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摘要:相对于传统配电网的无功能优化策略尚未成熟的情况下，会出现以下问题传统配电网的无功调节的一般方式都呈现出比较离散的状况，这就将很难实现电压的连续调节。所谓的PV节点概念就是注入有功功率和节点电压幅值给定不变的节点，一般选有调压能力的发电节点。但是我们在研究了含PV节点配电网的无功优化问题之后，详细的模拟了含PV节点配电网无功优化模型和列举出了其算法，分析了双馈感应电机的无功发生能力，将含PV节点作为连续的无功调节手段参与配电网无功优化。
关键词：配电网，无功优化，潮流计算，无功补偿点，蚁群算法，分区域，分时段
引言
对配电网进行无功优化不仅可以改善配电网的电压分布，提高电力用户的电压质量，而且能有效地降低电能在配电网传输中的损耗，从而降低电力运行成本。潮流计算是配电网无功优化的基础。
1研究背景及意义
进入新世纪以来，我国经济发展取得了举世瞩目的成绩，国民的物质文化生活水平也随之获得了大幅的提升，这使得社会用电量不断增加，电网规模不断扩大，而在电力事业不断发展的同时，人们在生活以及生产用电的过程中对配电网的安全性，稳定性和经济性也提出了更高的要求。无功优化是确保电力系统安全、经济运行的最有效方法之一。
2无功补偿点的研究现状
在进行配电网无功优化之前，首先要选择合适的无功补偿点。传统的无功补偿点确定原则主要包括：第一，选择网络中几个中枢节点，实现对其他节点电压的控制；第二，根据无功就地平衡原则，选择无功负荷较大的节点；第三，为了减少不同电压等级之间的无功流动，对无功功率进行分层平衡；第四，保证网络中的无功补偿不应低于0.7的标准。将无功功率的二次精确矩作为指标来确定无功补偿点。
3优化算法的研究现状和PV节点的处理技术
3.1传统的优化算法
传统的优化算法主要有线性规划法、非线性规划法、混合整数规划法、动态规划法等。
1)线性规划法
线性规划法（LinearProgramming,LP）由法国数学家J.B.J.Fourier于1832年提出的，其基本思想是在满足线性约束的前提下，寻找线性目标函数的最优解。由于线性规划法计算速度快、收敛性好且具备完善的理论基础，在早期也常常被用于求解无功优化模型。文献[17]使用并说明了线性规划法能够用于求解无功优化模型。
2）非线性规划法
非线性规划法（Non-LinearProgramming,NLP）是由H.W.Kuhn和A.W.Tucker于1951年提出的，其基本思想是将有约束优化问题通过简化梯度法、牛顿法、二次规划法或内点法等方法转换为无约束规划问题。由于无功优化模型本身就属于非线性规划问题，因此该方法在提出后最早被运用于无功优化模型的求解中。
3.2人工智能优化算法
人工智能优化算法主要有遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法、蚁群算法、禁忌搜索算法等。
1）遗传算法
遗传算法（GeneticAlgorithm,GA）是由美国学者J.H.Holland于1975年提出的，其基本思想是以二进制数字串为基础，模拟自然界中生物进化发展的规律，再通过自然选择原理和自然遗传机制搜索得到自适应最优解。基本的遗传算法计算效率低，且可能出现过早收敛或者局部收敛现象，对此，大量学者提出了许多不同的改进方案。
2）模拟退火算法
模拟退火算法（SimulatedAnnealing,SA）的基本思想是模拟物理学中固体物质的退火过程来求解组合优化问题。在固体物质的退火过程中，固体需要从液体冷却形成晶体，相应的固体粒子需要实现从高能态向低能态的转变，将晶体与最优值，结晶过程与寻优过程分别对应起来，便形成了模拟退火算法。模拟退火算法的优点是能够以概率1收敛于全局最优解，其不足之处在于计算的参数难以确定。
