[发明专利]一种计及故障风险及成本的配电网无功规划优化模型

权利要求书

1.一种计及故障风险及成本的配电网无功规划优化模型，其特征在于，所述模型将配电网线路负荷分为最大、一般、最小三个负荷水平；然后以各节点的无功补偿容量为优化变量，建立考虑故障风险影响下的无功补偿设备的全寿命周期成本模型C_LCC，并以C_LCC最小为改进的遗传算法的目标函数；根据求得的最大负荷和最小负荷运行方式下的补偿容量来确定无功补偿设备的安装容量和投切档数。

2.根据权利要求1所述的一种计及故障风险及成本的配电网无功规划优化模型，其特征在于，所述模型的建模步骤包括：

步骤1：采用模糊聚类方法将配电线路负荷分为最大、一般、最小三个负荷水平；

步骤2：在确定安装节点的前提下，以各节点的无功补偿容量为优化变量，建立考虑故障风险影响下的无功补偿设备的全寿命周期成本模型C_LCC：

C_LCC＝C_IC+C_OC+C_MC+Risk(R|X)+C_DC

并以C_LCC最小为改进的遗传算法的目标函数；

步骤3：根据步骤2求得的最大负荷和最小负荷运行方式下的补偿容量来确定无功补偿设备的安装容量和投切档数。

3.根据权利要求2所述的一种计及故障风险及成本的配电网无功规划优化模型，其特征在于，所述采用模糊聚类方法，是将配电网的有功功率损耗P、无功功率损耗Q作为每小时负荷曲线的特征参数，采用模糊聚类方法将配电线路负荷分为最大、一般、最小三个负荷水平，各负荷水平聚类中心的典型向量h_k＝[P_zkQ_zk]，k＝1,2,3为聚类中心编号；则任一负荷到一聚类中心的距离为：

式中：w_j为各特征参数的权重，P_i、Q_i代表任一小时负荷的有功功率损耗和无功功率损耗；

则各负荷到任一聚类的隶属度μ_ik为:

。

4.根据权利要求2所述的一种计及故障风险及成本的配电网无功规划优化模型，其特征在于，所述无功补偿设备的全寿命周期成本模型C_LCC模型的等式约束为：

(1)C_IC为投资成本：

式中：Q_cj为最大负荷水平下节点j处的无功补偿总容量，kVar；C_cj为节点j处补偿电容器单位容量价格，万元/kVar；K_c为每个节点安装补偿设备的设备费用和固定投资费用，万元/节点；N_c为补偿节点总数；

(2)C_OC为运行成本：

式中：T为使用年限，K_e为电价，元/kWh；T_N为系统的年运行小时数；μ_i1、μ_i2、μ_i3分别代表一负荷到最大、一般、最小负荷水平的隶属度；P_max、P_nor、P_min分别代表最大、一般和最小三种负荷水平下补偿后系统功率损耗，其中：

P_max＝P_Z1+K(Q_Z1-Q_p1)

P_nor＝P_Z2+K(Q_Z2-Q_p2)

P_min＝P_Z3+K(Q_Z3-Q_p3)

式中：K为无功经济当量，Q_p1、Q_p2、Q_p3分别代表最大、一般、最小负荷水平下的无功补偿容量；

(3)C_MC为检修维护成本：

式中：C_M为年检修维护成本；

(4)Risk(R/X)为在运行条件X下对应的故障风险值：

式中：θ为条件X下，设备的过载热点温度；P_r(θ|X)是考虑观测变量X后，变量θ的概率密度函数；H(t|θ)为无功补偿设备在热点温度达到θ时发生故障的概率；R为无功补偿设备的故障风险成本；

(5)C_DC为退役处置成本：

式中：C_SC为报废成本，C_R为无功补偿设备的残值；

(6)各节点的功率平衡条件：

式中：k＝1,2,3代表最大、一般、最小负荷水平；P_Gi、Q_Gi为加在该节点的有功功率、无功功率；P_Di、Q_Di为该节点负荷的有功功率、无功功率；G_ij、B_ij分别为节点导纳矩阵的电导和电纳；θ_ij为节点i、j之间的相角差；y_i＝1表示节点i为无功补偿点。