400v配网台区无功补偿优化方法
400v配网台区无功补偿优化方法
【专利摘要】本发明提供一种400V配网台区无功补偿优化方法。计算400V配网台区的特征参数，将供电半径和高峰负载率高于预设阈值的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；对于需无功补偿的配网台区依据线路连接方式、线路长度及其负荷功率来构建台区的网络拓扑图，并且计算所述网络拓扑图中的各个节点的网损无功灵敏度，确定无功补偿点；以网损最小为目标函数建立无功优化模型，并采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解，并引入罚函数实现离散变量在优化过程中的逐次归整，确定最佳补偿容量；通过对优化配置前后的网损和电压质量的比较，判断补偿的效果。能够对配网台区的无功补偿进行优化处理，提高配网台区的无功补偿的准确度。
【专利说明】400V配网台区无功补偿优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及配网无功补偿的【技术领域】，特别是涉及一种400V配网台区无功补偿优化方法。
【背景技术】
[0002]400V配网台区整体上的特点是线路长、线径小、无功补偿不足，这导致了线路损耗大，部分地区的电压明显偏低。然而，在实际应用中，为了节能减排必须要减小线路网损，而且用户对电压质量的要求也日益苛刻，电压越上限或者是下限会造成设备退出运行甚至损坏，存在较大的风险，所以筛选出亟需进行无功补偿的400V配网台区并且对补偿点和补偿容量进行优化是非常必要的。
[0003]目前400V配网台区的无功补偿主要是在变压器低压侧进行集中补偿，补偿容量大多数情况是根据经验值来确定，虽然改善了变压器的输出电压质量，却无法兼顾各段线路的电压状况，而且也不是立足于降低整个电网的损耗，从而导致补偿后的网损水平和电压质量都不令人满意，仍旧普遍存在网损偏高，电压质量水平过低的现象。还有一些补偿方式，如首段补偿、2/3补偿方式等大多采用在线路上固定补偿几组电容，而且补偿容量也没有优化，无法达到完善的补偿效果。
[0004]配电网的无功规划由于同时求解无功补偿点和无功补偿量，配电网候选补偿点较多，容易陷入维数灾等问题，目前大多数文献中配电网的无功优化规划问题一般可分解为2个子优化问题:1)确定无功补偿点；2)确定无功补偿量。对于补偿点的确定一般靠规划人的经验选择负荷重的节点作为无功补偿点或者是为了提高电压的稳定性，在所有节点安装无功补偿装置，这样的方式使得投资费用以及运行检修费用是难以让人接受的，不能满足无功补偿的经济性要求。无功补偿容量的确定是一个优化过程，由于可投切的电容器容量是一个离散变量，所以在优化过程中对其处理是比较困难的。传统处理离散变量的方法是将离散变量作为连续变量参与优化，求得优化解后再进行简单的靠拢式取整，这种求解无功优化模型的方法不仅会产生数学上的近似，而且可能导致某些约束条件违限，无法获得可行解。
【发明内容】
[0005]针对现有的400V配网台区无功补偿处理数据复杂或者不准确的问题，本发明提供一种400V配网台区无功补偿优化方法，能够对配网台区的无功补偿进行优化处理，提高配网台区的无功补偿的准确度。
[0006]一种400V配网台区无功补偿优化方法，包括以下步骤:
[0007]计算400V配网台区的特征参数，将供电半径和高峰负载率高于预设阈值的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；
[0008]对于需无功补偿的配网台区依据线路连接方式、线路长度及其负荷功率来构建台区的网络拓扑图，并且计算所述网络拓扑图中的各个节点的网损无功灵敏度，确定无功补偿点；
[0009]以网损最小为目标函数建立无功优化模型，并采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解，并引入罚函数实现离散变量在优化过程中的逐次归整，确定最佳补偿容量;
[0010]通过对优化配置前后的网损和电压质量的比较，判断补偿的效果。
[0011]本发明的400V配网台区无功补偿优化方法中，建立400V配网台区的基态模型并且计算分析其特征参数，包括:供电半径、高峰负载率、负荷率、最小负荷率，将供电半径和高峰负载率作为核心指标来判断配网台区是否亟需进行无功补偿。通过计算400V配网台区的特征参数，选择供电半径和高峰负载率较高的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；根据亟需进行无功补偿的配网台区的线路连接方式、线路长度及负荷功率得到台区网络拓扑结构图，采用网损无功灵敏度法确定合理的无功补偿点，避免在优化过程中盲目搜索，以实现补偿点的效益最优；然后以网损最小为目标函数建立无功优化模型，利用原对偶内点法对优化模型进行求解，考虑到投切并联电容器的无功出力是离散变量，在求解过程中引入罚函数以实现离散变量在优化过程中逐次归整。最后通过对优化配置前后网损、电压质量的比较来核定无功补偿效果。因此能够对配网台区的无功补偿进行优化处理，提高配网台区的无功补偿的准确度。
