基于配网自动化的无功电压优化分析评估方法技术

本发明专利技术涉及基于配网自动化的无功电压优化分析评估方法。本发明专利技术提供的基于配网自动化的无功电压优化分析评估方法，通过采用随机微粒群优化算法并选择合理的计算参数及计算公式，可以科学地配电网无功电压进行分析评估，合理地装备电网设备，使电网可以达到明显的降损节能功效，在降低末端电压的同时还可以更多地为电流提供流动可能，从而大大加强了输电能力，同时也扩大了系统的总容量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。本专利技术提供的，通过采用随机微粒群优化算法并选择合理的计算参数及计算公式，可以科学地配电网无功电压进行分析评估，合理地装备电网设备，使电网可以达到明显的降损节能功效，在降低末端电压的同时还可以更多地为电流提供流动可能，从而大大加强了输电能力，同时也扩大了系统的总容量。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
目前，国内配网自动化系统处于初步阶段，大部分地区已建设配网自动化系统，配 网各点数据也已采集，但只是对配电的运行水平的初步了解，其内部配电网的无功电压运 行管理水平、装备水平、运行状况、负载能力等还存在严重的不足；具体地说：1、配电网线 路过长，支路数目庞大、负荷变化不断、季节性明显，且各配变大多使用无载变压器，造成 IOkV母线电压控制效果不明显，且配网的潮流分布计算困难；2、配电网无功补偿装置配置 不合理，设备老化，基本设施建设不够牢固，导致安装的补偿装置得不到有效的发挥，不能 产生最大化的经济效益；3、无功容量的设计没有考虑客户的需求，设计不合理；4、配网自 动化系统新建，在线监控的无功设备少，造成软件没有有效的发挥控制效果，且在软件控制 方面可借鉴的不多，对IOkV以下配电网优化问题认识不够深入；5、硬件方面相关的自动化 设备配置不完善，基础设施建设较差，线路和其他设备使用年限较长，通信能力不足，使得 自动化系统使用过程中较为困难；因此，急需利用配网自动化系统针对IOkV配电网的无功 电压进行分析评估，实现配电网的无功资源优化配置，使配电网的有功损耗最小，无功补偿 设备的投资最少，并有效的指导配电网技术改造工作。
技术实现思路
本专利技术提供的，旨在克服现有技术 中无法对配电网无功电压进行分析评估，造成电网装置配备不合理、电网架设成本高的不 足。 为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：基于配网自动化的无功电压 优化分析评估方法，该方法基于随机微粒群优化算法，随机微粒群优化算法包括： 目标函数，以多负荷状态下网损费用与总投资额之和最小为目标函数，公式如 下： 【权利要求】1.，其特征在于，该方法基于随机微粒 群优化算法，随机微粒群优化算法包括： 目标函数，以多负荷状态下网损费用与总投资额之和最小为目标函数，公式如下：式中：N为规划年数；Kp为电价（万元/kwh) ;S为负荷状态数；tik为第i年第k种负 荷状态的持续时间（h) ;Puk第i年第k种负荷状态下系统电能损耗（kw) ;g*、g分别为 第i年第k种负荷状态下无功电源容量、可调变压器变比，H为系统节点集；节点j上 无功电源的年维护费用；/,表示第i年节点j是否安装无功电源的0-1决策变量；6为第 i年在节点j上无功电源安装费用；r为贴现率；m为无功电源的使用年限（年）％为第i 年无功电源的成本单价（元/kVar) :G表示第i年节点j上安装的无功电源的容量； 约束方程为：式中示节点i的注入有功、无功；UpUj为节点i，j的电压；G^Bij为节点i、j之间的电导、电纳；Θij为节点i、j之间的电压相角差；jeN表示所有与节点i相连的节 占. 