[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种计及故障风险及成本的配电网无功规划优化模型，属电力配电技术领域。

背景技术

配电网无功规划优化是指通过选择无功补偿设备的最优安装位置、类型和容量，达到尽量少的投入最大限度地改善电压质量和降低网损的目的。

配电网中的无功优化算法是一个非常复杂的问题。它是由多个约束条件、多个操作变量、多个目标函数的大规模非线性问题组合起来的。解决无功优化问题，首先得把实际问题转化为数学模型，并在此基础上，获得最优解。目前主要把无功优化算法分为两类，一类是经典的无功优化算法，另一类是人工智能无功优化算法。经典无功优化算法由于其数学模型复杂、对初始点选取的要求较高，不具备实时性等缺点，正在被人工优化算法逐渐取代。

以往的中低压配电网无功规划，大多是以估算年最大负荷小时数来计算年运行网损费用最小作为人工优化算法的主要目标函数，并以此为依据来进行无功补偿设备的优化配置。这种目标函数只考虑运行费用，存在一定的片面性。也有学者研究了考虑多种目标的无功规划优化，考虑年运行网损费用、无功补偿投资费用和电能质量的综合影响，但这种目标函数没有考虑资金的时间性、设备在全寿命周期内的总体成本以及无功补偿设备运行时存在的风险，依然不够完整。

发明内容

本发明的目的是，根据中低压配电网无功规划存在的问题，特别是针对现有人工优化算法目标函数的缺陷，本发明提供一种计及故障风险及成本的配电网无功规划优化模型，综合考虑无功补偿设备在全寿命周期内的成本，在保证补偿效果的基础上，提高配电网无功规划配置的有效性。

实现本发明的技术方案是，一种计及故障风险及成本的配电网无功规划优化模型，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。

所述模型建模步骤包括：

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。

本发明采用模糊聚类方法，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：