[发明专利]基于二层规划考虑电压稳定性的交直流系统无功优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统无功优化领域，尤其是涉及一种考虑全面、可靠性高、逻辑结构清晰、实用合理的考虑电压稳定性的交直流系统无功优化方法。

背景技术

近年来，我国大力推进发展特高压交流、直流系统。截止到2016年末，我国已拥有了世界上唯一同时运行特高压交、直流的电网。相比传统输电系统，特高压直流输电三个方面优势突出：大容量长距离输送电能；快速调节直流线路功率，改善系统运行的稳定性；联接两个不同步或频率不同的电网。这些优点使得直流输电受到愈来愈多的重视，电网所占比例不断增大，交直流混联的电网运行方式已成为我国电网发展的典型特征。

直流系统的换流器在运行的过程中，从交流系统吸收大量无功功率，在直流换流站附近需要近安装无功补偿设备提供无功功率以保证充足的无功功率。此外，由于直流输电输入大量电能，代替了大量本地火电机组，使得电网电压支撑能力下降，电压稳定日益凸显。如何处理好交直流混合电力系统无功优化，同时确保系统的电压稳定，是目前所需要应对的新问题。

二层规划，是多层规划的一种特殊形式。将具有两个层次的系统问题进行综合考虑，上层问题和下层问题都有各自的目标函数和约束条件，上层决策变量通过自身的决策变量指导下层决策，下层决策问题以上层决策变量作为参数，在自身可行域范围内进行决策，并将其最优值或最优解反馈至上层，上层模型再次进行优化求解，如此反复求解，从而实现上下层的相互联系和相互制约。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷，而提供一种基于二层规划方法考虑电压稳定裕度的交直流系统无功优化方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于二层规划方法考虑电压稳定裕度的交直流系统无功优化方法，用以寻求满足经济性和可靠性的无功优化方案：

采用二层规划方法建立交直流系统无功优化二层模型，包括上层模型和下层模型，并分别确定上层模型和下层模型的目标函数和约束条件；

采用遗传算法和原始-对偶内点法的混合算法求解上层数学模型获取最优的无功优化方案；

采用了连续潮流算法和遗传算法的混合优化算法求解下层数学模型求解交直流系统的最大电压稳定裕度。

其中，所述的上层模型以系统有功网损最小作为目标函数，以正常运行状态下的潮流等式约束、以及一系列不等式约束条件构成。

所述的下层模型以系统的电压稳定裕度最大为目标函数，以潮流等式约束、不等式约束为约束条件。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明中提出的基于二层规划方法，构建了交直流混合系统无功优化数学模型。利用二层规划方法构建考虑电压稳定裕度的交直流系统无功优化二层优化数学模型，在对系统进行无功优化的同时，使得节点电压分布得到了改善，有效确保电力系统的电压在合理的范围内。

本发明的上层模型以系统有功网络损耗最小为目标函数，下层模型以系统节点的电压稳定裕度最大为目标函数，寻求满足经济性和可靠性的无功优化方案。上层模型算法采用了跟踪中心轨迹内点法和遗传算法(GA)相结合的混合算法，以弥补内点法和遗传算法各自的缺点，能有效处理交直流系统中存在的大量连续变量和离散变量，同时保证计算的收敛性。下层模型采用了连续潮流算法和遗传算法的混合优化算法求解系统的电压裕度。数学模型和优化方法具有准确性、有效性，以及较快的收敛速度。

附图说明

图1为本发明所述交直流系统无功优化方法中混合算法的流程图。

图2为使用本发明优化的一个实施例的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

根据二层规划理论，建立考虑电压稳定裕度的交直流系统无功优化数学模型；上层模型是以系统有功网损最小作为目标函数，以正常运行状态下的潮流等式约束、以及一系列不等式约束条件构成，根据模型特点上层采用了遗传算法和原始-对偶内点法结合的混合优化算法；下层模型以系统的电压稳定裕度最大为目标函数，以潮流等式约束、不等式约束为约束条件构成，采用遗传算法和连续潮流算法相结合的混合算法。通过上下层的交替迭代求解模型得到最优方案。

上层模型的目标函数为：

正常运行状态下的潮流等式约束：

不等式约束条件约束为：

U_i,min≤U_i≤U_i,max i＝1,...,N