[0012]选择400V配网台区特征参数中的两个作为核心指标来判断台区是否亟需进行无功补偿，避免依靠工程人员的经验和主观判断来选择，实现了 400V配网台区的智能无功特性筛选。
[0013]在确定无功补偿点时引入了网损无功灵敏度概念，对灵敏度值进行排序，挑选无功功率对网损影响较大的节点作为无功补偿点，从多个点进行无功分散补偿，这样既能实现无功分散补偿，也充分考虑每个节点的无功功率增加对系统网损的影响程度。在无功优化过程中减小了搜索的范围，避免盲目的搜索，提高了计算速度。
[0014]建立无功优化模型来确定最佳补偿容量，对于其中的离散控制变量的处理方法是在求解离散变量时构造罚函数并直接嵌入到非线性原对偶内点中，以实现离散变量在优化过程中逐次归整。原对偶内点法其收敛迅速，鲁棒性强，对初值的选择不敏感，使无功优化有比较好的结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明400V配网台区无功补偿优化方法流程示意图；
[0016]图2是根据一个台区的线路连接方式及其长度、负荷功率得到的配网台区的拓扑结构示意图；
[0017]图3是对本发明中建立的优化模型的求解过程的流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]请参阅图1，图1是本发明400V配网台区无功补偿优化方法流程示意图。
[0019]一种400V配网台区无功补偿优化方法，包括以下步骤:
[0020]S101，计算400V配网台区的特征参数，将供电半径和高峰负载率高于预设阈值的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；[0021]S102，对于需无功补偿的配网台区依据线路连接方式、线路长度及其负荷功率来构建台区的网络拓扑图，并且计算所述网络拓扑图中的各个节点的网损无功灵敏度，确定无功补偿点；
[0022]S103,以网损最小为目标函数建立无功优化模型，并采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解，并引入罚函数实现离散变量在优化过程中的逐次归整，确定最佳补
偿容量；
[0023] S104，通过对优化配置前后的网损和电压质量的比较，判断补偿的效果。
[0024]本发明的400V配网台区无功补偿优化方法中，建立400V配网台区的基态模型并且计算分析其特征参数，包括:供电半径、高峰负载率、负荷率、最小负荷率，将供电半径和高峰负载率作为核心指标来判断配网台区是否亟需进行无功补偿。通过计算400V配网台区的特征参数，选择供电半径和高峰负载率较高的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；根据亟需进行无功补偿的配网台区的线路连接方式、线路长度及负荷功率得到台区网络拓扑结构图，采用网损无功灵敏度法确定合理的无功补偿点，避免在优化过程中盲目搜索，以实现补偿点的效益最优；然后以网损最小为目标函数建立无功优化模型，利用原对偶内点法对优化模型进行求解，考虑到投切并联电容器的无功出力是离散变量，在求解过程中引入罚函数以实现离散变量在优化过程中逐次归整。最后通过对优化配置前后网损、电压质量的比较来核定无功补偿效果。因此能够对配网台区的无功补偿进行优化处理，提高配网台区的无功补偿的准确度。
[0025]其中，步骤S101，计算400V配网台区的特征参数，将供电半径和高峰负载率高于预设阈值的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；
[0026]所述400V配网台区的特征参数通过建立400V配网台区的基态模型获得。
[0027]所述特征参数包括:供电半径、高峰负载率、负荷率和最小负荷率。上述四个参数有不同的含义:
[0028]所述的供电半径(X)是指配变到负荷的距离，供电半径越大，输送的无功就越多，线路损耗越大，末端电压越是偏低。
[0029]高峰负载率(η)指在高峰月份内的配变负载率，它反映了整个台区的负荷轻重情况其计算公式如下所示:
【权利要求】
