基于二層規劃考慮電壓穩定性的交直流系統無功優化方法與流程

技術特征：

1.一種基于二層規劃考慮電壓穩定性的交直流系統無功優化方法，其特征在于：

采用二層規劃方式，建立交直流系統無功優化二層模型，包括上層模型和下層模型；

上層模型以系統有功網損最小作為目標函數，采用遺傳算法和原始-對偶內點法結合的混合優化算法求解；

下層模型以系統的電壓穩定裕度最大為目標函數，采用連續潮流算法和遺傳算法的混合優化算法求解，并得到交直流系統的最大電壓穩定裕度；

通過上下層反復迭代，求得滿足電壓穩定裕度的交直流系統無功優化最優方案。

2.根據權利要求1所述基于二層規劃考慮電壓穩定性的交直流系統無功優化方法，其特征在于，

上層模型的目標函數為：

$\min P_{loss}=\underset{k=1}{\overset{n_L}{\Σ}}{G}_{k(i,j)}(U_i^2+U_j^2-2U_i{U}_j{\mathrm{cos\θ}}_{ij})+I_d{R}_d^2$

正常運行狀態下的潮流等式約束：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{Gi}-P_{Di}+s{P}_{ti\left(DC\right)}=U_i\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{U}_j(G_{ij}cos{\mathrm{\θ}}_{ij}+B_{ij}sin{\mathrm{\θ}}_{ij})\\ Q_{Gi}-Q_{Di}-Q_{Ci}+s{Q}_{ti\left(DC\right)}=U_i\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{U}_j(G_{ij}sin{\mathrm{\θ}}_{ij}-B_{ij}cos{\mathrm{\θ}}_{ij})\end{array}\right.$

不等式約束條件約束為：

U_i,min≤U_i≤U_i,max i＝1,...,N

Q_Ci,min≤Q_Ci≤Q_Ci,max i＝1,...,N_C

P_Gi,min≤P_Gi≤P_Gi,max i＝1,...,N_G

Q_Gi,min≤Q_Gi≤Q_Gi,max i＝1,...,N_G

式中：P_loss為系統的有功網絡損耗；n_L為系統中的支路總數；

G_k(i,j)為系統第k條支路的電導；U_i、U_j分別為系統節點i和j的節點電壓；

θ_ij為節點i和j之間的相角差；R_d為直流線路電阻；I_d為直流線路電流；

G_ij、B_ij為節點i和j之間線路的電導和電納；

P_Gi、P_Di分別為節點i發電機有功出力和負荷有功；

Q_Gi、Q_Di、Q_Ci分別為節點i發電機無功出力、負荷無功以及無功補償功率；

P_ti(DC)、Q_ti(DC)分別為交流系統輸入節點i處換流器的有功、無功功率；

U_i,max、U_i,min和Q_Ci,max、Q_Ci,min分別是節點電壓上下限和補償電容組上下限；

P_Gi,max、P_Gi,min和Q_Gi,max、Q_Gi,min分別發電機有功、無功出力上下限；

N_c為電容器組數；s為直流系統系數：當節點是交流節點時s＝0，當節點連接整流器時s＝1，當節點連接逆變器時s＝-1。

3.根據權利要求2所述基于二層規劃考慮電壓穩定性的交直流系統無功優化方法，其特征在于，

下層模型的目標函數為：

max λ

潮流等式約束：

$P_{Gi}\left(\mathrm{\λ}\right)-P_{Di}\left(\mathrm{\λ}\right)+{\mathrm{sP}}_{ti\left(DC\right)}=U_i\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{U}_j(G_{ij}{\mathrm{cos\θ}}_{ij}+B_{ij}{\mathrm{sin\θ}}_{ij})$

$Q_{Gi}\left(\mathrm{\λ}\right)-Q_{Di}\left(\mathrm{\λ}\right)-Q_{Ci}+{\mathrm{sQ}}_{ti\left(DC\right)}=U_i\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{U}_j(G_{ij}{\mathrm{sin\θ}}_{ij}-B_{ij}{\mathrm{cos\θ}}_{ij})$

P_Gi＝P_Gi(0)(1+λk_Gi)

不等式約束條件：

K_Ti,min≤K_Ti≤K_Ti,max i＝1,...,N_T

式中：λ為系統電壓穩定裕度；P_Di(0)、Q_Di(0)為節點i的基本負荷；

k_Di、k_Gi分別表示隨著λ變化，負荷變化率、發電機出力變化的乘子；

S為規定λ適當比例的視在功率；為節點i負荷變化的功率因數角；

N_T為變壓器臺數；

K_Ti、K_Ti,max、K_Ti,min分別為有載調壓變壓器變比及其上下限。

4.根據權利要求1～3中任意一項所述基于二層規劃考慮電壓穩定性的交直流系統無功優化方法，其特征在于，包含以下步驟：

第一步：生成初始種群：上層模型交流系統離散變量：對發電機無功出力、無功補償電容器組數，以及直流系統決策變量編碼，形成初始種群P1；

第二步：計算個體適應度V1：利用遺傳算法和原始-對偶內點法的混合優化算法，求解初始種群P1中個體的適應度V1，交流系統和直流系統之間采用交替迭代求解，并根據個體適應值進行排序；

第三步：依次執行選擇操作、染色體多點交叉操作、染色體多點變異操作，生成新的子代；

第四步：求得上層模型的最優解F1，將相應的上層交流離散變量及直流控制變量作為下層初始系統參數代入下層模型；

第五步：進行下層優化時，以系統變壓器的變比作為優化變量進行編碼，生成初始種群P2；

第六步：利用連續潮流算法和遺傳算法的混合優化算法，求解交直流系統的電壓穩定裕度，計算個體適應度V2，并排序；

第七步：依次執行選擇操作、染色體多點交叉操作、染色體多點變異操作，獲得子代種群；

第八步：求得下層最優解F2及相應的變壓器的變比，轉為執行第一步，將下層求得的變壓器變比代入上層模型作為上層初始參數；

第九步：重復循環以上操作：若經多次上下層迭代優化后，系統的有功網損偏差滿足要求則結束計算，否則不收斂。