[发明专利]一种配电网无功优化方法

说明书

技术领域

本发明属于电力信息技术领域，其涉及一种配电网无功优化方法，其基小生境权重飞行粒子群优化算法。

背景技术

风能是廉价的可再生能源，基于风力的发电技术越来越受到人们的关注。由于风存在随机性，间歇性和不可调控等性质，当风力发电并网的时候，必然会对电力系统的运行造成不可估量的影响。

优化运行是智能电网建设的一项重要任务，风电的接入为地区电网运行的优化提供了新的调节手段。目前，我国含风电场的电网都存在着问题：电压质量不够理想，负荷峰谷时电压波动过大。而影响电压水平重要因素的是无功功率，无功功率的合理分布是保证电压质量的基本条件。一方面，无功过剩将会抬高系统电压，过剩的无功在系统中流动，不仅会损耗有功功率，占用输电线路和设备容量，而且会在线路上产生电压降落，影响电压质量和稳定性。另一方面，无功不足会导致系统电压降低，用电设备不能充分利用，过低的电压水平甚至会导致电压崩溃等严重事故。所以控制无功的合理流动，保持无功平衡，不仅能保证电压质量，提高系统运行的安全性和稳定性，而且能降低电能损耗，获得经济效益。因此，无功优化作为含风电场电网规划的一个重要组成部分，通过无功补偿，可以实现电网电压控制、改善电网稳定性、减少网络损耗及保证有较宽的运行裕度。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明公开了一种配电网无功优化方法，其建立了无功规划数学模型，并能够防止粒子后期在最优解附近“振荡”，并提高了普通算法的速度，且结构简单、计算量小、可操作较高，并能有效的提高风电系统的节点电压水平，减小网损。

本发明的发明构思是：建立无功补偿在风电系统中优化配置的数学模型，以无功设备投资和系统有功网损的综合费用最省作为目标函数，同时将节点电压越限和发电机无功出力越限以罚函数的方式进行处理。对建立的模型，采用基于小生境权重飞行粒子群算法（NWFPSO）进行补偿容量的选取优化，以不但能有效地提高算法的收敛精度和收敛速度，使系统的电压安全性也得到提高。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：该方法包括以下几个步骤：

（1）给定风电场风速，并在此风速下确定风电机输出的功率；

（2）在含风电场的电力系统中形成节点导纳矩阵，设定各节点电压初值；

（3）建立无功规划的数学模型，包括目标函数、功率约束方程；

（4）输入原始数据，获取系统节点信息和支路信息，获取控制变量的个数及各自的取值范围；

（5）将上述数学模型的解看成一个粒子，形成初始种群，获取粒子群的群体规模等参数，设置最大迭代次数，随机产生全部粒子及其自身的初始位置和初始速度；

（6）对粒子群中的每个粒子带入进行潮流计算，计算群中每个粒子的网损，得到各粒子的适应度值和当前最优解pBest_ij；

（7）带入小生境权重飞行法（NWFPSO），调整粒子的速度和位置，计算整个种群适应度。得到各粒子的适应度值和当前最优解pBest_ij，并跟上次比较，更新最优；

（8）对个体粒子中越界点的控制变量进行调整，修正越界状态变量；

（9）若粒子群迭代次数已经达到最大迭代次数或粒子群迄今为止搜索到的最优位置满足预定的最小适应阈值，则执行步骤（10）；若不满足，则回到步骤（6）；

（10）停止迭代，输出最优解和无功配置。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.建立了无功规划数学模型

2.能够防止粒子后期在最优解附近“振荡”

3.提高了普通算法的速度

4.结构简单、计算量小、可操作较高

5.有效的提高风电系统的节点电压水平，减小网损

附图说明

图1为本发明具体实施例一种配电网无功优化方法的流程图；

图2为本发明具体实施例配电网系统图拓扑结构示意图。

具体的实施方式

下方结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述：

实施例

参看图1，一种配电网无功优化方法，包括以下步骤：

步骤（1）：给定风电场风速，并在此风速下确定风电机输出的功率；

风电场输出功率的变化源于风速和风向的波动。风速服从威布尔分布,如式（1）所示：