含电压不可行节点的柔性目标无功优化模型及其求解算法制造技术

本发明专利技术属于无功优化领域，尤其涉及含电压不可行节点的柔性目标无功优化模型及其求解算法。所述模型包含2个协同优化子模型：(1)薄弱区的电压控制模型；(2)非薄弱区的无功优化模型；然后采用一种含种群先后更新策略的并行协同进化算法求解所建模型。本发明专利技术所述模型能够自动实现薄弱区辨识，具有薄弱区辨识和模型求解的一体化计算特点，且能够有效求解无功优化不可行问题，降低有功网损和薄弱区节点电压越下限的程度。

Reactive power optimization model and its solution algorithm for flexible target with voltage infeasible nodes

The invention belongs to the field of reactive power optimization, and particularly relates to a flexible target reactive power optimization model and its solving algorithm. The model includes 2 sub models: Collaborative Optimization (1) voltage control model of weak zone; (2) the reactive power optimization model of non weak area; then uses a successively updated parallel co evolutionary algorithm for solving the model with population strategy. The model can automatically realize weak area identification, integration with weak area identification and model calculation, and can effectively solve the problem of reactive power optimization is not feasible, reduce power loss and weak node voltage lower limit level.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无功优化领域，尤其涉及含电压不可行节点的柔性目标无功优化模型及其求解算法。
技术介绍
在多数情形下无功优化问题都存在最优解，但在对节点电压的限制过严、无功电源的不足或分布不合理、电网元件故障退出运行等情况下，无功优化问题可能存在无法满足的约束条件，即优化过程中出现了不可行问题。引起无功优化不可行问题的重要原因之一是系统的无功容量不足导致电压越下限问题无法解决。然而，在实际系统运行中，电压幅值安全约束属于系统优化软约束，其允许少量违反下限。因此，有必要研究在电压不可行情况下如何进行系统的无功优化，以降低全网有功网损和电压越下限程度最小。针对区域层面和变电站层面的无功不足，现有文献对无功优化不可行问题进行过初步探索：1)最优潮流检测技术，用于探测优化问题是否可行，比如同伦内点法；2)无功优化电压幅值安全约束松弛技术，即放宽不可行的电压安全约束范围，并对不可行约束违限的程度进行惩罚，比如最优实时电压控制方法；3)无功优化不可行约束的探测技术，即依据算法迭代过程中的某些特征，判断是否遇到了不可行约束，如引入模糊约束的内点法，引入模糊约束的二次规划法，这类方法均依赖于优化计算过程中互补对偶间隙变化情况，判断某个电压幅值约束和发电机无功出力约束是否可行；4)采用注入虚拟无功的方式，将不可行问题转化为可行问题进行无功优化计算以降低有功网损，并伴随对虚拟无功注入量惩罚，比如虚拟无功变量法。以上4类处理方法均存在一定缺陷：第1类方法仅提供了检测技术，没有给出不可行问题的处理方案；第2、3类方法存在共同的缺陷，松弛或者探测的不可行电压安全约束，并不能严格有效地证明该约束是真正的不可行约束，由于无功具有分层分区平衡的自然属性，而通过算法辨识出的不可行约束，不一定是调压能力最薄弱的变电站高压、中压或者低压侧，如果存在不可行约束的误判必然放大了电压不安全的程度，导致无法求解得到电压最安全的结果；第4类方法由于实际系统并不能提供多余的无功补偿电源，其优化结果不具有指导意义。实际上，从无功具有分层分区平衡的显著特点出发，应该对不同区域的控制目标有所区分，而现有文献均忽略了这种区别，无法合理分配不同调压设备电压控制或者网损控制的任务，且由于无法准确定位不可行约束，可能放大了不可行约束的安全范围，造成无功优化计算不准确。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的问题，本专利技术构建了含电压不可行节点的柔性目标无功优化模型，然后采用一种含种群先后更新策略的并行协同进化算法求解所建模型。为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：含电压不可行节点的柔性目标无功优化模型，所述模型包含2个协同优化子模型：(1)薄弱区的电压控制模型；(2)非薄弱区的无功优化模型；薄弱区j的电压控制模型求解得出电压不可行节点m的电压幅值Vwj,m，并将其传递给非薄弱区无功优化模型，更新薄弱区j节点的电压下限安全值为Vwj,m；所述2个协同优化子模型都以薄弱区为基本控制单元。进一步地，所述薄弱区是指：以含有电压不可行节点的变电站为基本控制单元，所述变电站的高压侧、中压侧和低压侧母线构成电压的薄弱区域，简称为薄弱区；而对于其他没有电压越限的变电站和发电厂组成的区域，称为非薄弱区；所述电压不可行节点是指在无功分层分区平衡的状态下，变电站高压、中压或者低压侧出现电压越下限，并且无法通过系统调压手段，实现电压上升至安全的范围内的节点；对所述薄弱区进行辨识的方法包括以下步骤：(1)采用输电网电压无功分层分区启发式调节方法，得到电压越下限的节点；(2)若电压越下限的节点i是变电站k的高压侧、中压侧或者低压侧母线，则假设变电站k是薄弱区j；若薄弱区j的不可行节点满足即降低全网的网损和提高薄弱区j不可行节点电压的控制效果相同，则全网可进行无功优化计算；若薄弱区j的不可行节点满足即两者控制效果相反，则模型应该进行降低有功网损和薄弱区j内电压越下限程度的综合最优；如果整个模型优化计算完成后，薄弱区j内不再出现电压越下限，则薄弱区j不是真实的薄弱区；最终，完成所有薄弱区的辨识。进一步地，在所述模型(1)中，薄弱区电压控制模型的目标函数为：Sj＝max{Vmin,i-Vviolated,i本文档来自技高网...

【技术保护点】
含电压不可行节点的柔性目标无功优化模型，其特征在于，所述模型包含2个协同优化子模型：(1)薄弱区的电压控制模型；(2)非薄弱区的无功优化模型；薄弱区j的电压控制模型求解得出电压不可行节点m的电压幅值Vwj,m，并将其传递给非薄弱区无功优化模型，更新薄弱区j节点的电压下限安全值为Vwj,m；所述2个协同优化子模型都以薄弱区为基本控制单元。

【技术特征摘要】
1.含电压不可行节点的柔性目标无功优化模型，其特征在于，所述模型包含2个协同优化子模型：(1)薄弱区的电压控制模型；(2)非薄弱区的无功优化模型；薄弱区j的电压控制模型求解得出电压不可行节点m的电压幅值Vwj,m，并将其传递给非薄弱区无功优化模型，更新薄弱区j节点的电压下限安全值为Vwj,m；所述2个协同优化子模型都以薄弱区为基本控制单元。2.根据权利要求1所述的含电压不可行节点的柔性目标无功优化模型，其特征在于：所述薄弱区是指：以含有电压不可行节点的变电站为基本控制单元，所述变电站的高压侧、中压侧和低压侧母线构成电压的薄弱区域，简称为薄弱区；而对于其他没有电压越限的变电站和发电厂组成的区域，称为非薄弱区；所述电压不可行节点是指在无功分层分区平衡的状态下，变电站高压、中压或者低压侧出现电压越下限，并且无法通过系统调压手段，实现电压上...

【专利技术属性】
技术研发人员：马超，王俊梅，郭琳，文旭，高春成，史述红，张文哲，赵志强，代勇，王清波，李守保，袁明珠，王蕾，肖锋，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司，北京科东电力控制系统有限责任公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50