一种多元电能质量治理装置优化配置方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供的技术方案包括：获取配电网的拓扑结构；基于所述配电网拓扑结构，采用基因遗传算法对预先建立的优化配置模型进行求解，得到最优解；基于所述最优解获得需要安装的滤波装置的位置、类型和数量；所述优化配置模型以构建滤波装置以配电网网损最优确定的滤波装置的类型以及安装信息为目标进行构建；所述滤波装置类型包括：有源滤波器、无源滤波器以及无源和有源混合滤波器。本发明专利技术提供的技术方案将遗传寻优算法、网络谐波潮流分析、无源和有源滤波器组参数的综合优化设计结合起来，能够有效地抑制谐波并且使滤波装置的总投资费用较小。

An Optimal Configuration Method and System for Multi-Power Quality Control Devices

【技术实现步骤摘要】
一种多元电能质量治理装置优化配置方法及系统
本专利技术设计电能质量治理监测、评估与治理，具体涉及一种多元电能质量治理装置优化配置方法及系统。
技术介绍
大量分布式电源无序接入县域配电网，造成电网消纳困难，潮流大量倒送，导致线路损耗严重，同时引起严重的电压偏差、谐波等电能质量问题，给县域配电网的优质供电带来了巨大挑战。目前，电能质量治理方面的研究和实践主要侧重于三个方面：在设备研制方面，主要侧重于有源滤波装置、无源滤波装置及无功补偿装置，对于优化选型配置方面研究较少；在分析计算方面，传统发电机节点在潮流计算中一般认为是PQ、PV或平衡节点，而DG的节点类型与其运行方式和控制特性的不确定有关，通常DG并网后很少参与系统频率调节。因此，在含分布式电源的潮流计算中，可认为DG运行在有功功率恒定的模式下，而其无功功率和电压的运行模式需根据DG的容量、发电形式、接口方式等具体情况来确定，还没有深入研究；线路损耗严重，同时引起严重的电压偏差、谐波等电能质量问题难以解决。
技术实现思路
本专利技术提出的技术方案包括：获取配电网的拓扑结构；基于所述配电网拓扑结构，采用基因遗传算法对预先建立的优化配置模型进行求解，得到最优解；基于所述最优解获得需要安装的滤波装置的位置、类型和数量；所述优化配置模型以构建滤波装置以配电网网损最优确定的滤波装置的类型以及安装信息为目标进行构建；所述滤波装置类型包括：有源滤波器、无源滤波器以及无源和有源混合滤波器。优选的，所述优化配置模型的构建包括：基于拓扑结构，构建仿真模型；在仿真模型中确定安装节点；根据安装节点、滤波装置类型以配电网网损最优，并结合投资费用最小为目标构建多目标函数；为所述多目标函数设定约束条件；基于所述多目标函数和约束条件确定安装节点是否安装滤波装置、需要安装的滤波装置类型和数量。优选的，所述约束条件，包括：不出现无功功率过补偿，且功率因数尽量接近1；各节点的电压有效值、电压总谐波畸变率和各次谐波电压含有率约束；无源滤波器的调谐次数、品质因数、电容大小约束；有源滤波器的各次谐波吸收系数约束；设备安全运行约束。优选的，所述不出现无功功率过补偿，且功率因数尽量接近1，包括：式中：Qc为PPF提供的基波无功功率；Qi为无源滤波器各支路提供的无功功率；l为滤波支路的调谐次数；Qmin为系统所需无功功率的上限Qmax为系统所需无功功率的下限。优选的，所述各节点的电压有效值、电压总谐波畸变率和各次谐波电压含有率约束，包括：式中，Ui为节点i的电压有效值；Umin为节点i的电压有效值下限；Umax为节点i的电压有效值的上限；HRUhi为电压总谐波畸变率；THDU，i为谐波电压含有率；cHRU为规定的第h次谐波电压含有率限值；为电压总谐波畸变率的限值。优选的，所述无源滤波器的调谐次数、品质因数、电容大小约束，有源滤波器的各次谐波吸收系数约束，包括：所述无源滤波器的调谐次数为奇数；所述品质因数的取值范围设定为，25≤qij≤60；所述电容大小为根据节点i的所需的无功补偿容量来确定；各次谐波吸收系数的取值设为ahi，0＜ahi＜1；其中，hcij为无源滤波器的调谐次数；qij为品质因数；ahi为谐波吸收系数。