[发明专利]一种考虑成本因素的电力系统无功优化方法

说明书

技术领域

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种考虑成本因素的电力系统无功优化方法。

背景技术

电力系统无功优化的分析对电力系统实际运行具有重要意义。电力系统无功优化问题,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到最优时的无功调节手段。无功优化问题是一个多目标、多约束、不确定性的非线性混合规划问题，涉及到无功补偿地点的选择、无功补偿容量的确定、变压器分接头的调节和发电机机端电压的配合等方面。无功优化是电力系统运行与控制中的一个传统课题，是保证系统安全经济、稳定运行的有效手段，是降低系统网损、提高电压质量的重要措施。

无功优化模型是自动电压控制的一个重要模块，广泛应用于发电厂、变电站和各级电力调度部门。无功优化模型是电力系统调度自动化系统的一个重要组成模块。电力系统调度自动化广泛用于各级电力调度部门，是当前电力系统中发展最快的技术领域之一，它的主要功能构成分为：(1)电力系统数据采集与监控是实现调度自动化的基础和前提；(2)电力系统经济运行与调度、电力市场化运营与可靠行、发电厂运营决策支持等；(3)变电站综合自动化。自动电压控制对发电机无功出力进行实时跟踪调控，对变电站无功补偿设备及主变分接头进行适时调整。

现有技术的无功优化模型存在如下问题：主要考虑的是技术问题，即如何对变电站无功补偿设备及主变分接头进行适时调整、如何优化电网内无功潮流的分布、如何提高电网的电压水平、或如何根据提高电压质量和降低网损等角度配置无功补偿设备等问题，而没有考虑如何在成本最低的前提下合理配置无功补偿设备。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种考虑成本因素的电力系统无功优化方法，其能够在成本最低的前提下合理配置无功补偿设备。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种考虑成本因素的电力系统无功优化方法，其特征在于，该方法包括：

根据电力系统的结构和数据，将所述电力系统的节点分为PV节点、PQ节点和平衡节点；

设定第一目标函数、第二目标函数与第三目标函数，其中，所述第一目标函数为所述电力系统的有功网损；所述第二目标函数为节点电压值约定偏移范围；所述第三目标函数为所有的PQ节点需采用的无功补偿设备总成本；

设定第一等式约束和第二等式约束，其中，所述第一等式约束为所有的PV节点和PQ节点的有功功率平衡方程式；所述第二等式约束为所有的PQ节点的无功功率平衡方程式；

设定第一类不等式约束和第二类不等式约束，其中，所述第一类不等式约束为所有的无功电源节点的无功电源输出无功功率上下限不等式；所述第二类不等式约束为所有的PV节点和PQ节点的电压幅值上下限和变压器变比上下限不等式；

求解上述模型，得到所述电力系统的优化参数。

进一步地，所述无功补偿设备总成本根据无功补偿设备的成本-容量之间关系得出。

进一步地，所述成本-容量之间关系包括：

C(Q_Ci)＝1.94×Q_Ci，或C(Q_Ci)＝11.3+0.54×(Q_Ci-9.3)，或C(Q_Ci)＝1.55×Q_Ci

其中，C(*)是根据容量-成本数据对拟合出的无功补偿设备的成本-容量函数，Q_Ci为各个无功补偿设备的注入容量。

进一步地，所述第一目标函数为：

其中，针对所有的节点i，令G_ij为节点i与j之间的电导，U_i和U_j分别为节点i与j的电压有效值，θ_ij为节点i与j的电压相量的相角差。

进一步地，所述第二目标函数为：

其中，针对所有的PV节点和PQ节点i，V_i为节点i的电压幅值，为节点i上的指定电压幅值；为在节点上允许的最大电压偏差。

进一步地，所述第三目标函数为：

其中，C(*)是根据容量-成本数据对拟合出的无功补偿设备的成本-容量函数，Q_Ci为各个无功补偿设备的注入容量。

进一步地，所述第一等式约束为：