粒子群优化算法初始化为一群随机粒子，然后通过叠代找到最优解，在每一次叠代中， 粒子通过跟踪两个"极值"来更新自己；第一个就是粒子本身所找到的最优解；这个解叫做 个体极值pBest，另一个极值是整个种群目前找到的最优解，这个极值是全局极值gBest， 在找到这两个最优值时，粒子根据如下的公式来更新自己的速度和新的位置： V=w*V+cl*rand()*(pBest-Present)+c2*rand()*(gBest-Present) Present=Present+V 式中V是粒子的速度，Present是当前粒子的位置，pBest和gBest如前定义，rand() 是介于（0,1)之间的随机数，cl，c2是学习因子；w是加权系数取值在0. 1至0. 9之间； 规定节点电压必须满足定义的上下限，当前默认节点电压上下限值为I. 1和〇. 9,若偏 低或偏高则修正到平均值1 ;节点功率合格因数也必须满足定义大小，默认〇. 85为合格，若 不满足要求则至少修正到〇. 85 ; 电压约束： 电压U需满足用户定义的上下限，默认当前下限和上限分别为0. 9、1. 1，如果经潮流计 算后电压偏低或偏高时，则把基因修正到通过计算后电压U能达到1的状态，计算公式如 下：式中，U表示当前计算得出的节点电压大小，AU表示不满足条件时U需要修正的差值，R、X分别表示当前节点的阻抗值，P、Q分别表示该节点注入的有功和无功大小； 假设当前基因中的无功补偿大小为Qwiginal，计算出需要修正的无功AQ的值，公式如 下：功率因数约束： 通过计算，功率合格因数需要满足规定的大小，默认至少达到0. 85,如果不满足则将对 基因修正，增加或减少无功补偿值Q，直至功率因数达标；功率因数的计算公式如下：同样，假设当前基因中的无功补偿大小为Qwiginal，计算出需要修正的无功△Q的值，公 式如下：式中取€〇8% = 045. 若某节点的电压和功率因数均不合格时，默认选择两种修正方案中无功修正值较大的 方案； 粒子群优化算法的步骤如下： ① 优化变量编码，初始化粒子以及粒子速度； ② 粒子适应度检测操作； ③ 跟新粒子速度及粒子位置； ④ 种群根据适应值进行复制； ⑤ 若不满足随机微粒群优化算法的终止条件，则重复步骤②至步骤④，直到满足终止 条件为止； ，包括以步骤： 步骤一：读入原始数据参数，确定候选无功补偿点位置； 步骤二：计算各个节点上各种容量的概率，并优化变量编码初始化粒子； 步骤三：跟新粒子速度及粒子位置； 步骤四：随机搜索无功电源的安装位置和容量，计算网络潮流、运行费用及投资费用； 步骤五：若不满足随机微粒群优化算法的终止条件，则重复步骤二至步骤四，直到满足 终止条件为止。2.根据权利要求1所述的，其特征在 于：所述学习因子cl=c2 = 2。【文档编号】G06Q10/04GK104463365SQ201410737076【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日 【专利技术者】叶伟宝, 杨劭炜, 陆文彪, 王炜, 吴哲, 叶昕颖, 邱佳杰, 雷娅, 吴桦, 吕春美 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司丽水供电公司, 国网浙江丽水市莲都区供电公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于配网自动化的无功电压优化分析评估方法，其特征在于，该方法基于随机微粒群优化算法，随机微粒群优化算法包括：目标函数，以多负荷状态下网损费用与总投资额之和最小为目标函数，公式如下：minC=minΣt-1N(KpΣk=1StikPLik(Qki,Tki)+Σj∈H(N-i+1)MjIji)+min(Σi=1nΣj∈HIjiFji+Σi=1nΣj∈HIji(1+r)N-i+1-1(1+r)m-1(1+r)m-N+i-1KiQji)]]>式中:N为规划年数；Kp为电价(万元/kwh)；S为负荷状态数；tik为第i年第k种负荷状态的持续时间(h)；PLik第i年第k种负荷状态下系统电能损耗(kw)；分别为第i年第k种负荷状态下无功电源容量、可调变压器变比，H为系统节点集；Mj为节点j上无功电源的年维护费用；表示第i年节点j是否安装无功电源