一种基于潮流计算的电网降损评估方法

摘要

一种基于潮流计算的电网降损评估方法，用于对电网中各个节点进行无功注入损耗分析，它包括以下步骤：1)在待分析节点加载虚拟无功电源，并将加载虚拟无功电源待分析节点作为PV节点；2)建立潮流算法模型；3)对潮流算法模型进行优化得到降损评估优化模型；4)对降损评估优化模型进行求解最佳无功注入量；5)根据各个节点的最佳无功注入量来评估节点的无功需求。本发明以潮流模型为基础，在待分析节点加载虚拟无功电源，以系统网络损耗最小为目标，以电压可控节点的电压幅值为决策量，利用粒子群优化方法与潮流计算组合成混合算法，求解典型潮流断面下各个节点最佳的无功注入量，以此评估节点的无功需求。

主权项

一种基于潮流计算的电网降损评估方法，用于对电网中各个节点进行无功注入损耗分析，其特征是，包括以下步骤：1)在待分析节点加载虚拟无功电源，并将加载虚拟无功电源待分析节点作为PV节点；2)建立潮流算法模型，节点的有功功率和无功功率平衡方程如式(1)所示：$\left\{\begin{array}{c}{P}_{B1}(V,\theta )=P_{G1}-P_{L1}\\ P_{B2}(V,\theta )=P_{G2}-P_{L2}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ P_{Bm}(V,\theta )=P_{Gm}-P_{Lm}\\ Q_{B1}(V,\theta )=Q_{G1}-Q_{L1}\\ Q_{B2}(V,\theta )=Q_{G2}-Q_{L2}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ Q_{Bn}(V,\theta )=Q_{Gn}-Q_{Ln}\end{array}\right.---\left(1\right)$将式(1)简写为式(1′)：f(·)＝0  (1′)其中，m为PV节点和PQ节点数目的总和；n为PQ节点数；向量V表示所有PQ节点的电压幅值，向量θ表示所有PV和PQ节点的电压相角，V和θ是潮流方程的未知量，即潮流状态量；P_Gm、P_Lm分别表示节点m的发电机有功以及负荷有功功率，Q_Gn、Q_Ln分别表示节点n处的发电机无功功率以及负荷无功功率；函数P_Bm(V、θ)表示根据V、θ求得节点m注入的有功功率；函数Q_Bn(V、θ)表示根据V、θ求取节点n注入的无功功率；3)对潮流算法模型进行优化得到降损评估优化模型：3.1)将平衡节点以及所有的PV节点统一称之为无功可控节点，3.2)建立无功可控节点的电压幅值与网络损耗之间的非线性关系及其求解过程，如式(2)所示：P_loss＝F(V′)  (2)其中，P_loss表示系统的总网损；F(·)表示通过潮流计算网络损耗的求解过程，F(V′)表示无功可控节点网络损耗的求解过程，向量V′表示全部无功可控节点的电压幅值，如式(3)所示：V′＝[V₁ V₂ … V_d]  (3)其中，d代表电力系统中包括PV节点以及平衡节点在内的无功可控节点总数，即决策变量个数；3.3)根据式(1)、式(2)和式(3)建立降损评估模型，如式(4)所示：$obj.\min P_{loss}={\mathrm{\Sigma P}}_{loss}^b$s.t. f(·)＝0  (4)V_imin≤V_i≤V_imax(i＝1,2,…,l)其中，表示输电线路或变压器支路的线损，l≤d；3.4)根据平衡节点的有功注入关系式，如式(5)所示：$P_S(V,\theta )\Rightarrow P_S\left(V^{\prime }\right)---\left(5\right)$可知平衡节点的有功注入量P_s依赖于各无功可控节点的电压幅值V′，因此可将式(4)所示的降损评估模型进行转化为降损评估优化模型，如式(6)所示：obj. minP_S(V′)s.t. f(·)＝0  (6)V_imin≤V_i≤V_imax(i＝1,2,…,l)其中，P_s为平衡节点的有功注入量，V′为无功可控节点的电压幅值，l≤d；4)对降损评估优化模型进行求解最佳无功注入量，使平衡节点的有功注入量P_s最小；5)根据各个节点的最佳无功注入量来评估节点的无功需求；在步骤4)中，采用PSO优化算法对降损评估优化模型进行求解最佳无功注入量；所述采用PSO优化算法对降损评估优化模型进行求解的过程为：为每个粒子随机分配一个初始值；对粒子群进行粒子计算，即对粒子群中各个粒子进行计算搜索最优值；对粒子群进行迭代搜索最优值，如果迭代达到上限则输出结果，否则更新相关数据后继续对粒子群进行粒子计算，直至搜索到群体最优值为止；所述更新相关数据的步骤为：首先更新粒子个体最优值和群体最优值，其次更新权重系数，然后更新学习因子，最后生成粒子的新位置，即重新生成无功可控节点的电压幅值；所述对粒子群中各个粒子进行计算的过程包括以下步骤：对各个变量进行初始化；进行潮流计算，如果潮流收敛则进入下一步，否则修正各个节点的功率偏差后继续进行潮流计算；计算各个虚拟无功电源的无功注入量；计算平衡节点的有功注入量。