基于改进微分进化方法的电网全网无功优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进微分进化方法的电网全网无功优化方法，其特征在于，包括以下步骤：基于潮流计算进行有功网损分析；根据上述有功网损分析的结果，并基于改进微分进化算法进行全网无功优化。在保障电网安全经济运行的前提下，达到大幅提高电网对新能源的接纳及送出能力，减小弃风，提高新能源上网电量的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及规模化新能源发电过程中无功电压控制
，具体地，涉及一种基于改进微分进化方法的电网全网无功优化方法。
技术介绍
我国风电进入规模化发展阶段以后所产生的大型新能源基地多数位于“三北地区”(西北、东北、华北)，大型新能源基地一般远离负荷中心，其电力需要经过长距离、高电压输送到负荷中心进行消纳。以甘肃电网为例，截至2014年4月，甘肃电网并网风电装机容量已达707万千瓦，约占甘肃电网总装机(3500万千瓦)容量的20.2％，成为仅次于火电的第二大主力电源；光伏发电装机容量已达到435万千瓦，约占甘肃电网总装机容量的12.4％，同时甘肃成为我国光伏装机规模最大的省份。目前，甘肃电网风电、光伏发电装机约占甘肃电网总装机容量的1/3。由于风、光资源的间歇性、随机性和波动性，风电出力的波动性会导致大型风电场电压出现相应波动。当风电场发生电压较大波动时，若没有足够的无功支撑，将引起风电场电压跌落。目前风机本身的低电压耐受能力十分有限，此时风电机组出于自身的保护，往往采取自动切除的方式，造成系统有功失衡，影响系统稳定；同时，异步发电机，不具备维持和调节机端电压水平的能力，在运行时还要从系统吸收无功功率，因此电压稳定性问题比较突出。当系统电压跌落后，如果电网不能提供足够的无功，基于异步发电机的风电机组机端电压无法重建，导致整个风电场中所有异步风电机组的超速保护或者低电压保护动作切除风电机组；若保护无法正常动作，由于风电机组的机端电压无法重建，则会引起风电场甚至区域电网暂态电压失稳。由于交流联网系统的整个电网的电压和频率之间相互影响、酒泉地区风电出力大幅度变化必然引起整个系统的电压、频率波动，导致事故进一步扩大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种基于改进微分进化方法的电网全网无功优化方法，以实现提高电网对新能源的接纳及送出能力，减小弃风，提高新能源上网电量的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于改进微分进化方法的电网全网无功优化方法，包括以下步骤：步骤1、基于潮流计算进行有功网损分析；步骤2、根据上述有功网损分析的结果，并基于改进微分进化算法进行全网无功优化。优选的，所述步骤2具体包括以下步骤：步骤201、采用混沌Logistic映射对种群进行初始化；步骤202、采用自适应调整策略对不同个体的控制参数进行分配；步骤203、采用共享适应度计算的优化寻优，从而完成全网优化。优选的，所述步骤1具体为：基于潮流计算的有功网损可表示为PL=Σk=1NlGk(Ui2+Uj2-2UiUjcosθij)---(1)]]>式中：Nl为支路数；GK为支路k的电导；Ui为节点i的电压幅值；Uj为节点j的电压幅值；θij为节点i与j之间电压相位角差；等式约束可表示为：Pgi-Pdi-UiΣj∈iUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0Qgi-Qdi-UiΣj∈iUj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0---(2)]]>式中：Pgi、Qgi分别为节点i的发电机有功出力和无功出力；Pdi、Qdi分别为节点i的有功负荷和无功负荷；Bij为支路i-j的电纳；Gij为电导；控制变量约束为：UGimin≤UGi≤UGimax,i=1,...,NGTimin≤Ti≤Timax,i=1,...,NTQGimin≤QGi≤QGimax,i=1,...,NC---(3)]]>状态变量约束为QGimin≤QGi≤QGimax,i=1,...,NGULimin≤ULi≤ULimax,i=1,...,NL---(4)]]>式中：UG为发电机机端电压幅值；T为可调变压器的分接头位置；Qc为补偿电容器的投切组数；QG为发电机无功出力；UL为负荷节点电压幅值；NG、NL、NT、NC分别为系统中发电机节点、负荷节点、变压器可调分接头、无功补偿节点的数目。优选的，所述步骤201具体为：混沌Logistic映射对种群进行初始化yn+1＝μyn(1-yn)           (5)式中：yn∈(0,1)；μ为控制参数，当μ∈(3.56,4.0)时，式(5)处于混沌状态，混沌初始化种群的步骤如下：随机生成D个介于0和1之间的数，形成初始序列r1＝(r1.1,r1.2,…，r1.D)；根据式(5)生成混沌序列ri，得到混沌矩阵：其中，NP为种群大小；将混沌矩阵中的元素按式(5)映射到控制变量的取值范围[xjmin,xjmax]，得到初始种群x0，xij,0＝xjmin+rij(xjmax-xjmin)         (7)。优选的，所述步骤202所述的自适应调整策略为：FiG+1=Fmin+α1Fmaxifα2<τ1FiGotherwise---(8)]]>CRiG+1=CRmin+α3CRmaxifα4<τ2CRiGotherwise---(9),]]>式(8)和式(9)中，Fmax、Fmin分别为变异因子的上下限；CRmax、CRmin分别为交叉因子的上下限；τ1、τ2分别为在新一代种群中调整每个个体相对应的F和CR的概率；α1、α2、α3、α4为[0,1]之间的均匀分布随机数。优选的，所述步骤203所述的共享适应度计算具体如下：式中：f(xi)、fsh(xi)分别为第i个个体的原始适应度和共享适应度；sh(di,j)为共享函数，计算公式如下：sh(di,j)=1-(di,jRch)λifd<Rch0otherwise---(11)]]>式中：di,j表示个体i和个体j之间的海明距离，λ为控制共享函数形状的参数，Rch为小生境半径。本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本专利技术的技术方案，提出基于改进微分进化方法的电网全网无功优化方法，对优化的算法进行改进。在保障电网安全经济运行的前提下，达到大幅提高电网对新能源的接纳及送出能力，减小弃风，提高新能源上网电量的目的。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术实施例所述的基于改进微分进化方法的电网全网无功优化方法的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于改进微分进化方法的电网全网无功优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、基于潮流计算进行有功网损分析；步骤2、根据上述有功网损分析的结果，并基于改进微分进化算法进行全网无功优化。

