电力系统无功优化文献综述.doc

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1、电力系统无功优化文献综述摘要:在电力系统屮，无功电源的合理规划运行是电力系统安全经济运行的保障。衡量电能质量的一个重要指标是系统的电压水平，而系统的无功平衡是保证电压水平的基本条件。对电力系统进行无功优化就是通过调节相关控制变量，从而达到改善电压质量和降低系统网损的Fl标，以保证电力系统安全、经济地运行。电力系统无功优化问题是最优潮流(OPF)的一•个组成部分，是一•个连续变量和离散变量相结合、动态的、多H标和多约束的非线性混合规划问题。综述了国内外相关研究者对无功优化模型与算法的研究状况，分析

2、了各种方法的特点，提出了当前电力系统无功优化研究屮仍需解决的问题及未来的研究方向。关键字：电力系统；无功优化；数学模型；优化算法;优化控制策略1.引言1962年法国学者提出电力系统最优潮流(OPF)概后,RaymondR.Shoults,D.T.Sun,在《OptimalPowerFlowBasedUponP-QDecomposition》中对电力系统潮流优化问题进行了深入的研究，并在理论与实践上获得了较大的成就。而无功优化问题属于OPF的一个组成部分，是一个动态、多H标、多约束、不确定性的非线

3、性混合规划问题。电力系统无功优化，就是在系统的结构参数以及负荷情况给定的条件下，通过调节系统的某些控制变量，使得系统的某个或多个性能指标达到最优，并且满足所有指定的约束条件。无功优化是从最优潮流的发展屮逐渐分化出的一个分支问题。随着当今社会的高速发展，电网规模日益扩大，各界的电力需求不断增长，电力市场化的程度也不断提高，电力系统的安全稳定运行越来越受重视。通过有效的无功调节手段,可以保证系统的安全稳定和经济运行，相关方面的内容一直是国内外学者们致力研究的问题。一般来说，对无功优化的研究主要体现在

4、两个方面，一是优化模型的建立，由H标函数和约束条件组成，不同的Fl标函数构成了不同的优化模式；二是优化算法的确定，不同的算法的优化性能不尽相同，根据实际情况选择合适的优化算法，对无功优化的结果有较大的影响。2.无功优化数学模型电力系统无功优化指当系统结构参数及负荷情况给定吋，通过对某些控制变量的优化,所能找到的在满足所有指定约束条件前提下使系统的某一个或多个性能指标达到最优吋的无功调节手段。涉及尤功补偿地点的选择、无功补偿容量的确定、变压器分接头的调节和发电机机端电压的配合等方面，是一个大规模菲

5、线性混合整数优化问题。2.1经典数学模型电力系统无功优化模型一•般可以表示为以下通用数学模型:式中：U为控制变量；X为状态变量；f(u,x)为无功优化目标函数；g(u,x)为等式约朿条件；h(u,x)为控制变量和状态变量必须满足的约束条件。2.].]单一目标的数学模型该数学模型屮H标函数只考虑系统有功网损最小、电床质量最高、系统电床安全稳定裕度最大、年支出费用最小或运行费用最小等其屮一个指标，该H标函数单一，优化后的结果易造成其他指标越限的情况。2.1.2多目标单一化数学模型该数学模型屮FI标函

6、数考虑系统有功网损、电压平均偏移量、发电机无功功率出力三个方面，即niinf=AiHoss+u”一(ur「+urn)/2)+式中,Mr1、入2、入3为越限罚函数。+Q：,n/2)Qmin2.1.3多目标函数的数学模型该数学模型屮H标函数要考虑系统有功网损、发电机无功功率等多个方面的因素,即min占wfrnin1•其他5、"VO且U>oniinhiini+Q^n/2)kx+k2式屮，kl为动作电容器数；k2为动作变压器数。2・2考虑风电场接入后的系统无功优化模型风电作为可再生绿色能源，已在全世

7、界范围内得到了广泛应用，然而随着大规模风电并网，电压的稳定性己经成为一个急需解决的问题。该无功优化模型主要是考虑风速及负荷的变化对风电场输出有功功率和无功功率的影响。2.3交直流混合电力系统无功优化：由于高压直流输电在远距离、大容量输送电力负荷上的优越性，其已成为电网互联的主要方式之一。基于交直流混合的电力系统无功优化数学模型主要是在H标函数屮引入表征直流的部分，即直流系统有功损耗与直流换流器电流偏差项，并且在约束方程屮加入直流系统功率、电压、电流、熄弧角及触发角等控制方程组。2・4电力市场下的

8、数学模型：该模型主要考虑无功发电成本，其H标函数是系统发电总成本最少，即min(Qo)式中，Cgpi(PGi)为发电机i的有功发电成木的函数；Cgqi(QCi)为发电机i的无功发电成木的函数；Ccj(QCj)为节点j的无功补偿装置的运行成本函数。2.无功优化算法3.1经典算法经典的无功优化算法多采用运筹学屮的优化方法，从某个初始点出发，按照一定的轨迹不断改进半前解，最终收敛于最优解。主要有非线性规划法、线性规划法、混合整数规划法及动态规划法等。3・1.1非线性规划法非线性规划法主要包括简化梯度法