电力系统无功优化的研究现状与算法综述 学号：201431403083 姓名：郭宗书 摘要：对我国电力系统无功优化问题的研究现状和无功优化的一般模型进行了简要介绍，并在一般模型的基础上总结了目前已有的传统算法和现代算法，进一步分析了电力系统无功优化领域存在的问题，较全面地反映了这一科研领域的发展现状。 关键词电力系统无功优化现状算法 0 引言 最近几年来，伴随着我们国家的电力工业不断发展壮大，达到无功优化也已经成为了电力系统控制与运行的重点研究对象。在电力市场条件下，供电电压质量是电力系统电能质量的重要指标之一，而供电电压质量的好坏主要取决于电力系统无功潮流分布是否合理，所以，无功优化是合理分布电力系统无功潮流以及保证系统安全经济运行的有效手段。 所谓的无功优化，就是指在给定的系统结构参数和负荷的情况下，通过对一些特定控制变量进行优化，并在一定的约束条件下，使得系统的一个或者是多个性能的指标都能够实现最佳时的一种无功调节方法。 无功优化问题是从最优潮流的发展中逐渐分化出的一个分支问题。建立在严格的数学模型上的最优潮流模型，首先由法国的电气工程师Carpentier于20世纪60年代初期提出[2,3]。但随着电力市场化需求的不断增长，充分利用电力系统的无功优化手段，既满足客户各种用电需求又能保证系统安全经济运行，成为一直以来国内外电力工作者们致力研究解决的问题。而无功优化问题是一个复杂的非线性规划问题，由于其目标函数与约束条件的非线性、控制变量的离散性同连续性混合等特点，目前尚无一种直接、可行、快速完善的无功优化方法。因此，无功优化问题的核心就在于对非线性函数处理、算法收敛、处理优化问题中的离散变量三个方面。 当下，国内外学者根据不同的需求，建立了不同的无功模型，主要分为考虑网损及电压质量[4,5]、考虑负荷变化影响[6]、考虑分布式电源接入[7]和电力市场环
浅谈地区电网调度运行中的无功优化技术 发表时间：2016-10-15T11:41:08.410Z 来源：《电力技术》2016年第5期作者：吴英 [导读] 如何在保证地区电网安全的前提下，进行经济调度、多供少损、降损节能，这是摆在调度人员面前的一个重要课题。 国网临汾供电公司山西临汾 041000 摘要：如何在保证地区电网安全的前提下，进行经济调度、多供少损、降损节能，这是摆在调度人员面前的一个重要课题。本文首先说明了地区电网经济调度运行的重要性，然后分析了目前地区电网经济调度运行中存在的问题，最后详细阐述了地区电网经济调度运行的措施。 关键词：地区电网；经济调度运行；电压；变电器；负荷 电力调度的主要任务是指挥电网安全、优质、经济运行并进行事故处理，在保证电网运行效果，合理配置电力资源和节能降耗方面发挥重要作用。 1地区电网未进行无功优化的电网问题 随着供电负荷的快速增长，区域电网损耗的问题日益突出。目前普遍存在无功容量不足或分组不合理，以及用户无功补偿配置不科学，部分补偿装置投切不灵活甚至无法投运等问题。同时，随着用电量的迅速增长，区域电网建设速度跟不上经济发展的步伐，老设备、长线路、小线径、重负荷等情况大量存在，进而引发网损增大、补偿设备不配套等问题。 2 地区电网经济调度运行的措施 2.1 加强和规范运行管理制度 电网的经济调度，不仅可以提升电网安全性，同时也能在满足日常用电的基础之上，从调度原理入手，制定科学的能耗体系，保证供电企业获得经济效益的最大化。在电网的日常运行中，许多电力损耗都是在运输过程中产生的，不仅影响了资源的合理应用，同时还在一定程度上提升了电力企业营销成本。工作人员可以通过科学化的调度来调整电能损耗，改善电网结构。通过缩短供电半径、完善就近原则等方式来减少电能运输中间环节，确保电网功率因数最大化，提升电能的实际使用效率。工作人员在进行日常调度时，可以采取一些措施来补偿功率。专门负责调度的部门也可以通过指挥电网退电容器等方式来调整无功的流向，让电网始终都处于最佳的运行状态下，降低营销成本与供电成本。 除此之外，要尽可能地完善电网运行各个环节的规范管理，建立电网运行的高效机制，加强电网的经济管理制度，使电网运行的经济效益最大化变得可能。 2.2 电压调整及无功优化 2.2.1 经济运行电压调整 基于可操作性和实用性的基础上，实施“逆调压”的执行原则，充分运用负荷电压来实现对关系分时段的经济调压。根据相关资料了解到，在 110kV 及以上电网中，要实现运行电压的有效提升，那么必须将占总损耗 80%的负载损耗控制到最低；在 80% 的负载损耗中40%-80% 左右为变压器空载损耗，其中后夜运行电压较高的情况下，其空载的损耗比例达到了最大，为此在后夜时，应当通过对电压进行下限偏移的方式来实现对配电线路的控制，使损耗能够得到有效控制。 根据供电企业的具体情况，线损归口管理部门应依据极大负荷提升经济性，通过对最小负荷、最大负荷的运行参数进行测定，再根据测定结果来计算。调度运行部门则需要结合理论计算的结果来实现对电网运行电压科学合理的调度，并以此来实现有效降低损耗的目的。 2.2.2 无功优化 要实现无功功率的优化，那么首先应当加强分区、分层以及就地平衡工作。在进入到建设和规划阶段时，我们就需要对无功补偿装置进行优化，基于“由下而上，由末端向电源端”发展的顺序来实现逐步的平衡补偿；在对运行进行管理时，应建立起各项指标集合的考核制度，其中应当包括电容器可用率、电压合格率的强化、制度的建立、功率因素等，使调度运行人员的日常调度工作能够得到有效加强，进而促使日常调度工作中，调度运行人员的变电站无功集中补偿装置的退、投管理能够得到有效补偿，从而能够更好的实现对电压质量的改善，促使网络有功功率损耗因此下降，并促使电网的负载能力和经济性能够得到提高。 