理论教育 电力系统动态无功优化方法探讨

电力系统动态无功优化方法探讨

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:动态无功优化一般是指在已知网络结构参数及未来24h负荷预测的基础上,决定无功补偿装置的投入量和可调变压器电压比分接头的运行策略,使得电力系统在一天中的能量损耗最小。动态无功优化与静态无功优化最显著的区别在于动态无功优化中必须考虑电容器(电抗器)和变压器分接头调节次数的限制。也就是说,动态无功优化存在时间上的耦合,成为与时间相关的动态问题。动态无功优化是个十分复杂的时空分布非线性优化问题。

电力系统动态无功优化方法探讨

动态无功优化一般是指在已知网络结构参数及未来24h负荷预测的基础上,决定无功补偿装置的投入量和可调变压器电压比分接头的运行策略,使得电力系统在一天中的能量损耗最小。在实际运行中,该方法主要用于确定未来24h内电容器(电抗器)的投切时机和投切量,同时满足电容器(电抗器)投切次数的限制以及节点电压约束等各种物理和运行限制。而对于有载调压分接头的调节则是根据母线电压水平情况做实时调整,即将电容器(电抗器)的投切同有载调压分接头的调节分别进行调整。

动态无功优化与静态无功优化最显著的区别在于动态无功优化中必须考虑电容器(电抗器)和变压器分接头调节次数的限制。电容器、电抗器投切和变压器分接头的调节是依靠开关切换实现的,设备寿命的限制,不允许频繁调节这些设备,而且频繁的操作会增加运行人员的工作强度,使得系统故障风险增加,因此,对这些控制设备在一天内总的调节次数有严格限制。也就是说,动态无功优化存在时间上的耦合,成为与时间相关的动态问题。

动态无功优化是个十分复杂的时空分布非线性优化问题。一方面,单个时刻的优化是一个复杂的非线性整数优化;另一方面,一段时间内的优化必须考虑负荷的动态变化。对于这样一个问题,要找出全局最优解十分困难。通常的做法是在计算效率和全局最优两者中取折中,即在简化模型的基础上求得一个较好的优化结果。其算法采用的简化模型大致可分为两种:

1)状态解空间的简化;(www.daowen.com)

2)动态负荷模型的简化。

第一种方法是采用一定的策略来缩小解的搜索空间,有文献采用启发式搜索的思路,通过保存每个阶段有限个目标函数值最好的状态来缩小搜索空间,这种算法所要求的内存和计算量随着控制变量的增多而急剧增长,无法应用于实际的大规模配电系统。第二种方法是通过处理动态负荷将十分复杂的时空分布的动态优化问题转化为几个简单的空间分布的静态优化问题,使静态优化的结果自动满足动态优化约束。有文献利用母线负荷预报,得到次日负荷曲线和母线负荷曲线,根据负荷水平和负荷曲线的变化趋势以及补偿调压装置动作次数的限制,先确定分段数,然后对负荷曲线进行分段,对每一时段进行无功优化就可以得到全天的无功优化方案。有文献首先对最优网损曲线进行分段、等值,然后相应地划分系统/节点负荷曲线段,从而对全天的负荷曲线进行等值,使得负荷的分段自动满足动态优化约束的要求。但此算法要求控制设备具有动作同时性,即所有的设备在某一时段都进行投切动作或都不动作。

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