浅谈电力系统的无功优化与无功补偿

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1、浅谈电力系统的无功优化与无功补偿ok3。这样就必须对系统进行感性无功功率补偿以抵消线路的容性功率。如实际上,电网在500kV的变电所都进行了感性无功补偿,并联了高压电抗和低压电抗,使无功在500kV电网平衡。3输配电网络的无功优化(闭式网)电力系统的无功补偿从优化方面可从两个方面说起,即输配电网络(闭式网)和配电线路及用户的无功优化和补偿(开式网)。3.1无功优化的目标函数ok3ax为年最大负荷损耗小时数,α、γ分别表示为无功补偿设备年度折旧维护率和投资回收率,KC为单位无功补偿设备的价格,QC∑为无功补偿总容量。模型二考虑了投资问题,可认为是一种比较理想的模型。特别是随着电力市

2、场的实行,各部门都追求经济效益,显然考虑了无功投资问题更合理一些。3.2优化算法由于电力系统的非线性、约束的多样性、连续变量和离散变量混合性和计算规模较大使电力系统的无功优化存在着一定的难度。将非线性无功优化模型线性化求解,是一些算法的出发点,如基于灵敏度分析的无功优化潮流、无功综合优化的线性规划内点法、带惩罚项的无功优化潮流和内点法等等,以上均是通过将非线性规划运用泰勒级数展开,忽略二阶及以上的项,建立线性化模型求得优化解。这些方法由于在线性化的过程中,忽略了二阶及以上的项,其计算的收敛性得不到保证。为了提高优化计算的收敛性,又提出了将罚函数的思想引入线性规划,提出了带惩罚项的无功

3、优化潮流模型与算法,使依从变量的越限消除或减小到最低限度。但它不能从根本上结局线性化后的不收敛问题。针对线性算法方法的不足,又提出了一些运用非线性算法,混合整数规划、约束多面体法和非线性原-对偶算法等等。尽管这些方法能在理论上找到最优解,但由于无功优化本身的特性,使计算复杂、费时,且不能保证可靠收敛。为了提高收敛性和非线性的对于无功优化中的离散变量(变压器分接头的调节,电容器组的投切)的处理,基于人工智能的新方法,相继提出了遗传算法,Tabu搜索法,启发式算法,改进的遗传算法,分布计算的遗传算法和摸似退火算法等等,这些算法在一定的程度上提高了无功优化的收敛性和计算速度,并且有些方法

4、已经投入实际应用并取得了较好的效果。但在无功优化仍有以下一些问题需要解决:1)由于无功优化是非线性问题,而非线性规划常常收敛在局部最优解,如何求出其全局最优解仍需进一步研究和探讨。2)由于以网损为最小的目标函数,它本身是电压平方的函数,在求解无功优化时,最终求得的解可能有不少母线电压接近于电压的上限,而在实际运行部门又不希望电压接近于上限运行。如果将电压约束范围变小,可能造成无功优化的不收敛或者要经过反复修正、迭代才能求出解(需人为的改变局部约束条件)。如何将电压质量和经济运行指标相统一仍需进一步研究。3)无功优化的实时性问题。伴随着电力系统自动化水平的提高,对无功优化的实时

5、性提出了很高的要求,如何在很短的时间内避免不收敛,求出最优解仍需进一步研究4配电线路上的无功补偿及用户的无功补偿4.1配电线路上的无功补偿由于35kV、10kV及一些低压配电线路的电阻相对较大,无功潮流在线路上流动时引起的功率损耗较大且电压损耗较大,故其无功补偿理论建立在其上。经典的线路补偿理论认为电容器安装的位置可见下表。其原理可简述如下:当线路输送的无功功率Q,线路长度L,每组补偿距离为x时,每组补偿容量为QxQx=Qx/L当认为电容器安装在补偿区间中心时,降低的线损最大。无功潮流图可见图1所示:当第i组电容器安装地点离末端的距离为:对任一组电容器安装位置离末端的位置为:x

6、i=L(2i-1)/(2n1)&n下一页ok3,综合可得开式网各处无功负荷最佳补偿容量QCi,op的计算通式为:上述公式简单明了,且将着名的等网损微增率和最优网损微增率结合在一起,通过计算公式一次性能得出最佳补偿容量,避免了计算的迭代过程,具体算例可见