一种无功功率补偿方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统领域，特别是设及一种无功功率补偿方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着现代特大型城市及主要负荷中屯、不断发展，负荷中屯、区外受电比例越来越 大，受端电网无功电源不足，电力系统运行状态不断向临界点附近靠近，且一些节点电压稳 定性较差，容易因负荷增加造成局部电压失稳。
[0003] 现有的考虑电压稳定性的无功优化方法有两大弊端，第一在识别薄弱环节之后即 开始W全网电压稳定裕度为目标或约束，没有将各个节点的薄弱程度纳入规划，因而结果 不能顾及节点的电压稳定性;第二，传统内点法在计算大规模系统时，优化速度慢，常常不 收敛。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于提出一种在大规模系统下收敛性强计算速度快的无功补偿算法， 且使得无功补偿在满足全网电压稳定裕度要求的同时，也使薄弱环节具有一定的电压稳定 裕度，提高电网有功承载能力和改善薄弱环节的电压稳定性。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0006] -种无功功率补偿方法，其特征在于，具体包括W下步骤：
[0007] 步骤1，获取节点的电压稳定裕度；
[000引步骤2,根据所述的节点电压稳定裕度，确定薄弱环节和无功补偿点；所述的薄弱 环节是指电压稳定性差，负荷承载能力有限而可能引起大面积停电事故的网络环节。
[0009] 步骤3,在所述无功补偿点上建立无功功率优化模型，建立引入薄弱性权重项和步 长约束的Levenberg-Marquar化最小二乘目标函数；
[0010] 步骤4,根据所述最小二乘目标函数推导得到的迭代步长，对所述步骤3中的无功 功率模型进行迭代求解，得到所述薄弱环节的无功补偿量。
[0011] 可选的，所述步骤3中的无功功率优化模型具体为：
[001引其中，Qic为负荷节点i新增补偿容量，Wi为该节点对应的薄弱性指标，L为所有负 荷节点，i为某负荷节点；
[0014]所述步骤3中的无功功率优化模型满足第一约束条件，所述第一约束条件具体为：
[0016]其中，(6 = (+1为给定电压稳定裕度要求下，最大负荷对当前负荷的比例;Pgi为节点 i有功出力，对负荷节点该值为〇，Pu为节点i有功负荷，Vi为节点i电压，节点j为与节点i直 接相邻的节点，Gij和Bij分别为节点i，j之间的电导和电纳，0为功率因数角；
[0017]所述步骤3中的无功功率优化模型满足第二约束条件，所述第二约束条件具体为：
[0019] 其中Qi。为节点负荷新增补偿容量，Ql功节点i的无功负荷，V功节点i的电压，Vj为 节点j的电压，Gu和Bu分别为节点i，j之间的电导和电纳，0为功率因数角；
[0020] 所述步骤3中的无功功率优化模型满足第=约束条件，所述第=约束条件具体为：
[0021] Vi,min<Vi<Vi,max
[0022] 其中，Vi,min为节点电压所允许的最小值，Vi,max为节点电压所允许的最大值；
[0023] 所述步骤3中的无功功率优化模型满足第四约束条件，所述第四约束条件具体为：
[0024] Qci < Qci.max
[0025] 其中，化i为发电机节点i的无功出力，QGi,max为发电机节点i无功出力的最大值。
[0026] 可选的，所述步骤3中的引入薄弱性权重项和步长约束的最小二乘模型为：
[00%]其中，x=[V，0]T为状态变量，W为对各个潮流方程项的对应权重，y为阻尼因子。
[0029] 可选的，所述步骤4中的迭代步长为：
[0030] dk = -[J(xk)Twj(xk)+wJ]-ij(xk)TWF(a)
[0031] 其中，Xk为第k步迭代后的状态变量，dk为第k+1次迭代的步长，F(Xk)为第k步迭代 后的潮流方程结果，J(Xk)为第k步迭代后的雅可比矩阵，化为第k次迭代的阻尼因子，I为单 位矩阵。
[0032] 本申请还包括一种无功功率补偿系统，具体包括：
[0033] 获取单元，用于获取节点的电压稳定裕度；
[0034] 第一确定单元，用于根据所述的节点电压稳定裕度，确定薄弱环节和无功补偿点；
[0035] 第二确定单元，用于在所述无功补偿点上建立无功功率优化模型，建立引入薄弱 性权重项和步长约束的Levenberg-Marquar化最小二乘目标函数；
[0036] 求解单元，用于根据所述最小二乘目标函数推导得到的迭代步长，对所述步骤3中 的无功功率模型进行迭代求解，得到所述薄弱环节的无功补偿量。
[0037] 可选的，所述第二确定单元中的无功功率优化模型具体为：
[0039] 其中，Qi。为负荷节点i新增补偿容量，CO 1为该节点对应的薄弱性指标，L为所有负 荷节点，i为某负荷节点；
[0040] 所述第二确定单元中的无功功率优化模型满足第一约束条件，所述第一约束条件 具体为：
[0042]其中，(6 = (+1为给定电压稳定裕度要求下，最大负荷对当前负荷的比例;Pgi为节点 i有功出力，对负荷节点该值为〇，PLi为节点i有功负荷，V功节点i电压，节点j为与节点i直 接相邻的节点，Gij和Bij分别为节点i J之间的电导和电纳，0为功率因数角；