2.3 加强主变压器的经济运行管理 我们应当加强主变压器的经济运行曲线的定期编制，通过理论计算对单台主变压器进行分析，确保主变压器的经济负荷能够达到最大，而经济负载率控制在最低；针对有 2 台机上的主变压器变电站，可经由计算对经济运行的临界负荷进行明确。 在日常调度工作中，针对单台变压器的变电站，由于负荷调控措施和性质的有效性等问题，实际上是较难实现对变压器经济负荷率下运行的，但能够通过对负荷调控、变压器容量等进行调控的方式进行合理选择，确保变压器的经济运行区间能够实现最小经济和最大经济负载；同时还需要根据具体主变压器的经济运行曲线以及负荷大小，是对 2 台主变压器的运行方式进行调整，使损耗能够控制到最低。 2.4合理安排检修计划 电网的运行方式被输变电设备的停电进行了改变，相同的供电负荷下，输变电设备的输送潮流和线损得到了增加，这样对供电的安全可靠性不利，所以，调度运行部门安排年度和月检修计划的时候，应统筹兼顾，对停电计划进行优化，对检修方式进行合理的安排。尽量做到断路器检修与线路检修同步，一次设备检修与需停电检修的二次设备检修同步；变电站电源进线断路器与本站其它的检修、消缺、清扫工作同步。 3 临汾电网AVC管理 2006年开始，无功调度电压控制综合优化调节系统（AVC）在临汾电网投入运行，至今运行状况良好，并取得了很好效益。该系统在确保电网与设备安全运行的前提下，从全网角度进行无功电压优化控制，实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡与稳定电压，实现主变分接开关调节次数最少、电厂无功出力和电容器投切最合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标。从而进一步提高
电力系统分析综合程序简介 A Brief Introduction of PSASP? 中国电力科学研究院 2011年5月
目录 PSASP电力系统分析综合程序简介............................................................................................- 1 -PSASP图模一体化平台（7.0版）..............................................................................................- 3 -PSASP潮流计算程序....................................................................................................................- 6 -PSASP暂态稳定计算程序............................................................................................................- 8 -PSASP短路计算程序................................................................................................................. - 10 -PSASP最优潮流和无功优化计算程序..................................................................................... - 12 -PSASP静态安全分析计算程序................................................................................................. - 14 -PSASP网损分析计算程序......................................................................................................... - 15 -PSASP静态和动态等值计算程序............................................................................................. - 16 -PSASP用户自定义模型和程序接口..........................................................................................- 17 -PSASP直接法稳定计算程序..................................................................................................... - 19 -PSASP小干扰稳定分析程序......................................................................................................