ ｎ Ｄｉｔ ｉ ｕ ｉ ｎ Ｎｅ ｗｏ ｋ
ＬＩＴａ ｏ ．ＹＡＮＧ ｉｄ ｎ Ｇｕ． ａ （ ． Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｅ ｔｉ Ｐ ｗｅ ｓｇ Ｉ ｓ ． Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ６ ３． Ｃｈ ｎ １ ａ ｇ ｏ ｇ Ｅｌ ｃ ｒ ｃ ｏ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｎ ｔ ・ ａ ｇ ｈ ｕ ５１ ６ ０ ｉ ａ： ２ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ Ｓ ｕ ｈ ａ ｇ ｈ ｕ ｏ ｔ Ｅｌｃ ｒｃ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ Ｐ ｗｅ Ｇｒ ｕ ｏｐ Ｅｌｃ ｒ ａ ． ｅ ｔｉ ｌ ｃ Ｃｏ －Ｌｔ ． ｄ ．Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ０ ８ ．Ｃｈ ｎ ） ａ ｇ ｈ ｕ ５ ２ ５ １ ｉａ
智能配电网无功优化应用研究
中图 分 类 号 ： Ｍ ６ 文 献 标 志 码 ： 文 章 编 号 ： ０ ６ ５ （０ ０ ０ ０ ３ ０ Ｔ ７１ Ａ １ ３— ９４ ２ １ ）６— ０ ４— ２ ０
所处 的位置来 决定相 应 Hale Waihona Puke 控 制方案 ， 调节 变压器 的分
０ 引 言
社会 的现代 化进程 日益扩 大 ， 电能 的需 求飞速 对
第３ ３卷第 ６期
２１ ０ ０年 １ ２月
四 Ｊ Ｉ Ｊ电 力 技 术
Ｓ ｃ ｕ ｎ Ｅｌｃ ｒ ｗｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｈ ａ ｅ ｔ ｃ Ｐｏ ｒＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉ
Ｖ １ ３ Ｎｏ ６ ｏ ． ３， ． Ｄｅ ．， ０ ０ ｃ ２ １
智 能 配 电 网无 功 优 化 应 用 研 究
功 补 偿 设 备进 行 实 时监 控 。
关键词 ： 无功优化 ； 潮流计算 ； 配电网
Ａｂｓｒ ｃ ： ａ ｔｖ ｏ ｒｏ ｔｍｉａｉｎ ｉ ｈ ｍｐ ｒａ ａ ｕ ｅ ｏ ｅ ｕｃｎ ｈ ｔ ｒ ｏ ｓ ｓ ａ ｄ ｉ ｐ ｏ ｎ ｈ ｕａｉｙ ｏ ｔ ａ ｔ Ｒｅ ｃ ｉｅ ｐ ｗｅ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｓ ｔｅ ｉ ｏ ｔｎｔｍｅ ｓ ｒ ｓ ｆｒｒ ｄ ｉｇ ｔ ｅ ｎｅｗｏ ｋ ｌｓ ｅ ｎ ｍ ｒｖｉｇ ｔ ｅ ｑ ｌ ｆ ｔ ｖ ｌａ ｅ．Ｔｌｅ ｄｉ ｒｎｃ ｓ ｅｗｅ ｎ ｄｅ ｅ ｒ ｌｚ ｄ ｖ ｌａ ｅ ｒ ｇ ｌｔｏ ｎ ｒ ａ ｔｖ ｐ ｗｅ ｐｉ ｚｔｏ ａｅ ａ ａ ｙ ｅ ｏｔ ｇ ｈ ｆ ℃ ｅ ｂ ｔ ｅ ｃ ｎｔａｉｅ ｏｔｇ ｅ ｕ ａｉｎ ａ ｄ ｅ ｃ ｉｅ ｏ ｒ ｏ ｔｍｉａｉｎ ｒ ｎ ｌｚ ｄ
杜 兵
（ 宾 电业 局 ， 宜 四川 宜 宾
“配电网无功优化”文件文集
“配电网无功优化”文件文集目录一、含有风电分布式电源的配电网无功优化研究二、基于模拟退火算法的配电网无功优化的研究三、基于AGMOPSO的含风电配电网无功优化四、包含分布式电源的配电网无功优化五、含光伏电站配电网无功优化的研究六、含新能源和电动汽车充电站并网的主动配电网无功优化模型含有风电分布式电源的配电网无功优化研究随着可再生能源的快速发展，风电分布式电源在配电网中的应用越来越广泛。
风电分布式电源具有不连续、不稳定的特性，对配电网的无功优化带来了新的挑战。
无功优化可以提高配电网的电能质量，降低线损，提高电网的稳定性。
因此，研究风电分布式电源的配电网无功优化具有重要的实际意义。
风电分布式电源是指将风力发电机组分散布置在配电网中，以实现就地消纳和利用风能的目标。
传输技术是实现风电分布式电源应用的关键，包括电力电子技术和柔性交流输电技术等。
控制策略是保证风电分布式电源安全、稳定运行的重要手段，包括功率控制、电压控制等。
配电网无功优化是提高电能质量、降低线损的重要手段。
无功补偿装置可以改善配电网的功率因数，提高电压质量，减小线损。
电压优化通过调节配电网的电压等级和运行方式，实现优化运行。
停电恢复是针对配电网故障后的恢复策略，通过快速定位和隔离故障，尽快恢复供电。
风电分布式电源对配电网无功优化具有重要影响。
风电分布式电源的不稳定特性会增加配电网的谐波污染和电压波动。
风电分布式电源的调节能力可以为配电网提供无功支持，提高配电网的稳定性。
风电分布式电源的并网运行也会增加配电网的停电风险。
针对配电网无功优化的控制策略是关键技术之一。
电压调整是通过调节变压器的分接头或无功补偿装置，实现电压稳定。
负荷跟踪是通过实时监测负荷的变化，调整电源的输出，实现负荷的平衡。
静态优化是通过优化无功补偿装置和变压器的投切，实现静态无功补偿。
本文研究了含有风电分布式电源的配电网无功优化问题。
介绍了风电分布式电源和配电网无功优化的背景和意义，明确了研究问题。
基于改进粒子群算法的配电网无功优化的研究
表示粒子的优劣 ， 然后通过迭代找到最优解． 在每
一
＝
次迭代 中， 粒子 所经历 的历史最好位置记为 Ｐ （ Ｐ … ， ， ，肼） 而整个 种群搜 索到 的最 Ｐ ， Ｐ … ｐ ，
， ｐ ） 在 …， ．
优位置可表示为 ｐ ＝（ ， ２ 加 Ｐ Ｐ ， ｇ
找到个体最优解和群体最优解后 ， 粒子根据以下两 个公 式来更 新 速度 和位置 ．
局部极 值附近 的粒子 都变 成不 活动粒 子时 ， 算法就
会陷入局部最优， 出现早熟现象． 所以， 对不活动粒 子施加 扰动或 对不 活 动粒 子 重 新 初 始 化可 以提高 本算法的搜索能力， 避免陷入局部最优． 如果粒子 ｉ
与粒 子 ｇ 的位 置差 △ 在给定 范 围 ＝０ ０ １ Ｆ， ．０ 内出 现 ＝４ 次 时 ， 可定 义粒子 为不活动 粒子． ． 则 △
济寿命年限
２ ２ 约束条 件 ．
式中 ｖ 为节点 ｉ ｊ 的电压幅值 ， Ｑ 第 台发电机的无
功 出力 ， 第 台发 电机 的端 电压 ， 第 ｋ台变 压 器 的变 比 ， Ｃ 第 台可投 切 电容器 的补偿容 量．
２． 平 束 ． １ 衡约 条件’ ２
３ 改进粒子群算法的无功优化流程图
状态变 量 ：
ｉ
无功优化数学模型包括技术 目标和经济 目 ， 标 本 文 以年运行 费用为无 功优 化 的 目标 函数 ：
ｎ
Ｍｎ ｉ Ｆ＝Ｋ × ｆ × ＋［ （ × ｃ ］ ｏ Ｐ 丁 ∑ Ｑ Ｃ） ０ ｉ
ｆ １ ：
≤ ≤ Ｖ （ ｍ ｉ＝ １２ … ， ） ， ， ｎ
８２ ５
佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
配电网无功优化补偿的研究分析
１ 配 电网 无功优 化 补偿 的重 要意 义
电 力系 统 中对 无 功 的 需 求 主 要 来 自变 压 器 和 线 路 的 无 功 损
也大 大提 高 了配 电网运 行 的经 济性 。 （） 以有 效地 削减 配 电 网的 无功潮 流 ， 得 无功 潮 流 的分 布 ３可 使
减轻 了变压 器和 输 电线路 的 负担 。 耗、 电动机 的无功 负荷 ， 发 电机和 各类 无 功 补偿 装 置则 是无 功 电 而 更 加合 理 ，
