[发明专利]基于多背包问题求解的电网无功补偿优化配置系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多背包问题求解的电网无功补偿优化配置系统及方法，属于电网无功规划技术领域。

背景技术

无功规划是电网规划的重要组成部分，合理的无功规划不仅能保证电网的电压质量，还能有效降低有功损耗，对于提高电网的稳定性特别是电压稳定性也至关重要。

随着大容量城市受端电网外受电力比重的提高，电压质量问题也日益突出，存在负荷密度高、供电距离短、受电比重大、用户电压质量及供电可靠性要求高等特点。另外由于环境制约，城市电网中电缆线路使用也越来越广泛，电缆线路充电功率高，导致的电压无功问题也需要引起关注。

根据电力系统电压和无功电力技术导则(能源部SD325‐89)中的规定：

(1)330kV及以上电压等级变电站容性无功补偿的主要作用是补偿主变压器无功损耗以及输电线路输送容量较大时电网的无功缺额。容性无功补偿容量应按照主变压器容量的10％～20％配置，或经过计算后确定。

(2)330kV及以上电压等级高压并联电抗器(包括中性点小电抗)的主要作用是限制工频过电压和降低潜供电流、恢复电压以及平衡超高压输电线路的充电功率，高压并联电抗器的容量应根据上述要求确定。主变压器低压侧并联电抗器组的作用主要是补偿超高压输电线路的剩余充电功率，其容量应根据电网结构和运行的需要而确定。

目前，实际电网的无功补偿规划分析通常采用专家经验分析，工作量大且耗时较长，费时费力，因此，研究无功补偿配置的实用化方法有助于优化运行方式，提高方式安排的工作效率和自动化水平，对电网的安全稳定运行有着重要的意义。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术中电网的无功补偿规划分析通常采用专家经验分析，工作量大且耗时较长，费时费力的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于多背包问题求解的电网无功补偿优化配置系统，其特征在于：包括依次连接的数据输入模块、无功缺额计算模块、无功平衡分析模块、补偿增配分析模块和数据输出模块，

所述数据输入模块，用于获取电网的变电站数据，数据包括网架拓扑结构、线路阻抗参数、无功补偿装置容量参数；

所述无功缺额计算模块，用于计算变电站的无功缺额，所述无功缺额包括感性无功缺额与容性无功缺额；

所述无功平衡分析模块，用于将无功补偿平衡配置问题抽象为多背包求解问题，建立多背包问题求解模型，并采用遗传算法对多背包问题进行求解，得到最优的无功平衡结果；

所述补偿增配分析模块，用于计算得到最优的无功平衡结果需增配的无功补偿容量，根据无功平衡分析模块得到的最优的无功平衡结果，计算各背包的剩余容量，对于未被放入任何背包的剩余物品，查找与其直接相连的背包是否有剩余容量，扣除剩余容量后的无功缺额为需增配的无功补偿容量；

所述数据输出模块，用于根据补偿增配分析模块的分析结果，采用就近规整的原则确定最终的补偿增配容量并输出。

前述的基于多背包问题求解的电网无功补偿优化配置系统，其特征在于：所述补偿增配分析模块，对于未被放入任何背包的剩余物品，查找与其直接相连的背包是否有剩余容量，扣除剩余容量后的无功缺额为需增配的无功补偿容量，若一个背包与两个或以上剩余物品相连，则在相对于该背包价值大的剩余物品中优先扣除剩余容量。

一种基于多背包问题求解的电网无功补偿优化配置方法，其特征在于：该方法运行在上述的基于多背包问题求解的电网无功补偿优化配置系统上，包括以下步骤，

步骤(A)，通过数据输入模块获取变电站的网架拓扑结构、线路阻抗参数、无功补偿装置容量参数；

步骤(B)，根据步骤(A)获取的数据，通过无功缺额计算模块计算变电站的无功缺额，所述无功缺额包括感性无功缺额与容性无功缺额；

步骤(C)，通过无功平衡分析模块，将无功补偿平衡配置问题抽象为多背包求解问题，建立多背包问题求解模型；

步骤(D)，通过无功平衡分析模块，采用遗传算法对步骤(C)多背包问题求解模型进行求解，得到最优的无功平衡结果；

步骤(E)，根据最优的无功平衡结果，通过补偿增配分析模块计算各背包的剩余容量，得到最优的无功平衡结果需增配的无功补偿容量；

步骤(F)，根据步骤(E)的得到最优的无功平衡结果需增配的无功补偿容量，通过数据输出模块采用就近规整的原则确定最终的补偿增配容量并输出。