基於電網實時數據的實用化分層分區無功優化方法
2023-04-25 20:14:06
專利名稱：基於電網實時數據的實用化分層分區無功優化方法
技術領域：
本發明屬於電網無功優化控制技術領域，尤其涉及一種基於電網實時數據的無功優化方法。
背景技術：
自智能電網的概念提出以來，國家電網公司對其給予了高度重視，並提出了建設有中國特色的堅強智能電網的戰略發展目標。而通過無功優化的手段提升電網的電能質量、降低全網有功損耗，作為建設智能電網的一項不可或缺的工作，對電網的安全、穩定、經濟運行具有重要意義。所謂電網無功優化控制問題是指在電力系統無功電源較為充裕的情況下，通過調節發電機機端電壓、調整變壓器抽頭和改變無功補償裝置的補償量等措施來調整無功潮流，使得系統電壓值合格的同時，全網的有功損耗最小。因此電壓無功優化控制是一個複雜的非線性規劃問題，具有大規模、多約束、多目標和控制變量離散等特點。但在實際運行中， 由於無功功率不能遠距離傳送，無功補償通常採用「就地補償」的原則，故適於分層分區進行優化計算。另外，現有的比較成功的電壓無功控制方案也說明，將電網「分而治之」能夠有效地降低控制的複雜性，同時滿足實時性和可靠性的要求。目前，傳統的無功優化控制方法主要包括線性規劃法、非線性規劃法、混合整數規劃法、牛頓法、靈敏度分析法和二次型法等。但是，這些方法都或多或少地存在計算量大、收斂性差、穩定性不好和容易陷入局部最優解而提早收斂的問題。尤其是純粹地使用非線性規劃法和線性規劃法時，會存在「維數災」的問題，不太可能處理複雜的大系統。為此，對電網進行合理的分層分區以減少區內冗餘節點，選擇穩定有效的計算方法，對提高無功優化計算的效率極為重要。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種基於電網實時數據的實用化分層分區無功優化方法，用於解決傳統的無功優化控制方法存在的問題。為實現上述目的，本發明提供的技術方案是，一種基於電網實時數據的無功優化方法，其特徵是所述方法包括步驟1 讀入數據信息；所述數據信息包括電網靜態參數、約束條件和電網實時數據；所述電網靜態參數和約束條件是能量管理系統所提供的用於電網靜態分析的數據；所述電網實時數據是由能量管理系統輸出的反應電網實時運行狀態的計算數據；步驟2 從讀入數據信息中獲取用於潮流計算的有效數據；步驟3 確定優化方式並根據優化方式對有效數據進行篩選；步驟4:採用基於改進的免疫遺傳算法的無功優化方法進行計算，獲得無功優化的結果。所述優化方式包括全網優化方式、分層優化方式和分區優化方式。
所述根據優化方式對有效數據進行篩選具體是，當優化方式為分層優化方式時， 將有效數據按照電壓等級分類，對變壓器或線路的邊界節點進行等值，最終形成用於無功優化計算的數據。所述根據優化方式對有效數據進行篩選具體是，當優化方式為分區優化方式時， 在有效數據中，選擇待優化區域的邊界聯絡線路和待優化區域內的任意變電站，將待優化區域從整個電網中劃分出來，再通過對邊界節點的等值，最終形成用於無功優化計算的數據。所述改進的免疫遺傳算法的目標函數為
權利要求
1.一種基於電網實時數據的實用化分層分區無功優化方法，其特徵是所述方法包括 步驟1 讀入數據信息；所述數據信息包括電網靜態參數、約束條件和電網實時數據；所述電網靜態參數和約束條件是能量管理系統所提供的用於電網靜態分析的數據；所述電網實時數據是由能量管理系統輸出的反映電網實時運行狀態的計算數據； 步驟2 從讀入數據信息中獲取用於潮流計算的有效數據； 步驟3 確定優化方式並根據優化方式對有效數據進行篩選； 步驟4 採用基於改進的免疫遺傳算法的無功優化方法進行計算，獲得無功優化的結^ ο
2.根據權利要求1所述的基於電網實時數據的無功優化方法，其特徵是所述優化方式包括全網優化方式、分層優化方式和分區優化方式。
3.根據權利要求2所述的基於電網實時數據的無功優化方法，其特徵是所述根據優化方式對有效數據進行篩選具體是，當優化方式為分層優化方式時，將有效數據按照電壓等級分類，對變壓器或線路的邊界節點進行等值，最終形成用於無功優化計算的數據。
4.根據權利要求3所述的基於電網實時數據的無功優化方法，其特徵是所述根據優化方式對有效數據進行篩選具體是，當優化方式為分區優化方式時，在有效數據中，選擇待優化區域的邊界聯絡線路和待優化區域內的任意變電站，將待優化區域從整個電網中劃分出來，再通過對邊界節點的等值，最終形成用於無功優化計算的數據。
5.根據權利要求1-4中任意一項權利要求所述的基於電網實時數據的無功優化方法， 其特徵是所述改進的免疫遺傳算法的目標函數為N N/00 = pLOSS =Ev^vAgU c0s3U +Β Sin^ )；=1等式約束為N^ = KTvMcos bU sms^J=INQi = KZVj(Gijsin _ β cos )J=I不等式約束為τ .ι m ιQ c i m in VG i m inF ,.m^ T1 < Tim^ U Qc^ VGl ^ Vg< V . < V . in in _ι _/maxQr < O r < OrG / m ι ηG ι^ G / m a χ其中，Vi為線路首端節點i的電壓幅值，Vj為線路末端節點j的電壓幅值，δ u為線路首末端節點i、j的電壓相角差，Ti為可調變壓器分接頭的位置，Qci為容性無功補償容量， Vci為發電機機端電壓，Qei為發電機的無功出力，P·電網的有功損耗，Gij是線路(i，j)的電導，Bij是線路(i，j)的電納，N是系統的節點數，Pi是節點注入的有功功率，Qi是節點注入的無功功率，Timax是變壓器分接頭的最高檔位，Timin是變壓器分接頭最低檔位，Odmax和 Qcifflin分別是節點無功補償量的上限和下限，Vcifflin和Veimax分別是發電機機端電壓的上和下限，Vimin和Vimax分別是節點電壓的上限和下限，Qeimin和Glgimax分別是發電機無功出力的上限和下限。
全文摘要
本發明公開了電網無功優化控制技術領域中的一種基於電網實時數據的實用化分層分區無功優化方法。包括讀入數據信息；所述數據信息包括電網靜態參數、約束條件和電網實時數據；從讀入數據信息中獲取用於潮流計算的有效數據；確定優化方式並根據優化方式對有效數據進行篩選；採用基於改進的免疫遺傳算法的無功優化方法進行計算，獲得無功優化的結果。本發明通過按電壓等級分層或按指定區域分區，有效地控制了區域內節點的數量，從而大大縮短了計算時間；另外，選用改進的免疫遺傳算法避免陷入局部最優解而提早收斂的問題。
文檔編號H02J3/18GK102420432SQ20111039330
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月1日 優先權日2011年12月1日
發明者劉文穎, 劉茜, 吳曉丹, 吳耀浩, 周海洋, 徐鵬, 文晶, 曹俊龍, 李亞龍, 李波, 梁琛, 梁福波, 王久成, 謝昶, 邢晶, 鄭偉, 鄭晶晶, 鍾佳辰, 門德月 申請人:華北電力大學, 甘肅電力科學研究院