源 的主要 来源 。 当供 电线 路输 送 的有 功功 率数 量一 定 时， 输送 的 其 无功 功率 越 多， 路上 电压 的损 耗 就越 大 。 此时 ， 对其 进行 适 当 线 若 的无 功补偿 ， 就会 大大 减少 线 路上 所需 要 输送 的 无功 功 率 ， 从而 大 大减 小 电压损 耗 ， 而 提 高 了电能 质量 。 进 由于配 电网是 直接 面 向广 大 电力用 户 的， 电能 质量 的好 坏 ， 其 将直 接 影 响到 广 大 电力用 户 的 用 电安全 。此 外 ， 如果 配 电网 的线 损过 高 ， 会严 重 影 响到供 电企 也 业 的效益 。 因此 ， 决 好配 电网的无 功 补偿 问题 ， 行无 功规 划 优 解 进
节 能 降耗 对 配 电网 的降损 没 有 帮助 。 ２２ 杆上 无功 补偿 。 都 有着 重 要 的现 实意 义 。 方面 ，由于 长期 以来 人 们没 有 充分 认 识到 电力系 统 无功 平 针 对 ｌ ｖ馈 线 沿线 的 公用 变压 器 进行 无功 补 偿 的方 式 被称 Ｏｋ 这 衡 的重 要性 ， 视 了对 无功 电源 的建 设 ， 成 了无 功 电力 缺额 的局 为杆 上无 功补偿 。 种补偿 方式适 于 负荷较重 且功率 因数较 低 的长 忽 造
农村配电网无功优化新模式探讨
注： 图为待测电流 ， 上 中图为分 离谐波 ， 下图为基波 电流 。
只取 ｓ ￣ 、ｏ￣ 参 与运算 ， ｉ ｏ ｃＳ ｔ ｎｔ 即使 系统 电压 出现 畸变 ， 在计 算 中
也 不 会 出现 ， 因此 对 检 测 结 果 没 有 影 响 。 在 仿 真 中 还 发 现 ， 通 滤 波 器 截 止 频 率 和 阶 次 的选 择 对 电 低
模式［ 政 ” 的独立 控制 ， 就导致 电网各级调压 与补偿 设备 的全 网 式 这 和 电压稳定 ， 未能考虑 局部 与全 网的协调控制 。 由于这种模式往 协调性不够 ， 往往 出现上级 电网电压处于合格 区间范围下级 电 往会 出现用户端 电压偏低而用户端的调压手段 已全部用完 以及 网调节 手段 己用 尽 ， 用户 电压仍超 限的情 况 ， 时就需 依赖上 这
１ 农 村 电 网 电 压 现 状
目前 农 村 电 网存 在 的“ 电压 ’ 象 ， 些 必 须 通 过 电 网 升 低 ’ 现 有
全运行 、 线路损 失有着直接 的影 响 ］随着农村经济社会的快速 级改造才 能彻底 解 决， 。 有些可 在暂 时未能新 增布 点的条件 下 ，
发 展 ， 村用 电量 不 断增 高 ， 村 居 民对 电压 质 量 的要 求 也 越 来 通过充分挖掘现 有 电网调 压与无功补偿设 备的运行调节潜 力 、 农 农
３ 结 语
本 文 在 分 析 了 ２种 单 相 谐 波 和 无 功 电 流 的 算 法 后 ， 择 了 选 其 中较 优 的 一 算 法 进 行 了仿 真 研 究 ， 真 结 果 证 明 一 仿 算 法
确 实可 以良好地检 测出谐波 电流 。最后 ， 出了仿真 中滤 波器 给 选 择 的分析 ， 发现 ４阶 、 止频率 在 ４ ｚ的 巴特 沃 斯低通 滤 截 ０Ｈ 波 器最为合适 ， 以为实际应用提供 参考 。本文提 出的方法 同 可
含 的配电网动态无功优化方法
含的配电网动态无功优化方法随着电力系统的发展，含分布式能源的配电网已经成为了主流。
为了提高配电网的效率和稳定性，动态无功优化方法被广泛应用。
这篇报告将介绍含分布式能源的配电网动态无功优化方法的基本概念、目标和步骤，以及优化方法的应用和未来发展方向。
一、基本概念和目标动态无功优化方法是一种具有可调性和可靠性的调度方法，可以通过调节无功功率来控制电压的波动范围，从而保证电网的稳定性。
动态无功优化方法的目标是将无功功率的分配调度在合适的时间、空间和配电设备上，以减小无功损失和提高电网的功率因数。
二、优化方法的步骤动态无功优化方法的步骤包括以下几个方面：1.收集数据：通过数据采集系统、传感器和监视器等设备收集配电网的电量、电压和电流等数据，为后续的优化提供可靠的数据支持。
2. 建立模型：根据收集的数据，建立配电网的数学模型，包括线路拓扑结构、配电变压器和发电机等设备的参数，以及负荷和分布式能源的特性。
3. 评估当前状态：通过评估当前配电网的状态，包括无功功率的分配状况、电压波动范围和负荷水平等，找到需要优化的地方。
4. 制定优化策略：根据配电网的需求，制定无功功率的调度策略，包括调整无功功率输出的大小和方向、调整发电机的功率输出、调整变压器的抽头位置等。
5. 最优化调度：通过算法和模拟技术，实现最优化的无功功率调度方式，使配电网达到更好的功率因数和稳定性。
三、优化方法的应用动态无功优化方法在含分布式能源的配电网中广泛应用。
例如，在大规模风电和光伏发电的场景下，动态无功优化方法可以实现对有功功率和无功功率的联合调度，以稳定电网电压，减少电网电压的波动范围，提高电网的可靠性和稳定性。
此外，在电力市场中，通过动态无功优化方法，可以优化无功功率的调度，达到最佳的电网经济效益。
四、未来发展方向随着配电网技术的不断发展，动态无功优化方法也需要不断改进和创新。
未来的发展方向包括以下几个方面：1. 制定更加精细的调度策略，提高无功功率的分配精度和效率。
配电网无功优化算法研究及其软件实现学位论文
配电网无功优化算法研究及其软件实现摘要电力系统无功优化是保证系统安全经济运行的有效手段是提高电力系统电压质量的重要措施之一多年来我国高压输电网络的无功优化很受重视有了较多的研究也取得了成果并在实践当中得以应用效果明显而配电网的研究一直没有得到应有的重视尽管国家实施两网改造工程以来众多配网自动化系统设备装置应运而生但都仅限于提高供电可靠性方面对于如何利用和配置无功资源进一步降低配网损失提高电压合格率提高配网运行经济性的研究无论从运行实际还是研究现状都表现出很强的迫切性本文以遗传算法为主要数学工具对配电网无功优化问题进行了深入研究实现了适合配电网特点的潮流计算方法以及在此基础上的遗传算法在配电网无功优化问题中的应用并讨论了相应应用软件的开发原理过程以算例验证了该理论的有效性和实用性基于支路电流的前推回代法适合配电网潮流计算具有速度快精度高的优点遗传算法具有寻优能力强优化效果好能方便处理离散变量的特点本文将二者结合起来并且针对配电网特点对遗传算法进行改进提出如下的改进遗传算法在适应度函数中采用动态罚函数系数根据变压器分接头和电容器的投切档位均为整数量采用十进制整数编码减小计算量增加实用性在选择初始种群时采用定制的初始种群的形成方法使初始种群分布于整个解空间选择方法采用竞争法避免早熟现象采用动态交叉率和变异率进行交叉和变异加快收敛速度和精度变异时采用邻域变异的原则以满足设备的实际操作要求计算结果表明本算法收敛速度和全局收敛性均很好能快速准确的确定变压器档位和电容器容量的配置问题使系统网损和电压合格率均得到优化可以节约能源减小系统运行成本提高供电质量在当前来说是非常具有实际意义的本文编制了应用上述优化算法的配电网无功优化系统软件具有功能强大实用性好操作直观方便易于扩充功能等特点并可与SCADA平台交互提高电网无功优化的自动化程度同时为调度人员提供良好的辅助决策信息在系统规模越来越大要求越来越高的情况下为提高电力系统自动化水平做了有益的尝试关键词配电网无功优化支路电流法遗传算法软件系统STUDY ON THE ALGORITHM FOR REACTIVEPOWER OPTIMIZATION OF DISTRIBUTIONNETWORK