3）粒子群算法
粒子群算法（ParticleSwarmOptimization,PSO）起源于对鸟类觅食行为的研究，其基本思想是将每个粒子与一个鸟群个体相对应，每个粒子根据自己和同伴的飞行经验在解空间中调整自己所处的位置，粒子飞行中经历过的最好位置就是该粒子找到的最优解，群体经历过的最好位置就是该群体找到的最优解。粒子群算法的优点是收敛速度快、参数简单且容易控制，但其比较容易陷入局部最优解。
3.3 PV节点的处理技术
PV节点电压幅值恒定、输出有功功率恒定，并假定只含有正序分量，但是其输出无功功率未知。迭代时把PV节点的有功功率和无功功率（初始值可设为零）都作为接入节点的负荷功率处理，现在分析为保证PV节点电压幅值为设定值时注入无功功率改变量的计算。在PV接入点i处设置开环点，此时对于PV点，原始正序网络可采用从开环点看进去的戴维南等效电路来处理，如图1所示。
图1 PV节点戴维南等效电路
图1中，Udi为该接入节点i潮流计算结果的正序电压；U dsi 为该PV节点的给定电压，其幅值U dsi 恒定，但相位不确定；dQ为注入无功功率改变量；Zdi为正序戴维南等效阻抗，其等效于所有节点注入功率为零时的接入点i到参考点的支路正序阻抗之和。
4控制策略的研究现状
4.1集中控制
集中控制首先利用分层分区法将电压控制进行分级，然后在每个分级上分别进行无功平衡，最后通过综合协调的方式得到总控制方案。集中控制方法能够有效地降低各级控制变量之间的交互震荡，但由于方法中的区域划分是预先分配好的，不具有灵活性，且容易造成控制变量过多。有人将电压控制按时间和空间分为三个等级和一个安全预测级，通过算例分析验证了该方法能够有效的实现电压控制，并能显著抑制由交互作用而引起的震荡。
4.2分散控制
分散控制是根据系统的运行状态采用分散调整的方式来进行无功电压的控制，方法简单且容易实现，但其最明显的缺点在于难以得到全局最优化的控制策略。有相关文献采用九区图来确定系统当前运行状态所对应的控制策略，有效地提高了单个站点的电压合格率，但在存在有载调压设备的电网中容易造成不合理的电压调节现象。
4.3分时段控制
分时段控制一般是根据负荷曲线对24小时内系统的运行情况进行分段，将复杂的动态优化问题转换成分段静态优化问题来处理，极大地降低了计算的复杂度，减少了计算时间，并且能够有效地降低控制设备的动作次数。有学者为了解决无功优化过程中对于离散控制设备动作次数的约束问题，借助负荷概率模型对原负荷曲线进行分时段解耦，并据此将动态优化转换成了逐时段的连续优化，通过算例验证了该方法在解决此类问题上的有效性。
5结语
对配电网进行无功优化不仅可以改善配电网的电压分布，提高电力用户的电压质量，而且能有效地降低电能在配电网传输中的损耗，从而降低电力运行成本。本文对含PV节点配电网的无功优化及其控制策略进行了研究，经过理论分析和实例计算得到以下结论：通过分析发现了PV节点的无功出力修正量主要由PV节点处网络等值电抗矩阵和电压偏差决定，并据此设计了适用于计算含PV节点配电网潮流的改进前推回代算法，该算法有效克服了传统前推回代算法不能处理PV节点的困难，扩展了前推回代算法的适用范围。
参考文献
[1]张丽，徐玉琴，王增平，等.包含分布式电源的配电网无功优化[]电工技术学报，2011,26(3):168-174.
作者简介：陈建友（1979年10月2日）；性别：男；民族：汉；籍贯：江苏淮安；学历：本科；研究方向：电气自动化。
论文作者:陈建友
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/25
标签：节点论文; 算法论文; 电压论文; 配电网论文; 粒子论文; 功率论文; 线性规划论文; 《防护工程》2018年第29期论文;