[发明专利]一种防止容性无功倒送的高压配电网无功规划方法

权利要求书

1.一种防止容性无功倒送的高压配电网无功规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，建立计及功率因数约束的高压配电网无功规划模型，具体包括:

S11，确定高压配电网无功规划目标函数：高压配电网无功规划目标函数minf由三部分组成，分别为电容器的无功投资成本、电抗器的无功投资成本和配电网有功网损电费，如式(1)所示，

式(1)中，C₁、C₂、C₃分别对应电容器单位容量成本、电抗器单位容量成本和网损电价；Q_Ci、Q_Li表示节点i的电容器和电抗器安装容量；T为最大投资回收年限；τ_max为年最大损耗小时数；P_loss为规划方案有功网损；N_C、N_L分别为系统中无功补偿电容器节点集合、无功补偿电抗器节点集合；

S12，确定约束条件：约束条件包括潮流约束、变量上下限约束、无功补偿设备容量约束和功率因数约束，潮流约束如式(2)所示，变量上下限约束如式(3)所示，

式(2)和式(3)中，P_i、Q_i分别为节点i注入的有功功率和无功功率；U_i、U_j为节点电压；G_ij和B_ij为节点导纳阵的元素；δ_ij是节点i和节点j之间的相角差；i、j为节点编号；n为节点个数；α_i和β_i是0/1变量，用于判断是否投运电容器或电抗器；U_i、为节点i的电压及节点电压上下限；N_B为系统中母线节点的集合；

无功补偿设备容量约束中，将无功补偿设备细化成感性无功补偿设备和容性无功补偿设备两类，各自满足其容量约束，并且无功容量按照标准的设备容量进行分组，是离散变量，无功补偿设备容量约束如式(4)所示，

式(4)中，表示第i个节点上的电容器容量上下限；表示第i个节点上的电抗器容量上下限；N_C、N_L分别表示系统中配置电容器的节点集合和配置电抗器的节点集合；

功率因数约束如式(5)所示，

式(5)中，表示第i个节点的功率因数和功率因数上下限约束，不低于0.85；N_P为功率因数有考核要求的关键节点集合；存在无功倒送的节点的功率因数前用“-”号表示节点潮流的无功方向，存在无功倒送的节点不满足功率因数约束中功率因数上下限为正的要求被排除在可行解之外；

S2，采用基于功率因数无功灵敏度改进的遗传算法对步骤S1中建立的无功规划模型进行求解，具体包括：

S21，功率因数无功灵敏度的推导：功率因数灵敏度是除网络平衡节点外所有支路末端节点的功率因数对网络节点无功注入的灵敏度，n个节点的电力网络中，节点i的功率因数对网络节点无功的灵敏度见式(6)所示，

式(6)中，用功率因数定义表达式求得，如式(7)所示；和为节点功率方程对无功求导，如式(8)所示，式中元素通过Jacobi矩阵得到，

S22，利用功率因数无功灵敏度对遗传算法进行了改进，并用改进的遗传算法对步骤S1中建立的无功规划模型进行求解，得到电容器和电抗器无功规划方案，在峰谷时段分时投切。

2.根据权利要求1所述的一种防止容性无功倒送的高压配电网无功规划方法，其特征在于，所述改进的遗传算法步骤如下：

Step1：输入网架数据和模型参数；设置遗传算法的各项控制参数，包括初始种群规模、交叉概率、变异概率和最大进化代数；

Step2：形成初始种群：在控制变量定义域内随机生成种群个体并判断是否满足功率因数约束条件，对于不满足功率因数约束条件的染色体，按式(7)计算功率因数无功灵敏度，并按照灵敏度绝对值由大到小的顺序进行排序；首先，选择灵敏度值最大的节点按照灵敏度变化的方向进行无功补偿容量的调整，若补偿容量已处于边界，则对灵敏度值次大节点进行无功补偿调节，依次类推；直至功率因数满足条件；

Step3：选择操作：采用轮盘赌的方式进行选择；

Step4：交叉操作：选择操作完成后，对新生成种群中满足交叉条件的染色体进行两两交叉操作，若满足功率因数约束则交叉成功；若不满足功率因数约束则交叉不成功，不成功的染色体仍维持交叉前的状态；

Step5：变异操作：判断第i条染色体是否符合变异条件，若符合变异条件，则进行变异操作；若变异后的染色体能够满足功率因数约束条件则变异成功；若不满足则变异不成功；用变异成功的染色体代替原染色体更新进种群；对变异不成功的染色体则仍保持原状；

Step6：变异操作完成后，计算新种群的最优适应度，输出计算结果。