AND ITS SOFTWARE REALIZATIONABSTRACTReactive power optimization is a powerful technique to maintain network stability, improve voltage quality and reduce power loss. In China, the reactive power optimization of transmission network has been put attention to for many years. There’s been a great deal of research in this field and the transmission network condition has been greatly optimized. In the meantime, the reactive power optimization of distribution network doesn’t receive enough emphasis although many DA(distribution automation) systems and devices occurred to enhance the system reliability with the two-network-update project. Now there’s much necessity about how to make the best use of reactive power sources to improve voltage quality and reduce power loss for the economic operation of distribution network.In this thesis, reactive power optimization is detailedly researched based on Genetic Algorithm. A practical power flow algorithm for distribution network is realized and Genetic Algorithm is applied in the reactive power optimization of distribution network based on this power flow algorithm. The theory and application of the development of a reactive power optimization software system is discussed in detail. The validation and application of this optimization algorithm is testified with a 33-node distribution system.The back-and-forth method based on branch current is valid for the power flowcalculation in distribution network. It’s efficient and accurate. Genetic Algorithm is efficient in global optimization. It can deal with discrete variable conveniently. In this thesis the two algorithms are combined and improved according to the characteristics of distribution network. An Improved Genetic Algorithm is given as follows: a dynamic retribution factor is employed in the fitness function; a decimal coding method is used for the adjustable transformer ratio and parallel capacitors; the initial population is customized to spread in the whole solution space; a competition algorithm is used for selection to avoid ‘premature’; dynamic crossover factor and dynamic mutation factor are employed to increase convergence accuracy and speed; mutation is carried out near the current value to satisfy the device restriction. The calculation results show that the algorithm has a good performance in convergence speed and global optimization. It can solve the configuration of transformer ratio and capacitor volume quickly to optimize power loss and voltage quality. It’s valuable and applicable for current distribution network.A software system for reactive power optimization of distribution network is developed. It can interact with SCADA platform to improve the automation of distribution network. It’s a valuable attempt for reactive power optimization.KEYWORDS distribution network, reactive power optimization, branch current algorithm, Genetic Algorithm, software