无功优化技术研究

学术论坛无功优化技术研究西北民族大学电气工程学院康辉摘要:配电网无功补偿的 目的就是要让电网能够以最小网络损耗、以较高电压质量形式运行并能保障电力系统的可靠性。本文针对城市配电网，阐了无功功率的平衡及其方法，对无功优化数学模型进行了分析，以使电力系统有功网损最小为目标;采用牛顿拉夫逊算法对配电网进行潮流计算;采用遺传算法或模拟退火算法进行全局寻优，实现电网的无功优化。关键词:配电网;潮流计算;无功优化;遺传算法;模拟退火算法配电网无功补偿的目的就是要让电网能够以最小网络损耗、进行控制,以较高电压质量形式运行并能保障电力系统的可靠性。针对城市制调整变压器分接头次数。配电网，阐述了无功功率的平衡及其方法，对无功优化数学模型业做3)司)可以由控制变压器的变、在电路中并接电容器等方法进行了分析，以使电力系统有功网损最小为目标;近几十年来，来调节配电网的电压和无功率，从而可以减少电网的网络损耗，我国每年的装机容量递增速度大幅度提高，有利于缓解供电紧张节约电能。的局面。我国城市的电网电压质量普遍性不高。电力系统的末端搜索方向不对、迭代不收敛、過近速度慢、计算量大等问题就是配电系统，因此它与电力用户有着密切的关系，直接影响着经常会在解决非线性规:划法的无功优化模型中到遇到。(3)整数规划法( Mixed-Integer Programming )现将我对武功优化技术的理解分析如下: 1. 配电网无功优化(4)动态规划法( Dynamie Programming)的目的和意义:随着全球科技水平的提高，国际经济水平的快速把某个最优化问题按多个阶段来处理的优化方法就是动态规发展，开发新型能源的迫切性，电力系统运行的经济效益越来越划法，一系列比较简单的最优化问题就可由它将多阶段决策问题受关注。电力系统的管理不仅要注重系统的安全、可靠性还要重转化而得。视它的经济性以及对电力企业和社会带来的效益，如何做到科学1)遗传算法( Genetic Algrithms ),管理，在保证安全、可靠的同时科学有效地优化配置现有的有限遗传算法是由美国Michigan大学的Holland教授于1975年首资源，减少电网损耗,提高供电的电能质量,最终提高电能利用率，次提出,它的基本思想是基于Darwin的进化论和Mendel的遗传学。一直是受到人们密切关注和重视的。无功优化要解决配电网的无生物在进化过程中个体间是要通过优胜劣汰的形式来寻找最优的功资源规划配置、优化网络运行和线损管理方面的问题，他具有个体较强的实用意义。2. 配电网国内外的研究现状:多目标、 多变量、2)模拟退火算法( Simulated Anneal Agorihms多约束的混合非线性规划问题是电力系统的无功优化问题，它整模拟退火法是模拟高温物体因温度下降而内部原子动能下降个优化过程变得十分复杂就是因为其优化变量既有连续变量又有I--种算法。它主要是把寻优问题求解和统计热力学的热平衡相离散变量，尤其是处理优化过程中离散变量的难度的更大。线性对比，通过模拟高温物体的逐步降温的过程来渐近寻求所需的全规划、非线性规划、二次规划、动态 规划等传统的数学优化方法局最优解或近似最优解。许多的学者也对模拟退火法的方案进行的研究已经比较成熟。但是它们仍然存在明显的局限:第- -，电.了大量的研究。力系统的越来越大、控制变量的越来越多、其解空间的多维、复长久以来， 我国一直重视高压输电网络的无功优化，研究的杂性使得这些方法不能实现全局最优,只能找到局部最优解。第=力度加大，并取得了令人满意的效果，且将其运用实践中，显示无功优的二般更求可微成非线性外理出了良好的效果。但是一-直没有重视到直没有 重视到配电网的研究， 尽管在国处理问题是非线性离散的，: -般要求可微或非线性处理的传统方法会有较大的误差。人们普遍关注高压输电网的无功优家实施改造两网工程以来,出现了众多的配电自动化系统、设备、化问题，且有较多运用于理论和实践，相比而言，由于历史原因装置，但都仅限于改善供电的可掌性。，无论从运行实际还是研和自身特点配电网无功优化一一 直没有成熟稳定的方法。究现状，如何利用和配置无功资源从而降低电网损耗，提高电压无功优化技 术和配电网潮流计算两个方面的问题是配电网无合格率，提高配电网经济运彳行的研究都表现出很强的迫切性。为功优化要解决的问题。大量的配电网潮流计算是配电网无功优化此我构想利用这些算法合理优化无功化技术,使之更加完善，为的必要过程，使得输电网潮流计算方法很难应用于配电网的原因我国的公民经济做贡献。是由于配电网在网络拓扑、元件参数、负荷特性以及计算方法等参考文献:方面与高压输电网存在明显的区别，国内外许多专家针对以上情[1]陈章潮，唐德光《城市电网规划与改造》， 北京:中国电力出版况，对配电网潮流计算进行了广泛的探索与研究。与此同时,无功优化和潮流计算研究因为计算机的飞速发展和新的数学优化算[2] 王海亭，潘殺，丁健《能量管理系统(EMS )调度工程师潮流》,法的引人而开辟了新的领域。无功优化方法:在选择无功优化方电力系统自动化.21(9)， 1997.7法时，我们应根据它们各自的优缺点合理地选取，要做到所选方[3] Fan Zhang, Garol s.Cheng.A Modified Newton Method for Radial Dis-法可以满足目标函数和约束条件，并且考虑到无功优化的特点。tibution Systom Power Flow Analys IEEE Trans on Power Sysems, 197， 12(1 )线性规划法。这种方法是最优化问题的一 种特殊情形[4] 张学松，柳掉，于尔鏗等《配电网潮流算法的比较研究》，电网技也是运筹学的一-个重要分支,它的实质是从多个变量中选取- -组术.22(4)，1998: 45-49适当的变量作为解，使这组变量满足- -组确定的线性式，而且使[5]鄢长春，陈章《基于节点注入电流模型的配电网潮流算法》，电力-个目标函数达到最优系统自动化.23(17) , 199: 31-34.(2)非线性规划法。在配电网中，典型的非线性规划问题[6]龚纯，王正林《精通MATLAB最优化计算》，北京:电子工业出版就是在配电网的无功优化在不考虑决策变量的离散特性条件下的问题，提高模型的精度可通过引人非线性规划来实现。[7]谢驰坤，陈陈《配电系统无功优化调度中调节次数的优化》，电力1)使目标函数最优可用非线性规划法优化电容器的投切次系统及其自动化200，12(5)数以处理电容器变量来实现。中国煤化工2)在优化全网的电压时，辐射型配电网采用非线性规划法MYHCNMH GI 144 农家科技