專利名稱：一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力信息技術(shù)領(lǐng)域，其涉及一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法，其基小生境權(quán)重飛行粒子群優(yōu)化算法。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是廉價(jià)的可再生能源，基于風(fēng)力的發(fā)電技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。由于風(fēng)存在隨機(jī)性，間歇性和不可調(diào)控等性質(zhì)，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的時(shí)候，必然會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成不可估量的影響。優(yōu)化運(yùn)行是智能電網(wǎng)建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)，風(fēng)電的接入為地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)化提供了新的調(diào)節(jié)手段。目前，我國(guó)含風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)都存在著問題電壓質(zhì)量不夠理想，負(fù)荷峰 谷時(shí)電壓波動(dòng)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(huì)抬高系統(tǒng)電壓，過剩的無功在系統(tǒng)中流動(dòng)，不僅會(huì)損耗有功功率，占用輸電線路和設(shè)備容量，而且會(huì)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(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低，用電設(shè)備不能充分利用，過低的電壓水平甚至?xí)?dǎo)致電壓崩潰等嚴(yán)重事故。所以控制無功的合理流動(dòng)，保持無功平衡，不僅能保證電壓質(zhì)量，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，而且能降低電能損耗，獲得經(jīng)濟(jì)效益。因此，無功優(yōu)化作為含風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)規(guī)劃的一個(gè)重要組成部分，通過無功補(bǔ)償，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓控制、改善電網(wǎng)穩(wěn)定性、減少網(wǎng)絡(luò)損耗及保證有較寬的運(yùn)行裕度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)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(xué)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(jiǎn)單、計(jì)算量小、可操作較高，并能有效的提高風(fēng)電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)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(bǔ)償在風(fēng)電系統(tǒng)中優(yōu)化配置的數(shù)學(xué)模型，以無功設(shè)備投資和系統(tǒng)有功網(wǎng)損的綜合費(fèi)用最省作為目標(biāo)函數(shù)，同時(shí)將節(jié)點(diǎn)電壓越限和發(fā)電機(jī)無功出力越限以罰函數(shù)的方式進(jìn)行處理。對(duì)建立的模型，采用基于小生境權(quán)重飛行粒子群算法(NWFPSO)進(jìn)行補(bǔ)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(shù)問題所采取的技術(shù)方案是該方法包括以下幾個(gè)步驟(I)給定風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速，并在此風(fēng)速下確定風(fēng)電機(jī)輸出的功率；(2)在含風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)中形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，設(shè)定各節(jié)點(diǎn)電壓初值；(3)建立無功規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型，包括目標(biāo)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(diǎn)信息和支路信息，獲取控制變量的個(gè)數(shù)及各自的取值范圍；(5)將上述數(shù)學(xué)模型的解看成一個(gè)粒子，形成初始種群，獲取粒子群的群體規(guī)模等參數(shù)，設(shè)置最大迭代次數(shù)，隨機(jī)產(chǎn)生全部粒子及其自身的初始位置和初始速度；
(6)對(duì)粒子群中的每個(gè)粒子帶入進(jìn)行潮流計(jì)算，計(jì)算群中每個(gè)粒子的網(wǎng)損，得到各粒子的適應(yīng)度值和當(dāng)前最優(yōu)解PBestu ；(7)帶入小生境權(quán)重飛行法(NWFPS0)，調(diào)整粒子的速度和位置，計(jì)算整個(gè)種群適應(yīng)度。得到各粒子的適應(yīng)度值和當(dāng)前最優(yōu)解PBestu,并跟上次比較，更新最優(yōu)；(8)對(duì)個(gè)體粒子中越界點(diǎn)的控制變量進(jìn)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(dá)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(yù)定的最小適應(yīng)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(shù)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(xué)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(jiǎn)單、計(jì)算量小、可操作較高5.有效的提高風(fēng)電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓水平，減小網(wǎng)損


圖I為本發(fā)明具體實(shí)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(shí)施例配電網(wǎng)系統(tǒng)圖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。具體的實(shí)施方式下方結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述
實(shí)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(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速，并在此風(fēng)速下確定風(fēng)電機(jī)輸出的功率；風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的變化源于風(fēng)速和風(fēng)向的波動(dòng)。風(fēng)速服從威布爾分布，如式(I)所示
權(quán)利要求
1.ー種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法，其基于小生境權(quán)重飛行時(shí)間粒子群優(yōu)化算法，其特征在于，包括以下步驟 (1)建立風(fēng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，給定風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速，并在此風(fēng)速下確定風(fēng)電機(jī)輸出的功率； (2)在含風(fēng)電場(chǎng)的電カ系統(tǒng)中形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，設(shè)定各節(jié)點(diǎn)電壓初值； (3)建立無功規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型，將此數(shù)學(xué)模型看作是ー個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問題，其中包括目標(biāo)函數(shù)、功率約束方程； (4)獲取系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)信息和支路信息，獲取控制變量的個(gè)數(shù)及各自的取值范圍； (5)將無功功率的數(shù)學(xué)模型的解看成ー個(gè)粒子，形成初始種群，獲取粒子群的群體規(guī)模等參數(shù)，設(shè)置最大迭代次數(shù)，隨機(jī)產(chǎn)生全部粒子及其自身的初始位置和初始速度； (6)對(duì)粒子群中的每個(gè)粒子帶入進(jìn)行潮流計(jì)算，計(jì)算群中每個(gè)粒子的網(wǎng)損，得到各粒子的適應(yīng)度值和當(dāng)前最優(yōu)解PBestid ； (7)運(yùn)用小生境權(quán)重飛行時(shí)間粒子群算法，調(diào)整粒子的速度Rf和位置ズ^1，計(jì)算得到新的適應(yīng)度值，并更新最優(yōu)解PBestij ； (8)對(duì)個(gè)體粒子中越界點(diǎn)的控制變量進(jìn)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(dá)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(yù)定的最小適應(yīng)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(gè)步驟(1)建立風(fēng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型；(2)初始化節(jié)點(diǎn)電壓；(3)建立無功規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，轉(zhuǎn)化成多目標(biāo)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(jì)算，得到粒子適應(yīng)值和當(dāng)前最優(yōu)值；(7)用小生境權(quán)重飛行時(shí)間法修正粒子速度和位置；(8)計(jì)算整個(gè)種群適應(yīng)度，得到適應(yīng)度值，并更新當(dāng)前最優(yōu)解pBestid；(9)對(duì)個(gè)體粒子中越界點(diǎn)的控制變量進(jìn)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(hào)H02J3/18GK102856917SQ201210269539
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者王昕 , 李立學(xué), 鄭益慧, 王希, 張忠保, 邵鳳鵬, 柳楊 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 吉林省電力有限公司延邊供電公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司