1.一种400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，包括以下步骤: 计算400V配网台区的特征参数，将供电半径和高峰负载率高于预设阈值的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区； 对于需无功补偿的配网台区依据线路连接方式、线路长度及其负荷功率来构建台区的网络拓扑图，并且计算所述网络拓扑图中的各个节点的网损无功灵敏度，确定无功补偿占.以网损最小为目标函数建立无功优化模型，并采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解，并引入罚函数实现离散变量在优化过程中的逐次归整，确定最佳补偿容量； 通过对优化配置前后的网损和电压质量的比较，判断补偿的效果。
2.如权利要求1所述的400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，计算400V配网台区的特征参数的步骤包括: 计算所述配网台区的配变到负荷的距离作为所述供电半径； 根据以下方式计算所述高峰负载率n:
3.如权利要求2所述的400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，构建台区的网络拓扑图之后，计算所述网络拓扑图中的各个节点的网损无功灵敏度，确定无功补偿点的步骤包括: 根据以下公式计算系统网损与各节点注入无功功率的灵敏度值
4.如权利要求3所述的400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，以网损最小为目标函数建立无功优化模型的步骤包括: 建立以网损最小为目标函数建立优化模型:
5.如权利要求4所述的400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解时，引入罚函数实现离散变量在优化过程中的逐次归整的步骤包括: 构造罚函数并直接嵌入到非线性原对偶内点法中，以实现离散变量在优化过程中的逐次归整，其中，引入的罚函数后目标函数为:
6.如权利要求5所述的400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解的步骤包括:引入松弛变量(U，I)、对数壁垒函数以及拉格朗日乘子，则目标函数的拉格朗日函数为:
【文档编号】G06F17/50GK103972905SQ201410175654
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】黄晓彤, 欧阳森, 黎洪光, 耿红杰, 陈文炜, 林舜江, 梁立峰, 李玉荣 申请人:广州供电局有限公司
【专利摘要】本发明提供一种400V配网台区无功补偿优化方法。计算400V配网台区的特征参数，将供电半径和高峰负载率高于预设阈值的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；对于需无功补偿的配网台区依据线路连接方式、线路长度及其负荷功率来构建台区的网络拓扑图，并且计算所述网络拓扑图中的各个节点的网损无功灵敏度，确定无功补偿点；以网损最小为目标函数建立无功优化模型，并采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解，并引入罚函数实现离散变量在优化过程中的逐次归整，确定最佳补偿容量；通过对优化配置前后的网损和电压质量的比较，判断补偿的效果。能够对配网台区的无功补偿进行优化处理，提高配网台区的无功补偿的准确度。
【专利说明】400V配网台区无功补偿优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及配网无功补偿的【技术领域】，特别是涉及一种400V配网台区无功补偿优化方法。
【背景技术】
[0002]400V配网台区整体上的特点是线路长、线径小、无功补偿不足，这导致了线路损耗大，部分地区的电压明显偏低。然而，在实际应用中，为了节能减排必须要减小线路网损，而且用户对电压质量的要求也日益苛刻，电压越上限或者是下限会造成设备退出运行甚至损坏，存在较大的风险，所以筛选出亟需进行无功补偿的400V配网台区并且对补偿点和补偿容量进行优化是非常必要的。
[0003]目前400V配网台区的无功补偿主要是在变压器低压侧进行集中补偿，补偿容量大多数情况是根据经验值来确定，虽然改善了变压器的输出电压质量，却无法兼顾各段线路的电压状况，而且也不是立足于降低整个电网的损耗，从而导致补偿后的网损水平和电压质量都不令人满意，仍旧普遍存在网损偏高，电压质量水平过低的现象。还有一些补偿方式，如首段补偿、2/3补偿方式等大多采用在线路上固定补偿几组电容，而且补偿容量也没有优化，无法达到完善的补偿效果。
