[发明专利]一种基于两阶段优化的电力系统实时无功优化方法

权利要求书

1.一种基于两阶段优化的电力系统实时无功优化方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1)，根据电力系统无功优化问题的基本诉求，明确其控制变量、目标函数和约束条件；其中：

电力系统无功优化问题的控制变量为发电机无功出力、变压器变比和电容电抗器无功补偿容量；

电力系统无功优化问题的目标函数为：

式中，f表示目标函数；P_Gk为第k台发电机的有功出力；P_Di为节点i的有功负荷；

电力系统无功优化问题的约束条件应包括功率平衡约束、设备容量约束和安全运行约束，具体为：

功率平衡约束：

式中，Q_Gk表示第k台发电机无功出力；P_lp、Q_lp分别为第l条支路的首端节点p的有功功率和无功功率；P_lq、Q_lq分别为第l条支路的末端节点q的有功功率和无功功率；Q_Di表示节点i的无功负荷；k∈i表示第k台发电机是接在节点i上的；p∈i表示第l条支路的首端节点p与节点i为同一节点；q∈i表示第l条支路的末端节点q与节点i为同一节点；U_i表示节点i的电压幅值；h_gi、h_bi分别表示并联在节点i上电抗器的电导和并联在节点i上电容器的电纳；

安全及容量约束：

式中，P_Gk、分别为第k台发电机有功出力P_Gk的下限值、上限值；Q_Gk、分别为第k台发电机无功出力Q_Gk的下限值和上限值；U_i、分别为节点i的电压幅值U_i的下限值和上限值；P_l、分别为第l条线路有功功率大小P_l的下限值和上限值；T_l、分别为第l条线路上变压器变比T_l的下限值和上限值；h_gi、分别为节点i上电抗器的电导h_gi的下限值和上限值；h_bi、分别为节点i上电容器的电纳h_bi的下限值和上限值；

步骤2)，将网损转换成运行费用，并将允许操作次数的限制转换成调整代价引入目标函数中，对目标函数进行修正，从而建立实时无功优化模型；其中，修正后的目标函数为：

式中，c'_u＝c_u/(αH)，α为电能单价，H为优化时间间隔，c_u为整数变量单位变化量的调整代价；Δu＝u₁-u₀为整数变量的变化量，u₁为整数变量的最优值，u₀为整数变量的初始值；

步骤3)，在目标函数中引入中间变量，并增加对中间变量的约束；其中，引入中间变量后的目标函数为：

中间变量的约束为：

式中，Δu₁和Δu₂为非负中间变量，M为一个极小数；

步骤4)，对步骤3)得到的实时无功优化模型，将控制变量中的整数变量松弛成连续变量，采用原-对偶内点法进行求解，得到无功优化问题的下界解；

步骤5)，以步骤4)所得下界解为基础，将其中的整数变量向下取整；引入0-1变量对步骤3)得到的实时无功优化模型中的整数变量进行等价代换，采用Benders分解法进行求解，得到无功优化问题的最优解，完成电力系统的实时无功优化。

2.根据权利要求1所述的一种基于两阶段优化的电力系统实时无功优化方法，其特征在于，步骤4)中基于优化软件GAMS的IPOPT求解器进行求解。