优选的，所述设备安全运行约束，包括：过电压约束、过电流约束和过容量约束；所述过电压约束，如下式所示：式中，H为考虑的最高谐波次数，KU为电容器的允许过电压；KI为电容器的允许过电流；KQ为电容器的允许过容量系数；QC1ij为电容器的基波容量所述过电流约束，如下式所示：所述过容量约束，如下式所示：式中：QClij为电容器的基波容量；QChij为电容器的高次谐波容量；QCNij为电容器总容量；KQ为为电容器的允许过容量系数。优选的，所述基于所述配电网拓扑结构，采用基因遗传算法对预先建立的优化配置模型进行求解，得到最优解，包括：将每种无源滤波器参数和有源滤波器参数设为个体；由所述个体中选择若干构成种群；采用遗传算法对所述种群进行迭代计算，得到所述多元电能质量治理装置优化配置的最优解；所述无源滤波器参数包括：无源滤波器的滤波支路是否存在和滤波支路的调谐次数、品质因数和电容器大小；所述有源滤波器参数包括：有源滤波器吸收本节点谐波源所产生的谐波电流的系数。优选的，所述多目标函数如下式：minf(x)＝[acI+KETPL]式中：ac为滤波装置的投资回收系数；I为滤波装置的投资费用；KE为单位电能损耗的费用系数(元/kWh)；T为最大负荷利用小时数，PL为电网的有功网损。一种多元电能质量治理装置优化配置系统，包括：获取模块：用于获取配电网的拓扑结构；优化模块：用于基于所述配电网拓扑结构，采用基因遗传算法对预先建立的优化配置模型进行求解，得到最优解；确认模块：基于所述最优解获得需要安装的滤波装置的位置、类型和数量；所述优化配置模型以构建滤波装置以配电网网损最优确定的滤波装置的类型以及安装信息为目标进行构建；所述滤波装置类型包括：有源滤波器、无源滤波器以及无源和有源混合滤波器。优选的，所述优化模块，包括：构建优化配置模型子模块和计算子模块；所述构建优化配置模型子模块：用于基于拓扑结构，构建仿真模型；在仿真模型中确定安装节点；根据安装节点、滤波装置类型以配电网网损最优，并结合投资费用最小为目标构建多目标函数；为所述多目标函数设定约束条件；基于所述多目标函数和约束条件确定安装节点是否安装滤波装置、需要安装的滤波装置类型和数量；所述计算子模块：用于将每种无源滤波器参数和有源滤波器参数设为个体；由所述个体中选择若干构成种群；采用遗传算法对所述种群进行迭代计算，得到所述多元电能质量治理装置优化配置的最优解；所述无源滤波器参数包括：无源滤波器的滤波支路是否存在和滤波支路的调谐次数、品质因数和电容器大小；所述有源滤波器参数包括：有源滤波器吸收本节点谐波源所产生的谐波电流的系数。优选的，所述构建优化配置模型子模块，包括：约束条件单元和多目标函数单元；所述约束条件单元包括如下约束：不出现无功功率过补偿，且功率因数尽量接近1；各节点的电压有效值、电压总谐波畸变率和各次谐波电压含有率约束；无源滤波器的调谐次数、品质因数、电容大小约束；有源滤波器的各次谐波吸收系数约束；设备安全运行约束；其中：所述不出现无功功率过补偿，且功率因数尽量接近1，包括：式中：Qc为PPF提供的基波无功功率；Qi为无源滤波器各支路提供的无功功率；1为滤波支路的调谐次数；Qmin为系统所需无功功率的上限Qmax为系统所需无功功率的下限。所述各节点的电压有效值、电压总谐波畸变率和各次谐波电压含有率约束，包括：式中，Ui为节点i的电压有效值；Umin为节点i的电压有效值下限；Umax为节点i的电压有效值的上限；HRUhi为电压总谐波畸变率；THDU，i为谐波电压含有率；cHRU为规定的第h次谐波电压含有率限值；为电压总谐波畸变率的限值。所述无源滤波器的调谐次数、品质因数、电容大小约束，有源滤波器的各次谐波吸收系数约束，包括：所述无源滤波器的调谐次数为奇数；所述品质因数的取值范围设定为，25≤qij≤60；所述电容大小为根据节点i的所需的无功补偿容量来确定；各次谐波吸收系数的取值设为ahi，0＜ahi＜1；其中，hcij为无源滤波器的调谐次数；qij为品质因数；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多元电能质量治理装置优化配置方法，其特征在于，包括：获取配电网的拓扑结构；基于所述配电网拓扑结构，采用基因遗传算法对预先建立的优化配置模型进行求解，得到最优解；基于所述最优解获得需要安装的滤波装置的位置、类型和数量；所述优化配置模型以构建滤波装置以配电网网损最优确定的滤波装置的类型以及安装信息为目标进行构建；所述滤波装置类型包括：有源滤波器、无源滤波器以及无源和有源混合滤波器。

