一种基于交叉逼近算法的地区电网全局无功优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于交叉逼近算法的地区电网全局无功优化方法，涉及电网全局无功优化领域，本发明专利技术利用电力系统中普遍存在的有功分量和无功分量的弱耦合关系，根据凸对偶和部分对偶理论，采用有功无功解耦交叉逼近的方法求出最优潮流解；利用了有功无功解耦的特点，虽然解耦，但是收敛性降低不多，加上采用了试迭代技术，避免了约束的重复强制和释放，通常能在

【技术实现步骤摘要】
一种基于交叉逼近算法的地区电网全局无功优化方法


[0001]本专利技术涉及电网全局无功优化领域，具体是一种基于交叉逼近算法的地区电网全局无功优化方法
。

技术介绍

[0002]全局无功优化是一种优化问题，其目标是最小化或最大化电力系统的无功功率，以达到优化电力系统的性能指标
。
全局无功优化问题通常包括以下几个方面：（1） 无功功率调整：通过调整电力系统中的无功功率注入或吸收设备（如无功补偿装置
、
变压器控制装置等）来降低系统的无功功率损耗或满足无功功率需求；（2） 无功电压控制：通过调整电力系统中的无功功率注入或吸收设备，使得各节点的电压保持在规定范围内，以提高电网的稳定性和可靠性；（3） 无功功率优化：通过优化电力系统中的无功功率的分配和调整，使得系统的无功功率损耗最小化或最大化，从而实现节能
、
降低无功功率损失
、
提高电网质量等目标
。
[0003]全局无功优化问题通常需要考虑电力系统的各种复杂约束条件，包括功率平衡
、
电压限制
、
设备容量限制
、
运行状态限制等
。
为了求解全局无功优化问题，通常采用数学规划方法，如线性规划
、
非线性规划
、
整数规划等
。
此外，还可以结合启发式算法
、
优化算法和智能算法来求解复杂的全局无功优化问题，例如遗传算法
、
模拟退火算法<br/>、
粒子群优化算法等
。
[0004]目前的全局无功优化主要存在计算效率低，速度慢，在线应用能力差的问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，利用电力系统中普遍存在的有功分量和无功分量的弱耦合关系，根据凸对偶和部分对偶理论，采用有功无功解耦交叉逼近的方法求出最优潮流解
。
[0006]其中，一种基于交叉逼近算法的地区电网全局无功优化方法，包括步骤
S0
：对电力系统进行建模，将电力网络转化为数学模型，其中，还包括以下步骤：
S1. 对有功关系密切的变量和无功关系密切的变量进行划分，并通过最优潮流问题进行描述，具体如下：；其中，所述表示节点有功潮流方程，所述表示节点无功潮流方程，所述表示与
有功分量关系密切的不等式约束条件，所述表示与无功分量关系密切的不等式约束条件；
S2. 设定最优潮流问题的初始值无限接近于最优值，且满足局部凸性假设条件，根据凸对偶和部分对偶原理，对最优潮流问题进行等价，具体为：；；或：；；其中，所述
、、、
分别表示在节点处的对偶变量；
S3. 通过
PQ
解耦原理，对无功有关的变量进行常数处理，具体为：；；通过
PQ
解耦原理，对有功有关的变量进行常数处理，具体为：；；其中，所述表示有功约束函数，所述表示无功约束函数，所述表示的目标函数，所述表示的目标函数；
S4. 计算常数处理后的有功子问题和无功子问题，并在取最优解
。
具体的，上述地区电网的全局无功优化采用无功最优潮流的交叉逼近方法，利用电力系统中普遍存在的有功分量和无功分量的弱耦合关系，根据凸对偶和部分对偶理论，采用有功无功解耦交叉逼近的方法求出最优潮流解；
S5. 得到最优解后，对结果进行分析，查看节点电压和发电机出力参数的变化情况，以确定电力系统
。
[0007]进一步的，所述有功关系密切的变量包括发电机有功出力和节点电压相角；所述无功关系密切的变量包括无功电源出力
、
节点电压幅值和可调变压器变比
。
[0008]进一步的，所述步骤
S3
中，对有功子问题进行常数处理还包括通过线性规划对有功子问题进行逼近，具体包括以下子步骤：