system上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名张宏刚日期2004年3月15日上海交通大学硕士学位论文配电网无功优化算法研究及其软件实现第一章绪论1.1配电网无功优化算法研究以及软件研制的意义近十年来我国电力装机容量以每年超过10GW的速度递增大大缓解了供电紧张的局面但伴随着供电量增加的同时电网建设的速度明显滞后网络损耗问题日益突出国家电力公司和省市电业局都开始重视这一问题降低网损是供电部门减小供电成本的重要突破口也是今后增加供电量的重要手段据估计通过降损来提高供电量成本仅为兴建电厂成本的1/4~1/5是非常可行的电力系统无功优化便是解决这一问题的一种有效方法电力系统对无功的合理优化不仅可以降低系统的有功网损和无功网损对提高电力系统的运行经济性起着重要的作用可显著提高电力系统运行的经济效益而且可以提高系统运行的电压水平简而言之电力系统无功优化是保证系统安全经济运行的有效手段是提高电力系统电压质量的重要措施之一所谓无功优化就是当系统的结构参数及负荷情况给定时通过对某些控制变量的优化所能找到的在满足所有指定约束条件的前提下使系统的某一个或多个性能指标达到最优时的无功调节手段通过合理有效的无功补偿可以减少网损和提高电压质量改善系统的运行性能加强系统稳定性获得可观的经济效益而配电网的无功优化更是电力系统无功优化的重要组成部分多年来我国高压输电网络的无功优化很受重视有了较多的研究也取得了成果并在实践当中得以应用效果明显而配电网的研究一直没有得到应有的重视尽管国家实施两网改造工程以来众多配网自动化系统设备装置应运而生但都仅限于提高供电可靠性方面对于如何利用和配置无功资源进一步降低配网损失提高电压合格率提高配网运行经济性的研究无论从运行实际还是研究现状都表现出很强的迫切性上海交通大学硕士学位论文配电网无功优化算法研究及其软件实现配电系统一般是指直接向用户供用电的部分由于各个国家及城市用电水平及系统的结构不同所以很难有明确划分的定义一般是指电压等级较低的城市规模的供用电而言[1] 在我国配电系统则一般是指从110KV/10KV或35KV/10KV降压变电站的10KV配电网络至用户端范围的那一部分电力系统[2]当前我国的电力网损可分为3个等级220KV级以上电压等级网损110KV及35KV网损10KV网损这三部分网损量的比例大致为 1.5:1.1:2.5其中10KV配网的降损潜力是最大的[3]另外目前国内无功优化方面的应用软件还很不成熟采用的算法还是传统的数学方法这就制约了无功优化软件的应用而许多电力部门对此却非常感兴趣因此综上所述对配电网无功优化算法进行研究开发出应用于整个电力系统的无功优化软件就显得极具意义上海交通大学硕士学位论文配电网无功优化算法研究及其软件实现1.2配电网无功优化问题研究现状1.2.1目标函数形式和约束处理配电网无功优化的目标函数是多种多样的除最小网损外有最小运行费用综合经济效益最大电压水平最好控制量的变化量最小调节次数最少或投切次数最少多目标整体最优等一个恰当的目标函数对优化过程有很重要的作用因为配电网无功优化是以数学规划作为基本模式的所以在约束处理能力上是很强的大量的研究几乎涉及到可行性和安全性方面的所有约束从约束的物理特性可分为可行性约束和安全性约束而从约束的时空特性可分为静态约束和动态约束静态约束是指空间上的如节点电压的上下限变压器分接头的位置限制等1.2.2优化方法综述配电网无功优化问题涉及无功补偿容量的确定变压器分接头的调节等是一个多约束的混合整数非线性规划问题也是电力系统分析中的一个难题目前所用方法大致可分为两类一类为传统的数学优化方法一类为人工智能的优化方法[4]传统数学优化方法包括有线性规划非线性规划整数规划二次规划动态规划等其研究已经比较成熟并取得了较好的效果但是这些方法也有明显的局限性首先现代电力系统规模越来越大控制量越来越多其解空间是多维复杂的这些方法不容易实现全局最优只能找到局部最优解其次无功优化问题是离散线性问题传统方法一般要求可微或线性化用于含离散变量的无功优化问题可能有较大误差此外一些传统方法对求解过程加以简化虽然使复杂的优化过程变得简单易行但也使得结果是否最优变得值得怀疑另外配网数据的不完整也限制了传统数学方法的应用近年来基于对自然界和人类自身的有效类比而获得启示的智能方法主要包括专家系统神经网络模糊集理论遗传算法模拟退火算法Tabu搜索方法粗糙集理论已受到了研究人员的广泛注意而以遗传算法模拟退火算法Tabu搜索方法等为代表的智能搜索算法由于对于搜索空间基本上不需要什么限制性假设具有全局寻优能力弥补了传统数学规划方法的不足所以在电力系统无功优化中得到了成功的应用以下对几种常用方法进行简要综述1)线性规划方法线性规划算法的关键是把非线性的求极值问题转化为线性问题进行处理用数学上的泰勒展开理论将目标函数及约束条件进行转化进而沿某一方向线性逼近真解寻优线性规划法的优点是计算迅速收敛可靠便于处理各种约束能满足实时调度对计算速度的要求但优化精度较差处理整数时误差较大[5] Mamandur 等人提出了利用网损的线性灵敏度与状态变量对控制变量的灵敏度算法[6]文献[7]用全面敏感度分析方法建立了无功综合优化配置的线性逼近模型首次提出了求灵敏度矩阵的控制变量摄动法并分析了摄动量与线性逼近的关系文献[8]采用潮流雅可比变换方法用矩阵变换经过一次计算即可求取相对灵敏度系数矩阵和损耗灵敏度系数提高了计算速度特别在较大规模系统的优化中显示了其优点文献[9]运用内点法的原对偶路径跟踪法求解无功优化非标准形式的线性规划模型2)非线性规划方法如不考虑决策变量的离散特性配电网的无功优化问题是典型的非线性规划问题引入非线性规划可提高模型的精度H.W Dommel和W.F Tinney提出了最优潮流计算的简化梯度法[10] 后人在此基础上提出了共轭梯度法及拟牛顿法[11] D.I Sun等人于1984年提出用牛顿法求解最优潮流的思想[12]对海森矩阵的结构特点进行了深入分析充分利用了海森矩阵和雅可比矩阵高度的稀疏性实现了牛顿法最优潮流它具有二阶敛速被公认为是最优潮流算法实用化方面的一个飞跃基于上述模型文献[13]提出基于牛顿法二次罚函数及有效约束集合的优化方法作者用二次罚函数法处理安全约束同时用有效约束集合处理不等式约束使之收敛迅速且具有较高精度文献[14]采用二次规划法进行电力系统无功功率综合优化目标函数采用网损的二次表达式通过迭代求解二次规划利用状态变量与控制变量之间的灵敏度关系和潮流方程逼近非线性规划的无功优化问题尽管非线性规划法在无功优化模型上具有较高的精确性但常会遇到搜索方向不对迭代不收敛逼近速度慢计算量很大等问题3)混合整数规划方法混合整数规划Mixed Integer Programming法能够有效地解决优化计算中变量的离散性问题该方法是通过分支定界法不断定界以缩小可行域逐步逼近全局最优解由于配电系统中的可投切电容器组和可调节变压器分接头都是整数变量所以混合整数规划法被用于配电网的无功优化中混合整数规划法在工程应用中更趋于合理性但计算时间较长且其解的结果与初值的选取有关K. Aoki用改进的混合整数规划法[15]有效处理了优化计算中变量的离散性问题文献[16]提出了求解计及整型控制变量的电压无功混合整数优化方法上述方法都存在可能无法找到全局最优解的缺点只有初始点离全局最优点较近时才可能达到真正的最优,否则产生的解只能是次优解甚至是不可行解为了解决这些问题研究人员逐渐把人工智能方法运用于无功优化这一领域4)动态规划方法线性规划和非线性规划等都是对于静态问题而言目标函数和约束条件都与时间无关动态规划法(Dynamic Programming)是数学规划的一个分支由于能够处理非线性问题并且能反映过程在工程中得到应用其基本特点是从动态过程的总体上寻优将问题分阶段求解每个阶段包含一个变量尤其适合于多变量方程动态规划法较多应用于有功优化问题在无功优化中也有运用文献[17] 应用动态规划法求取了配电系统的无功优化问题作者在给出最优有载调压变压器分接头配电站电容器和馈线电容器的控制方案的同时出于维护设备的考虑加上了限制调节次数的约束为了减少计算量此处采用启发式简化算法文献[18]提出了一种配电网无功优化的分时段控制策略该算法对于每一负荷时段可得出该段的最优运行方式计算一天所有负荷段即得出次日电容器投切和调压变压器变比调节的运行表该模型易于满足电容器投切和变压器调节次数的限制5)遗传算法由Holland创建的遗传算法(Genetic