[0004]配电网的无功规划由于同时求解无功补偿点和无功补偿量，配电网候选补偿点较多，容易陷入维数灾等问题，目前大多数文献中配电网的无功优化规划问题一般可分解为2个子优化问题:1)确定无功补偿点；2)确定无功补偿量。对于补偿点的确定一般靠规划人的经验选择负荷重的节点作为无功补偿点或者是为了提高电压的稳定性，在所有节点安装无功补偿装置，这样的方式使得投资费用以及运行检修费用是难以让人接受的，不能满足无功补偿的经济性要求。无功补偿容量的确定是一个优化过程，由于可投切的电容器容量是一个离散变量，所以在优化过程中对其处理是比较困难的。传统处理离散变量的方法是将离散变量作为连续变量参与优化，求得优化解后再进行简单的靠拢式取整，这种求解无功优化模型的方法不仅会产生数学上的近似，而且可能导致某些约束条件违限，无法获得可行解。
【发明内容】
[0005]针对现有的400V配网台区无功补偿处理数据复杂或者不准确的问题，本发明提供一种400V配网台区无功补偿优化方法，能够对配网台区的无功补偿进行优化处理，提高配网台区的无功补偿的准确度。
[0006]一种400V配网台区无功补偿优化方法，包括以下步骤:
[0007]计算400V配网台区的特征参数，将供电半径和高峰负载率高于预设阈值的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；
[0008]对于需无功补偿的配网台区依据线路连接方式、线路长度及其负荷功率来构建台区的网络拓扑图，并且计算所述网络拓扑图中的各个节点的网损无功灵敏度，确定无功补偿点；
[0009]以网损最小为目标函数建立无功优化模型，并采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解，并引入罚函数实现离散变量在优化过程中的逐次归整，确定最佳补偿容量;
[0010]通过对优化配置前后的网损和电压质量的比较，判断补偿的效果。
[0011]本发明的400V配网台区无功补偿优化方法中，建立400V配网台区的基态模型并且计算分析其特征参数，包括:供电半径、高峰负载率、负荷率、最小负荷率，将供电半径和高峰负载率作为核心指标来判断配网台区是否亟需进行无功补偿。通过计算400V配网台区的特征参数，选择供电半径和高峰负载率较高的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；根据亟需进行无功补偿的配网台区的线路连接方式、线路长度及负荷功率得到台区网络拓扑结构图，采用网损无功灵敏度法确定合理的无功补偿点，避免在优化过程中盲目搜索，以实现补偿点的效益最优；然后以网损最小为目标函数建立无功优化模型，利用原对偶内点法对优化模型进行求解，考虑到投切并联电容器的无功出力是离散变量，在求解过程中引入罚函数以实现离散变量在优化过程中逐次归整。最后通过对优化配置前后网损、电压质量的比较来核定无功补偿效果。因此能够对配网台区的无功补偿进行优化处理，提高配网台区的无功补偿的准确度。
[0012]选择400V配网台区特征参数中的两个作为核心指标来判断台区是否亟需进行无功补偿，避免依靠工程人员的经验和主观判断来选择，实现了 400V配网台区的智能无功特性筛选。
[0013]在确定无功补偿点时引入了网损无功灵敏度概念，对灵敏度值进行排序，挑选无功功率对网损影响较大的节点作为无功补偿点，从多个点进行无功分散补偿，这样既能实现无功分散补偿，也充分考虑每个节点的无功功率增加对系统网损的影响程度。在无功优化过程中减小了搜索的范围，避免盲目的搜索，提高了计算速度。
[0014]建立无功优化模型来确定最佳补偿容量，对于其中的离散控制变量的处理方法是在求解离散变量时构造罚函数并直接嵌入到非线性原对偶内点中，以实现离散变量在优化过程中逐次归整。原对偶内点法其收敛迅速，鲁棒性强，对初值的选择不敏感，使无功优化有比较好的结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明400V配网台区无功补偿优化方法流程示意图；
[0016]图2是根据一个台区的线路连接方式及其长度、负荷功率得到的配网台区的拓扑结构示意图；
[0017]图3是对本发明中建立的优化模型的求解过程的流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]请参阅图1，图1是本发明400V配网台区无功补偿优化方法流程示意图。
[0019]一种400V配网台区无功补偿优化方法，包括以下步骤:
[0020]S101，计算400V配网台区的特征参数，将供电半径和高峰负载率高于预设阈值的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；[0021]S102，对于需无功补偿的配网台区依据线路连接方式、线路长度及其负荷功率来构建台区的网络拓扑图，并且计算所述网络拓扑图中的各个节点的网损无功灵敏度，确定无功补偿点；
[0022]S103,以网损最小为目标函数建立无功优化模型，并采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解，并引入罚函数实现离散变量在优化过程中的逐次归整，确定最佳补