- 20 -PSASP电压稳定分析程序......................................................................................................... - 22 -PSASP继电保护整定计算程序................................................................................................. - 23 -PSASP线性/非线性参数优化程序 ........................................................................................... - 25 -PSASP谐波分析程序..................................................................................................................- 26 -PSASP分布式离线计算平台..................................................................................................... - 28 -PSASP电网风险评估系统......................................................................................................... - 30 -PSASP暂态稳定极限自动求解程序......................................................................................... - 32 -PSASP负荷电流防冰融冰辅助决策系统................................................................................. - 33 -
电力系统的无功优化和无功补偿 摘要：电力系统的无功优化和无功补偿是提高系统运行电压,减小网损,提高系统稳定水平的有效手段。本文对当前国内外的无功优化和无功补偿进行了总结，对目前无功补偿和优化存在的问题进行了一定的探讨和研究。 关键词:无功优化无功补偿非线性网损电压质量 1前言 随着国民经济的迅速发展,用电量的增加,电网的经济运行日益受到重视。降低网损,提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题,也是电力系统研究的主要方向之一。特别是随着电力市场的实行，输电公司(电网公司)通过有效的手段,降低网损，提高系统运行的经济性，可给输电公司带来更高的效益和利润。电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿,不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性, 而且可以降低有功网损和无功网损,使电力系统能够安全经济运行。 无功优化计算是在系统网络结构和系统负荷给定的情况下,通过调节控制变量（发电机的无功出力和机端电压水平、电容器组的安装及投切和变压器分接头的调节)使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。通过无功优化不仅使全网电压在额定值附近运行,而且能取得可观的经济效益,使电能质量、系统运行的安全性和经济性完美的
结合在一起，因而无功优化的前景十分广阔。无功补偿可看作是无功优化的一个子部分,即它通过调节电容器的安装位置和电容器的容量,使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。 2无功优化和补偿的原则和类型 2.1无功优化和补偿的原则 在无功优化和无功补偿中，首先要确定合适的补偿点。无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定: 1)根据网络结构的特点,选择几个中枢点以实现对其他节点电压的控制； 2)根据无功就地平衡原则,选择无功负荷较大的节点。 ３)无功分层平衡，即避免不同电压等级的无功相互流动,以提高系统运行的经济性。 4)网络中无功补偿度不应低于部颁标准０.7的规定。 2．2无功优化和补偿的类型 电力系统的无功补偿不仅包括容性无功功率的补偿而且包括感性无功功率的补偿。在超高压输电线路中(500kＶ及以上),由于线路的容性充电功率很大，据统计在500kV每公里的容性充电功率达1．２Mvar／km。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)
智能算法在电力系统无功优化中的应用综 述 Revised on November 25, 2020