Algorithms)是一种借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的高度并行随机自适应搜索方法遗传算法采用随机优化技术通过遗传操作处理离散变量以较大的概率求得全局最优解同时可为实际工程问题提供一系列的最优次优解以便选择此算法用于无功优化就是在电力系统环境下的一组初始解受各种约束条件限制通过适应值评估函数评价其优劣适应值低的解被抛弃适应值高的才有机会将其特性迭代到下一轮解最后趋向于最优解遗传算法利用某种编码技术作用于称为染色体的字符串其基本思想是模拟由这些字符串组成的群体的进化过程核心操作是选择杂交和变异在当前电力系统中基于遗传算法的无功优化研究也是一个热门课题文献[19]对控制变量进行二进制编码对优化编码和变异概率两个方面进行了研究用IEEE30节点系统予以验证指出该算法在处理非连续的和非平滑的函数寻优方面优于传统寻优方法作者提出了用专家系统辅助进行变异操作的方案加快了算法的收敛性文献[5]以一个简单系统为例进行无功优化结论是收敛性优于传统非线性方法可以达到全局最优文献[20]采用一种修正的遗传算法求解无功优化问题算法借助Benders分解将原问题分解为投资子问题和运行问题其中运行问题用逐次线性规划法求解而投资子问题用遗传算法求解简单遗传算法并不比其它搜索方法有更多优越性因此出现了多种改进遗传算法以及将遗传算法与其它智能算法结合的混合遗传算法基于遗传算法的无功优化方法有许多优良特性能可靠地找到近似全局最优的计算结果但是该算法迭代次数多计算时间长很难满足实际运行优化的需要欲达到实时应用很困难因而实现遗传算法的实用化是需要进一步解决的问题6)模拟退火算法模拟退火算法Simulated Anneal是一种随机的启发式搜索方法适用于处理非线性规划问题能以较大概率(理论证明能够以概率1收敛到全局最优) 求得优化问题的全局最优解该算法模拟了金属溶液冷却或退火的过程即退火过程中能量逐渐减小而退火结束后金属的能量最小该算法寻优结束时能得到优化问题的最小值但其参数的选取比较复杂为了使最终解尽可能接近全局最优退火过程不能太快但这又使算法的计算时间过长文献[21]用SA方法求解多状态的离散无功优化问题并给出了小规模系统上的算例7)禁忌搜索算法Tabu搜索方法(Tabu Search)是近年来受到普遍关注的一种高效率的启发式优化技术其基本思想是由Glover在 2 0世纪60年代末提出的在近几年中得到了很大发展它是一种限制性的搜索技术能通过记录搜索历史在搜索过程中获得知识并利用它可知后续的搜索方向以避开局部最优解在很多领域中TS方法已成功地应用于求解复杂的组合优化问题在无功优化问题的处理上技术处于积极的尝试中文献[22]将TS方法用于电力系统无功优化采用二进制和十进制编码两种方案结果表明TS法在跳出局部最优解方面有很大优势收敛特性好即S法具有很好的全局寻优能力且十进制编码的法比二进制编码的搜索效率高8)人工神经网络算法人工神经网络是一门新兴的学科它以高维性并行分布式信息处理性非线性以及自组织自学习等优良特性用于电力系统中但不足是如果缺乏十分有效的学习算法人工神经网络在训练过程中很易陷入局部极小点文献[23]提出了一种基于非线性规划人工神经网络模型的无功电源最优分布方法该方法运用改进的Hopfield连续模型直接利用有功损耗的非线性表达式因而保证了计算精度作者用1个 3 0节点系统验证了其可行性9 模糊优化算法模糊集理论(Fuzzy Set)诞生于20世纪60年代它的产生不仅拓宽了经典数学而且使计算机科学向人们的自然机理方面发展取得了重大突破模糊数学的独特特性可以处理电力系统优化问题中的参数不确定问题文献[24]采用模糊集表示多目标和软约束通过分段隶属函数把原优化问题转化为标准的线性规划新的目标函数给出原多目标软约束的满意解简化了复杂的计算文献[25] 在求解无功优化方面使用线性化灵敏度矩阵建立起目标函数和状态控制变量之间的关系给出无功优化问题的最大法优化模型和各目标函数的最优隶属函数从而求得多目标问题的满意解10 专家系统专家系统(Expert System)方法在结合其他方法的基础上根据专家经验设置初始值并不断调整控制参数的大小直到取得一个比较好的解将专家系统应用于无功优化的主要优点在于以常规算法为基础与运行人员的知识结合后功能增强已开发的系统大都是基于专家经验和数值计算程序的混合文献[18]介绍了一个基于专家知识和常规算法的混合型专家系统该方法利用调度员的启发式知识和无功电源调压的灵敏度因子以减少优化变量的数目和约束的数目从可能的控制手段中选出少数有效措施然后用线性整数规划的分支定界法求解11 各种方法比较上海交通大学硕士学位论文配电网无功优化算法研究及其软件实现表1-1无功优化方法比较Table.1-1 Contrast of reactive power optimization algorithms1.2.3无功优化系统的开发现状近几年计算机技术信息管理数据通讯技术以及智能化测控仪器都得到了迅速发展这就为电力系统实现自动化提供了良好契机目前基于Windows平台和面向对象技术的可视化软件正以其功能强大直观易用的特点逐步成为了软件开发的主流这些软件在电力系统运行与控制中也正得到着广泛的应用文献[27][28]详细讨论了面向对象建模技术面向对象方法学以及面向对象技术的优越性重点介绍了面向对象技术在潮流计算电力系统仿真电力系统安全分析与控制数据库人机界面人工智能调度员培训仿真中的应用文献[29]介绍了一种基于面向对象的程序设计技术开发配电网应用软件的方法给出了配电系统中元件类的定义并结合实际经验给出了一个潮流应用的实例实践证明将面向对象的程序设计思想应用于配电网应用软件开发中可以有效地缩短程序开发周期并且可以极大地减小程序移植的工作量适应配电系统多变的要求文献[30]分析了电力网配电网电能损耗理论计算方法针对电力网电能损耗理论计算的难点和问题采用面向对象方法建立电力网电能损耗计算模型并采用ORACLE数据库系统V6.0作为开发平台开发了电力网电能损耗理论计算系统但是国内无功优化方面的应用软件还很缺乏应用智能方法的无功优化软件就更是少之又少因此开发一个基于Windows平台的综合的无功优化软件包就显得格外有意义上海交通大学硕士学位论文配电网无功优化算法研究及其软件实现综合配网无功优化研究现状及无功优化软件包的开发现状可以看出由于配电网无功优化问题具有离散非线性等特点传统的数学方法很难在全局范围内寻得一个较优解人工智能的方法正日益成为解决该问题的主流方法80年代遗传算法的出现并应用到电力系统计算中有效解决了无功优化的离散变量问题实现了无功优化的全局寻优并且具有收敛性好适应性强的特点使高压输电网无功优化计算研究取得了迅速发展但配电网无功优化问题方面的研究很少从过去到现在几乎是一片空白而当今经济发展的形势以及电力企业的改革深化管理对此有着强烈的需求。
含分布式发电系统的配电网无功优化研究
因 子 ， 立 了 含 分 布式 发 电 系统 的配 电 网无 功 优 化 模 型 。 通 建
数 学 模 型
含 分 布式 发 电 的配 电 网 即在 配 电 网 中含 有 各 种分 布 式 电源 ， 系统 的无 功优 化是 指 系统 各种 运 而 行 约束 的条件 下 ， 过优 化 计 算 ， 功补 偿 设 备 的 通 无
ＺＨＡＮＧ ｏ ｓ ｅ Ｋａ － ｈ ，Ｈ ＵＡ ｈｉ ｑ ａ ｇ Ｚ － ｉ ｎ ，Ｗ ＡＮＧ ａ ＹＡＮ Ｙｕ ｎ， Ｂｏ