S301. 在第次近似的节点处线性化，得到增量模型，具体为：；；；
其中，所述表示约束在处的
Jacobian
矩阵，所述表示与增量对应的费用矢量，所述表示增量变量，所述表示的最大允许取值范围；
S302. 通过常数阵代替，并重新构造，具体为：；；；；其中，所述表示与增量对应的费用矢量，所述表示有功功率的不平衡量，所述表示发电机耗量曲线的微增率矢量，所述表示线路不等式约束的
Jacobian
矩阵，所述表示变量的最小允许变化范围，所述表示变量的最大允许变化范围，所述表示变量的最小允许变化范围，所述表示变量的最大允许变化范围，所述表示发电机有功功率的变化量
。
[0009]进一步的，所述步骤
S3
中，对无功子问题进行常数处理还包括通过增广拉格朗日函数二次逼近模型对无功子问题进行逼近，与有功子问题相比，无功子问题中的潮流方程的非线性度要高的多；除此之外，许多情况无功子问题常数处理后的算式中的目标函数并不是关于无功变量的可分凸函数，因此，线性规划模型不适合处理这类问题；增广拉格朗日函数二次逼近模型以乘子罚函数为基础，把罚函数的稳定性和
Newton
法的快速性融为一体，对初始条件要求不高，灵活实用
。
大量的实际系统算例证明对于无功子问题的逼近求解是十分有效的
。
[0010]具体包括以下子步骤：
S311. 根据乘子罚函数法构造增广拉格朗日函数，具体为：；其中，所述表示约束的拉格朗日乘子矢量，对角阵表示罚系数，所述表示的约束函数，所述表示一个常数项，用于平衡目标函数中各项的权重，所述表示的函数，所述表示的转置；
S312. 通过矩阵变换，得到：通过矩阵变换，得到：；其中，所述表示一个 Hessian 矩阵，用于描述目标函数和约束函数的二阶导数信息，所述表示约束函数的转置，所述表示约束函数，所述表示的逆矩阵，其中 是一个正定对称矩阵，所述表示目标函数的梯度向量，所述表示变量的变化量，所述表示拉格朗日乘子变量的变化量的转置，所述表示目标函数的 Hessian 矩阵，所述表示一个正定对称矩阵，用于描述第 个约束函数的正则项所
述表示第个拉格朗日乘子的转置，用于描述约束条件的 Lagrange 乘子，所述表示第个约束函数，用于描述约束条件，所述表示第个约束函数的 Hessian 矩阵
。
[0011]本专利技术的有益效果是：（1） 本专利技术利用了有功无功解耦的特点，虽然解耦，但是收敛性降低不多，加上采用了试迭代技术，避免了约束的重复强制和释放，通常能在
10
次外层迭代内收敛，收敛性好；（2） 本专利技术能在2‑5次快速分解法潮流计算的时间内计算出
OPF
的结果，计算速度快
。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例提供的一种基于交叉逼近算法的地区电网全局无功优化方法的实施例提供的有功子问题处理流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于交叉逼近算法的地区电网全局无功优化方法，包括步骤
S0
：对电力系统进行建模，将电力网络转化为数学模型，其特征在于，还包括以下步骤：
S1. 对有功关系密切的变量和无功关系密切的变量进行划分，并通过最优潮流问题进行描述，具体如下：；其中，所述表示节点有功潮流方程，所述表示节点无功潮流方程，所述表示与有功分量关系密切的不等式约束条件，所述表示与无功分量关系密切的不等式约束条件；
S2. 设定最优潮流问题的初始值无限接近于最优值，且满足局部凸性假设条件，根据凸对偶和部分对偶原理，对最优潮流问题进行等价，具体为：；；或：；；其中，所述
、、、
分别表示在节点处的对偶变量；
S3. 通过
PQ
解耦原理，对无功有关的变量进行常数处理，具...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗卫华，卿泉，程大闯，兰强，郑涛，孙永超，何笠，范曦露，张锐，孙蕾，刘艳，冯宇翔，
申请(专利权)人：北京科东电力控制系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：