智能算法在电力系统的无功优化中的应用 1 引言 电力系统的无功优化问题主要包括对电力系统中的电力无功补偿装置投入的地点、容量的确认，以及发电机端电压的配合和载调压变压器分接头的调节等，因此，电力系统中的无功优化问题就是一个带有大量约束条件的非线性规划问题。由于电力系统在社会发展过程中的重要作用，长期以来很多专家和学者都对电力系统中的无功优化问题进行了大量的研究，并且采用很多方法来对电力系统无功优化问题进行求解。自从二十世纪六十年代，J. Carpentier 提出了电力系统最优潮流数学模型之后，对电力系统无功优化问题的研究更是得到了长足的发展。目前，随着各种数学优化方法和信息技术的发展，电力系统的无功优化问题的研究也进入了一个新的领域[1]。目前电力系统无功优化问题的算法主要有经典数学优化方法和人工智能优化方法两种。 绝大多数的学者研究把连接电源点和负荷点或两个负荷点之间的馈线段作为研究对象，把这条线路作为最小的接线单元，用近年来出现的智能算法进行寻优，如遗传算法、免疫算法、禁忌搜索算法、粒子群算法、蚁群算法、模拟退火算法等。 2 无功优化的数学模型 无功优化问题在数学上可以描述为:在给定系统网络结构和参数以及系统负荷的条件下，确定系统的控制变量，满足各种等式、不等式约束，使得描述系统运行效益的某个给定目标函数取极值。其数学模型[2]表示为: min (,) ..(,)0(,)0f u x s t g u x h u x ??=??≤? （） 式中，f 表示目标函数，u 是控制变量，包括发电机的机端电压、有载调压变压器的变比、无功补偿装置的容量;x 是状态变量，通常包括各节点电压和发电机的无功出力。无功优化模型有很多种类，大体有以下几种模型: 1)以系统的有功网损最小为优化的目标函数，在减少系统有功功率损耗的同时改善电压质量: 2(,)(,)min min ()min (2cos )l l ij ji ij i j i j ij i j n i j n f P P G U U U U θ∈∈=+=+-∑∑ 其中:l n 表示所有支路的集合，n 表示系统的总节点数，i U ，j U 分别为节 点i ，j 的电压，ij θ 是节点i ，j 的相角差。 2)以系统的总无功补偿量最小为目标函数，这样能使总的补偿费用达到最小
电力系统无功功率优化 【摘要】随着我国各种产业的迅速发展，现代电力系统日益扩大，对电网的运行的可靠性要求也越来越高。为了有效提高电力系统输电效率，降低有功网损和减少发电费用，我们需要加强对电力系统运行的经济性研究，合理选择无功补偿方案和补偿容量，通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿，这样不仅能够改善电能的运行环境，给输电公司带来更高的效益和利润，还能提高功率因数，保证电网的电压质量，维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性，最终保证了电网的安全、优质、经济运行。我国配电网的规模巨大，因此要想优化电力系统的无功补偿，需要电力部门和用户高度重视，密切配合，分析无功补偿应用技术，选择合适的优化方案。本文先是介绍了无功优化的重要性，接着分析了无功优化的基本思路，无功优化的一般模型和目标函数，阐述了无功功率的动态补偿。 【关键词】电力系统；无功优化；一般模型；目标函数；动态补偿 引言 电压和无功功率的分布有着非常紧密的联系，一般情况下，无功功率是造成电网线路出现有功损耗的主要原因，同时也严重影响着电力系统电压的正确分布。由此可见，根据电网的实际情况，利用现有的无功调节手段，合理的调动无功，在满足安全运行约束的前提下，加强对无功优化的研究，对于提高电压质量、降低系统网损具有重要的意义。无功优化是实现电力系统安全和经济运行的重要手段。 1 无功优化的重要性 随着电力市场改革的不断深化，降低电网损耗，直接决定着电力电网公司的经济效益和供电效率，变得非常重要。降低网损，其主要途径就是要降低电网的无功潮流流动，通过无功优化，可以降低电网有功损耗和电压损耗，优化电网的无功潮流分布，改善电压质量，使用电设备安全可靠地运行。在保证现代电力系统的安全性和经济性方面，无功优化的重要性已经得到全球的关注。因此，电力系统中无功优化的重要性越来越为突出。 2 无功优化的基本思路 无功优化可分为无功运行优化和规划设计优化。其中无功运行优化是利用现有无功补偿装置，通过降低网损的方式，合理调节变压器分接头和发电机端电压，正确分析离线运行方式，实现无功实时或短期控制。而规划设计优化涉及的问题很多，也很复杂，不仅包括多时段，还要充分考虑多运行方式，确定补偿装置的地点、容量和投切时间，扣除补偿投资后的净收益，使得损耗电能减少的收益最大，而年运行费用与投资等年值之和最小。总之，电力系统的无功优化的基本思路，就是在满足电力系统无功负荷的需求下，根据电力系统的有功负荷、有功电
电力系统无功优化调度研究综述陆梦龙 发表时间：2017-09-19T12:02:15.953Z 来源：《电力设备》2017年第13期作者：陆梦龙 [导读] 摘要：无功优化是关系到电力系统能否安全经济运行的一个核心问题。电力系统无功优化直接关系到电力公司的经济效益和供电效率。 （国网徐州供电公司江苏徐州 221000） 摘要：无功优化是关系到电力系统能否安全经济运行的一个核心问题。电力系统无功优化直接关系到电力公司的经济效益和供电效率。利用无功优化调度，能够优化电网的无功潮流分布。大大的降低电网的有功损耗和电压的损耗。从根本上缓解电压质量问题，对于电力系统的安全具有重要意义，受到国内外电力学者和研究人员的充分重视。本文对无功优化调度的计算和控制进行了深入讨论，提出了寻优质量，离散变量处理，求解效率动态优化调度及其协同优化方法等关键性问题。 关键词：电力系统；无功优化调度；研究 一、电力系统无功优化问题概述 电力系统无功优化调度问题是指在电力系统无功电源较为充足的情况下，通过调节发电机机端的电压，调整变压器抽头变比，改变无功补偿装置的出力等措施来调整无功潮流。从而使系统电压值能够达到合格值。同时把全网有功损耗降到最小。电力系统无功优化调度问题有时也被称为电力系统无功优化控制，或者电压无功优化控制，无功优化潮流问题等。 电压质量是衡量电力系统电能质量的一个重要指标。在各种电能质量问题中，电压波动过大产生的危害是最大的。它不止会影响电气设备的性能，它会影响到系统的稳定和运行安全。