的0‑1决策变量；为第i年在节点j上无功电源安装费用；r为贴现率；m为无功电源的使用年限(年)；Ki为第i年无功电源的成本单价(元/kVar):表示第i年节点j上安装的无功电源的容量；约束方程为：Umin＜Ui＜Umax0＜Qi＜QmaxTmin＜Ti＜TmaxPi-UiΣj∈NUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0Qi-UiΣj∈NUj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0]]>式中Pi、Qi表示节点i的注入有功、无功；Ui、Uj为节点i，j的电压；Gij、Bij为节点i、j之间的电导、电纳；θij为节点i、j之间的电压相角差；j∈N表示所有与节点i相连的节点；粒子群优化算法初始化为一群随机粒子，然后通过叠代找到最优解，在每一次叠代中，粒子通过跟踪两个“极值”来更新自己；第一个就是粒子本身所找到的最优解；这个解叫做个体极值pBest，另一个极值是整个种群目前找到的最优解，这个极值是全局极值gBest，在找到这两个最优值时,粒子根据如下的公式来更新自己的速度和新的位置：V＝w*V+c1*rand()*(pBest‑Present)+c2*rand()*(gBest‑Present)Present＝Present+V式中V是粒子的速度,Present是当前粒子的位置，pBest和gBest如前定义，rand()是介于(0，1)之间的随机数，c1,c2是学习因子；w是加权系数取值在0.1至0.9之间；规定节点电压必须满足定义的上下限，当前默认节点电压上下限值为1.1和0.9，若偏低或偏高则修正到平均值1；节点功率合格因数也必须满足定义大小，默认0.85为合格，若不满足要求则至少修正到0.85；电压约束：电压U需满足用户定义的上下限，默认当前下限和上限分别为0.9、1.1，如果经潮流计算后电压偏低或偏高时，则把基因修正到通过计算后电压U能达到1的状态，计算公式如下：ΔU=PR+QXU]]>式中，U表示当前计算得出的节点电压大小，ΔU表示不满足条件时U需要修正的差值，R、X分别表示当前节点的阻抗值，P、Q分别表示该节点注入的有功和无功大小；假设当前基因中的无功补偿大小为Qoriginal，计算出需要修正的无功ΔQ的值，公式如下：ΔQ=|U·ΔU-PRX-Qoriginal|]]>功率因数约束：通过计算，功率合格因数需要满足规定的大小，默认至少达到0.85，如果不满足则将对基因修正，增加或减少无功补偿值Q，直至功率因数达标；功率因数的计算公式如下：同样，假设当前基因中的无功补偿大小为Qoriginal，计算出需要修正的无功ΔQ的值，公式如下：式中取若某节点的电压和功率因数均不合格时，默认选择两种修正方案中无功修正值较大的方案；粒子群优化算法的步骤如下：①优化变量编码，初始化粒子以及粒子速度；②粒子适应度检测操作；③跟新粒子速度及粒子位置；④种群根据适应值进行复制；⑤若不满足随机微粒群优化算法的终止条件，则重复步骤②至步骤④，直到满足终止条件为止；基于配网自动化的无功电压优化分析评估方法，包括以步骤：步骤一：读入原始数据参数，确定候选无功补偿点位置；步骤二：计算各个节点上各种容量的概率，并优化变量编码初始化粒子；步骤三：跟新粒子速度及粒子位置；步骤四：随机搜索无功电源的安装位置和容量，计算网络潮流、运行费用及投资费用；步骤五：若不满足随机微粒群优化算法的终止条件，则重复步骤二至步骤四，直到满足终止条件为止。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶伟宝，杨劭炜，陆文彪，王炜，吴哲，叶昕颖，邱佳杰，雷娅，吴桦，吕春美，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网浙江省电力公司丽水供电公司，国网浙江丽水市莲都区供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11