偿容量；
[0023] S104，通过对优化配置前后的网损和电压质量的比较，判断补偿的效果。
[0024]本发明的400V配网台区无功补偿优化方法中，建立400V配网台区的基态模型并且计算分析其特征参数，包括:供电半径、高峰负载率、负荷率、最小负荷率，将供电半径和高峰负载率作为核心指标来判断配网台区是否亟需进行无功补偿。通过计算400V配网台区的特征参数，选择供电半径和高峰负载率较高的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；根据亟需进行无功补偿的配网台区的线路连接方式、线路长度及负荷功率得到台区网络拓扑结构图，采用网损无功灵敏度法确定合理的无功补偿点，避免在优化过程中盲目搜索，以实现补偿点的效益最优；然后以网损最小为目标函数建立无功优化模型，利用原对偶内点法对优化模型进行求解，考虑到投切并联电容器的无功出力是离散变量，在求解过程中引入罚函数以实现离散变量在优化过程中逐次归整。最后通过对优化配置前后网损、电压质量的比较来核定无功补偿效果。因此能够对配网台区的无功补偿进行优化处理，提高配网台区的无功补偿的准确度。
[0025]其中，步骤S101，计算400V配网台区的特征参数，将供电半径和高峰负载率高于预设阈值的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区；
[0026]所述400V配网台区的特征参数通过建立400V配网台区的基态模型获得。
[0027]所述特征参数包括:供电半径、高峰负载率、负荷率和最小负荷率。上述四个参数有不同的含义:
[0028]所述的供电半径(X)是指配变到负荷的距离，供电半径越大，输送的无功就越多，线路损耗越大，末端电压越是偏低。
[0029]高峰负载率(η)指在高峰月份内的配变负载率，它反映了整个台区的负荷轻重情况其计算公式如下所示:
【权利要求】
1.一种400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，包括以下步骤: 计算400V配网台区的特征参数，将供电半径和高峰负载率高于预设阈值的配网台区作为需进行无功补偿的配网台区； 对于需无功补偿的配网台区依据线路连接方式、线路长度及其负荷功率来构建台区的网络拓扑图，并且计算所述网络拓扑图中的各个节点的网损无功灵敏度，确定无功补偿占.以网损最小为目标函数建立无功优化模型，并采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解，并引入罚函数实现离散变量在优化过程中的逐次归整，确定最佳补偿容量； 通过对优化配置前后的网损和电压质量的比较，判断补偿的效果。
2.如权利要求1所述的400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，计算400V配网台区的特征参数的步骤包括: 计算所述配网台区的配变到负荷的距离作为所述供电半径； 根据以下方式计算所述高峰负载率n:
3.如权利要求2所述的400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，构建台区的网络拓扑图之后，计算所述网络拓扑图中的各个节点的网损无功灵敏度，确定无功补偿点的步骤包括: 根据以下公式计算系统网损与各节点注入无功功率的灵敏度值
4.如权利要求3所述的400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，以网损最小为目标函数建立无功优化模型的步骤包括: 建立以网损最小为目标函数建立优化模型:
5.如权利要求4所述的400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解时，引入罚函数实现离散变量在优化过程中的逐次归整的步骤包括: 构造罚函数并直接嵌入到非线性原对偶内点法中，以实现离散变量在优化过程中的逐次归整，其中，引入的罚函数后目标函数为:
6.如权利要求5所述的400V配网台区无功补偿优化方法，其特征在于，采用原对偶内点法对所述无功优化模型进行求解的步骤包括:引入松弛变量(U，I)、对数壁垒函数以及拉格朗日乘子，则目标函数的拉格朗日函数为:
【文档编号】G06F17/50GK103972905SQ201410175654
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】黄晓彤, 欧阳森, 黎洪光, 耿红杰, 陈文炜, 林舜江, 梁立峰, 李玉荣 申请人:广州供电局有限公司
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