利用无功优化调度，能够优化电网的无功潮流分布。大大的降低电网的有功损耗和电压的损耗。从根本上缓解电压质量问题。保证电气设备的安全运行。无功优化调度在保证现代电力系统的安全性和经济性双面的作用不可小视。 从笔者的观点来看，电力系统无功优化调度，分为静态无功优化调度和动态无功优化调度。静态无功优化调度是指不考虑控制设备是否允许连续调整的情况下，只追求对于电压水平和网损的无功优化。而动态的无功优化调度是指在无功优化过程中，为了适应负荷的动态变化，而加上对控制变量的每日允许操作次数限制的考虑。还要考虑到电力系统各种不同的负荷水平和运行状态下所产生的各种调度结果的相关联系。所以动态优化比静态优化问题要复杂一些。静态优化一般是停留在理论层面的，而动态优化往往是在实际生活中的。 电力系统无功优化调度问题从数学的角度来讲可以类似于一个目标函数和一组约束条件。这个问题具有多目标性，约束条件数量多，非线性不确定性，离散性，多极值性，解的空间缺少连通性等。随着我国电力系统规模的不断扩大，对于无功优化算法的要求也越来越高。如何快速得到最优解。解决不可行问题等都变得十分复杂和困难了。 二、无功优化的几种常用计算方法 无功优化的求解方法主要有非线性规划法，线性规划法，混合整数，动态规划法等常规方法。以及像神经网络法，专家系统方法遗传算法等非常规性方法。这些方法在无功优化的求解方面各有利弊，下面来一一进行分析。 1.非线性规划法。非线性规划法是最先被运用到电力系统无功优化中的一种算法。因为无功优化本身便是具有非线性的特点的。这种算法的优点是既能够保证电力系统的安全性又能够实现他的经济性，还能提高电能质量。非线性规划法的运算操作形式是，首先设定一个目标函数。然后把节点功率平衡作为等式的约束条件。然后再通过引入松弛变量的方法发布董事的约束条件转换成等式的约束条件。那么这个复杂的无功优化问题就转换成了一个非线性代数方程组求解的问题。 2.线性规划法。无功优化虽然是一个非线性问题，但是我们可以对其进行线性化之后再进行研究。通过线性规划的方法对无功优化进行计算，具有加快计算速度，使各种约束条件处理简单化。线性规划法因其较为简单便捷，所以得到了较快的发展。它具有速度快收敛性好算法稳定等优点。但是在进行无功规划优化时需要对目标函数和约束函数进行线性化处理。这便是一个非常容易出问题的环节。如果选取或处理的不合适，很有可能会引发震荡或收敛缓慢。在把无功优化的线性规划模型确定好之后，它的求解方法一般采用具有指数时间复杂性的单纯形法，或者是这一形法的各种变形。美国贝尔实验室于1984年提出内点法。内点法具有迭代次数变化少，鲁棒性和收敛特性较好的特点，很多专家学者在应用中证实它比单纯形法更具有优越性。人们越来越多地开始采用内点法来解决无功优化问题。 3.混合整数算法。非线性和线性规划法虽然各有各自的优点。但是在实际应用中它们都难以反映出变压器分接头变化以及电容器组，电抗器投射的离散特性。为了解决这个问题，便有学者发明了混合整数规划方法。在一般的线性规划问题中，最优解是分数和小数的情况很多，但是对于具体的问题来说，他一般要求某些变量的解必须要是一个整数。把规划中的变量限制为整数，称为整数规划。这个方法能够有效的解决优化计算中变量的离散性问题。它的原理是通过分支定界法，不断的定系缩小范围，使得结果越来越接近于最优解。但是这一算法也存在一些弊端。它的计算时间属于非多项式的类型。随着计算维度的不断增加，计算时间也会快速增长，这样在实际操作中便难以及时有效的反映问题，所以混合整数规划优化算法应当向着更好的适应系统规模，加强实用化这个方面不断发展。 4.人工智能方法。上面提到的三种算法的共同缺陷是他们都存在着无法找到全局最优解的可能性。而且传统的数学优化方法一般都需要依赖于非常精确的数学模型。这就造成了这一问题的复杂性，从而导致它难以被实时控制。基于这一原因和人们受自然界和人类本身的启发。人工智能方法开始逐渐被研究并应用到电力系统无功优化中。例如专家系统，神经网络等都是一些较为具有代表性的人工智能方法。专家系统方法是指在结合上其它方法的基础上，依据专家的经验设置出初始值，然后不断的调整控制参数的大小，选举出一个比较好的解，将专家系统应用于无功优化，有利于结合上运行人员的专业知识，从而增加功能性。人工神经网络又被人称为连接机制模型，它是一个由大量简单元件广泛连接而形成的，被用来模拟人脑行为的一个十分复杂的网络系统。 三、无功优化的领域的关键性问题及发展动态 1.存在的关键性问题。笔者认为目前无功优化领域需要解决的关键性问题有五点。一是选择哪种算法可以求出最优解，二是我们是否能够直接处理离散控制变量，不再采用连续化假设的方法，三是在电网规模不断扩大的同时，优化算法的巡游速度能否赶上实时计算的需求，四是如何解决好控制设备动作次数的限制问题，五是在大规模电网中无功优化调度如何更好的实现对于全局的协调优化控制。 2.国内外关于这些问题的研究现状。就目前国内外的发展情况来看，现在学者们研究的问题大多是针对选择何种优化算法可以求得最优解的，当然，这一研究也取得了较大的成果。而对于不采用连续化假设直接处理离散控制变量来说，只有进化算法和内点算法能够解决这一问题。就目前所存在的算法来看，随着电网规模的不断扩大，优化算法的速度是难以赶上实时计算的需求的，这一点还需要我们不断