【技术特征摘要】
1.一种多元电能质量治理装置优化配置方法，其特征在于，包括：获取配电网的拓扑结构；基于所述配电网拓扑结构，采用基因遗传算法对预先建立的优化配置模型进行求解，得到最优解；基于所述最优解获得需要安装的滤波装置的位置、类型和数量；所述优化配置模型以构建滤波装置以配电网网损最优确定的滤波装置的类型以及安装信息为目标进行构建；所述滤波装置类型包括：有源滤波器、无源滤波器以及无源和有源混合滤波器。2.如权利要求1所述的优化配置方法，其特征在于，所述优化配置模型的构建包括：基于拓扑结构，构建仿真模型；在仿真模型中确定安装节点；根据安装节点、滤波装置类型以配电网网损最优，并结合投资费用最小为目标构建多目标函数；为所述多目标函数设定约束条件；基于所述多目标函数和约束条件确定安装节点是否安装滤波装置、需要安装的滤波装置类型和数量。3.如权利要求2所述的优化配置方法，其特征在于，所述约束条件，包括：不出现无功功率过补偿，且功率因数尽量接近1；各节点的电压有效值、电压总谐波畸变率和各次谐波电压含有率约束；无源滤波器的调谐次数、品质因数、电容大小约束；有源滤波器的各次谐波吸收系数约束；设备安全运行约束。4.如权利要求3所述的优化配置方法，其特征在于，所述不出现无功功率过补偿，且功率因数尽量接近1，包括：式中：Qc为PPF提供的基波无功功率；Qi为无源滤波器各支路提供的无功功率；l为滤波支路的调谐次数；Qmin为系统所需无功功率的上限Qmax为系统所需无功功率的下限。5.如权利要求3所述的优化配置方法，其特征在于，所述各节点的电压有效值、电压总谐波畸变率和各次谐波电压含有率约束，包括：式中，Ui为节点i的电压有效值；Umin为节点i的电压有效值下限；Umax为节点i的电压有效值的上限；HRUhi为电压总谐波畸变率；THDU，i为谐波电压含有率；cHRU为规定的第h次谐波电压含有率限值；为电压总谐波畸变率的限值。6.如权利要求3所述的优化配置方法，其特征在于，所述无源滤波器的调谐次数、品质因数、电容大小约束，有源滤波器的各次谐波吸收系数约束，包括：所述无源滤波器的调谐次数为奇数；所述品质因数的取值范围设定为，25≤qij≤60；所述电容大小为根据节点i的所需的无功补偿容量来确定；各次谐波吸收系数的取值设为ahi，0＜ahi＜1；其中，hcij为无源滤波器的调谐次数；qij为品质因数；ahi为谐波吸收系数。7.如权利要求3所述的优化配置方法，其特征在于，所述设备安全运行约束，包括：过电压约束、过电流约束和过容量约束；所述过电压约束，如下式所示：式中，H为考虑的最高谐波次数，KU为电容器的允许过电压；KI为电容器的允许过电流；KQ为电容器的允许过容量系数；QClij为电容器的基波容量；所述过电流约束，如下式所示：所述过容量约束，如下式所示：式中：QClij为电容器的基波容量；QChij为电容器的高次谐波容量；QCNij为电容器总容量；KQ为为电容器的允许过容量系数。8.如权利要求1所述的优化配置方法，其特征在于，所述基于所述配电网拓扑结构，采用基因遗传算法对预先建立的优化配置模型进行求解，得到最优解，包括：将每种无源滤波器参数和有源滤波器参数设为个体；由所述个体中选择若干构成种群；采用遗传算法对所述种群进行迭代计算，得到所述多元电能质量治理装置优化配置的最优解；所述无源滤波器参数包括：无源滤波器的滤波支路是否存在、滤波支路的调谐次数、品质因数和电容器大小；所述有源滤波器参数包括：有源滤波器吸收本节点谐波源所产生的谐波电流的系数。9.如权利要求2所述的优化配置方法，其特征在于，所述多目标函数如下式：minf(x)＝[acI+KETPL]式中：ac为滤波装置的投资回收系数；I为滤波装置的投资费用；KE为单位电能损耗的费用系数(...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇凌峰，盛万兴，吴鸣，季宇，徐毅虎，屈小云，侯小刚，郑楠，潘静，徐斌，牛耕，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网安徽省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11