專利名稱：一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力信息技術領域，其涉及一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法，其基小生境權重飛行粒子群優(yōu)化算法。
背景技術：
風能是廉價的可再生能源，基于風力的發(fā)電技術越來越受到人們的關注。由于風存在隨機性，間歇性和不可調(diào)控等性質(zhì)，當風力發(fā)電并網(wǎng)的時候，必然會對電力系統(tǒng)的運行造成不可估量的影響。優(yōu)化運行是智能電網(wǎng)建設的一項重要任務，風電的接入為地區(qū)電網(wǎng)運行的優(yōu)化提供了新的調(diào)節(jié)手段。目前，我國含風電場的電網(wǎng)都存在著問題電壓質(zhì)量不夠理想，負荷峰 谷時電壓波動過大。而影響電壓水平重要因素的是無功功率，無功功率的合理分布是保證電壓質(zhì)量的基本條件。一方面，無功過剩將會抬高系統(tǒng)電壓，過剩的無功在系統(tǒng)中流動，不僅會損耗有功功率，占用輸電線路和設備容量，而且會在線路上產(chǎn)生電壓降落，影響電壓質(zhì)量和穩(wěn)定性。另一方面，無功不足會導致系統(tǒng)電壓降低，用電設備不能充分利用，過低的電壓水平甚至會導致電壓崩潰等嚴重事故。所以控制無功的合理流動，保持無功平衡，不僅能保證電壓質(zhì)量，提高系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，而且能降低電能損耗，獲得經(jīng)濟效益。因此，無功優(yōu)化作為含風電場電網(wǎng)規(guī)劃的一個重要組成部分，通過無功補償，可以實現(xiàn)電網(wǎng)電壓控制、改善電網(wǎng)穩(wěn)定性、減少網(wǎng)絡損耗及保證有較寬的運行裕度。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法，其建立了無功規(guī)劃數(shù)學模型，并能夠防止粒子后期在最優(yōu)解附近“振蕩”，并提高了普通算法的速度，且結(jié)構(gòu)簡單、計算量小、可操作較高，并能有效的提高風電系統(tǒng)的節(jié)點電壓水平，減小網(wǎng)損。本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思是建立無功補償在風電系統(tǒng)中優(yōu)化配置的數(shù)學模型，以無功設備投資和系統(tǒng)有功網(wǎng)損的綜合費用最省作為目標函數(shù)，同時將節(jié)點電壓越限和發(fā)電機無功出力越限以罰函數(shù)的方式進行處理。對建立的模型，采用基于小生境權重飛行粒子群算法(NWFPSO)進行補償容量的選取優(yōu)化，以不但能有效地提高算法的收斂精度和收斂速度，使系統(tǒng)的電壓安全性也得到提高。本發(fā)明解決技術問題所采取的技術方案是該方法包括以下幾個步驟(I)給定風電場風速，并在此風速下確定風電機輸出的功率；(2)在含風電場的電力系統(tǒng)中形成節(jié)點導納矩陣，設定各節(jié)點電壓初值；(3)建立無功規(guī)劃的數(shù)學模型，包括目標函數(shù)、功率約束方程；(4)輸入原始數(shù)據(jù)，獲取系統(tǒng)節(jié)點信息和支路信息，獲取控制變量的個數(shù)及各自的取值范圍；(5)將上述數(shù)學模型的解看成一個粒子，形成初始種群，獲取粒子群的群體規(guī)模等參數(shù)，設置最大迭代次數(shù)，隨機產(chǎn)生全部粒子及其自身的初始位置和初始速度；