地区电网A VC控制策略的研究与分析 发表时间：2018-08-13T09:34:30.770Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：代礼琴秦建明 [导读] 摘要：在电力系统SCADA调度自动化系统发展的越来越成熟的前提下，自动电压控制（Automatic V oltage Control，A VC）在地区电网的运用也越来越有必要。 云南电网责任有限公司怒江供电局云南省怒江傈僳族自治州 673200 摘要：在电力系统SCADA调度自动化系统发展的越来越成熟的前提下，自动电压控制（Automatic Voltage Control，AVC）在地区电网的运用也越来越有必要。AVC在极大程度上提高电网系统的电压水平、减少网损、拉升地区的经济效益，对于国民经济增长来说，也是重要的提升手段。相比于传统的控制方式，这一控制方法的优势较为明显。但AVC因自身的电压有着极大的非线性特点，再具体的实现上比较复杂。因此，本文将结合实际的电网控制情况，对地区电网的AVC控制策略进行研究与分析。 关键词：地区电网；AVC控制策略；研究分析 电压是电力系统可靠性运行的重要指标，电力系统的特性决定了电压值的不唯一性，而电力系统的安全性、稳定性对电压值的唯一性有着极高的要求，这就决定了对电网电压控制上有着极高的标准，应用电压无功自动控制系统之后，变电站电压和无功的控制方式得到了革新，AVC系统的控制策略也就成为了有关领域关注的焦点，而电压调整本着分层分区、就地平衡的原则，由此可见，地区电网AVC控制策略的研究具有现实意义。 1 AVC概述 1.1 AVC定义 AVC是自动电压控制的英文缩写，是通过无功率调整装置进行集中自动调整无功功率输入量以及自动改变无功功率分布，使得注入电网的无功值转化为电网经济运行要求的具体优化值，从而实现电网最经济运行的目标。 1.2 AVC系统工作原理 AVC系统是通过调度自动化系统采集各节点遥测、遥信等实时数据以各节点电压合格、关口功率因数为约束条件，进行在线电压无功优化分析与控制，实现主变分接开关调节次数最少和电容器投切最合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标，最终形成控制指令，通过SCADA调度自动化系统自动执行，实现了电压无功优化运行闭环控制。 1.3 AVC体系结构 目前，电压自动控制结构体系可分为三个等级：变电站、地区电网、全网。而地区电网变电站多采用无人值班管理形式，在地区电网调度的层次之下建立多个集控站，由集控站管理若干个无人值班变电站，等级由下至上，由简单向复杂转变，体系相对比较完善。在一个地区内，电网是直接面向广大的电力用户的，因此AVC系统也应当对电能的整体质量进行监控，使其满足正确的电能需求。 2.地区电网的AVC策略 2.1 区域电压控制 区域整体无功平衡对区域群体电压水平具有重要影响，AVC系统实现了自适应区域嵌套划分，并且实现了实时灵敏度分析，进而监测区域枢纽厂站的运作状态，如果区域内电压出现波动，AVC系统可以及时对厂站无功设备进行调控，从而保证区域电压符合标准，此外电压无功自动控制系统可以避免多主变同时调节，增强了系统的稳定性和可靠性。 2.2 就地电压控制 由实时灵敏度分析可知，就地无功设备控制能够最快、最有效校正当地电压，消除电压越限。当某厂站电压越限时，启动该厂站内无功设备调节。该厂站内变压器和电容器按就地电压策略协调控制，实现电压无功综合优化。 2.3 区域无功控制 区域内的无功控制，应当尽可能的减少该区域内线路的无功功率传输。对于控制对象来说，为全电网内的无功设备。因此在电网的电压处于较高的运行水平的情况下，AVC系统会自动检查这一线路的实际无功传输是否合理，并且通过系统内的实际运算系统进行分析研究，决定无功补偿装置的具体投切情况，进而达到减少线路的无功传输目的，并且在一定程度上降低线损。在这一具体的过程中应当从无功切除策略与无功投入策略两个具体方面进行考量，达到无功控制的最佳效果。 3.地区电网AVC控制策略优化 AVC系统的运行，大幅提高了各级电压水平，但由于其对无功电压调整精细的特点，增加了变电站无功设备的动作次数，为了提高无功设备使用寿命，对其策略可做进一步优化。 3.1 冲击负荷判别：AVC系统一般设定10秒为一个取数周期，即每隔10秒从SCADA中取一次量测数据，判断越限的条件是需要满足连续几个取数次数都越限才认为是越限。对于带有钢铁、电铁等冲击性负荷的变电站，冲击负荷会造成母线电压短时内大幅波动，负荷到来时电压越下限，负荷消失后电压越上限，造成无功设备反复调整。针对冲击性负荷，在系统设定中，可增加采样次数，同时对AVC下发的控制命令进行延时设置，使其动作时间大于负荷冲击时间，这样在负荷冲击过程中，AVC系统不会动作，电压虽然短时间越限，但总体呈现平稳状态，大幅减少变电站无功设备动作次数。 3.2 分时段设置电压限值：目前AVC系统无法判断负荷变化趋势，负荷爬升或回落时段存在电容器投切造成电压短时越限后再用主变档位反向校正电压的情况，增加分头动作次数。针对此种情况，可将AVC限值按照峰、平、谷时段分时设置，并根据季节性负荷特点，灵活掌握。如正常10kV母线电压限值为10.1-10.6kV，而在高峰时限值设为10.35-10.65kV，使其实现“逆调压”，补偿电网电压的损失。 4.总结 目前。地区电网电压和无功的调节仍以手动操作变电站无功设备为主，研究出适用于地区电网的AVC控制系统可取代传统的手动操作，减少了工作人员的劳动量，同时也可提高系统的可靠性，AVC动控制系统是利用无功平衡的局域性和分散性来控制电压无功。笔者认为，在电力系统SCADA调度自动化系统不断发展的今天，AVC系统的运用势在必行，在今后的很长一段时间我们仍要致力于对AVC系统的研究、分析与应用，为电网的经济、安全运行提供可靠的AVC控制系统。 参考文献： [1]陈琪. 基于AVC 控制策略地区电网无功优化研究[J]. 中国电业（技术版），2013（79108）：28-32.
