基于改进蝴蝶算法的含分布式电源的配电网无功优化方法技术

本发明专利技术属于电力系统技术领域，尤其涉及一种基于改进蝴蝶算法的含分布式电源的配电网无功优化方法。包括：步骤1.考虑含分布式电源的配电网，建立含分布式电源的低压配电网无功优化数学模型；步骤2.获取配电网系统的节点数据，选取无功补偿装置放置的节点位置，设置控制变量的个数及取值范围；步骤3.初始化蝴蝶种群；步骤4.计算每只蝴蝶在其解空间中的适应度值，找到此时的最优蝴蝶及其位置；步骤5.计算每只蝴蝶散发的香味浓度；步骤6.选择搜索方式；步骤7.若满足要求，则输出最优值及参数。本发明专利技术计算量小，过程简单，易于实现，可及时得到无功优化结果，搜索能力大幅提高。有效降低系统网损，提高节点电压质量，减少系统运行成本。减少系统运行成本。减少系统运行成本。

【技术实现步骤摘要】
基于改进蝴蝶算法的含分布式电源的配电网无功优化方法


[0001]本专利技术属于电力系统
，尤其涉及一种基于改进蝴蝶算法的含分布式电源的配电网无功优化方法。

技术介绍

[0002]随着我国国民经济的飞速发展，电力负荷和电网容量的迅速增加，电网的经济运行问题日益受到电力部门的重视。低压配电网尚存在三相不平衡严重，电压合格率低，功率因数低等实际情况。尤其是近些年，以分布式电源为代表的新能源得到了广泛关注和快速发展，分布式电源在配电网越来越高的渗透率会造成配电网无功优化变的越来越困难，而无功补偿优化是降低配电网网损，提高供电质量，提高配电网运行经济性和安全性的重要手段。因此研究含分布式电源的配电网无功优化具有重要的理论和实践价值。
[0003]分布式电源装置是指功率为数千瓦至50MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第三方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求。分布式电源接入传统配电网后，电流从原来的单向流动变为双向流动，配电网的结构及潮流分布发生变化，相应的影响电网的线损；并且分布式电源的容量、接入位置、运行方式等都会对线损产生不同程度的影响。所以本专利技术中考虑在分布式电源位置及容量已经确定的配电网中如何加入无功补偿装置，以达到降低配电网网损，保证供电质量，提高配电网运行经济性的目的。
[0004]目前关于配电网无功优化问题已经受到国内外学者广泛关注。对于目标函数的选取，可分为从系统经济性角度出发以及从系统安全性角度出发。对于求解方法，传统方法一般包括梯度法、二次规划法、牛顿法和内点法等，但这类方法有着严格的数学定义，对求解复杂的数学模型并不适用。现代智能方法一般包括遗传算法、粒子群等启发式搜索方法，这些启发式搜索方法虽然不依赖于目标函数的性质和梯度信息，但是其中的大多数都存在计算量大、过程复杂以及寻优精度不高等问题，不适用于配电网运行过程中的实时调节。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供了一种基于改进蝴蝶算法的含分布式电源的配电网无功优化方法。其目的是为了解决含分布式电源的配电网在实际运行中的无功优化问题，通过引入的混合搜索算子，实现算法的搜索能力大幅提高，并且计算量小、过程简单的专利技术目的。
[0006]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0007]基于改进蝴蝶算法的含分布式电源的配电网无功优化方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1.考虑含分布式电源的配电网，建立含分布式电源的低压配电网无功优化数学模型；
[0009]步骤2.获取配电网系统的节点数据，选取无功补偿装置放置的节点位置，设置控制变量的个数及取值范围；
[0010]步骤3.初始化蝴蝶种群，根据目标函数和问题的解空间，随机生成n只蝴蝶；
[0011]步骤4.根据适应度函数，计算每只蝴蝶在其解空间中的适应度值，找到此时的最优蝴蝶及其位置；
[0012]步骤5.计算每只蝴蝶散发的香味浓度；
[0013]步骤6.选择搜索方式；
[0014]步骤7.若满足要求，则输出最优值及参数，否则返回步骤4继续循环；
[0015]步骤8.输出最终的最优无功补偿量和目标函数最优值。
[0016]更进一步的，步骤1所述考虑含分布式电源的配电网，建立含分布式电源的低压配电网无功优化数学模型，包括以下步骤：
[0017]步骤(101)考虑系统运行的经济性，选取以目标配网的有功总损耗费用和配置补偿装置费用总和最小的目标函数：
[0018]minC
loss
+C
Q
[0019]其中，C
loss
为24小时电能经济损失，具体计算公式如下：
[0020]C
loss
＝c
high
×
P
Lhigh
×
t
high
+c
flat
×
P
Lflat
×
t
flat
+c
low
×
P
