一種無功功率補償方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及電力系統領域，特別是設及一種無功功率補償方法及系統。
【背景技術】
[0002] 隨著現代特大型城市及主要負荷中屯、不斷發展，負荷中屯、區外受電比例越來越 大，受端電網無功電源不足，電力系統運行狀態不斷向臨界點附近靠近，且一些節點電壓穩 定性較差，容易因負荷增加造成局部電壓失穩。
[0003] 現有的考慮電壓穩定性的無功優化方法有兩大弊端，第一在識別薄弱環節之后即 開始W全網電壓穩定裕度為目標或約束，沒有將各個節點的薄弱程度納入規劃，因而結果 不能顧及節點的電壓穩定性;第二，傳統內點法在計算大規模系統時，優化速度慢，常常不 收斂。
【發明內容】
[0004] 本發明目的在于提出一種在大規模系統下收斂性強計算速度快的無功補償算法， 且使得無功補償在滿足全網電壓穩定裕度要求的同時，也使薄弱環節具有一定的電壓穩定 裕度，提高電網有功承載能力和改善薄弱環節的電壓穩定性。
[0005] 為實現上述目的，本發明提供了如下方案：
[0006] -種無功功率補償方法，其特征在于，具體包括W下步驟：
[0007] 步驟1，獲取節點的電壓穩定裕度；
[000引步驟2,根據所述的節點電壓穩定裕度，確定薄弱環節和無功補償點；所述的薄弱 環節是指電壓穩定性差，負荷承載能力有限而可能引起大面積停電事故的網絡環節。
[0009] 步驟3,在所述無功補償點上建立無功功率優化模型，建立引入薄弱性權重項和步 長約束的Levenberg-Marquar化最小二乘目標函數；
[0010] 步驟4,根據所述最小二乘目標函數推導得到的迭代步長，對所述步驟3中的無功 功率模型進行迭代求解，得到所述薄弱環節的無功補償量。
[0011] 可選的，所述步驟3中的無功功率優化模型具體為：
[001引其中，Qic為負荷節點i新增補償容量，Wi為該節點對應的薄弱性指標，L為所有負 荷節點，i為某負荷節點；
[0014]所述步驟3中的無功功率優化模型滿足第一約束條件，所述第一約束條件具體為：
[0016]其中，(6 = (+1為給定電壓穩定裕度要求下，最大負荷對當前負荷的比例;Pgi為節點 i有功出力，對負荷節點該值為〇，Pu為節點i有功負荷，Vi為節點i電壓，節點j為與節點i直 接相鄰的節點，Gij和Bij分別為節點i，j之間的電導和電納，0為功率因數角；
[0017]所述步驟3中的無功功率優化模型滿足第二約束條件，所述第二約束條件具體為：
[0019] 其中Qi。為節點負荷新增補償容量，Ql功節點i的無功負荷，V功節點i的電壓，Vj為 節點j的電壓，Gu和Bu分別為節點i，j之間的電導和電納，0為功率因數角；
[0020] 所述步驟3中的無功功率優化模型滿足第=約束條件，所述第=約束條件具體為：
[0021] Vi,min<Vi<Vi,max
[0022] 其中，Vi,min為節點電壓所允許的最小值，Vi,max為節點電壓所允許的最大值；
[0023] 所述步驟3中的無功功率優化模型滿足第四約束條件，所述第四約束條件具體為：
[0024] Qci < Qci.max
[0025] 其中，化i為發電機節點i的無功出力，QGi,max為發電機節點i無功出力的最大值。
[0026] 可選的，所述步驟3中的引入薄弱性權重項和步長約束的最小二乘模型為：
[00%]其中，x=[V，0]T為狀態變量，W為對各個潮流方程項的對應權重，y為阻尼因子。
[0029] 可選的，所述步驟4中的迭代步長為：
[0030] dk = -[J(xk)Twj(xk)+wJ]-ij(xk)TWF(a)
[0031] 其中，Xk為第k步迭代后的狀態變量，dk為第k+1次迭代的步長，F(Xk)為第k步迭代 后的潮流方程結果，J(Xk)為第k步迭代后的雅可比矩陣，化為第k次迭代的阻尼因子，I為單 位矩陣。
[0032] 本申請還包括一種無功功率補償系統，具體包括：
[0033] 獲取單元，用于獲取節點的電壓穩定裕度；
[0034] 第一確定單元，用于根據所述的節點電壓穩定裕度，確定薄弱環節和無功補償點；
[0035] 第二確定單元，用于在所述無功補償點上建立無功功率優化模型，建立引入薄弱 性權重項和步長約束的Levenberg-Marquar化最小二乘目標函數；
[0036] 求解單元，用于根據所述最小二乘目標函數推導得到的迭代步長，對所述步驟3中 的無功功率模型進行迭代求解，得到所述薄弱環節的無功補償量。
[0037] 可選的，所述第二確定單元中的無功功率優化模型具體為：
[0039] 其中，Qi。為負荷節點i新增補償容量，CO 1為該節點對應的薄弱性指標，L為所有負 荷節點，i為某負荷節點；
[0040] 所述第二確定單元中的無功功率優化模型滿足第一約束條件，所述第一約束條件 具體為：
[0042]其中，(6 = (+1為給定電壓穩定裕度要求下，最大負荷對當前負荷的比例;Pgi為節點 i有功出力，對負荷節點該值為〇，PLi為節點i有功負荷，V功節點i電壓，節點j為與節點i直 接相鄰的節點，Gij和Bij分別為節點i J之間的電導和電納，0為功率因數角；