智能算法在电力系统的无功优化中的应用 1 引言 电力系统的无功优化问题主要包括对电力系统中的电力无功补偿装置投入的地点、容量的确认，以及发电机端电压的配合和载调压变压器分接头的调节等，因此，电力系统中的无功优化问题就是一个带有大量约束条件的非线性规划问题。由于电力系统在社会发展过程中的重要作用，长期以来很多专家和学者都对电力系统中的无功优化问题进行了大量的研究，并且采用很多方法来对电力系统无功优化问题进行求解。自从二十世纪六十年代，J. Carpentier 提出了电力系统最优潮流数学模型之后，对电力系统无功优化问题的研究更是得到了长足的发展。目前，随着各种数学优化方法和信息技术的发展，电力系统的无功优化问题的研究也进入了一个新的领域[1]。目前电力系统无功优化问题的算法主要有经典数学优化方法和人工智能优化方法两种。 绝大多数的学者研究把连接电源点和负荷点或两个负荷点之间的馈线段作为研究对象，把这条线路作为最小的接线单元，用近年来出现的智能算法进行寻优，如遗传算法、免疫算法、禁忌搜索算法、粒子群算法、蚁群算法、模拟退火算法等。 2 无功优化的数学模型 无功优化问题在数学上可以描述为:在给定系统网络结构和参数以及系统负荷的条件下，确定系统的控制变量，满足各种等式、不等式约束，使得描述系统运行效益的某个给定目标函数取极值。其数学模型[2]表示为: min (,)..(,)0(,)0f u x s t g u x h u x ??=??≤? （2.1） 式中，f 表示目标函数，u 是控制变量，包括发电机的机端电压、有载调压变压器的变比、无功补偿装置的容量;x 是状态变量，通常包括各节点电压和发电机的无功出力。无功优化模型有很多种类，大体有以下几种模型: 1)以系统的有功网损最小为优化的目标函数，在减少系统有功功率损耗的同时改善电压质量: 2(,)(,)min min ()min (2cos )l l ij ji ij i j i j ij i j n i j n f P P G U U U U θ∈∈=+=+-∑∑(2.2) 其中:l n 表示所有支路的集合，n 表示系统的总节点数， i U ，j U 分别为节点i ，j 的电压，ij θ是节点i ，j 的相角差。 2)以系统的总无功补偿量最小为目标函数，这样能使总的补偿费用达到最小
电力系统无功优化建设 摘要：随着电网管理水平的日益提高及不断细化，电网无功补偿安装容量已经能够基本满足电网的负荷需要，但电网无功管理工作仍需加强，就目前县级电网无功优化问题进行深入的研究和探讨，提出一些意见和看法。 关键词：无功优化；管理；电网 1 无功优化建设原则 坚持“全面规划、合理布局、全网优化、分级补偿、就地平衡”的原则，以改善电压质量、降低损耗、节约运行成本、提高企业经济效益和无功优化管理水平为目的，逐步实现变电站、配电线路、低压配电台区的全网分区、分层电压无功优化。 2 无功优化的目的 经过近几年的电网建设与改造，公司所属35kv及以上变电站基本上安装了足够容量的无功补偿装置。但变电站的电容器均采用断路器分组投切方式。这种采用人工投切电容器组的方式不能根据负荷及时的输出无功，且大大的加重了主变有载调压的动作次数，给我局设备安全运行带来隐患。 3 目前现状 1）10kv线路无功自动补偿装置安装的还较少，不能够满足需要。2）没有开展全网无功优化计算，还处于比较粗略的计算方法和仅仅凭借经验从事的状态。需要进一步完善全网优化、提高优化效果。3）农网低压线路存在三相负荷不平衡现象，损耗较大，没有达到
经济运行的要求。4）随着近几年“农网改造”、“农网完善工程”、“农村电气化建设”以及“农田机井通电工程”等农网工程的开展，对全市农村低压线路和设备进行了改造，增补了大批台区无功补偿装置。目前县级电网低压配电台区的随器、随机补偿容量基本满足要求。但因未加装配电台区采集终端，也无法对低压补偿装置进行实时监控和远方控制。5）无法实时监测用户的无功补偿情况，大用户不及时投退电容器会影响电网的无功补偿效果。 4 存在问题 随着电网规模的增大及日益复杂，电压无功优化问题越来越突出，尤其表现在无功补偿虽然达到局部最优，但是全网电压无功质量却上不去。目前电力系统进行无功规划和无功控制都是局部补偿，不能考虑到全网进行优化补偿。目前县级无功电压管理还存在以下问题： 如：高、中、低压无功管理分离，这种管理模式造成管理上的脱节；无功管理理论缺乏、人员素质不高，还处于依据粗略、传统的计算方法和凭借经验指导工作；无功补偿进行了分层、分级补偿，在区域内达到了效果，但是没有实现全网的整体优化补偿。经过近几年的电网建设与改造，县级供电企业所属35kv及以上变电站基本上安装了足够容量的无功补偿装置。但变电站的电容器均采用断路器分组投切方式。这种采用人工投切电容器组的方式不能根据负荷及时的输出无功，且大大的加重了主变有载调压的动作次数，给县级供电企业设备安全运行带来隐患。
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) SUMMARIZE OF REACTIVE POWER OPTIMIZATION MODEL AND ALGORITHM I N ELETRIC POWER SYSTEM Xu Wenchao Guo Wei (Dept.of Electrical Engineering,South east Univ ersity,Nanjing,210096) ABSTRACT In this pape r Reactiv e Pow er Optimiza tio n (R PO)and its histo r y ar e intro duced in brief.Th en the pape r makes a summar y of sev er al cla ssical optima l models