[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

说明书

本发明公开了一种防止容性无功倒送的高压配电网无功规划方法，建立考虑功率因数约束的含电抗器和电容器的综合无功规划模型，该模型考虑在高压配电系统中同时配置电容器和电抗器，以规划期内无功补偿设备投资和有功网损成本之和最小为目标函数，在约束中增加了节点功率因数约束，然后提出一种基于功率因数无功灵敏度的改进遗传算法，通过求解所提模型，得到电容器和电抗器无功规划方案，在峰谷时段分时投切，可以满足功率因数约束，避免容性无功倒送上级电网，解决峰谷差日益扩大的高压配电网在低负荷时产生的无功倒送和功率因数越限问题。

技术领域

本发明涉及一种防止容性无功倒送的高压配电网无功规划方法。

背景技术

目前，大型城市高压配电网的线路参数和负荷特性都呈现新的变化。在负荷特性上，电网负荷峰谷差呈现日益增大的趋势；在线路参数上，由于原来的高压架空配电网逐渐向电缆网转变，因此线路的容性无功充电功率远超以往。以上海为代表的大型都市日最大峰谷差率已超过40％，110kV线路的电缆化率已超过60％。在新的发展趋势下，低谷负荷运行状态下的容性无功过剩问题日益突出，基于容性无功补偿的高压配电规划，需要逐渐转变为容性和感性无功补偿设备的协调规划。

对于传统的无功规划问题，目前研究已经取得了较为深入的进展。在建立目标模型方面，有些文献提出了在原有以网损和无功设备投资作为目标函数的基础上，考虑加入静态电压稳定裕度、投切次数限制等指标。传统高压配电网无功规划的研究中，通常采用的等式约束是潮流约束，不等式约束只含有电压约束、容性补偿设备的上下限约束等。

尽管无功规划的研究属于比较成熟的研究领域，但是目前高压配电网新的特性导致了新问题的出现：一是，目前在110kV高压配电站的低压侧基本不配置感性无功补偿设备(电抗器)的，低负荷时段的冗余无功倒送上级电网，抬升了系统电压，仅依靠在220kV及以上电压等级的变电站集中规划容性和感性无功补偿设备的思路已经逐渐不能满足现有配电网发展的要求，而且无功的冗余会导致电网中的欠励发电机稳定裕度降低，影响电网的安全稳定；二是，目前电网中大量倒送的容性无功导致配电站测量点功率因数越限的情况时有发生，不满足功率因数考核要求的用户要缴纳惩罚电费。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种防止容性无功倒送的高压配电网无功规划方法，建立了无功规划模型，采用基于功率因数无功灵敏度的改进遗传算法求解系统最优的无功规划模型，求得电容器和电抗器的优化配置方案，解决高压配电网电缆化和峰谷差日益扩大的发展形势下，容性无功倒送上级电网所引起的上级变电站调压能力不足和电网的安全稳定问题。

实现上述目的的技术方案是：一种防止容性无功倒送的高压配电网无功规划方法，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，