电力系统无功优化

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1、电力系统无功优化的研究现状和展望12邱婕，王宽（1.福建省超高压输变电局，厦门361006；2．河海大学电气工程学院，南京210098）摘要：本文简要介绍了电力系统无功优化的研究现状；全人们的重视。面总结了用于电力系统无功优化的数学模型及其算法，并对系统无功分布的合理与否直接关系着电力系它们进行了比较，同时指出了各种优化方法的优点；分析了统的安全和稳定，并且和经济效益有着密切的联当前这一领域存在的问题；最后对无功优化的进一步发展提系。一方面，如果系统的无功不足，将使电压水平出了一些看法。低下，一些工厂和家庭的电器就不能正常运行，而关键词：电力系

2、统；无功优化；数学模型；算法且系统一旦发生扰动，就可能使电压低于临界电0引言压，产生电压崩溃，从而导致系统因失去同步而瓦无功优化，就是当系统的结构参数及负荷情况解的灾难性事故，如1978年12月19日法国大停给定时，通过对某些控制变量的优化，所能找到的电，1983年12月27日瑞典大停电，1987年7月在满足所有指定约束条件的前提下，使系统的某一23日东京大停电都是由于高峰负荷使无功功率不[1]足造成电压崩溃，从而造成系统重大事故[7]。另一个或多个性能指标达到最优时的无功调节手段。无功优化问题是从最优潮流的发展中逐渐分化出方面，系统无功过剩会

3、是电压过高，危害系统和设的一个分支问题。建立在严格的数学模型上的最优备的安全。另外，系统无功的不合理流动，会使线潮流模型，首先由法国的电气工程师Carpentier路的压降增大、线路的损耗增加、供电的经济性下[2，3]降。总之，无功设备的合理配置和优化运行能有效于20世纪60年代初期提出。随着电网规模的日益扩大，电力需求的不断增长，电力市场化程度的降低网损，改善电压质量和保证系统电压稳定的不断提高，如何在满足用户需要的前提下，充分性，从而提高电力系统运行的安全性和经济性。利用系统的无功调节手段，保证系统的安全和经济电力系统的无功优化问题是一个多

4、变量、多约运行，多年来一直是国内外电力工作者们致力研究束的混合非线性规划问题，其控制变量既有连续变[4-6]量（如发电机节点电压和无功出力），又有离散变量的问题。80年代以前，我国电网长期处于低电压水平，（如有载调压分接头档位、补偿电容、电抗器的投主电网不稳定事故时有发生，给电力工业和其他经切组数），使得优化过程十分复杂。长期以来，国内济部门造成了不可估量的损失。自1979年以来，外的很多专家、学者对此进行了大量的研究和探索电网电压水平不断得到改善，无功补偿设备的容量工作，取得了很多成果。针对电力系统无功优化的基本上与新增发电设备的容量基本上相

5、适应，但是特点，学者们将各种优化算法应用于这一领域。人仍然存在一些问题，如一些电网在轻载时电压过高们对它研究的不同之处主要表现在两个方面：的现象时有发生，局部地区甚至超过设备的允许规（1）优化模型的不同。定，严重影响了设备的安全运行；重载时电压较低，（2）优化算法的不同。影响了用户的正常生活。随着电力系统的发展，电1电力系统无功优化数学模型网规模越来越大，电压问题越来越复杂，出现电压模型处理是无功优化问题的基础，电力系统无[8]崩溃并发展成全网性事故的可能性也正在逐渐增功优化问题一般可以表示为以下的通用数学模型：加，所以极需要全面改善和提高系统

6、的电能质量。minf(u,x)因此，为了保证电能质量和提高电网的电压合格stg(u,x)0(1)率，就应增强对电压无功的调控能力。合理的运用h(u,x)0电压无功的调节手段，能使电力部门及用户总体设备的运行指标达到最佳状态。而且随着电力系统自式(1)中u表示控制变量，x表示状态变量。u动化程度的不断提高，无功优化控制将越来越得到包括发电机的机端电压，有载调压变压器的档位，电容、电抗器。X包括除平衡节点外其它所有节点1的电压相角，除平衡节点和PV节点外的节点的电式(4)中N为所有线路支路的集合；g为支路Lij压模值，PV节点的无功出

7、力。约束条件包括等式约束和不等式约束，等式约i-j的电导；U、U分别为节点i、j的电压；是ijij束即满足潮流方程；不等式约束可考虑：PV节点的电压，有载调压变压器的档位，无功补偿装置的节点i、j的相角差值。[12，13]组数等控制变量上下限；PQ节点的电压幅值，PV从系统安全性出发的经典模型是用节点节点无功注入，支路电流幅值等状态变量上下限。电压偏离规定值最小为目标函数：具体如下：specnUUjj等式约束：minf2minspec(5)jnj1UjPUiiUGj(ijcosijBijsinij)0specj

8、1式(5)中：n为PQ节点总数；Uj为节点给定电压(2)jnQiUiUGj(ijsinijBijcosij)0值；Uspec