【技术特征摘要】
1.一种基于改进微分进化方法的电网全网无功优化方法，其特征在
于，包括以下步骤：
步骤1、基于潮流计算进行有功网损分析；
步骤2、根据上述有功网损分析的结果，并基于改进微分进化算法进
行全网无功优化。
2.根据权利要求1所述的基于改进微分进化方法的电网全网无功优
化方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：
步骤201、采用混沌Logistic映射对种群进行初始化；
步骤202、采用自适应调整策略对不同个体的控制参数进行分配；
步骤203、采用共享适应度计算的优化寻优，从而完成全网优化。
3.根据权利要求2所述的基于改进微分进化方法的电网全网无功优
化方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
基于潮流计算的有功网损可表示为
PL=Σk=1NlGk(Ui2+Uj2-2UiUjcosθij)---(1)]]>式中：Nl为支路数；GK为支路k的电导；Ui为节点i的电压幅值；
Uj为节点j的电压幅值；θij为节点i与j之间电压相位角差；
等式约束可表示为：
Pgi-Pdi-UiΣj∈iUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0Qgi-Qdi-UiΣj∈iUj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0---(2)]]>式中：Pgi、Qgi分别为节点i的发电机有功出力和无功出力；Pdi、

\tQdi分别为节点i的有功负荷和无功负荷；Bij为支路i-j的电纳；Gij为电
导；
控制变量约束为：
UGimin≤UGi≤UGimax,i=1,...,NGTimin≤Ti≤Timax,i=1,...,NTQGimin≤QCi≤QCimax,i=1,...,NC---(3)]]>状态变量约束为
QGimin≤QGi≤QGimax,i=1,...,NGULimin≤ULi≤ULimax,i=1,...,NL---(4)]]>式中：UG为发电机机端电压幅值；T为可调变压器的分接头位置；Qc为补偿电容器的投切组数；QG为发电机无功出力；UL为负荷节点电压
幅值；NG、NL...

【专利技术属性】
技术研发人员：路亮，汪宁渤，黄华，周强，陟晶，韩自奋，徐陆飞，冉亮，腾贤亮，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网甘肃省电力公司，甘肃省电力公司风电技术中心，国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11