108] 根据步骤SllO或步骤Slll中获取的待选线路、所述待选线路的编号以及所述待选 线路对应的最大容抗值运用传统遗传算法确定串联电容器安装位置和容抗的最优方案。
[0109] 在第七步完成后，为确定串联电容器安装位置和容抗的最优方案，先建立求解含 小水电配电网串联电容器优化配置的数学模型。该模型的目标函数为安装串联电容器的投 资运行年费用最小，约束条件包括节点功率方程、串联电容器的容抗、节点电压、线路电流、 变压器容量、变压器分接头档位。具体公式如下：
[0110] 公式三
[0111] 公式四
[0112] 公式五
[0113] 公式六:〇 <Xcl ^ Xclmax
[0114] 公式七 ：Umin ^ Ui ^ Umax
[0115] 公式八：Ib SIbmax
[0116] 公式九:St ^Stmax
[0117] 公式十T STtmax
[0118] 上述公式三至公式十中：C为串联电容器单位容抗造价;K为待选线路总数;Xci和 Xcamax分别为待选线路1的串联补偿容抗及最大容抗值;r为折现率;η为偿还年限;α为设备折 旧维护率;β为电价;Tmax为最大负荷损耗时间；△ P Σ为总有功功率损耗;Pis和Qis分别为节 点i的注入有功功率和注入无功功率;Ui和Uj分别为节点i和j的电压;Gi^B ij和Sij分别为节 点i和j之间的互电导、互电纳和相角差;UPUmin分别为节点电压上下限；I b和I bmax分别为 线路b流过的电流和载流量;St和Stmax分别为变压器t输送的容量和额定容量;T t、TtmaJPTtmin 分别为变压器t的分接头档位及上下限。
[0119] 其中，在步骤SllO或者步骤Slll中获取的待选线路的最大容抗值X。即为公式六中 的最大容抗值Xcdrnx。
[0120] 然后运用传统遗传算法求解建立的含小水电配电网串联电容器优化配置的数学 模型得到安装串联电容器的最佳位置和容抗。具体步骤如下：
[0121] 步骤S120:根据所述待选线路的编号和所述最大容抗值形成初始种群。
[0122] 其中，在步骤S120中，形成初始种群的步骤包括：
[0123] 步骤S121:(如图3所示)根据所述待选线路的编号和所述最大容抗值对所述电容 器的串联补偿容抗值进行编码，形成初始种群。
[0124] 具体地，根据步骤SlOO设置的种群规模，用十进制整数对随机产生的数目为种群 规模的个体进行编码，形成初始种群。初始种群中每个个体编码先按步骤SllO或步骤S1104 至步骤S1106中确定的待选线路编号的顺序排列，再按步骤SlOO输入的有载调压变压器编 号由小到大的顺序排列。每条待选线路串联补偿电容器的容抗值要小于在步骤SllO求得的 最大容抗以满足公式六的要求。变压器分接头档位根据步骤SlOO输入的变压器分接头档位 由正的最大档位向负的最大档位按十进制整数依次编号，三绕组有载调压变压器仅对高压 侧分接头编号，变压器分接头的编码取值应满足公式十的要求。
[0125] 以图2的配电网为例，说明形成初始种群。采用十进制整数编码。每条待选线路串 联补偿电容器的容抗值在〇到表5中对应待选线路最大容抗值范围内选取。根据步骤SlOO设 置的I IOkV三绕组有载调压变压器高压侧分接头± 8 X 1.25 %和35kV双绕组有载调压变压 器分接头±3X2.5%，分别由正的最大档位向负的最大档位按十进制整数依次编号可得变 压器分接头编码取值范围为1~17和1~7。
[0126] 随机产生的初始种群中的一个个体编码为：[5,59,70,5,2,4,3,2,4，1，5]
[0127] 步骤S130:计算所述初始种群中个体的目标函数值，以得到安装串联电容器的投 资运行年费用最小的个体，对所述种群中每个个体按照公式三计算目标函数值。
[0128] 优选的，步骤S130中计算所述初始种群中个体的目标函数值具体包括：
[0129] 步骤S131:对所述初始种群中的个体进行解码，获得与所述待选线路对应的变压 器分接头档位值。根据个体编码中对应待选线路的编码确定各条待选线路装设串联电容器 的容抗值，根据个体编码中对应变压器的编码确定变压器的分接头档位。
[0130]以图2的配电网为例，说明对步骤S130中得到的个体编码进行解码。按照步骤S131 的编码方法可得图2所示配电网待选线路的串联补偿容抗值和变压器分接头档位如表6所 不。
[0131]表6图2配电网待选线路的串联补偿容抗值和变压器分接头档位
[0133] 步骤S132:根据所述变压器分接头的档位值计算所述个体的潮流，并生成潮流计 算结果；
