[发明专利]一种220kV电网无功补偿优化配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网无功控制的技术领域，尤其是指一种基于供电能力提高的220kV电网无功补偿优化配置方法。

背景技术

随着我国城市电网负荷不断增长，北、上、广、深等一线城市、外加佛山、东莞、苏州和天津等多座城市的最高供电负荷超过1000万kW，220kV电网作为我国的多数城市特别是大城市的主干网架，如何提高其网架的负荷承载能力及其对于负荷增长的适应性，是相关供电部门必须要重视的一个问题。近年来，有部分学者提出了基于非线性优化的电网供电能力模型，从电网规划以及变电站负荷分配的角度对城市电网的供电能力问题进行了较为深入的研究，指出了如何进行合理的电网规划设计，对于不同的电网接线形式或片区网架结构与变电站/输电线路的规划选型如何协调匹配，以便能够在最大程度上提升城市电网的供电能力。但对于大多数已经发展成一定的规模的城市电网而言，其各条220kV输电线路、各个220kV变电站以及上级的500kV变电站在短期内是难以进行扩建或改造的，因此，在当前情况下，220kV输电电路、220kV变电站及500kV变电站的物理设备容量均只能视为给定参数或已知条件。若要在这个阶段考虑220kV电网的供电能力问题，无疑应当采取另一个角度的辅助措施。从电网运行的角度来看，220kV电网的各个变电站的无功补偿量的分布，也是影响电网最大供电能力的重要因素之一。在现有的网架结构和设备参数均不变的情况下，整个220kV电网的最大供电能力将随着220kV无功补偿量在各个220kV节点上的分布的变化而变化。当前，对于如何对220kV无功补偿量这一供电能力问题的参变量进行优化，以便尽量发挥电网现阶段的最大供电能力，还没有形成有效的分析方法。这样的局面显然不利于城市电网调度部门提高220kV网络的供电能力，以适应负荷在短期内快速增长和大幅波动的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种基于供电能力提高的220kV电网无功补偿优化配置方法，该方法将协方差进化算法和内点法相融合，相互取长补短，保持了各自算法的优点，总体达到了稳定性好、全局搜索能力强的特点，同时加快了计算速度。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种220kV电网无功补偿优化配置方法，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；

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。

在步骤1)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。

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；