基于网络Voronoi图的静止同步补偿器在电网中选址定容方法
【专利摘要】基于网络Voronoi图的静止同步补偿器在电网中选址定容方法，根据给定预算先行计算出可装配STATCOM的总容量，在指定装配数目的前提下，随机分配容量及安装初址。在此基础上，运用网络Voronoi图理论，以初址所处节点作为网络Voronoi图的“发生元”，以除发生元外，各节点与各发生元间的节点互阻抗作为Voronoi图的“耗费距离”，将网络划分为多个区域。在所得到各个区域中，计算区域无功需求占网络无功总需求的百分比，重新分配STATCOM容量；计算各节点与其他节点的“无功矩”的和，将所得和最小的节点作为该区域新的选址点。利用新的选址点，重复分区、容量分配及确定新址的计算，直至选址和分区都不再变化，即可得到优化的规划方案。
【专利说明】基于网络Voronoi图的静止同步补偿器在电网中选址定容方法
技术领域
[0001]本发明主要涉及电力电网技术领域，尤其是指一种基于网络Voronoi图的静止同步补偿器在电网中选址定容方法。
【背景技术】
[0002]随着全球经济的高速发展，对电力的依赖程度越来越高，电力系统向大型互联电网发展，已经成为世界各国现代电力系统发展的共同趋势。而由于电网互联，网络的结构不断复杂化，使得电网的稳定性问题日益突出，电压稳定性就是其中一种。在电网实际运行过程中，电力系统所消耗的除了有功功率之外，还需要大量的无功功率。无功功率可以实现电与磁之间的能量转换并为系统提供电压支撑，在提高电压稳定性方面起着决定性的作用，与电压崩溃甚至整个电网的振荡息息相关，因此适当的无功补偿对电网的稳定运行意义重大。
[0003]并联型的FACTS装置能够快速调节系统无功功率和维持节点电压的稳定，因而在电力系统中应用较多，静止同步补偿器(STATC0M)是其中一种。相较于另一种并联FACTS装置静止无功补偿器(SVC)，STATC0M具有响应速度更快、运行范围更宽、谐波电流含量更小的优势，尤其重要的是，STATC0M在电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流。因而在未来电网的发展过程中，多台STATC0M的同时投运也是必然的趋势。但由于经济等各方面的局限性，系统中不可能过多地装设此类设备，因而根据网络结构、运行方式和薄弱环节等进行优化配置，选择其最佳的安装地点及容量分配具有重要的研究意义和工程价值。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种基于网络Voronoi图的静止同步补偿器在电网中选址定容方法，该方法可给出在指定预算情况下静止同步补偿器的最优选址和容量分配方案。
[0005]本发明所采用的技术手段为:
[0006]基于网络Voronoi图的静止同步补偿器在电网中选址定容方法，包括以下步骤:
[0007]I)初次选址:在给定预算的基础上，计算可安装的静止同步补偿器的总容量，并设定给定的静止同步补偿器的安装个数，随机在电网中选择静止同步补偿器的安装地址及容量分配；
[0008]2)分区:以网络Voronoi图的区域划分方法为基础，以该安装地址作为网络Voronoi图的发生元即区域顶点，以电网内除发生元外的各节点与各发生元间的节点互阻抗作为网络Voronoi图的耗费距离，将电网划分为多个区域；
[0009]3)容量分配:在所得到的各个区域中，计算各区域无功需求占电网无功总需求的百分比，根据各区域无功需求重新分配各区域内静止同步补偿器的容量；
[0010]4)重新选址:在每个所述区域中，计算该区域内各节点与该区域内其他节点的无功矩之和，其中，无功矩等于无功需求与耗费距离的乘积，将该区域中无功矩之和最小的节点作为该区域新的安装地址；
[0011]5)获取最优选址:重复步骤2)、3)、4)，直至选址和分区不再变化，最后得到的选址即为静止同步补偿器的最优安装地址，最后的容量分配为该最优安装地址下的最优容量分配。
[0012]上述静止同步补偿器在电网中选址定容方法运用网络Voronoi图理论，将电网无功分区问题映射到网络Voronoi图，以静止同步补偿器安装节点作为发生元，以节点互阻抗作为耗费距离，可以利用现有的Voronoi算法较快速地得到给定安装点后的无功分区；在此基础上，利用“无功矩法”求无功分区中的“重心”，该“重心”即为安装新址;该“无功矩法”类比于密度不均匀物体求取重心的方法，将每个节点的无功需求类比为重力，耗费距离类比为不均匀物体上某点到重心的距离，将无功需求与耗费距离做乘积得到无功矩，类比重力与该点到重心的距离的叉乘得到的重力矩，其中，重力矩为向量，因而所有点的重力矩之和为零，而无功矩无向，因而类比为无功矩之和最小时即为无功分区内的无功重心，物体于重心处可以达到平衡，因而在无功重心处装设静止同步补偿器也应最易达到区域内无功平衡。实验结果表明，按照上述静止同步补偿器在电网中选址定容方法最终得到的选址和容量分配，可保证电网内的无功平衡，即由上述静止同步补偿器在电网中选址定容的规划方法为优化的规划方案，能在有限给定预算的前提下，得到最优的静止同步补偿器安装地点及容量分配，具有较大的工程价值。
[0013]上述步骤2)中是根据以下方法将电网划分为多个区域:比较电网中某一节点与所给定的所有发生元之间的耗费距离，然后将该节点划分到与该节点之间耗费距离最短的发生元的划分区域内。当对电网中除发生元外的所有节点均作这一比较，即可对全电网完成区域划分。
[0014]本发明所带来的有益效果为:
[0015]能在有限给定预算的前提下，得到最优的静止同步补偿器安装地点及容量分配，保证电网内的无功平衡，具有较大的工程价值。
