一种无功功率补偿方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种无功功率补偿方法及系统，本方法通过获取节点电压稳定裕度，识别系统的薄弱环节和无功补偿点，进而建立无功优化模型。该模型为引入薄弱性权重项和步长约束的Levenberg-Marquardt最小二乘模型。根据所推导的迭代步长，对无功优化模型进行求解，得到补偿点的无功补偿量。本发明专利技术目的在于提出一种在大规模系统下收敛性强计算速度快的无功补偿算法，使得无功补偿在满足全网电压稳定裕度要求的同时，也使薄弱环节具有一定的电压稳定裕度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统领域，特别是涉及一种无功功率补偿方法及系统。
技术介绍
随着现代特大型城市及主要负荷中心不断发展，负荷中心区外受电比例越来越大，受端电网无功电源不足，电力系统运行状态不断向临界点附近靠近，且一些节点电压稳定性较差，容易因负荷增加造成局部电压失稳。现有的考虑电压稳定性的无功优化方法有两大弊端，第一在识别薄弱环节之后即开始以全网电压稳定裕度为目标或约束，没有将各个节点的薄弱程度纳入规划，因而结果不能顾及节点的电压稳定性；第二，传统内点法在计算大规模系统时，优化速度慢，常常不收敛。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种在大规模系统下收敛性强计算速度快的无功补偿算法，且使得无功补偿在满足全网电压稳定裕度要求的同时，也使薄弱环节具有一定的电压稳定裕度，提高电网有功承载能力和改善薄弱环节的电压稳定性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种无功功率补偿方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，获取节点的电压稳定裕度；步骤2，根据所述的节点电压稳定裕度，确定薄弱环节和无功补偿点；所述的薄弱环节是指电压稳定性差，负荷承载能力有限而可能引起大面积停电事故的网络环节。步骤3，在所述无功补偿点上建立无功功率优化模型，建立引入薄弱性权重项和步长约束的Levenberg-Marquardt最小二乘目标函数；步骤4，根据所述最小二乘目标函数推导得到的迭代步长，对所述步骤3中的无功功率模型进行迭代求解，得到所述薄弱环节的无功补偿量。可选的，所述步骤3中的无功功率优化模型具体为：F=minΣi∈L(Qicwi)2]]>其中，Qic为负荷节点i新增补偿容量，ωi为该节点对应的薄弱性指标，L为所有负荷节点,i为某负荷节点；所述步骤3中的无功功率优化模型满足第一约束条件，所述第一约束条件具体为：βPGi-βPLi-ViΣj∈iVj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0]]>其中，β＝ζ+1为给定电压稳定裕度要求下，最大负荷对当前负荷的比例；PGi为节点i有功出力，对负荷节点该值为0，PLi为节点i有功负荷，Vi为节点i电压，节点j为与节点i直接相邻的节点，Gij和Bij分别为节点i,j之间的电导和电纳，θ为功率因数角；所述步骤3中的无功功率优化模型满足第二约束条件，所述第二约束条件具体为：Qic-QLi-ViΣj∈iVj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0]]>其中Qic为节点负荷新增补偿容量,QLi为节点i的无功负荷，Vi为节点i的电压，Vj为节点j的电压，Gij和Bij分别为节点i,j之间的电导和电纳，θ为功率因数角；所述步骤3中的无功功率优化模型满足第三约束条件，所述第三约束条件具体为：Vi,min≤Vi≤Vi,max其中，Vi,min为节点电压所允许的最小值，Vi,max为节点电压所允许的最大值；所述步骤3中的无功功率优化模型满足第四约束条件，所述第四约束条件具体为：QGi≤QGi,max其中，QGi为发电机节点i的无功出力，QGi,max为发电机节点i无功出力的最大值。可选的，所述步骤3中的引入薄弱性权重项和步长约束的最小二乘模型为：minG(x)=12F(x)TWF(x)+μ(x-x0)T(x-x0)]]>其中，x＝[V,θ]T为状态变量，W为对各个潮流方程项的对应权重，μ为阻尼因子。可选的，所述步骤4中的迭代步长为：dk＝-[J(xk)TWJ(xk)+μkI]-1J(xk)TWF(xk)其中，xk为第k步迭代后的状态变量，dk为第k+1次迭代的步长，F(xk)为第k步迭代后的潮流方程结果，J(xk)为第k步迭代后的雅可比矩阵，μk为第k次迭代的阻尼因子，I为单位矩阵。本申请还包括一种无功功率补偿系统，具体包括：获取单元，用于获取节点的电压稳定裕度；第一确定单元，用于根据所述的节点电压稳定裕度，确定薄弱环节和无功补偿点；第二确定单元，用于在所述无功补偿点上建立无功功率优化模型，建立引入薄弱性权重项和步长约束的Levenberg-Marquardt最小二乘目标函数；求解单元，用于根据所述最小二乘目标函数推导得到的迭代步长，对所述步骤3中的无功功率模型进行迭代求解，得到所述薄弱环节的无功补偿量。