(6)對粒子群中的每個粒子帶入進行潮流計算，計算群中每個粒子的網(wǎng)損，得到各粒子的適應度值和當前最優(yōu)解PBestu ；(7)帶入小生境權重飛行法(NWFPS0)，調(diào)整粒子的速度和位置，計算整個種群適應度。得到各粒子的適應度值和當前最優(yōu)解PBestu,并跟上次比較，更新最優(yōu)；(8)對個體粒子中越界點的控制變量進行調(diào)整,修正越界狀態(tài)變量；(9)若粒子群迭代次數(shù)已經(jīng)達到最大迭代次數(shù)或粒子群迄今為止搜索到的最優(yōu)位置滿足預定的最小適應閾值，則執(zhí)行步驟(10);若不滿足，則回到步驟(6)；(10)停止迭代，輸出最優(yōu)解和無功配置。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下I.建立了無功規(guī)劃數(shù)學模型·2.能夠防止粒子后期在最優(yōu)解附近“振蕩”3.提高了普通算法的速度4.結(jié)構(gòu)簡單、計算量小、可操作較高5.有效的提高風電系統(tǒng)的節(jié)點電壓水平，減小網(wǎng)損
圖I為本發(fā)明具體實施例一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法的流程圖；圖2為本發(fā)明具體實施例配電網(wǎng)系統(tǒng)圖拓撲結(jié)構(gòu)示意圖。具體的實施方式下方結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述
實施例參看圖1，一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法，包括以下步驟步驟(I):給定風電場風速，并在此風速下確定風電機輸出的功率；風電場輸出功率的變化源于風速和風向的波動。風速服從威布爾分布，如式(I)所示
權利要求
1.ー種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法，其基于小生境權重飛行時間粒子群優(yōu)化算法，其特征在于，包括以下步驟 (1)建立風機的數(shù)學模型，給定風電場風速，并在此風速下確定風電機輸出的功率； (2)在含風電場的電カ系統(tǒng)中形成節(jié)點導納矩陣，設定各節(jié)點電壓初值； (3)建立無功規(guī)劃的數(shù)學模型，將此數(shù)學模型看作是ー個多目標優(yōu)化問題，其中包括目標函數(shù)、功率約束方程； (4)獲取系統(tǒng)節(jié)點信息和支路信息，獲取控制變量的個數(shù)及各自的取值范圍； (5)將無功功率的數(shù)學模型的解看成ー個粒子，形成初始種群，獲取粒子群的群體規(guī)模等參數(shù)，設置最大迭代次數(shù)，隨機產(chǎn)生全部粒子及其自身的初始位置和初始速度； (6)對粒子群中的每個粒子帶入進行潮流計算，計算群中每個粒子的網(wǎng)損，得到各粒子的適應度值和當前最優(yōu)解PBestid ； (7)運用小生境權重飛行時間粒子群算法，調(diào)整粒子的速度Rf和位置ズ^1，計算得到新的適應度值，并更新最優(yōu)解PBestij ； (8)對個體粒子中越界點的控制變量進行調(diào)整，修正越界狀態(tài)變量； (9)若粒子群迭代次數(shù)已經(jīng)達到最大迭代次數(shù)或粒子群迄今為止搜索到的最優(yōu)位置滿足預定的最小適應閾值，則執(zhí)行步驟(10);若不滿足，則回到步驟(6)； (10)停止迭代,輸出最優(yōu)解和無功配置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法，包括以下幾個步驟(1)建立風機的數(shù)學模型；(2)初始化節(jié)點電壓；(3)建立無功規(guī)劃數(shù)學模型，轉(zhuǎn)化成多目標優(yōu)化問題；(4)輸入原始數(shù)據(jù)；(5)形成初始粒子群，初始化粒子速度和位置；(6)潮流計算，得到粒子適應值和當前最優(yōu)值；(7)用小生境權重飛行時間法修正粒子速度和位置；(8)計算整個種群適應度，得到適應度值，并更新當前最優(yōu)解pBestid；(9)對個體粒子中越界點的控制變量進行調(diào)整，修正越界狀態(tài)變量；；(10)判斷是否滿足終止條件，若滿足則輸出結(jié)果，否則返回(6)。
文檔編號H02J3/18GK102856917SQ201210269539
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權日2012年7月31日
發(fā)明者王昕 , 李立學, 鄭益慧, 王希, 張忠保, 邵鳳鵬, 柳楊 申請人:上海交通大學, 吉林省電力有限公司延邊供電公司, 國家電網(wǎng)公司