and the model in elect ricity mar ke t,and ana ly ses some compar ativ ely ex cellent optima l algo rithm.So me ex istent pro blems ar e also bro ught o ut accor ding to the demand of r ea l-time optima l co ntro l. Key Words Reactiv e po w er optimizatio n(RPO),Algo-rithm,M o del,Electric po w er system 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O PF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: min f(u,x) s.t.g(u,x)=0 h(u,x)≤0 (1) 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:P Q发电机节点的无功功率、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]: min f1=min∑ n l k=1 G k(i,j)[U2i+U2j-2U i U j cos(W i-W j)](2)式中:n l为网络总支路数;G k(i,j)为支路i-j的电导;U i、U j分别为节点i、j的电压;W i、W j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最小为目标函数[7]: min f2=min∑ n j=1 |U j-U spec j| ΔU j(3) ①本文2002年5月17日收到 本文修改稿2002年7月9日收到
文章编号:1004-289X(2007)05-0016-06 电力系统无功优化算法综述 寸巧萍 (西南交通大学电气工程学院,成都 610031) 摘 要:综合分析了用于电力系统无功优化的各种优化算法,特别是一些新兴算法,指出了各种方法的优缺点。同时还对无功优化算法进一步发展做了一些探讨。 关键词:电力系统;无功优化;常规优化方法;人工智能方法 中图分类号:TM71 文献标识码:B O verview on R eactive O p ti m izati on A lgo rithm fo r Pow er System CUN Q iao-p ing (Co llege of E lectron ic Engineering,Sou thw est J iao tong U n iversity,Chengdu,610031,Ch ina) A b stract:T h is paper syn thetically analyzes all k inds of the op ti m izati on m ethods u sed in reactive pow er op ti m izati on of pow er system,especially som e new techno logy.A nd their advan tages and disadvan tages are po in ted ou t resp ectively.M eanw h ile th is paper discu sses som e of its fu tu re developm en t. Key w o rds:pow er system;reactive op ti m izati on;classical algo rithm;artificial in tellectual algo rithm 1 引言 电力系统无功优化是电力系统安全经济运行的一个重要方面[1],是降低有功损耗,提高电压合格率的有效手段。电力系统无功优化是指在系统有功潮流分布确定的情况下,通过对某些控制变量的优化调节,在满足系统各种约束条件的前提下使系统有功网损最小[2]。电力系统的无功优化问题是一个多目标、多变量、多约束的混合非线性规划问题,其操作变量既有连续变量(发电机、调相机的无功出力,母线电压),又有离散变量(有载调压变压器的分接头档位,并联电容器和电抗器的分组投切),这使得优化过程十分复杂。其通常的数学描述为: m in f(u,x) s.t.g(u,x)=0 h(u,x)≤0 式中:u—控制变量,是人为可调节的变量,通常可取发电机端电压、可调变压器的抽头位置和节点装设无功补偿设备的补偿容量; x—状态变量,包括除发电机节点和平衡节点外所有节点的电压、发电机无功出力和线路无功功率; (,)—无功优化的目标函数; g(u,x)—等式约束条件,即节点潮流方程; h(u,x)—控制变量与状态变量须满足的约束条件。 近年来,人们对此进行了大量的研究,并取得了一定的成果。但由于无功优化目标函数、约束条件的非线性、控制变量的离散性与连续性相混合等特点,到目前为止,已有的无功优化方法还未能圆满解决这些问题。就无功优化的方法而言,大致分为常规优化方法和人工智能方法两类。 2 常规优化算法 电力系统无功优化的常规优化算法主要有:线性规划、非线性规划、混合整数规划法及动态规划法等,这类算法是以目标函数和约束条件的一阶或二阶导数作为寻找最优解的主要信息。 2.1 非线性规划法 由于无功优化问题自身的非线性,所以非线性规划法最先被运用到电力系统无功优化之中。最具代表性的是简化梯度法、牛顿法、二次规划法(Q P)。 非线性规划法能够兼顾电力系统的安全性、经济性和电能质量,因而受到重视。其形式为设定一个目标函数,以节点功率平衡为等式约束条件,利用引入松弛