ｆ ｅ ａｔ ｅ ｔ ｆ ｌｃ ｃ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｎＸ ｎＵ ｉｅｓｙｏ ｅ ｈ ｏ ｇ ， ｉ ｎ １ ０ ８ Ｓ ａ ｎ ｉ ｒ ｉｃ ， ｈ ａ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｅ ｔ ａ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｎ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｌ ｙ ７ ０ ４ ， ｈ ａ ｘ Ｐ ｏ ｎ ｅ Ｃ ｉ ） ｍ ｏＥ ｒ ｉ ｉ ａ ｖ ｔ Ｔ ｏ Ｘ ａ ｖ ｎ
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Ｓｍ ａ ｔ ｉ ｒ Ｇｒ ｄ
第２ 卷 第４ ７ 期
２ １年 ４ ０ １ 月
电 网与 清 洁 能 源
Ｐｏ ｒＳ ｓｅ ａ ｅａ ｗｅ ｙ ｔｍ ｎｄ Ｃｌ ｎ Ｅｎｅｇ ｒｙ
Ｖ ｌ ７ Ｎｏ４ ｏ＿ ２ ．
Ａｐｒ ．２０１ １
文 章 编 号 ：６ ４ ３ １（ ０ １０ — ０ ２ ０ １ ７— ８４ ２ １ ）４ ０ ２ — ４
基于PSO的配电网无功优化配置研究
（ 贵州电力试验研 究院 ， 贵州 贵 阳 ５ ００ ） ５ ０ ２
摘
要 ： 对配电网的特 点， 针 从运行经济性 角度 出发 ， 用粒子群寻优算 法， 出一种 以网损 最小为 目标 的电容 器无 采 提
功补偿优化算 法， 用来确 定补偿 电容 器的最佳补偿点和最佳补偿容量 ， 寻求最优 的无 功补偿 方案 。对 某实际配电线
控 制变 量约 束 ：
『 Ｕ ≤ Ｕ ≤ Ｕ ， ＝ １， ｉ ２… ，ｖ ，
，
是用 其 中一 部分 最 为粒 子 的邻 居 ， 么 在 所 有 邻 居 那 中的极值 就是 局 部极值 。
在 找 到这 两 个 最优 值 时 ， 子 根 据 如下 的公式 粒
ｔ 咖ｉ Ｑ Ｑ ≤ ≤ Ｑ Ｊ＝ １２ ， ， … Ｎ
）
来更 新 自己的速度 和新 的位置 。
＝ ｃ ×ｄ （Ｂｓ— ｒ ＋２ ｒ× ｇｓ — ｒ ７ ＋ ｌ ｒ× ｐｅ ｐ ） ｃ ×ｄ （Ｂｅ ｐｅ ｔ ｅ ｔ ）（ ）
行 的特 点 ， 负荷所需 的有 功功率 和无功功 率均需 所有 通过根 节点 提供 Ｊ 。在 配 电 网 中加 装并 联 电容器 可 以减小 线路 中流过 的无 功功率分量 ， 从而 降低配 网 线损 。但是 ， 应在 配 电 网何 处 安装 并 联 电容器 ， 装 安 的电容器容量有 多大 ， 要通过一定 的算法 来具体 确 需
２ １ ３月 第 １ ０ ２年 ５卷 第 ３期
２ １ ０ ２，Ｖｏ ，１ ｌ ５，Ｎｏ ３ ．
贵州电力技术
ＧＵＩ ＺＨＯＵ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｐ Ｃ ＯＷ Ｅ ＴＥＣＨＮＯＬ Ｒ ＯＧＹ
电 网科 技
Ｐ ｗｅ ｉ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｒ Ｇｒｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
农村配电网无功优化方案探讨
乐亭
０ ３０ ） ６ ６ ０
要】 阐述 了现今 农 村 电 网 主要 采 用 的无 功 补 偿 方式 ， 比较 并论 述 了这 些 无 功 补 偿 方 式 的优 缺 点 ， 出 了农 村 配 电 网的 综 合 无 功 补 偿 提
【 关键词 】 网； 农 无功补偿
目前 农 村 电 网具 有 配 电 网分 布 广 、 电线 路 长 、 电 变 压 器 多 、 输 配 负 变 化 或 负 荷 变化 而产 生 过 大 的 电 压 波 动 。 电压 波 动 超 过允 许 的范 围 当
１ 变 电站 集 中补 偿方 式
３ １ｋ ０ Ｖ杆 上 无 功 补 偿 方 式
针 对 输 电 网 的无 功 平 衡 ， 变 电站 进 行 集 中 补 偿 ｆ 式 １， 要 目 在 方 ）主 ｌｋ Ｏ Ｖ杆 上 无 功 补 偿 方 式 （ 式 ３ ， 在 高 压 侧节 点— — １ｋ 方 ）即 Ｏ Ｖ线 路 的是 改 善 输 电 网 的 功率 因数 、 高 终 端 变 电所 的 电压 和 补 偿 主 变 压 器 和 配 电变 压 器 高 压 侧 ． 提 加装 无 功 补 偿 控 制 装 置 和 电容 器 组 ， 用 在 于 作 补 偿 线 路 上 的无 功 缺 额 ． 少 ｌｋ 减 Ｏ Ｖ线 路 的有 功无 功 损 耗 。 由于 配 电 其 优 点 是 ： 提 供 变 压 器 的有 功输 出 容 量 ， 变 压 器 容 量 不 变 的 网 中大 量 存 在 的 公 用 变 压 器 没 有 进 行 低 压 补 偿 ，使 得 补 偿 度受 到 限 可 在 情 况 下 ， 大 供 电 能 力 ， 备 利 用 率 高 ； 少 母 线 、 压 器 和高 压 输 电 制 。 增 设 减 变 由此 造 成 很 大 的无 功 缺 口 ， 要 由 变 电 站或 发 电厂 来 填 补 。 量 的 需 大 线 路 上 的有 功 损 耗 ， 约 能 源 ； 负荷 变 化 时 ， 对母 线 电 压起 一定 的 无 功 沿线 传 输 使 得 配 电 网 网 损仍 然 高居 难 下 。 因此 可 以采 用 ｌｋ 户 节 当 能 ＯＶ
配电网有功无功资源综合优化配置
45一、配电网有功无功资源综合优化配置需求分析1.智能ADO通讯需求分析。
智能ADO的通讯速率约为500~700ms，通信通道时延应≤100ms，通信带宽为64kbit/s~1Mbit/s，为互联网络维护型通讯需求。
当下此智能保护通讯的运行已经处于非通道保护模式，能够实现配电需求的自动化满足，同时检测信息工作的开展进程中，也能够有效实现故障信息的高级传送。
2.智能AMI通讯需求分析。
电力企业通过进行智能AMI通讯需求分析，可以有效的实现对于各个用户的用电情况以及用电量的进一步掌控，进而实现对于智能电表的整体运行状况的有效统计，同时智能AMI通讯需求的建立，可以实现载波以及电波交汇点的有效集中，进而有效的实现配电信息的全面交互。
3.智能AAM通讯需求分析。
智能AAM通讯需求分析工作的开展，主要是实现对于配电系统的安全性管理，同时实现对于电力企业的整体资产的应用效率的进一步全面提升。
设备运行进程中，该分析系统会实现设备状态的及时检验，进而实现设备故障排除，有效的延长设备的整体使用寿命。
二、配电网有功无功资源综合优化配置需求分析及技术方案应用的不足1.没有实现电网配电编号的有效统一。
当下电网编号工作的开展，仍没有实现协同化管理，相关的调控人员在接收到调控指令之后，无法实现对于用户的供电系统进行秩序化调整。
同时由于编号在正式运行的过程中缺乏唯一性和正式性，这使得工程竣工收工工作的开展难度系数也相对较高。
因此电网配电调控中心下达指令的不明确，导致当下我国电网配电工作开展进程仍然存在众多不足。
2.没有实现配电状态的全面统一。
当下电力公司在进行电网运行的过程中，虽然实现了电网的运行时间节点的逐步统一，但是在具体的协同系统运行过程中，调控工作的开展仍然存在着诸多的不足之处，工作人员在开展倒排的过程中，没有实现系统的时间节点的有效维护，因此各个部门之间的协同体制也相对较弱，无法实现配电工作的真正有效开展。
与此同时，不同系统之间的配电工作的开展也具有较大的差异性，无法保证维护工作的同步进行，存在配电系统整体运行混乱的风险，无法实现电力供应工作整体开展质量的全面保障。