[0134] 在步骤S132执行完成后，先用步骤SlOO设置的待选线路电抗值减去在步骤S132获 得的串联电容器容抗值得到该待选线路的新电抗值;用在步骤S132中得到的变压器分接头 档位作为变压器分接头新的档位;再运用传统前推回代潮流算法计算含小水电配电网的潮 流。
[0135] 以图2配电网为例，说明计算个体的配电网络的潮流。先根据步骤SlOO设置的配电 网的参数、用步骤S131得到的表6中待选线路的串联补偿容抗值和变压器的分接头档位求 得待选线路新电抗值和新的变压器分接头档位，再运用传统前推回代潮流算法对步骤S131 中得到的个体进行潮流计算。潮流计算显示所述个体的潮流不收敛，潮流计算结果中各节 点电压如表7所示。
[0136] 表7图2配电网潮流计算结果
[0139]步骤S133:根据所述潮流计算结果计算所述个体的目标函数值。
[0140]在步骤S132完成后，当由步骤S132中求得的潮流不收敛，或潮流结果不满足公式 七~公式九的要求时，将个体的目标函数值赋一个较大的值，即1〇9;否则，按照公式三计算 个体的目标函数值。
[0141] 以图2配电网为例，说明计算个体的目标函数值。由步骤S132可知，所述个体的潮 流不收敛，因此将所述个体的目标函数赋一个较大的值，即1〇 9。
[0142] 步骤S140:根据所述目标函数值确定所述电容器的安装位置和容抗值。
[0143] 优选的，所述步骤S140包括:步骤S141:对所述目标函数值进行解码，得到所述电 容器的安装位置和容抗值。
[0144] 具体地，在步骤S133完成后，运用传统的遗传算法进行优化计算。
[0145] 首先，定义当前种群为父代种群，根据步骤S133中求得的个体的目标函数值计算 父代种群中个体的适应度值；
[0146] 其次，对父代种群进行选择操作、交叉操作和变异操作得到子代种群；
[0147] 再次，对所述子代种群的全部个体目标函数值进行计算；
[0148] 然后，将所述子代种群插入到父代种群得到新种群；
[0149]最后，判断种群进化计算是否结束，当种群进化代数没有达到最大进化代数时，把 进化代数加1，并将新种群作为当前种群重复本步骤的计算，直至种群进化代数达到步骤 SlOO中输入的最大进化代数(Kmax)为止，就得到种群中每个个体的编码和目标函数值;否 则结束种群进化计算。
[0150] 以图2配电网为例，说明种群进化计算。在种群进化计算前，由步骤S121形成的初 始种群中的一个个体编码为[5，59,70,5,2,4,3,2,4，1，5]，该个体的目标函数值为10 9。通 过遗传算法种群进化的适应度计算、选择、交叉、变异和重插入等操作后得到的种群中的一 个个体编码为：[0,0,0,45,0,0,5,3,2,6,6]。由步骤3131的编码方法可知，该个体编码表示 在第4条待选线路，即线路7安装容抗值为45 Ω的串联电容器，其余线路不安装串联电容器； 1号IlOkV变压器高压侧档位编码为5,表示其分接头档位为+4 X 1.25%; 5~8号35kV变压器 高压侧档位编码分别为3、2、6、6，表示它们的分接头档位分别为+1 X2.5%、+2X2.5%、-2 X 2.5 %、-2 X 2.5 %。该个体的潮流收敛，不存在节点电压越限、线路电流越限和变压器容 量越限的情况，按照公式三计算得到目标函数值为184.4425万元。
[0151] 在上述具体的实施例中，步骤S141:对所述目标函数值进行解码，得到所述电容器 的安装位置和容抗值为：
[0152] 以图2配电网为例，说明确定串联电容器安装位置和容抗的最优方案。在步骤S133 种群进化计算结束后得到的最优个体为：[0,0,0, 29，0,0,5,3，2,6,7]。该个体的潮流收敛， 不存在节点电压越限、线路电流越限和变压器容量越限的情况，目标函数值为182.0428万 元。将该个体解码后可知，串联电容器的最优安装位置为第4条待选线路，即线路7,最优的 容抗值为29 Ω。此时1号变压器高压侧分接头档位为+4 X 1.25% ; 5~8号变压器的分接头档 位分别为+IX 2.5%、+2X 2.5%、-2X2.5%、-3X2.5%。其中，对个体解码可通过常见的表 格比对的方式，或者其它现有的解码方式解码，获得串联电容器安装的最优位置以及串联 的最优容抗值。
[0153] 本发明的目的是针对现有改善含小水电配电网电压质量的串联电容器选址定容 方法的不足，提出一种采用串联电容器改善含小水电配电网电压质量的方法，具有以安装 串联电容器的投资运行年费用最小为目标，节点功率方程、串联电容器容抗、节点电压、线 路电流、变压器容量和变压器分接头档位为约束条件优选串联电容器安装位置和容抗等特 点，从而为解决含小水电配电网丰水期电压过高和枯水期电压过低问题提供科学依据，确 保含小水电配电网能