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，基于网络Voronoi图的静止同步补偿器在电网中选址定容方法，包括以下步骤:
[0018]I)初次选址:在给定预算的基础上，计算可安装的静止同步补偿器的总容量，并设定给定的静止同步补偿器的安装个数，随机在电网中选择静止同步补偿器的安装地址及容量分配；
[0019]2)分区:以网络Voronoi图的区域划分方法为基础，以该安装地址作为网络Voronoi图的发生元即区域顶点，以电网内除发生元外的各节点与各发生元间的节点互阻抗作为网络Voronoi图的耗费距离，将电网划分为多个区域；
[0020]3)容量分配:在所得到的各个区域中，计算各区域无功需求占电网无功总需求的百分比，根据各区域无功需求重新分配各区域内静止同步补偿器的容量；
[0021]4)重新选址:在每个所述区域中，计算该区域内各节点与该区域内其他节点的无功矩之和，其中，无功矩等于无功需求与耗费距离的乘积，将该区域中无功矩之和最小的节点作为该区域新的安装地址；
[0022]5)获取最优选址:重复步骤2)、3)、4)，直至选址和分区不再变化，最后得到的选址即为静止同步补偿器的最优安装地址，最后的容量分配为该最优安装地址下的最优容量分配。
[0023]上述静止同步补偿器在电网中选址定容方法运用网络Voronoi图理论，将电网无功分区问题映射到网络Voronoi图，以静止同步补偿器安装节点作为发生元，以节点互阻抗作为耗费距离，可以利用现有的Voronoi算法较快速地得到给定安装点后的无功分区；在此基础上，利用“无功矩法”求无功分区中的“重心”，该“重心”即为安装新址;该“无功矩法”类比于密度不均匀物体求取重心的方法，将每个节点的无功需求类比为重力，耗费距离类比为不均匀物体上某点到重心的距离，将无功需求与耗费距离做乘积得到无功矩，类比重力与该点到重心的距离的叉乘得到的重力矩，其中，重力矩为向量，因而所有点的重力矩之和为零，而无功矩无向，因而类比为无功矩之和最小时即为无功分区内的无功重心，物体于重心处可以达到平衡，因而在无功重心处装设静止同步补偿器也应最易达到区域内无功平衡。电网中以静止同步补偿器安装节点作为发生元，以节点互阻抗作为耗费距离，可表征静止同步补偿器对网络中节点的电压影响。实验结果表明，按照上述静止同步补偿器在电网中选址定容方法最终得到的选址和容量分配，可保证电网内的无功平衡，即由上述静止同步补偿器在电网中选址定容方法为优化的规划方案，能在有限给定预算的基础上，得到最优的静止同步补偿器安装地点及容量分配，具有较大的工程价值。
[0024]上述步骤2)中是根据以下方法将电网划分为多个区域:比较电网中某一节点与所给定的所有发生元之间的耗费距离，然后将该节点划分到与该节点之间耗费距离最短的发生元的划分区域内。当对电网中除发生元外的所有节点均作这一比较，即可对全电网完成区域划分。
[0025]本规划方法的核心在于将电力网络无功分区问题映射到网络Voronoi图，以静止同步补偿器安装地址作为“发生元”，以节点互阻抗作为“耗费距离”，可以利用现有的Voronoi算法库较快速地得到给定安装地址后的无功分区。在此基础上创新应用类比思想，利用“无功矩”之和最小求得无功分区中的重心即安装新址。最后通过迭代算法，结果收敛后即为优化的规划方案。
[0026]上列详细说明是针对本发明一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
【主权项】
1.基于网络Voronoi图的静止同步补偿器在电网中选址定容方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)初次选址:在给定预算的基础上，计算可安装的静止同步补偿器的总容量，并设定给定的静止同步补偿器的安装个数，随机在电网中选择静止同步补偿器的安装地址及容量分配； 2)分区:以网络Voronoi图的区域划分方法为基础，以该安装地址作为网络Voronoi图的发生元即区域顶点，以电网内除发生元外的各节点与各发生元间的节点互阻抗作为网络Voronoi图的耗费距离，将电网划分为多个区域； 3)容量分配:在所得到的各个区域中，计算各区域无功需求占电网无功总需求的百分比，根据各区域无功需求重新分配各区域内静止同步补偿器的容量； 4)重新选址:在每个所述区域中，计算该区域内各节点与该区域内其他节点的无功矩之和，其中，无功矩等于无功需求与耗费距离的乘积，将该区域中无功矩之和最小的节点作为该区域新的安装地址； 5)获取最优选址:重复步骤2)、3)、4)，直至选址和分区不再变化，最后得到的选址即为静止同步补偿器的最优安装地址，最后的容量分配为该最优安装地址下的最优容量分配。2.根据权利要求1所述的基于网络Voronoi图的静止同步补偿器在电网中选址定容方法，其特征在于:所述步骤2)中是根据以下方法将电网划分为多个区域:比较电网中某一节点与所给定的所有发生元之间的耗费距离，然后将该节点划分到与该节点之间耗费距离最短的发生元的划分区域内。
【文档编号】G06Q50/06GK105913339SQ201610332803
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】王长香, 梁年柏, 涂亮, 甄鸿越, 武志刚, 朱林, 赵利刚, 周挺辉
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司, 华南理工大学