电力系统无功电压综合优化控制的数学模型.pdf

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1、第8期总第２30期农业科技与装备Ｎｏ．8ＴｏｔａｌＮｏ．２30２０１3年8月ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔAug．２０１3电力系统无功电压综合优化控制的数学模型苑少华（辽宁省电力有限公司大连供电公司甘井子营业部，辽宁大连116033）摘要：无功电压综合控制优化是保证电力系统最优运行的有效方法。提出无功电压综合优化控制的系统要求，阐明无功电压综合优化控制的几种数学模型的建立，为电力系统无功电压综合优化控制的实现提供参考。关键词：电力系统；无功优化；要求；数学模型中图分类号：TM714.3文献标识码：Ａ文章编号：1674-1161

2、(2013)０8-0047-02改善电压质量和降低网络功率损耗是电力系统模型等。为了对无功优化问题进行深入而系统的研永恒的工作任务之一。影响电压和功率损耗的主要因究，使优化控制功能更加完善，有必要将问题所需的素是线路中传输的无功功率，因此应避免通过线路和解析函数准确表达，建立计及各种约束和变量的全面变压器等电气元件在电网中大量传送无功功率，可根的计算模型。据系统规定分地区分电压等级就地就近平衡无功功2.1运行费用、成本最低的数学模型率，以实现全电网的经济安全运行。无功电压优化即运行费用、成本最低的数学模型如式（1）所示：是在不同的运行方式下，调整设备控制状态，优化系C=移[Cgp

3、i（PGi）+Cgqi（QGi）]+移CCj（QCj）（1）统中无功分布，实现全系统最优运行的有效方法。i∈NGj∈NC1无功电压综合优化控制的系统要求式中：NG为发电机节点总数；NC为具有无功补偿为使电力系统实现高效、可靠运行，对电压和无器的节点总数；Cgpi（PGi）为节点i有功发电成本函数；功功率的控制有如下要求：1）输电线路的主要任务Cgqi（QGi）为节点i无功发电成本函数；CCj（QCj）为节是传输有功功率，因此应保证由无功功率潮流引起的点j的无功补偿器运行成本函数。线路损耗最小。2）电网内各节点的电压都应在允许此优化模型考虑了无功发电成本和无功补偿器范围内，并尽可能

4、维持在较高的运行水平。3）电网应的成本等，对无功优化结果有修正作用，适应于电力有足够的无功功率备用，以应付突发需要。4）电网无市场需求。功电源与无功负荷都应采用分电压层和分供电区基2.2计及网损和控制成本的无功优化模型本平衡的原则进行控制。计及网损和控制成本的无功优化模型如式（2）所2无功电压综合优化控制的数学模型示：无功优化是一个多变量、多目标的复杂系统的优minF=PLoss（Q，T）+移ciKi（2）化过程。为了实现全系统的无功电压优化控制，首先i∈QT需要将优化问题以准确的函数形式进行描述，由于电式中：ci为设备i的单位调控成本，元/次；Ki为力系统在不同的发展阶段对无功

5、优化问题有着不同各个被调控的设备，i∈Q，T；Q，T为无功补偿设备和的重视程度和要求，因此出现了不同深度和针对不同带变比分接头变压器的集合。目的的各种优化模型，包括：仅考虑无功平衡和变量此优化模型以采用总费用最低为目标函数，考虑上下界约束的以系统网损为目标的经典无功优化模了有功消耗、无功设备投入费用、电压越界惩罚及无型，计及潮流约束和各种变量的网损目标模型，采用功越界惩罚等项目。电压水平为目标函数的电压优化模型，带有约束罚函2.3多目标优化的数学模型数的多目标优化模型和计及控制操作成本的多目标多目标优化的数学模型如式（3）所示：N2minF=CPL+α1移（Vi-Vilim）+α

6、2Tt+α3Tc（3）收稿日期：2013-07-19i=0作者简介：苑少华（1982—），女，助理工程师，从事配电生产及营销工作。48农业科技与装备２０１3年8月N2VGi，min≤VGi≤VGi，maxi∈NG式中：PL为系统网损；C为有功电价；移（Vi-Vilim）i=0Tk，min≤Tk≤Tk，maxk∈NT为各节点电压越限惩罚项；Tt，Tc分别为所有变压器QCi，min≤QCi≤QCi，maxi∈NC和电容器动作次数的计数器；α1，α2，α3分别为各惩罚状态变量不等式约束：项的系数。此优化模型直观、求解简便，但其与有约束模型Vi，min≤Vi≤Vi，maxi∈NB在实质上

7、并无太大差异。QGi，min≤QGi≤QGi，maxi∈NG2.4非线性规划问题的统一数学模型式中：NE为支路号集合；Ni为与节点i有关联的minf（x）节点号集合（包括i本身）；NPQ为P—Q节点号集合；s.t.gi（x）≥0i∈I={1,2,…，m1}NB为总的节点号集合；NG为发电机节点号集合；NThj（x）=0j∈E={m1+1,…，m}为变压器支路集合；NC为补偿电容器节点集合；s为平衡节点；Plossk为支路k的有功功率损耗；Gij为支路可以通过相应的优化方法求解问题