配电网无功分层分片优化控制研究与实现
１ 引 言
长 期 以来 ， 低 配 电 网 的 网损 ， 高 配 电 网 运 降 提 行 的经 济 性 一 直 是 摆 在 配 电 网 运 行 人 员 面前 的 重 大 课 题 。在 国 家 电 网 公 司 开 展 的 智 能 电 网 建 设
制 策 略 ， 变 压 器 的 分 接 头 和 本 地 的 电 容 器组 进 对 行控 制 ， 以便 保 持 无 功 功 率 的 就 地 平 衡 。对 于 变 ／
章 介 绍 了 在 由 ２ ０ｋ 主 变供 电范 围内 构 成 的 片 网 中 ， 照 集 中 ～分 布 协 调 控 制 的 两 级 控 制 策 略 实 现 配 电 网 ２ Ｖ 按
的 无 功 优 化控 制 。其 中一 级 控 制 针对 负荷 的较 大 变化 ， 集 中 优 化 为 手 段 控 制 电容 器组 的投 切 ； 级 控 制 以 以 二
降耗 的重 要 措 施 。 配 电 网 无 功 优 化 是 以 整 个 变 ／ 电 网 台 ２ ０ｋ 主 变 供 电 范 围 ２ Ｖ 以 ２ Ｖ
对象， 对无功 补偿装 置 （ 般指 电容器 组 ） 一 的投切
和 变 压 器 分 接 头 的 调 整 进 行 决 策 ， 要 包 括 动 态 主 无 功 优 化 和 静 态 无 功 优 化 两 个 方 面 。动 态 无 功 优
２ １ 无 功 负 荷 变 化 的 特 点 ．
问题 的求 解进 行研 究 ， 以提高 计 算 的效率 。而静
态无功优 化 ｌ ＿ ５ 问 题 是 在 一 个 时 问 断 面 上 对 电
电 力 系 统 将 负 荷 的 变 化 分 为 较 大 变 化 、 般 一
变 化 和 波 动 等 几 种 类 型 。无 功 负 荷 与 有 功 负 荷 具
电力配网系统的无功补偿及其优化的研究
．
Ｎｅ ｔ ｉ ｒ ｃ ｉａ ｌ ｃｒ ｅｗ ｒ ｓ ｔ ｅ ｃ ｎ ｇ ｒ ｔ ｎ ｏ ｅ ｓ ｕ ｔ ａ ａ ｉ ｒｂ ｎ ｎ ｌ ｄ ｓｈ ｗ ｔ ｅ ｎ ｔ ｈ ｒ ｕ ｕ ｘ ， ｐ ａ ｔ ｌｅｅ ｔ ｃ ｎ ｔ ｏ ｋ ，ｈ ｏ ｆ ｕ ａ ｉ ｆ ｈ ｈ ｎ ｐ ｃ ｔ ａ ｋ ｉ ｃｕ ｅ ｏ ｏ ｄ ｆ ｉ ｔ ｅ ｇ ｏ ｐ Ｂ ｍ— ｎ ｃ ｉ ｉ ｏ ｔ ｃ ｏ ｉ ｅ ｂ ｒ ｏ ｅ ｓ ｕ ｔｃ ｐ ｃｔｒ ｂ ｎ ｃ ｐ ｃ￣ ｏ ａ ｈ ｇ ｏ ｐ ｃ ｐ ｃｔｒ ｔ ｅ ｉ ｓ ｌ ｔ ｎ ｐ ｓ ｉｎ ａ ｄ ｓ ｉ ｈ ｎ ｉ ｆｅ ｃ ｅ ｆ ｔ ｈ ｎ ａ ａ ｉ ａ ｋ， ａ ａ ｉ ｆ ｅ ｃ ｒ ｕ ａ ａ ｉ ，ｈ ｎ ｔ ｌ ｉ ｏ ｉ ｏ ｎ ｗ ｔ ｉ ｇ ｔ ｈ ｏ ｏ ａ ａｏ ｔ ｃ ｍｅ ｏ ａ ｈ
Ｓ Ｕ Ｃ ｏｇｊ ｎ Ｙ Ｎ ｈ ｎ Ｈ ｈ ｎ － ，Ａ Ｇ Ｃ ａ ｕ
配电网无功优化分析与研究
配电网无功优化分析与研究摘要：本文通过对国内配电网无功损耗的分析和研究，得出配电与用户侧无功补偿优化的重要性。
同时对无功补偿规划、全无功随器补偿、低压侧三相不平衡的全电容补偿以及配电网无功设备的全局管理等几个方面进行了主体性分析和研究。
关键词：无功规划全无功随器补偿全电容补偿全局管理我国配电网点多面广，结构复杂，负荷性质不同，负荷变化波动大，配电网的线损约占总损耗的43%，配网线损高的原因主要有：（1）无功补偿度较低；（2 ）配电变压器损耗大；（3 ）配网负荷不均衡。
配电网降损节能与提高电能质量工作的要点是减少通过联络线及联络变压器中电流的无功分量，无功补偿是电力网建设和改造的重要组成部分，它是保持网络无功平衡，提高电压质量，降低网络损耗的有效措施。
1 无功损耗组成分析配电网的电压低，输电线路的电纳小，电抗小，充电无功少，无功损耗少，相对于负荷无功及变压器损耗而言可以忽略。
农村电网的无功损耗组成中，变电站主变压器约占10.1%，输电线约占1.23%，高压配电线约占3.87%，配电变压器约占41.4%，用户感性负荷约占43.4%。
城市电网的负荷比农村电网大，配电变压器的无功损耗比例稍大，但配网整体的无功损耗比例组成也差不多少。
可见，只要用户及配电变压器的无功损耗做到完全补偿，配电网的输电线路中就只有少量无功( 约 5.1%) 流动，损耗就可以大大减少，电压质量就可以大大提高。
因此, 配电网无功补偿的主体是用户无功及配电变压器的无功损耗。
2 无功补偿规划配电网无功补偿设备规划是配电网无功优化的重要而关键的内容之一。
为解决传统无功补偿规划方法的不合理与不科学现状以及因此带来的不良影响隐患，本文建议采用目前在国内已经较为成熟的专业配电网无功补偿规划软件来辅助进行无功补偿设备的规划和决策。
配电网无功优化规划软件以基于霍夫定律的前推回代潮流算法为基础，以定向变异遗传算法为寻优手段，结合灵敏度分析进行规划，同时提供人工干预功能，如人工设定投资约束、功率因数约束、电压合格率约束、补偿方式约束、补偿点数约束和负荷增长系数等，也支持人工指定补偿位置的规划决策，确保能够得到满足实际情况的、贴近现场需求的最优无功规划方案。
配电网无功优化的研究与应用
户， 对用户的功率 因数补偿非常注重 ， 确未从 降损角度 考虑． 无功补偿当然会对降低电网网损有所改进 ， 但要
想达 到高效 的降损效 果 ， 定要 算 出无功潮 流 ， 一 以此来 得 出每点 的最佳 补偿 方 式 和 最 优 补偿 量 ， 保 使 投人 确 的资金 效 益最大 化 ． 以也 要在 变 电站配 置 电容 器 ， 所 对 变压器 和 配 电线 路 前段 无 功 负荷 进 行 无 功 补偿 ， 降 以 低变压 器及 配 电线 路 的损 耗 ， 调 压 与 降损 得 到 有效 使
第 ８卷 第 １期
２０１２年 １月
沈 阳工程 学院 学报 （ 自然科 学版 ） Ｊｕ ａ ｏ ｈ ｎ ａｇＩｓｔｔ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎａ ｒｌ ｃｅｃ ） ｏ ｒ ｌ ｆ ｅｙ ｎ ｔｕｅ ｆ ｇｎ ｅ ｎ （ ｔ ａ Ｓ ｉ ｅ ｎ Ｓ ｎｉ Ｅ ｉ ｕ ｎ
济效 益 的考虑 ． 主要 是 没有 考 虑 增 加 的投 资与 产 生 的 降损效 益 之 间的 比较 ， 因此 要 根 据 投 资及 降损 效果 确 定一 个最 佳补偿 功 率 因数 ．
的资金投人相对最小 ， 并且平凉供 电公 司配 电网一直 以来无 功 匮乏 ， 成 的线损极 大 ， 造 因此通 过无 功补 偿来 降低损耗 、 提高电压质量是一种投入少 、 回报高的最佳
１ 配 电 网现 状 与 存 在 的 问题
１ １ 配电 网现状 ．
结合 ， 做到最大限度地减少 网络的损耗 ， 使电网供 电质
量更 高． ２ 无 功倒 送 ． 功倒 送 是 电 力 系 统 不 允 许 的 ， ） 无 很
低压配电网的无功优化问题研究
一
数 和加强 无功人 工 补偿 ， 可以有 效降低 电网线 损 。
２ 无 功 补 偿对 提 高 电 网功 率 因数 的意 义
虽 然无 功功率 基本 上不 消耗能源 ， 但是 无 功功率 沿 电网传送 会引起 有功 功率损 耗和 电压损 耗 。 合理 的 配 置无 功功 率补偿 容量 ，改 善 电网无 功 潮流分 布 。 提 高功 率 因数 ， 可 以减 少 电网 中的有功 损耗 和 电压 损 既
１１ 无 功负 荷对 电压损 耗的 影响 ．
电 网线 损 率 是体 现 供 用 电企 业 经济 效益 和技 术
管 理 水平 的综 合 性 技术 指 标 。线 损 功率 的计 算 公 式
为：
