电力系统无功优化的研究现状和展望_陈宏伟

电力系统无功优化

新视点

市场评论

◎陈宏伟１张兴凯１王宽２／

１．泗水供电公司

２．河海大学电气工程学院

电力系统无功优化的研究现状和展望

内容摘要

在简要介绍电力系统无功优化研究现状的基础上，对目前电力系统无功优化的数学模型及其优化算法进行了全面的总结。通过比较各种模型及优化算法的优缺点，进一步分析了当前这一领域存在的问题，最后对无功优化的进一步发展提出了一些看法。

引言

断改善，无功补偿设备的容量基本上与新增发电设备的容量相适应，但是仍然存在一些问题，如一些电网在轻载时电压过高的现象时有发生，局部地区甚至超过设备的允许规定，严重影响了设备的安全运行；重载时电压较低，影响了用户的正常生活。随着电力系统的发展，电网规模越来越大，电压问题越来越复杂，出现电压崩溃并发展成全网性事故的可能性也正在逐渐增加，所以亟需全面改善和提高系统的电能质量。因此，为了保证电能质量和提高电网的电压合格率，就应增强对电压无功的调控能力。合理地运用电压无功的调节手段，使电力部门及用户总体设备的运行指标达到最佳状态。而且随着电力系统自动化程度的不断提高，无功优化控制将越来越得到人们的重视。

系统无功分布的合理与否直接关系着电力系统的安全和稳定，并且和经济效益有着密切的联系。一方面，如果系统的无功不足，将使电压水平低下，一些工厂和家庭的电器不能正常运行，而且系统一旦发

无功优化，就是当系统的结构参数及负荷情况给定时，通过对某些控制变量的优化，所能找到的在满足所有指定约束条件的前提下，使系统的某一个或多个性能指标达无功优到最优时的无功调节手段［１］。化问题是从最优潮流的发展中逐渐分化出的一个分支问题。建立在严格数学模型上的最优潮流模型，首先由法国电气工程师Ｃａｒｐｅｎｔｉｅｒ于

２０世纪６０年代初期提出［２，３］。随着电网规模的日益扩大，电力需求的不断增长，电力市场化程度的不断提高，如何在满足用户需要的前提下，充分利用系统的无功调节手段，保证系统的安全和经济运行，多年来一直是国内外电力工作者们致力研究的问题［４－６］。

２０世纪８０年代以前，我国电网长期处于低电压水平，主电网不稳定事故时有发生，给电力工业和其他经济部门造成了不可估量的损失。自

１９７９年以来，电网电压水平得到不

电力系统无功优化

新点/视电力系无功优统的研化究现状和望展

市评场论生扰动就可能使，压低电临于电界压，产生压电崩溃，从而导致系因统失同步去瓦而解的灾难性事故，

如调压变载器压档的位电容，电、抗器 x包括除平。衡节外点其所他有节点电的相角压，除平衡节点和 PV节点的外节的电压点模值， PV节点的无功出力。束条约件包括式约束和等等不约束式，等约式束满即足潮流方程；不等式约束 可虑考： VP节点的电压 ,有载调变压压的档器，位功补偿无置装组的等数控制变量上下限;inmf1m=in%gi(Uij2Uj+ -22Ui jUcoθsi)j(i j,∈)N

(L4 )式中，LN所为有线路支的集合；路gji为支路i j-的电；导 U、 Ui j分为别节点i、j的压电；θ ji节是 i点、 j的相角差。值从压电量出发质的典经型[模12, 13]是节点电用偏离规定值压小为目最标函数 sep cjm nf2im=ni%U j- U s pceΔUj j= 1