[0043] 所述第二確定單元中的無功功率優化模型滿足第二約束條件，所述第二約束條件 具體為：
[0044] 這【-狂i - KY/,化 Sin 0。- B,, COS 巧,）二 O 知-
[0045] 其中Qic為節點負荷新增補償容量，Ql功節點i的無功負荷，Vi為節點i的電壓，Vj為 節點j的電壓，Gu和Bu分別為節點i，j之間的電導和電納，0為功率因數角；
[0046] 所述第二確定單元中的無功功率優化模型滿足第=約束條件，所述第=約束條件 具體為：
[0047] Vi,min<Vi<Vi,max
[004引其中，Vi,min為節點電壓所允許的最小值，Vi,max為節點電壓所允許的最大值；
[0049]所述第二確定單元中的無功功率優化模型滿足第四約束條件，所述第四約束條件 具體為：
[0化0] Qci < Qci.max
[0051 ]其中，化i為發電機節點i的無功出力，QGi,max為發電機節點i無功出力的最大值。 [0052]可選的，所述第二確定單元中的薄弱性權重項和步長約束的最小二乘模型為： 1 r
[0化3] mi打巧(對=;尸f你 +知鈴一義狂）（義一義〇:)
[0054] 其中，X =[ V，0 ] T為狀態變量，W為對各個潮流方程項的對應權重，y為阻尼因子。
[0055] 可選的，所述求解單元中的迭代步長為：
[0056] dk = -[J(xk)Twj(xk)+wJ]-ij(xk)TWF(a)
[0057] 其中，Xk為第k步迭代后的狀態變量，dk為第k+1次迭代的步長，F(Xk)為第k步迭代 后的潮流方程結果，J(Xk)為第第k步迭代后的雅可比矩陣，化為第k次迭代的阻尼因子，I為 單位矩陣。
[005引本方法采用帶薄弱性權重的最小二乘作為無功優化的目標函數，將補償容量向薄 弱節點傾斜，保證了薄弱節點的電壓穩定裕度，同時在約束條件中給入全網的電壓穩定約 束，使得所得的無功補償結果也滿足全網有功承載能力的要求，因此補償結果兼顧了電網 有功承載能力和節點電壓穩定裕度。
[0059] 優化算法采用了自適應LM方法，對目標函數的修正保持了迭代特性，因此在大規 模系統中保持良好的收斂性，相較于內點法收斂性更強，收斂速度更快。
【附圖說明】
[0060] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施 例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可W根據運些附圖 獲得其他的附圖。
[0061 ]圖1為本發明實施例無功功率補償方法流程圖。
[0062]圖2為本發明實施無功功率補償系統的結構圖。
【具體實施方式】
[0063] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0064] 本發明的目的是提供一種無功功率補償方法，如圖1所示，具體包括W下步驟：
[0065] 步驟101，獲取節點的電壓穩定裕度；
[0066] 步驟102,根據所述的節點電壓穩定裕度，確定薄弱環節和無功補償點；
[0067] 步驟103,在所述無功補償點上建立無功功率優化模型，建立引入薄弱性
[0068] 權重項和步長約束的Levenberg-Marquar化最小二乘目標函數；
[0069] 步驟104,根據所述最小二乘目標函數推導得到的迭代步長，對所述步驟
[0070] 3中的無功功率模型進行迭代求解，得到所述薄弱環節的無功補償量。
[0071] 可選的，所述步驟3中的無功功率優化模型具體為：
[0073] 其中，Qi。為負荷節點i新增補償容量，O 1為該節點對應的薄弱性指標，L為所有負 荷節點，i為某負荷節點；本申請的無功功率模型在保證有功補償容量較小的基礎上，W薄 弱環節得到較大補償為目標函數，從而兼顧了經濟性與節點電壓穩定性。
[0074] 所述步驟3中的無功功率優化模型滿足第一約束條件，所述第一約束條件具體為：
[0076] 其中，(6 = (+1為給定電壓穩定裕度要求下，最大負荷對當前負荷的比例;Pgi為節點 i有功出力，對負荷節點該值為〇，PLi為節點i有功負荷，V功節點i電壓，節點j為與節點i直 接相鄰的節點，Gij和Bij分別為節點i J之間的電導和電納，0為功率因數角；
[0077] 第一約束條件為有功功率約束條件，采用極坐標的潮流方程，為使得無功功率補 償的結果滿足全網的有功承載能力，需要滿足第一約束條件。
[0078] 所述步驟3中的無功功率優化模型滿足第二約束條件，所述第二約束條件具體為：
[0080] 其中Qic為節點負荷新增補償容量，Ql功節點i的無功負荷，Vi為節點i的電壓，Vj為 節點j的電壓，Gu和Bu分別為節點i，j之間的電導和電納，0為功率因數角；
[0081] 所述步驟3中的無功功率優化模型滿足第=約束條件，所述第=約束條件具體為：
[0082] Vi,min<Vi<Vi,max
[0083] 其中，Vi,min為節點電壓所允許的最小值，Vi,max為節點電壓所允許的最大值；
[0084] 所述步驟3中的無功功率優化模型滿足第四約束條件，所述第四約束條件具體為：
[00化]QGi < QGi,max