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1、电力系统无功优化的模型及算法综述第15卷第1期电力系统及其自动化学报Vol.15No.12003年2月 ProceedingsoftheEPSA Feb. 2003电力系统无功优化的模型及算法综述①许文超 郭 伟(东南大学电气工程系 南京 210096)SUMMARIZEOFREACTIVEOPTIMIZATIONINELETRICPOWERSYSTEMXuMODELWenchao GuoWeiPOWERANDALGORITHM(Dept.ofElectricalEngineering,So
2、utheastUniversity,Nanjing,210096)ABSTRACT InthispaperReactivePowerOptimization(RPO)anditshistoryareintroducedinbrief.Thenthepapermakesasummaryofseveralclassicaloptimalmodelsandthemodelinelectricitymarket,andanalysessomecomparativelyexcellentoptimalalgorithm.Someexistentp
3、roblemsarealsobroughtoutaccordingtothedemandofreal-timeoptimalcontrol.KeyWords Reactivepoweroptimization(RPO),Algo2rithm,Model,Electricpowersystem摘要 本文简要介绍了电力系统无功优化的历史,综合评述了比较经典的优化模型和电力市场下的无功优化模型,分析比较了多种较为优秀的优化算法,并根据全网无功实时优化控制的要求提出了现存的一些有待解决的问题。关键词 无功优化 算法 模型 电力系统1 引言 自
4、J.Carpentier在上世纪60年代初首先提出了电力系统最优潮流(OPF)的概念后,电力系统潮流优化问题在理论上和实际应用上已经有了很大发展。而无功优化问题是OPF中一个重要的组成部分,几十年来国内外很多专家学者对此开展了大量的研究工作[1～4]。随着电力系统的复杂化,除了系统规划、运行要考虑无功优化,高压支流输电及灵活交流输电、电力市场等更多的领域也涉及到无功优化问题,对无功优化方案及控制手段的要求也越来越苛刻[5][6]。本文对其中的无功优化问题及其研究现状进行分析,通过对以往无功优化模型算法的优缺点的比较,希望能够对今后的研究
5、有所帮助。2 无功优化的数学模型无功优化问题是指某电力系统在一定运行方①本文2002年5月17日收到本文修改稿2002年7月9日收到式下,满足各种约束条件,达到预定目标的优化问题,它涉及无功补偿装备投入地点的选择、无功补偿装置投入容量的确定、变压器分接头的调节和发电机机端电压的配合等,是一个多约束的非线性规划问题。2.1 经典的数学模型电力系统无功优化问题一般可以表示为以下的数学模型:minf(u,x)s.t.g(u,x)=0(1) h(u,x)F0式(1)中涉及到控制变量(u)和状态变量(x)。u是可人为调节的变量,可包括:PQ发电
6、机节点的无功功率、可调变压器的抽头位置、无功补偿设备的容量及PV和平衡节点的电压模值。x可包括除平衡节点外其它所有节点的电压相角、除发电机或具有无功补偿设备的节点的电压模值。目标函数有多种考虑角度。从经济性角度出发的经典模型是考虑系统的网损最小化,目标函数为[7]:nlU2minf1=min6Gk(i,j)[U2i+j-2UiUjcos(Dik=1Dj)](2)式中:nl为网络总支路数;Gk(i,j)为支路i-j的电导;Ui、Uj分别为节点i、j的电压;Di、Dj分别为节点i、j的相角。从系统安全性出发的经典模型是选取节点电压偏离规定值
7、最小为目标函数[7]:n.Uj(3)Uspec-jminf2=min6$Uspec.jj=12003年第1期 电力系统无功优化的模型及算法综述·101·束即满足潮流方程PV支路的视在功率、;不等式约束可考虑或平衡节点的无功注支路两端电压:PV或平衡节点的电压、可调变压器的抽头、发电厂的节点3 传统的无功优化算法无功出力、无功补偿装置的容量等控制变量的上下60年代后,运筹学上的多种优化方法,几乎都界,PQ节点的电压幅值、入、支路电流幅值、角度差等运行边界约束。例如针对式(1)模型,可以考虑如下的约束条件:在无功优化计
8、算上作了研究、尝试和应用。其中比式中:n为除平衡节点外节点总数;Uspecj为节点给定电压值;$Uspecj为节点电压给定最大偏移值。而对系统往往需要同时考虑经济性和安全性,所以出现了同时考虑电压稳定裕度最