ＡＳ Ｓ一 ＝ｌ ：
．
（ 班 ） １ ×０
２
电网线路 等值 电路 如 图 １ 所示 。
△
Ｕ ，
：Ｐ Ｒ＋ ２ 一 ．２ Ｘ Ｑ
，
（） １
Ｕ ，
式 中 ， 为 电 网线路 的额 定 电压 ，Ｖ； ２ ｋ ｕ 为元 件
电 网的损耗 、 电压 合格 率等指 标 与发达 国家 相 比有 较
大差距 ． 因电压不 合格 造成 的用户 电器损 毁 现象 时有 发 生 。尤其 是在处 于 电 网末端 的低 压 配电 网 中 ． 电 由 压 质量 不达 标造 成 的事 故 明显多 于 中高 压配 电 网。 网 损 过 高引起 电能 浪费现 象严重 ， 响用户 和 电力企 业 影 的经 济效益 。 功优化 作 为配 电网安全 经 济运行 不可 无
（） ３
同时 ， 可得到 无功 功率导 致 的有功线 损计 算公 还
式：
作者 简 介 ： 金 刚 （９ ９ ） 男 ， 程 师 ， 事 电力 设 备 方 面 的 郭 １ ７一 ， 工 从
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配电网无功优化研究
发表时间：2018-01-26T15:18:18.023Z 来源：《防护工程》2017年第27期作者：董冠男 1 李龙妹1 王薇2 [导读] 在电力系统运行中，无功功率补偿一直是配电网安全、经济运行的重要因素。
1.国网朝阳供电公司辽宁朝阳 122000；
2.锦州供电公司辽宁锦州 121000 摘要：在电力系统运行中，无功功率补偿一直是配电网安全、经济运行的重要因素。
在确保安全可靠的同时又要科学利用和优化配置系统资源，来降低运行损耗，提高供电电能质量。
本文介绍了配电网无功功率补偿原理、方法，以及无功功率特性，并针对一个10 kV配电系统，通过采用电力电容器对系统进行并联无功功率补偿。
关键词：无功优化；配电网；无功补偿
1引言
电力系统的无功优化是电力系统科学管理的重要手段和内容，是利用科学的方法计算出发电机、调相机、无功补偿装置（包括补偿电容和电抗器等）、可调变压器等无功电压的可利用资源的有效组合配置，寻求在其设备性能约束条件下的最佳运行点和最佳效益点，以实现最合理投资和运行状态，满足电网电压合格率最高，系统运行损耗最小的运行要求。
无功优化及规划也是提高电网运行水平和规划管理水平、指导管理人员工作的科学依据和不可缺少的工具之一。
2配电网无功功率优化补偿原理
2.1 无功补偿的原理
无功功率在电网中的流动，对电网的安全、经济运行了有着重要的影响。
要保证电网的安全、经济运行，降低电网损耗，总是希望电网的无功最好不流动，即所谓的理想状态，或者尽量少流动，特别要避免无功功率通过输电线路远距离流动，实现系统的无功平衡。
所谓无功平衡，就是指在电网运行的每一时刻，系统中各无功电源所发出的总无功功率要与系统所有的无功负荷及无功功率损耗相平衡。
具体用公式表示为
无功补偿就是根据交流电路中，无功功率是由电压和电流间的相位差异产生的这一特点，利用电容和电感相反的相位特性进行补偿。
无功补偿分为感性补偿和容性补偿，感性补偿是利用并联电抗器等无功补偿装置，对容性负荷发出的无功功率加以吸收，一般在高电压或超高压输电网中采用，用以吸收输电线路产生的充电功率；容性补偿是利用并联电容器等无功补偿装置，提供感性负荷需要的无功功率，使由电源输送的无功功率减少.从而避免了无功补偿装置所发出的无功功率通过输电线路远距离输送。
并联电容器的补偿原理可以由图3-1说明。
2.2 无功补偿装置
从目前国内外无功补偿装置的应用情况看，无功补偿装置主要有同步调相机、并联电容器和静止补偿器等三种。
1）同步调相机
同步调相机是特殊运行状态下的同步电机，可视为不带有功负荷的同步发电机或是一种不带机械负载的同步发电机。
它可以过励磁运行，也可以欠励磁运行，运行状态根据系统的需要来调节。
2）并联电容器
并联电容器的结构比较简单，主要由芯子、油箱和出线三部分织成。
它的作用就在于重负荷时发出感性无功，补偿负荷所需，以减少输送感性无功而在线路上产生的电压降落，提高负荷端电压。
3）静止补偿器
静止补偿器是近年来发展起来的一种动态无功功率补偿装置。
通常由电容器、饱和电抗器或线性电抗器、滤波器、晶闸管和专用调节器等静止设备组成，利用可控硅开关来分别控制电容器组与电抗器的投切，这样它的性能完全和同步调相机一样。
2.3 无功补偿方式
电网无功补偿主要有三种方式：集中补偿、分散补偿、就地补偿。
最有效的方法是就地补偿。
就地补偿：将电容器直接安装于电动机等用电设备附近，与用电设备的供电回路相并联，对系统最末端的电动机等用电设备所消耗的无功功率进行就地补偿，以提高配电系统的功率因数，此方式最有效。
3 无功功率特性与其他参数关系
各种用电设备中，除了相对很小的白炽灯，照明负荷只消耗有功功率，为数不多的同步电机可发出一部分无功功率外，其余大多数用电设备都要消耗无功功率。
因此，无论是工业或农业用户都以滞后的功率因数运行，其值约为0．6～0．9。
下图3.1为某地区无功功率变化规律示意图，从图中可看出，无功负荷在一天中变化是较大的。
式中表示线路消耗的无功功率(Kvar)；表示线路流过的电流；户表示输送的有功功率；表示输送的无功功率；表示线路的额定电压；表示线路的电抗(Ω)。
由式（3-1）或（3-2）可见，线路无功损耗与线路电压的平方成反比，当线路运行电压偏低时，线路的无功功率损耗就大；线路无功损耗与输送的无功功率的平方成正比，输送的无功功率越大，线路的无功损耗就越大；线路无功损耗与功率因数的平方成反比，线路的功率因数越高，无功功率损耗越小。
因此，在配电网运行中，无论是无功负荷还是无功损耗都需要消耗无功功率。
这些无功功率必须从系统中某个地方获得，如果无功功率不能很容易传输的话，则需在消耗无功的地方产生。
所以，无功功率的不足，配电网中必会有无功缺额，将会造成电压水平下降和有功损耗增大。
3.1负荷补偿的目的
配电网负荷补偿是对配电网无功功率进行控制，以改善配电网供电质量。
负荷补偿的目的主要有三个： 1）功率因数的校正
在能量转换的过程中，有功功率才是真正有用的，多余的负荷电流对于用户来说只是一种浪费，因为用户不仅要为多余的输电容量付钱，也要为线路中多余的能量损耗付费。
电力部门同样也不希望从发电机向负荷输送不必要的无功功率。
否则，一方面发电机和配电网得不到充分有效的利用，另一方面电网的电压控制也变得更为困难。
2）改善节点电压调节
在负荷对无功功率需求不断变化的情况下，电压调节会成为关键。
负荷对无功需求的变化会引起电压的波动，为防止由此而带来的与该点连接的用户运行效率，导致不同用户负荷间的相互干扰，对电压的变化必须保持在一定的限度内。
3）负荷平衡
大多数电力系统是三相的，不平衡运行会引起负序和零序电流分量。
这些分量可能引起人们不希望产生的效应：如电动机的附加损耗，交流电机中的振动力矩，增加整流墨中的纹波等。
某些设备依靠三相平衡来消除三次谐波，在不平衡条件下，三次谐波便会出现在电力系统中。
4结论
本文建立无功优化目标函数数学模型；并将配电网络无功进行了优化补偿，选择了优化补偿地点和最佳补偿容量。
说明在确保安全可靠的同时利用科学方法优化配置系统资源，降低运行损耗，提高供电电能质量，节省运行费用是可行的，而且通过进一步深入的研究无功功率优化方法，必将使得无功功率分配更加合理，系统运行更加安全可靠，实现起来更加方便、快捷。
参考文献
[1]朱春明,刘明波,裴爱华.变电站电压无功控制范围的整定计算方法.电力系统自动化,2003.4
[2]王守相,王成山.配电系统节点优化编号方案比较.电力系统自动化,2003.4。