[0043] 所述第二确定单元中的无功功率优化模型满足第二约束条件，所述第二约束条件 具体为：
[0044] 這【-狂i - KY/,化 Sin 0。- B,, COS 巧,）二 O 知-
[0045] 其中Qic为节点负荷新增补偿容量，Ql功节点i的无功负荷，Vi为节点i的电压，Vj为 节点j的电压，Gu和Bu分别为节点i，j之间的电导和电纳，0为功率因数角；
[0046] 所述第二确定单元中的无功功率优化模型满足第=约束条件，所述第=约束条件 具体为：
[0047] Vi,min<Vi<Vi,max
[004引其中，Vi,min为节点电压所允许的最小值，Vi,max为节点电压所允许的最大值；
[0049]所述第二确定单元中的无功功率优化模型满足第四约束条件，所述第四约束条件 具体为：
[0化0] Qci < Qci.max
[0051 ]其中，化i为发电机节点i的无功出力，QGi,max为发电机节点i无功出力的最大值。 [0052]可选的，所述第二确定单元中的薄弱性权重项和步长约束的最小二乘模型为： 1 r
[0化3] mi打巧(对=;尸f你 +知铃一义狂）（义一义〇:)
[0054] 其中，X =[ V，0 ] T为状态变量，W为对各个潮流方程项的对应权重，y为阻尼因子。
[0055] 可选的，所述求解单元中的迭代步长为：
[0056] dk = -[J(xk)Twj(xk)+wJ]-ij(xk)TWF(a)
[0057] 其中，Xk为第k步迭代后的状态变量，dk为第k+1次迭代的步长，F(Xk)为第k步迭代 后的潮流方程结果，J(Xk)为第第k步迭代后的雅可比矩阵，化为第k次迭代的阻尼因子，I为 单位矩阵。
[005引本方法采用带薄弱性权重的最小二乘作为无功优化的目标函数，将补偿容量向薄 弱节点倾斜，保证了薄弱节点的电压稳定裕度，同时在约束条件中给入全网的电压稳定约 束，使得所得的无功补偿结果也满足全网有功承载能力的要求，因此补偿结果兼顾了电网 有功承载能力和节点电压稳定裕度。
[0059] 优化算法采用了自适应LM方法，对目标函数的修正保持了迭代特性，因此在大规 模系统中保持良好的收敛性，相较于内点法收敛性更强，收敛速度更快。
【附图说明】
[0060] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可W根据运些附图 获得其他的附图。
[0061 ]图1为本发明实施例无功功率补偿方法流程图。
[0062]图2为本发明实施无功功率补偿系统的结构图。
【具体实施方式】
[0063] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0064] 本发明的目的是提供一种无功功率补偿方法，如图1所示，具体包括W下步骤：
[0065] 步骤101，获取节点的电压稳定裕度；
[0066] 步骤102,根据所述的节点电压稳定裕度，确定薄弱环节和无功补偿点；
[0067] 步骤103,在所述无功补偿点上建立无功功率优化模型，建立引入薄弱性
[0068] 权重项和步长约束的Levenberg-Marquar化最小二乘目标函数；
[0069] 步骤104,根据所述最小二乘目标函数推导得到的迭代步长，对所述步骤
[0070] 3中的无功功率模型进行迭代求解，得到所述薄弱环节的无功补偿量。
[0071] 可选的，所述步骤3中的无功功率优化模型具体为：
[0073] 其中，Qi。为负荷节点i新增补偿容量，O 1为该节点对应的薄弱性指标，L为所有负 荷节点，i为某负荷节点；本申请的无功功率模型在保证有功补偿容量较小的基础上，W薄 弱环节得到较大补偿为目标函数，从而兼顾了经济性与节点电压稳定性。
[0074] 所述步骤3中的无功功率优化模型满足第一约束条件，所述第一约束条件具体为：
[0076] 其中，(6 = (+1为给定电压稳定裕度要求下，最大负荷对当前负荷的比例;Pgi为节点 i有功出力，对负荷节点该值为〇，PLi为节点i有功负荷，V功节点i电压，节点j为与节点i直 接相邻的节点，Gij和Bij分别为节点i J之间的电导和电纳，0为功率因数角；
[0077] 第一约束条件为有功功率约束条件，采用极坐标的潮流方程，为使得无功功率补 偿的结果满足全网的有功承载能力，需要满足第一约束条件。
[0078] 所述步骤3中的无功功率优化模型满足第二约束条件，所述第二约束条件具体为：
[0080] 其中Qic为节点负荷新增补偿容量，Ql功节点i的无功负荷，Vi为节点i的电压，Vj为 节点j的电压，Gu和Bu分别为节点i，j之间的电导和电纳，0为功率因数角；
[0081] 所述步骤3中的无功功率优化模型满足第=约束条件，所述第=约束条件具体为：
[0082] Vi,min<Vi<Vi,max
[0083] 其中，Vi,min为节点电压所允许的最小值，Vi,max为节点电压所允许的最大值；
[0084] 所述步骤3中的无功功率优化模型满足第四约束条件，所述第四约束条件具体为：
[00化]QGi < QGi,max