[发明专利]考虑经济成本及调控复杂度的变电站无功优化配置方法

权利要求书

1.考虑经济成本及调控复杂度的变电站无功优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1：根据变电站年负荷变化曲线和变压器参数计算得出无功需求概率分布曲线；

步骤2：将调节档位单位成本、调节档位级数比、单组最大容量联合作为调控复杂度，并以调控复杂度作为优化目标，建立变电站无功优化模型；

步骤3：采用线性加权求和法将多目标优化问题转化为单目标优化函数；

步骤4：通过改进遗传算法进行求解；

步骤5：得到电容器单组容量及其对应组数，得出变电站无功配置方案。

2.根据权利要求1所述的考虑经济成本及调控复杂度的变电站无功优化配置方法，其特征在于，步骤2中，所述变电站无功优化模型的优化目标还包括经济成本，采用最优覆盖法得到年损耗费用，加上投资成本得到经济成本。

3.根据权利要求2所述的考虑经济成本及调控复杂度的变电站无功优化配置方法，其特征在于，步骤3中，变电站无功优化模型的目标函数为即求函数F最小值，其中μ_W表示经济成本的权重，μ_D表示调控复杂度对应权重；W_C、W_C*分别表示经济成本及其标幺值；D、D*分别表示调控复杂度及其标幺值，W_C＝W_L+W_I，其中W_L为变电站年损耗费用，

式中N_Σ表示电容器总组数；Q_0n表示第n组电容器单组容量；表示前(n-1)组电容器总容量，当n＝1时，Q_l＝0；表示前n组电容器总容量；f_Q(Q)表示变电站无功需求概率分布函数；表示总无功补偿容量；T表示运行时间；w_l表示无功损耗电价；

W_I为电容器组投资成本，W_I＝w_cQ_C+w_nN_Σ，w_c、w_n分别表示电容器容量单价、组数单价；

对于调控复杂度D，有

式中：μ₁、μ₂、μ₃分别表示投资成本效益比、调节档位级数比、单组最大容量比对应权重；D_1*、D_2*、D_3*分别表示投资成本效益比、调节档位级数比、单组最大容量比对应标幺值；D₁、D₂、D₃分别表示投资成本效益比、调节档位级数比、单组最大容量比，

D₁＝W_I/m

D₂＝m/N_Σ

D₃＝Q_0,max/Q_C

其中m表示该配置方案提供的调节档位数；Q_0,max为单组最大容量；

步骤3中，变电站无功优化模型的约束条件包括电容器类型总数等式约束、总组数不等式约束、总无功补偿容量不等式约束、单组容量不等式约束：

N_Σ′＝N_Σ,max

式中N_Σ,max、N_Σ,min分别表示电容器总组数的上限、下限；Q_C,max、Q_C,min分别表示总无功补偿容量的上限、下限；Q₀、Q_0,max、Q_0,min分别表示电容器单组容量及其上限、下限。

4.根据权利要求3所述的考虑经济成本及调控复杂度的变电站无功优化配置方法，其特征在于，步骤4中，所述通过改进遗传算法进行求解，包括以下步骤：

1)以第j类型单组容量Q′_0j及其对应组数n′_0j为优化变量，优化变量总数为2×N′_Σ，生成初始种群P(0)，N′_Σ表示电容器类型总数；

2)计算种群中各个个体的适应度；

201)计算某个体各类型电容器不同排列下的无功失配面积，取其最小值作为该个体的无功失配面积；无功失配面积计算公式如下：

式中表示电容器总组数；Q_0n表示第n组电容器单组容量；表示前(n-1)组电容器总容量，当n＝1时，Q_l＝0；表示前n组电容器总容量；f_Q(Q)表示变电站无功需求概率分布函数；表示总无功补偿容量；

202)计算变电站年损耗费用

W_L＝S_Ql×T×w_l

式中T表示运行时间；w_l表示无功损耗电价；

203)计算电容器组投资成本W_I；

204)计算经济成本W_C；

205)计算调控复杂度D；

206)计算目标函数minF；

207)计算个体适应度：

f_k＝1/(F_k+1)

式中f_k表示个体k的适应度，当个体k不满足约束条件时，f_k＝0；F_k表示个体k的目标函数值；

3)判断是否满足g≤G，其中G表示最大进化代数；

301)满足g≤G，则进行步骤4)；

302)不满足g≤G，跳至步骤6)；

4)进行选择、交叉、变异操作；

401)进行选择操作；将选择算子作用于群体，根据个体的适应度，按照轮盘赌注法，选择一些优良个体遗传到下一代群体，个体k被选择的概率为

特别地，当个体k不满足约束条件时，f_k＝0；

402)进行交叉操作；将交叉算子作用于群体，对选中的成对个体，随机交换他们之间的部分染色体，产生新的个体；与进化代数相关的自适应交叉概率公式如下：

m_pc＝P_c,max×2^(-g/G)

式中m_pc是一个中间计算变量；P_c(t)是第t代种群的交叉概率；P_cmax、P_cmin分别是预设的最大、最小交叉概率；

403)进行变异操作；将变异算子作用于群体，对选中的个体，随机改变一些基因值作为其他的等位基因；与遗传进化代数和个体适应度相关的自适应变异概率：

式中m_pm是一个中间计数变量；f_k,max是当前种群中最大适应度值；P_m,max、P_m,min分别是预设的最大最小变异概率；P_m(g)是第g代种群中个体k的变异概率；

5)生成种群P(g+1)，转至步骤2)；

6)输出优化变量计算结果，作为变电站无功配置方案。