[发明专利]一种220kV电网无功补偿优化配置方法

权利要求书

1.一种220kV电网无功补偿优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)提取220kV接线单元或供电片区，获取其中各个220kV变电站的无功补偿设备投运信息，确定能够参与无功补偿优化配置的站点；其中，要确定能参与无功补偿优化配置的站点，包括以下步骤：

1.1)从完整电网模型中选择所要分析的电网接线单元或供电片区范围，确定其节点数n和支路数b，对节点和支路进行编号，构建适用于优化分析的简化模型；

1.2)提取分析范围内所有220kV输电线路的参数，包括线路回数、电阻、电抗、电纳和热稳电流，以及220kV变电站主变的参数，包括主变型号、主变容量、主变台数和过载系数；

1.3)对于上级500kV变电站，提取其有功、无功出力以及电压幅值、相角，对于下级110kV变电站，提取其有功、无功负荷信息，把110kV供电负荷等值到所要分析的电压等级中，成为220kV等值负荷；

1.4)建立向量E，读取各220kV变电站的无功补偿最大容量若则E_i＝0；若则E_i＝1；

2)对各参与优化的站点设置无功补偿优化变量Q_Ci，建立基于供电能力提高的无功补偿优化配置双层耦合优化模型，其中内层优化为网络供电能力优化，外层优化为无功补偿配置优化；

3)通过外层循环对内层循环输入参变量，通过内层循环为外层循环提供fitness函数值，引导外层优化的进化选择；

4)通过内外两层优化之间的耦合与交互，交替迭代、联合优化，最终获得能够发挥电网最大供电能力的220kV无功补偿最优配置方案。

2.根据权利要求1所述的一种220kV电网无功补偿优化配置方法，其特征在于，所述双层耦合优化模型中的外层优化包括以下步骤：

2.1)遍历向量E，查找E_i＝1的所有下标i，设置对应的优化变量Q_Ci，并记录其数量q；

2.2)初始化自适应协方差进化算法，设置Q_c＝[Q_c1,Q_c2,Q_c3,…]为外层控制变量，对原始个体进行扩群操作，得到初始负荷种群其中p为扩群系数；

2.3)对种群实施rand/1型变异，产生变异向量：式中表示种群中随机选择的3个不同的个体，F为变异行为的变异因子；

2.4)按适应度大小排序选择当代种群中前ω·p个个体，ω为采样概率，计算其q维协方差矩阵C，其中(i,j)位置的元素计算如下：

cov(xi,xj)=1ωpΣk=1ω·p[(xk,i-x‾i)(xk,j-x‾j)];]]>

2.5)将方阵C按其特征值进行分解，得C＝BD²B^T，其中矩阵B由方阵C的特征向量正交基组成，B^-1＝B^T；D为由方阵C的特征值的平方根为对角元素组成的对角矩阵；

2.6)求取原始个体和变异个体在协方差矩阵C的特征向量正交基生成的特征空间中的坐标：

2.7)在特征空间中对原始个体和变异个体进行交叉操作，生成交叉个体

2.8)将交叉个体从特征空间中利用B^T的逆矩阵变换回原坐标系，得到其原坐标为：

2.9)将种群X^t与种群送入内层优化，等待内层优化的适应度值返回，优选适应度大的种群返回步骤33进行下一代进化，直至算法收敛。

3.根据权利要求1所述的一种220kV电网无功补偿优化配置方法，其特征在于，所述双层耦合优化模型中的内层优化包括以下步骤：

2.1)建立考虑电网运行约束、设备容量约束以及N-1原则的供电能力优化数学模型：其中，目标函数为目标网络范围内各负荷节点的有功功率之和最大，g(x_c,x_s)为节点潮流平衡方程，表征电网运行规律，h(x_c,x_s)为不等式约束条件，表征电网运行中节点电压和节点负荷或发电功率波动的范围以及线路潮流的允许范围；

2.2)从外层优化中读入当前代目的外层控制变量作为内点法的输入参变量，再读取电源节点的有功出力P_Gi、无功出力Q_Gi、所有负荷节点的视在功率S_Li、功率因数角所有节点的电压幅值V_i、相角θ_i的初始值及其各自的上、下限值、所有输电线路的并联回数、电阻R_l、电抗X_l、对地电纳B_l和热稳有功P_l；

2.3)执行内点法，计算正常无支路开断情况下的网络供电能力以及每一条支路开断其中一回线路情况下的供电能力，共得到(b+1)种运行方式下的供电能力；

2.4)取(b+1)种运行方式中供电能力最小值者作为参变量的适应度函数值，结束内层优化，将此适应度值输出至外层优化。