一种基于二层规划的电力系统无功优化方法及其应用技术方案

本发明专利技术公开了一种基于二层规划的电力系统无功优化方法，结合电力系统电压无功综合调控的特点，建立无功优化的二层规划模型，上、下层分别选取系统网损最小和各节点电压偏移最小为目标函数，根据上、下层解空间的不同，上层采用原对偶内点法，下层采用森林算法。本发明专利技术无功优化的二层模型在设计上充分考虑了电网无功电压调节的实际情况，从整体角度出发，将整个系统按照目标函数分层考虑，既保证了系统对降低网损的需求，又保证了电压，同时，加入了设备动作费用约束，使模型更加适合工程实际。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力系统优化运行方法，特别涉及一种基于二层规划的电力系统无功电压优化方法。
技术介绍
电力系统是指由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统，它是将自然界的能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。电力系统的主体结构包括电源、电力网络和负荷中心，电源指各类发电厂、发电站，它将能源转换成电能；电力网络由电源的升压变电所、输电线路、负荷中心变电所、配电线路等构成。在电力系统的运行中，由于电力负荷的随机变化以及外界的各种干扰会影响电力系统的稳定，导致系统电压与频率的波动，从而影响系统电能的质量，严重时会造成电压崩溃或频率崩溃。在实际电力系统中，一些分站、分线只着眼于几个关键母线的电压指标，为满足自身利益盲目进行调节，没有从整个电力系统的角度进行电压无功的综合优化，反而容易使系统的电压问题更加严重。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术公开一种基于二层规划的电力系统无功优化方法，该无功优化方法充分考虑了电网无功电压调节的实际情况，从整体角度出发，将整个电力系统按照目标函数分层考虑，既保证了系统对降低网损的需求，又满足了电压指标，同时，加入了设备动作费用约束，使电力系统更加安全经济地运行。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本专利技术结合电力系统电压无功综合调控的特点，建立一个无功优化的二层规划模型。上、下层分别选取系统网损最小和各节点电压偏移最小为目标函数，根据上、下层解空间的不同，上层采用原对偶内点法，下层采用森林算法。一种基于二层规划的电力系统无功优化方法，具体包括如下步骤：1)采用二层规划法对电力系统无功优化数学模型进行建模，从整体角度出发，将整个电力系统按照目标函数分层建模：上层目标函数和约束条件： minΔP l o s s = Σ i = 1 N G i j ( U i 2 + U j 2 - U i U j cosθ i j ) - - - ( 1 ) ]]>s.t. P G i - P D i - U i Σ j = 1 N U j ( G i j cosθ i j + B i j sinθ i j ) = 0 - - - ( 2 ) ]]> Q G i - Q D i - U i Σ j = 1 N U j ( Q j sinθ i j - K j cosθ i j ) = 0 - - - ( 3 ) ]]> P G i min ≤ P G i ≤ P G i max , i ∈ N G - - - ( 4 ) ]]> Q G i min ≤ Q G i ≤ Q G i max , i ∈ N G - - - ( 5 ) ]]> Q C i min ≤ Q C i ≤ Q C i max , i ∈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二层规划的电力系统无功优化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)采用二层规划法对电力系统无功优化数学模型进行建模，从整体角度出发，将整个电力系统按照目标函数分层建模：上层目标函数和约束条件：minΔPloss=Σi=1NGij(Ui2+Uj2-UiUjcosθj)---(1)]]> s.t.PGi-PDi-UiΣj=1NUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0---(2)]]>QGi-QDi-UiΣj=1NUj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0---(3)]]>PGimin≤PGi≤PGimax,i∈NG---(4)]]>QGimin≤QGi≤QGimax,i∈NG---(5)]]>QCimin≤QCi≤QCimax,i∈Nc---(6)]]>|θij|≤θijmax---(7)]]>下层目标函数和约束条件：min F=Σi=1N(Ui-UiN)2,i=1,2,...,N---(9)]]> s.t.PGi-PDi-UiΣj=1NUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0---(10)]]>QGi-QDi-UiΣj=1NUj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0---(11)]]>Uimin≤Ui≤Uimax,i=1,2,...,N---(12)]]>Kimax≤Ki≤Kimax,i=1,2,...,NT---(13)]]> A≤Amax                                                     (14)式中F为下层模型的目标函数，即各节点电压与额定电压之差的平方；Ui为节点电压幅值；UiN为各节点电压的期望水平；N为系统节点数；NG为发电机节点集合；NC为具有无功补偿设备的节点集合；NT为变比可调的变压器个数；Gij、Bij为节点导纳矩阵中的元素；θij为节点ij间的电压相角差；为相角差的最大允许值；为关口功率因数下限；为关口功率因数上限；PDi、QDi为节点的负荷有功和无功功率；PGi、QGi分别为发电机有功和无功出力；QCi为无功补偿设备的无功出力；Ki为相应变压器的变比；A为当前动作策略的设备动作次数；Amax分别为相应变量的上、下限；2)上层模型中决策变量为发电机和无功补偿设备的无功出力QGi和QCi，采用原对偶内点法进行求解；3)下层模型目标函数为各节点电压偏移最小minF，决策变量为变压器档位，为离散变量，利用随机森林算法求解即可。...

【技术特征摘要】
1.一种基于二层规划的电力系统无功优化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)采用二层规划法对电力系统无功优化数学模型进行建模，从整体角度出发，将整个电力系统按照目标函数分层建模：上层目标函数和约束条件： minΔP l o s s = Σ i = 1 N G i j ( U i 2 + U j 2 - U i U j cosθ j ) - - - ( 1 ) ]]> s.t. P G i - P D i - U i Σ j = 1 N U j ( G i j cosθ i j + B i j sinθ i j ) = 0 - - - ( 2 ) ]]> Q G i - Q D i - U i Σ j = 1 N U j ( G i j sinθ i j - B i j cosθ i j ) = 0 - - - ( 3 ) ]]> P G i min ≤ P G i ≤ P G i max , i ∈ N G - - - ( 4 ) ]]> Q G i min ≤ Q G i ≤ Q G i max , i ∈ N G - - - ( 5 ) ]]> Q C i min ≤ Q C i ≤ Q C i max , i ∈ N c - - - ( 6 ) ]]> | θ i j | ≤ θ i j max - - - ( 7 ) ]]>下层目标函数和约束条件： min F = Σ i = 1 N ( U i - U...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永红，姜振超，李旻，徐琳，藤与非，蒲维，季新雨，范红，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：四川;51