Llow
×
t
low
[0021]其中，P
Lhigh
、P
Lflat
、P
Llow
分别为高峰、平谷和低谷三种负荷方式下的网损；t
high
、t
flat
、t
low
分别为三种负荷方式运行的时间；c
high
、c
flat
、c
low
分别为三种负荷方式对应的电价；
[0022]其中，C
Q
为无功补偿设备费用，具体计算公式如下：
[0023][0024]其中，λ
k
为0
‑
1变量，决定节点k是否安装无功补偿装置；μ
q
为单位容量无功补偿的费用；Q
k
为节点k需要的无功补偿的最大容量；η
q
为无功补偿装置中控制部分的投资；L
q
为无功补偿设备的使用年限；
[0025]步骤(102)潮流计算方程：
[0026][0027][0028]其中，P
i
、Q
j
分别为注入节点的有功功率和无功功率；U
i
、U
j
分别为节点i和j的节点电压；G
ij
、B
ij
分别为支路电导和电纳；δ
ij
为节点i和j之间的电压相位差。
[0029]更进一步的，所述设置控制变量的个数及取值范围，如下：
[0030]U
imin
≤U
i
≤U
imax
[0031]Q
Cimin
≤Q
Ci
≤Q
Cimax
[0032]其中，U
imax
、U
imin
分别为节点i允许的电压幅值波动上、下限；Q
Cimin
、Q
Cimax
分别为无功补偿装置发出的无功功率上、下限。
[0033]更进一步的，步骤4所述根据适应度函数，计算每只蝴蝶在其解空间中的适应度值，找到此时的最优蝴蝶及其位置，其中蝴蝶的位置表示无功补偿量Q
Ci
，因此需要满足步骤2中给出的无功约束范围条件。
[0034]更进一步的，步骤5所述计算每只蝴蝶散发的香味浓度，所述香味浓度计算公式如下：
[0035]f＝cI
a
[0036]其中，f为其他蝴蝶所感知到的香味浓度；c为感知模态；I为刺激强度；a为依赖于感知模态的幂指数，反映释放香味的不同程度。
[0037]更进一步的，步骤6选择搜索方式，包括：
[0038]为了减少外界环境的影响，采取比较切换概率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于改进蝴蝶算法的含分布式电源的配电网无功优化方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1.考虑含分布式电源的配电网，建立含分布式电源的低压配电网无功优化数学模型；步骤2.获取配电网系统的节点数据，选取无功补偿装置放置的节点位置，设置控制变量的个数及取值范围；步骤3.初始化蝴蝶种群，根据目标函数和问题的解空间，随机生成n只蝴蝶；步骤4.根据适应度函数，计算每只蝴蝶在其解空间中的适应度值，找到此时的最优蝴蝶及其位置；步骤5.计算每只蝴蝶散发的香味浓度；步骤6.选择搜索方式；步骤7.若满足要求，则输出最优值及参数，否则返回步骤4继续循环；步骤8.输出最终的最优无功补偿量和目标函数最优值。2.根据权利要求1所述的基于改进蝴蝶算法的含分布式电源的配电网无功优化方法，其特征是：步骤1所述考虑含分布式电源的配电网，建立含分布式电源的低压配电网无功优化数学模型，包括以下步骤：步骤(101)考虑系统运行的经济性，选取以目标配网的有功总损耗费用和配置补偿装置费用总和最小的目标函数：min C
loss
+C
Q
其中，C
loss
为24小时电能经济损失，具体计算公式如下：C
loss
＝c
high
×
P
Lhigh
×
t
high
+c
flat
×
P
Lflat
×
t
flat
+c
low
×
P
Llow
×
t
low
其中，P
Lhigh
、P
Lflat
、P
Llow
分别为高峰、平谷和低谷三种负荷方式下的网损；t
high
、t
flat
、t
low
分别为三种负荷方式运行的时间；c
high
、c
flat
、c
low
分别为三种负荷方式对应的电价；其中，C
Q
为无功补偿设备费用，具体计算公式如下：其中，λ
k
为0
‑
1变量，决定节点k是否安装无功补偿装置；μ
q
为单位容量无功补偿的费用；Q
k
为节点k需要的无功补偿的最大容量；η
q
为无功补偿装置中控制部分的投资；L
q
为无功补偿设备的使用年限；步骤(102)潮流计算方程：步骤(102)潮流计算方程：其中，P
i
、Q
j
分别为注入节点的有功功率和无功功率；U
i
、U
j
分别为节点i和j的节点电压；G
ij
、B
ij
分别为支路电导和电纳；δ
ij
为节点i和j之间的电压相位差。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：史可鉴，代子阔，王刚，刘云松，钟栗广，张新宇，王阳，聂宇，白挺玮，呼笑笑，顾泰宇，刘丹，
申请(专利权)人：辽宁电能发展股份有限公司国网辽宁省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：