[发明专利]一种计及系统可用输电能力的UPFC和STATCOM优化配置方法

说明书

计及系统可用输电能力的UPFC和STATCOM优化配置方法，输入系统原始参数，输入算法相关参数；考虑风机出力的不确定性，建立大规模风机接入电网后的数学模型；在不改变系统初始网络结构的条件下，通过安装FACTS装置，对系统进行补偿；同时考虑系统的安全性与可靠性，对不同FACTS装置进行优化配置，构建目标函数；建立满足系统稳定运行的约束条件，设置系统初始参数以及UPFC装置和STATCOM装置安装容量范围；通过改进多目标混合蛙跳算法，求解系统可用输电能力的FACTS装置优化配置。本发明方法兼顾多个优化目标，得到FACTS装置的优化配置方案，达到可以同时对FACTS装置的补偿地点及容量进行优化的目的。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别是计及系统可用输电能力的FACTS(Flexible ACTransmission System)设备优化配置领域，具体涉及一种计及系统可用输电能力的UPFC和STATCOM优化配置方法。

背景技术

随着风力发电装机容量的不断增加，风电的不确定性给电力系统安全稳定运行造成了不利影响。另外，电力系统负荷的不断增加、直流输电及新型电力电子设备的使用给电力系统的安全稳定运行及电能质量带来了挑战。为提高系统的电压稳定性及可用输电能力(Available Transfer Capability,ATC)，在输电网络潮流还有可调节容量的条件下，考虑风机出力的不确定性，配置FACTS装置提高输电能力比新建输电线路和变电站更加经济。但由于FACTS装置的投资费用较高，且不适当的安装位置会影响电压质量，因此选择适合的安装位置和设备容量尤为重要。

由于FACTS装置先安装位置再进行容量配置的方法未能考虑到补偿设备安装地点与容量之间的密切关系，故需采用同时对设备的安装容量与位置进行优化的方法。该问题是典型的混合整数非线性、多约束的非凸优化问题，局部最优解个数较多，导致获取这一复杂优化问题的全局解十分困难。传统数学规划方法已经很难满足日益复杂化的工程问题。智能算法原理简单，具有良好的局部和全局搜索能力，对大规模非线性规划问题的求解效果较好。目前，FACTS设备的优化配置问题多以单目标优化为主，或通过权重等方式将多目标问题转变为单目标问题。由于权重因子评定具有一定主观性，因此需要更客观的择优方法平衡各个目标，选择最终方案。

发明内容

考虑到大规模风电并入电力系统之后，导致系统输电线路潮流和电压的剧烈波动；为降低风电对系统带来的不利影响，本发明提出了一种计及系统可用输电能力的UPFC和STATCOM优化配置方法，该方法兼顾多个优化目标，建立多FACTS装置的优化配置模型，采用改进蛙跳算法进行求解，得到FACTS装置的优化配置方案，达到可以同时对FACTS装置的补偿地点及容量进行优化的目的。

本发明采取的技术方案为：

一种计及系统可用输电能力的UPFC和STATCOM优化配置方法，包括以下步骤：

步骤1：输入系统原始参数，包括系统总节点数、支路参数、风电场初始风速、UPFC装置与STATCOM装置容量上下限；输入算法相关参数，包括种群规模N，子种群数S，最大迭代次数M，子种群更新次数T，交叉因子R_cr；

步骤2：考虑风机出力的不确定性，建立大规模风机接入电网后的数学模型；

步骤3：在不改变系统初始网络结构的条件下，通过安装FACTS装置，对系统进行补偿；同时考虑系统的安全性与可靠性，对不同FACTS装置进行优化配置，构建可用输电能力、电压稳定指标、FACTS装置投资费用的目标函数；

步骤4：建立满足系统稳定运行的约束条件，包括功率平衡约束、控制变量约束、状态变量约束；

步骤5：设置系统初始参数，包括种群规模、最大迭代次数、初始各节点电压值、系统PV节点与PQ节点电压范围，变压器分接头档位设置，以及UPFC装置和STATCOM装置安装容量范围；