可选的，所述第二确定单元中的无功功率优化模型具体为：F=minΣi∈L(Qicwi)2]]>其中，Qic为负荷节点i新增补偿容量，ωi为该节点对应的薄弱性指标，L为所有负荷节点,i为某负荷节点；所述第二确定单元中的无功功率优化模型满足第一约束条件，所述第一约束条件具体为：βPGi-βPLi-ViΣj∈iVj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0]]>其中，β＝ζ+1为给定电压稳定裕度要求下，最大负荷对当前负荷的比例；PGi为节点i有功出力，对负荷节点该值为0，PLi为节点i有功负荷，Vi为节点i电压，节点j为与节点i直接相邻的节点，Gij和Bij分别为节点i,j之间的电导和电纳，θ为功率因数角；所述第二确定单元中的无功功率优化模型满足第二约束条件，所述第二约束条件具体为：Qic-QLi-ViΣj∈iVj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0]]>其中Qic为节点负荷新增补偿容量,QLi为节点i的无功负荷，Vi为节点i的电压，Vj为节点j的电压，Gij和Bij分别为节点i,j之间的电导和电纳，θ为功率因数角；所述第二确定单元中的无功功率优化模型满足第三约束条件，所述第三约束条件具体为：Vi,min≤Vi≤Vi,max其中，Vi,min为节点电压所允许的最小值，Vi,max为节点电压所允许的最大值；所述第二确定单元中的无功功率优化模型满足第四约束条件，所述第四约束条件具体为：QGi≤QGi,max其中，QGi为发电机节点i的无功出力，QGi,max为发电机节点i无功出力的最大值。可选的，所述第二确定单元中的薄弱性权重项和步长约束的最小二乘模型为：minG(x)=12F(x)TWF(x)+μ(x-x0)T(x-x0)]]>其中，x＝[V,θ]T为状态变量，W为对各个潮流方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无功功率补偿方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，获取节点的电压稳定裕度；步骤2，根据所述的节点电压稳定裕度，确定薄弱环节和无功补偿点；步骤3，在所述无功补偿点上建立无功功率优化模型，建立引入薄弱性权重项和步长约束的Levenberg‑Marquardt最小二乘目标函数；步骤4，根据所述最小二乘目标函数推导得到的迭代步长，对所述步骤3中的无功功率模型进行迭代求解，得到所述薄弱环节的无功补偿量。

【技术特征摘要】
1.一种无功功率补偿方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，获取节点的电压稳定裕度；
步骤2，根据所述的节点电压稳定裕度，确定薄弱环节和无功补偿点；
步骤3，在所述无功补偿点上建立无功功率优化模型，建立引入薄弱性权
重项和步长约束的Levenberg-Marquardt最小二乘目标函数；
步骤4，根据所述最小二乘目标函数推导得到的迭代步长，对所述步骤3
中的无功功率模型进行迭代求解，得到所述薄弱环节的无功补偿量。
2.根据权利要求1所述的一种无功功率补偿方法，其特征在于，所述步骤
3中的无功功率优化模型具体为：
F=minΣi∈L(Qicwi)2]]>其中，Qic为负荷节点i新增补偿容量，ωi为该节点对应的薄弱性指标，L
为所有负荷节点,i为某负荷节点；
所述步骤3中的无功功率优化模型满足第一约束条件，所述第一约束条件
具体为：
βPGi-βPLi-ViΣj∈iVj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0]]>其中，β＝ζ+1为给定电压稳定裕度要求下，最大负荷对当前负荷的比例；
PGi为节点i有功出力，对负荷节点该值为0，PLi为节点i有功负荷，Vi为节点
i电压，节点j为与节点i直接相邻的节点，Gij和Bij分别为节点i,j之间的电导
和电纳，θ为功率因数角；
所述步骤3中的无功功率优化模型满足第二约束条件，所述第二约束条件
具体为：
Qic-QLi-ViΣj∈iVj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0]]>其中Qic为节点负荷新增补偿容量,QLi为节点i的无功负荷，Vi为节点i的
电压，Vj为节点j的电压，Gij和Bij分别为节点i,j之间的电导和电纳，θ为功率
因数角；
所述步骤3中的无功功率优化模型满足第三约束条件，所述第三约束条件
具体为：
Vi,min≤Vi≤Vi,max其中，Vi,min为节点电压所允许的最小值，Vi,max为节点电压所允许的最大值；
所述步骤3中的无功功率优化模型满足第四约束条件，所述第四约束条件
具体为：
QGi≤QGi,max其中，QGi为发电机节点i的无功出力，QGi,max为发电机节点i无功出力的
最大值。
3.根据权利要求1所述的一种无功功率补偿方法，其特征在于，所述步骤
3中的引入薄弱性权重项和步长约束的最小二乘模型为：
minG(x)=12F(x)TWF(x)+μ(x-x0)T(x-x0)]]>其中，x＝[V,θ]T为状态变量，W为对各个潮流方程项的对应权重，μ为阻
尼因子。
4.根据权利要求1所述的一种无功功率补偿方法，其特征在于，所述步骤
4中的迭代步长为：
dk＝-[J(xk)TWJ(xk)+μkI]-1J(xk)TWF(xk)
其中，xk为第k步迭代后的状态变量，dk为第k+1次迭代的步长，F(xk)
为第k步迭代后的潮流方程结果，J(xk)为第k步迭代后的雅可比矩阵，μk为
第k次迭代的阻尼因子，I为单位矩阵。
5.一种无功功率补偿系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅婷，周勤勇，沈沉，燕思旻，马丁，乔煌煌，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11