[发明专利]基于全寿命周期管理配置无功补偿容量的优化方法

说明书

技术领域

本发明的技术领域为配电网无功补偿优化，具体为基于全寿命周期的配电网无功补偿优化方法，特别是一种能够依据不同需求、综合考虑成本与降损目标，并按照全寿命周期的计算公式来合理经济地配置每个需要无功补偿的节点的电容器的类型、数量和容量的优化方法。

背景技术

资产全寿命周期成本(LCC)概念起源于瑞典铁路系统，1965年美国国防部在全军实施。1996年国际电工委员会(IEC)发布了相关国际标准：IEC60300-3-3、并于2004年7月发布修订版。此外，国际大电网会议(CIGRE)也于2004年提出使用全寿命周期成本以完善设备管理工作。

资产全寿命周期成本评价的最初应用是作为一种决策中对项目/资产进行评价的经济方法，包括了以寿命周期成本为设计参数、对项目/资产方案进行系统分析的过程和活动。其使用目的是辅助决策者从各可行方案中筛选出最佳方案。

配电网处于电力网络的末端，与用户端紧密相连。统计结果表明，电力系统的13％的电能损失发生在配电网中，80％的用户停电是由于配电网故障引起的。降低配电网的网损是一个忽视且必须解决的问题，只有如此，才能提高供电可靠性与提高经济效益。目前国内多数配电网改造在近几年内有很大发展，老的变电站升压、增容，电网中引入超高压输电线等，但与此同时，由于近年来负荷持续增长，配电网的缺陷越来越体现出来，例如，线路导线负载过重、线损率高以及无功补偿力度不够等等。

在配电站改造方面国内外已有较多的研究，文献[1]提出了一种以最大投资为约束条件，以综合评价指标最优为目标的遗传优化算法，主要针对配网中的网络结构的优化。文献[2]也侧重于单纯的网络优化，提出一种尽量减少专用联络干线数量以及变压器、线路备用容量的中压配电网联络线优化的算法。文献[3]主要从配网重构的角度进行运行方式的优化。文献[4]研究了不同接线模式下配电网的自动布局问题，也是网络优化问题。

以上的这些方法，都是针对网络拓扑的优化，没有针对某条馈线的改造的优化，如在投资额一定的前提下，某些馈线段是否需要更换，更换哪种为类型；哪些配变低压侧需要补偿无功，补偿无功的值为多少；配变的档位是否合理；配变是否需要更换；而对于配电网而言，大多数改造问题，都是针对某些已经存在的馈线，进行各种优化改造，是在目前的基础上的改进。以往的无功补偿优化的成本分析主要考虑无功补偿设备的投入成本，而几乎忽视无功补偿运行中的成本(如维护成本、故障成本)与废弃成本。这使得为电网提供无功补偿时成本过高，导致供电企业的经济效益降低。本发明将综合考虑各个成本因素，既有设备的改造而导致的网络结构参数的变化，也有电容器的补偿，导致负荷断面改变的因素，通过统一的实数编码，在一个优化过程中，综合寻优，找到最佳的改造方案。

[1]徐晶，王成山等.基于自适应遗传算法的配电网改造方案优化.电力系统自动化，2007，31(14)

[2]段刚，余贻鑫.中压配电网联络线的算法和实现.电力系统自动化，1999，23(15)：10-14

[3]谢开贵，周家启.基于免疫算法的配电网开关优化配置模型.电力系统自动化，2003，27(15)：35-39

[4]王成山，王赛一.基于空间GIS的城市中压配电网智能规划：(一)辐射接线模式的自动布局.电力系统自动化，2004，28(5)：45-50

发明内容

本发明提出了一种基于全寿命周期的无功补偿优化方法，在优化无功补偿配置时，充分考虑投入无功补偿设备时的各个时期的成本，如投入成本、维护成本、故障成本，同时通过遗传算法的优化，得到各个需要无功补偿的节点的无功补偿量，在设定以全寿命周期为基础的目标函数之后，确定每个节点投入电容器的类型与数量。此外有：

FV＝PV(1+i)ⁿ式(1)

式中，FV--折算到n年后的按复利计算的终值(futurevalue)；

PV-费用发生当年的现值(presentvalue)；

i-平均筹资成本率，在此为广义成本，已考虑了如下因素：银行利率、涨价因素、筹资风险，一般考虑为组合投资成本率(portfolio)；

n-计算年数

所述基于全寿命周期的无功优化方法包括如下步骤：

第一步，利用遗传算法计算每个节点所需要配置的无功容量，

第二步，根据全寿命周期算法，选择在全寿命周期目标函数下成本最小的电容器，全寿命周期成本的目标函数表达式为：全寿命周期成本＝投入成本+运行成本+维护成本+故障成本+废弃成本，