淺談電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化和無功補(bǔ)償

1、淺談電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化和無功補(bǔ)償淺談電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化和無功補(bǔ)償來源：中國論文下載中心[06030209:28:00]作者：王正風(fēng)1，徐先勇2編輯：studa9ngns摘要：電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化和無功補(bǔ)償是提高系統(tǒng)運(yùn)行電壓，減小網(wǎng)損，提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平的有效手段。本文對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外的無功優(yōu)化和無功補(bǔ)償進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)目前無功補(bǔ)償和優(yōu)化存在的問題進(jìn)行了一定的探討和研究。關(guān)鍵詞：無功優(yōu)化無功補(bǔ)償非線性網(wǎng)損電壓質(zhì)量1前言前言隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)

2、展，用電量的增加，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行日益受到重視。降低網(wǎng)損，提高電力系統(tǒng)輸電效率和電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門面臨的實(shí)際問題，也是電力系統(tǒng)研究的主要方向之一。特別是隨著電力市場的實(shí)行，輸電公司（電網(wǎng)公司）通過有效的手段，降低網(wǎng)損，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，可給輸電公司帶來更高的效益和利潤。電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化和無功功率補(bǔ)償是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究的一個(gè)重要組成部分。通過對(duì)電力系統(tǒng)無功電源的合理配置和對(duì)無功負(fù)荷的最佳補(bǔ)償不僅可以維持電

3、壓水平和提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性而且可以降低有功網(wǎng)損和無功網(wǎng)損使電力系統(tǒng)能夠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。無功優(yōu)化計(jì)算是在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)負(fù)荷給定的情況下，通過調(diào)節(jié)控制變量（發(fā)電機(jī)的無功出力和機(jī)端電壓水平、電容器組的安裝及投切和變壓器分接頭的調(diào)節(jié)）使系統(tǒng)在滿足各種約束條件下網(wǎng)損達(dá)到最小。通過無功優(yōu)化不僅使全網(wǎng)電壓在額定值附近運(yùn)行，而且能取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，使電能質(zhì)量、系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性完美的結(jié)合在一起，因而無功優(yōu)化的前景十分廣闊。無功補(bǔ)償可看

4、作是無功優(yōu)化的一個(gè)子部分，即它通過調(diào)節(jié)電容器的安裝位置和電容器的容量，使系統(tǒng)在滿足各種約束條件下網(wǎng)損達(dá)到最小。2無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)脑瓌t和類型無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)脑瓌t和類型2.1無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)脑瓌t無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)脑瓌t在無功優(yōu)化和無功補(bǔ)償中，首先要確定合適的補(bǔ)償點(diǎn)。無功負(fù)荷補(bǔ)償點(diǎn)一般按以下原則進(jìn)行確定：1)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選擇幾個(gè)中樞點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)對(duì)其他節(jié)點(diǎn)電壓的控制；2)根據(jù)無功就地平衡原則，選擇無功負(fù)荷較大的節(jié)點(diǎn)。3)無功分層平

5、衡，即避免不同電壓等級(jí)的無功相互流動(dòng)，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。式中，β為每度電價(jià)，τmax為年最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)，α、γ分別表示為無功補(bǔ)償設(shè)備年度折舊維護(hù)率和投資回收率，KC為單位無功補(bǔ)償設(shè)備的價(jià)格，QC∑為無功補(bǔ)償總?cè)萘?。模型二考慮了投資問題，可認(rèn)為是一種比較理想的模型。特別是隨著電力市場的實(shí)行，各部門都追求經(jīng)濟(jì)效益，顯然考慮了無功投資問題更合理一些。3.2優(yōu)化算法優(yōu)化算法由于電力系統(tǒng)的非線性、約束的多樣性、連續(xù)變量和離散

6、變量混合性和計(jì)算規(guī)模較大使電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化存在著一定的難度。將非線性無功優(yōu)化模型線性化求解，是一些算法的出發(fā)點(diǎn)，如基于靈敏度分析的無功優(yōu)化潮流、無功綜合優(yōu)化的線性規(guī)劃內(nèi)點(diǎn)法、帶懲罰項(xiàng)的無功優(yōu)化潮流和內(nèi)點(diǎn)法等等，以上均是通過將非線性規(guī)劃運(yùn)用泰勒級(jí)數(shù)展開忽略二階及以上的項(xiàng)建立線性化模型求得優(yōu)化解。這些方法由于在線性化的過程中，忽略了二階及以上的項(xiàng)，其計(jì)算的收斂性得不到保證。為了提高優(yōu)化計(jì)算的收斂性，又提出了將罰函數(shù)的思想引入線性規(guī)劃提出了

7、帶懲罰項(xiàng)的無功優(yōu)化潮流模型與算法，使依從變量的越限消除或減小到最低限度。但它不能從根本上結(jié)局線性化后的不收斂問題。針對(duì)線性算法方法的不足，又提出了一些運(yùn)用非線性算法，混合整數(shù)規(guī)劃、約束多面體法和非線性原對(duì)偶算法等等。盡管這些方法能在理論上找到最優(yōu)解，但由于無功優(yōu)化本身的特性，使計(jì)算復(fù)雜、費(fèi)時(shí)，且不能保證可靠收斂。為了提高收斂性和非線性的對(duì)于無功優(yōu)化中的離散變量(變壓器分接頭的調(diào)節(jié)，電容器組的投切)的處理，基于人工智能的新方法，相繼提出

8、了遺傳算法，Tabu搜索法，啟發(fā)式算法，改進(jìn)的遺傳算法，分布計(jì)算的遺傳算法和摸似退火算法等等，這些算法在一定的程度上提高了無功優(yōu)化的收斂性和計(jì)算速度，并且有些方法已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用并取得了較好的效果。但在無功優(yōu)化仍有以下一些問題需要解決：1)由于無功優(yōu)化是非線性問題，而非線性規(guī)劃常常收斂在局部最優(yōu)解，如何求出其全局最優(yōu)解仍需進(jìn)一步研究和探討。2)由于以網(wǎng)損為最小的目標(biāo)函數(shù)，它本身是電壓平方的函數(shù)，在求解無功優(yōu)化時(shí)，最終求得的