现代电网规模庞大,覆盖区域广泛,电网中的节点数目和系统连接线路数目众多。电力系统无功优化可以提高运行电压水平,改善电压质量,从而很好的改善电力系统的运行性能。目前学者们对无功优化算法及模型进行大量的研究,已有的方法大致可分为传统方法和人工智能方法。人工智能算法起步较晚,虽然具有显着的优点,但不易于收敛到局部较优解,计算费时,仍处于研究开发阶段,不利于大规模电网的无功优化;传统方法应用较早,比较成熟,利于在大规模电网中应用,虽然存在一定的误差,但在工程可以接受的范围之内。
内点法是线性规划的一种,收敛性好,收敛速度快,适用于大规模电网的优化计算。由于内点法的解始终为约束条件的内点,没有明显的不等式约束处理过程,但是其始点要求必须为内点。改进内点算法用于较优潮流问题、电压稳定性控制、求解无功优化问题、研究一般非线性规划及二次规划等方面。
内点法是一种线性规划算法,该算法的优点是迭代收敛次数稳定,适用于大规模电力系统的无功优化计算。内点法的基本思想是从初始内点出发,沿着可行的方向求得使目标函数值下降的后续内点,在沿另一个可行的方向求出使目标函数值下降的内点,重复以上步骤,可在行域内部向较优解迭代,得到由内点组成的序列,使目标函数值严格单调下降,与迭代次数和系统规模无关。
目前,内点法已发展为三个分支:投影尺度法、仿射变换法及原对偶路径跟踪法。这三类算法中,投影尺度法在实际使用中很少使用,而仿射尺度法和原对偶路径跟踪法使用较广。原对偶路径跟踪法由于其收敛迅速、鲁棒性强、对初值的选择不敏感,是目前研究较多的内点算法。
采用内点法进行无功优化需要与潮流计算相结合。在潮流计算的基础上获得初始运行状态点,然后再这个初始状态点上线性化目标函数及约束条件。采用内点法进行无功优化时,在接近较优点时往往会出现“锯齿现象”,即运行状态点在两个点上来回震荡。计算时首先需要判断是否出现“锯齿现象”。判断该现象可根据前后两次迭代中,控制变量的变化方向是否发生变化来判断;其次如果判断出现了“锯齿现象”,就将状态点回退到上一状态点,将迭代步长减半,即自动减不长,重新形成线性问题,进行线性规划计算。
针对某区域的无功电压现状,建立以网损较小为目标函数,并兼顾电压质量较好,采用原对偶路径跟踪法进行无功优化,对有无设备及变压器抽头的合理投切调整,使得电网的电压质量得到大幅度提升,同时也将使系统运行网络损耗明显降低。
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