1n987年12月 19 法日国大停电 ,913年8 1月 227日瑞典停大电， 9178年 7 23月日京东大停电都是由高于峰荷使无负功率功足造成不电压溃，崩从而造成系统大重事故。另一面方，统系功无过会剩使压电过高 危害系统，和设的安备全另。外，系统功无的合理流动不，使线会路的压降增、大线的路损增加、耗供的经电性济降。总下之，无设备功的合配理和置优化运能行效有降地网低损，善改电压质量保和证系电压统稳性定，从而提高力系电统运行安全性的经和性济。电力系统无功优化的问题是一个多变量、多束约混合的线性规非问题划，控制变其既有连续量量变(发电如机点电节压和无功出力),又离有变量散如有载调压(分头档接位补偿电、、电抗器的容切组投数 ),使优化过程十分复杂。长期得者学此对来以，国内的很多专外、进行家大了量的研究和探索工作，得取了多成果很。对电力针系无统功优化的特点，学们者将各种化优算法应于这一领域用人。对它研究的不们同之处主要表现在化优模的不同和优化型算的法不两个方同面。7]

PQ[节点 电的幅压值， V P节无点功注入，路电支流值幅状等态变量上下限。等约束式jn=()5

式中， 为nPQ节点 总数； Usjepc为节点设定 压电值 ΔU;spje c节为点 电压给定最大偏移。值对而于力系统电往往要同时考需电虑质压量和济经，性以所现了同出时虑有功网考损最、小电压水平最好多目标的的功优无模化[1型]。随4着力市场理电的完论，善功合无理定价的重要性突 现出来，倪以信等提了出虑无功考成的本电市力场下无的功优化型[1模5,6], 1即计在电及系力统无功电价的础上基提出无功优补化偿模型的其目标，数函为电力系统发的总电成本C!ΔP - U U (jijGocsiδ+jBjiinδisj)=0## ii j%= 1" jn#=# Qi-ΔiU%U(Gjijisδnij-B icjsoδi)j= 0U=$1 ()2i

j等不约式束

电力统系功无化模型优模型是无功化优问的基题础，力电系无统功优问题化般可以表一示以为下通用的数模学[8型]mifn (,u) !x# s t g(,xu=) 0"

Uimin U≤≤iiU axm !# Q Q≤iG≤QiGma x#G imn QiC miniQCi≤QCi≤m x a(3)"# iTmin≤T i≤T imx a#Ii mi≤In≤Ii iaxm$式中，P i Qi分、别 示表节点i注入的有功、功功无率； iU、jU分别为点节、ij 电的压 n;示表节点总数； G j i表示路 i支 j的-导；电Bi表示 j支路i -的j电纳；δi j表示节 i、点 j的相角值差； GiQam、xQ Giinm分别表第示 i发电无机出力上下功；限QC ima、 xQCiinm分别示表第 i无功补偿器无功的补容偿量下上；限 Uimx、 Uimani分别 示节表点 i电压幅上值限下； I imx、 Iaimin分别表示第i条支路的电流上下限 T;mia、xTi mi n示表第 i台载有压变压调器接分头位档调节的上限。下从经济角度出发性经的模型[典-911]是考 系虑统的 有功损网最小化，目标函数为C=[%Cptg(PG)+Cigqt(QGi]+)%iCj(CjQ) t NG∈ j∈ N

( 6C )式中， G为N发 机电节点的总数； N为C有具无补偿器功的点节的总数； Cpt(PGgi为节点) i有功电发本成函数； Cqgt( QG)i为点节 i无功发电成本函数; ijCQ(jC为节)点j无的补偿功器运行成本函数。优此化型模考了虑无发电成本功无和补偿功器成的本，等于对无功化问题的结果优有定修一正作用，适应力市电场需求。着跨区随

域电网联互和力市电场制机发展的，人们总希是望用利(1)$ (uh,)x≤0式中,表u控制变量；示 x表状示态变量。 u包括发电机的端电机压，有#

2电气应用 20 06第年 5卷第212期

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电力系统无功优化的研究现状和展望

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市场评论

现有的网络资源给更多的用户供近，电压稳定裕度极低，增加了出现电压崩溃并发展为全网性事故的可能性［１７］，因此有些专家从系统安全的角度出发，提出了考虑电压稳定的无功优化模型。文献［１８］提出利用电压稳定裕度指标对系统中负荷节点按照电压稳定的大小进行排序，并在稳定性较差的薄弱节点安装无功补偿装置以提高电压稳定性；文献［１９、２０］中把电压稳定裕度指标建立在最大传输能力上，用节点阻抗与负荷阻抗的比值来衡量 …… 此处隐藏：14981字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……