配电网中谐波影响下的无功优化规划问题分析

在配电网中,为了降低网损、提高供电效率,一般会装设大量的电容器进行无功优化,但由于配电网中非线性负载的工作方式的原因,会出现谐波污染,在谐波频率下,系统与电容器之间容易产生谐波谐振或谐波放大,从而使系统的谐波畸变率变大,破坏了配电网的安全运行.基于此,重点分析了考虑谐波因素的配电网无功优化规划数学模型、配电网络元件的谐波模型与配电网的谐波潮流.     

抑制谐波的配电网无功优化规划

在配电网中,为进行无功优化以降低网损,装设了大量的电容器.这些电容器的装设,导致了在谐波频率下,容易产生系统与电容器之间的谐波谐振或谐波放大,从而使系统的谐波畸变率大为增加,破坏了系统的安全运行.针对这一问题,文中提出了谐波畸变情况下对配电网进行无功优化规划的模型,给出了用灵敏度指导遗传算法进行求解的具体步骤,并用VB编制了仿真程序,对实际配电网进行了仿真计算.计算结果表明,该模型能使电网在满足电压和谐波标准约束的情况下,系统网损和谐波畸变率均得到改善,且大大提高了寻优效率,验证了文中所提方法的有效性.     

基于IGSO计及谐波电压畸变的无功优化

近年来电力电子装置的广泛应用引起了谐波污染。如果直接对电力系统进行无功优化,谐波频率下容易产生系统与电容器之间的谐振或谐波放大,使系统的谐波畸变率大为增加,破坏系统的安全运行。针对这一问题,提出了计及谐波电压畸变的无功优化模型;在网损最小的基础上,将各节点基波电压和总谐波畸变率越限情况以惩罚项的形式加入目标函数中,将改进萤火虫算法（IGSO）应用到无功优化中,给出基于IGSO计及谐波电压畸变的无功优化具体步骤。通过对IEEE 30节点算例的仿真分析,验证本方法的可行性和优越性,在减小网损和总谐波畸变率的同时,提高了收敛速度和计算精度。     

谐波影响下电力电容器的协调无功降损方法

传统采用退火—逐步优化算法对电力系统中的电容器,进行多形态高载荷负荷协调时,未综合考虑谐波影响下电容器的负荷状态,无法对总谐波畸变进行有效控制,降损效果差;因此提出新的谐波影响下电力电容器的协调无功降损方法,通过谐振影响下的电力电容器优化配置数学模型,综合考虑谐波影响下电力电容器电能消耗总金额和配置电容器所需的费用,获取谐波影响下电容器的电压总谐波畸变率;通过微粒群优化算法,确保各节点电压总谐波畸变率控制在规定限值以内,对电容器进行优化配置,实现电容器的无功降损控制。实验结果说明,采用所提方法优化配置后的电容器可有效抑制谐振发生,可降低约37%的电网损耗,具有节能高的优势。     

配电网无源滤波器的优化配置

为了治理多谐波源对配电网电能质量的污染,研究了无源滤波器在配电网的优化配置。综合考虑投资费用、电压畸变率和谐振条件建立了无源滤波器优化配置的数学模型,该模型是一含约束、不可微、非线性的规划模型。运用导纳矩阵的灵敏度因子寻找配电网中各次谐波滤波器的最佳配置位置,然后采用人工免疫算法对滤波器的参数进行寻优。在保证网络各节点谐波电压和总谐波畸变率符合谐波标准以及滤波器安全可靠运行的前提下,使得全网滤波器的投资费用最少。研究表明,该方法能有效地抑制网络中各节点谐波电压畸变,提高了配电网电能质量,并通过与遗传算法比较,得出免疫算法能避免陷入局部最优。     

基于PSO考虑谐波影响的补偿电容器优化配置

配电网合理的电容器配置不仅可以有效改善电网的电压水平，降低系统的有功网损，而且能够避免谐波谐振或电流放大，该文在建立电容器优化配置问题的非线性整数规划模型时，考虑了电压谐波畸变率约束条件，以保证优化方案下的各节点电压总谐波畸变率控制在规定限值以内。文中应用了一种简单有效，且收敛性很好的演化计算算法－微粒群优化算法（PSO）进行问题的求解，从编码方式，操作过程，目标函数选取，参数调节以及信息共享机制等五个方面分析了该算法的优越性，并给出了用于电容器优化配置问题中算法的具体求解步骤。对2个不同规模的IEEE测试系统的优化计算表明，微粒群算法可以很好地获得电容器优化配置问题的全局最优解。     

基于无功优化的配电网检修计划编制

从配电网检修计划编制的实际情况出发,将无功优化结合到配电网检修计划优化模型中,同时考虑了线路故障等级的检修时间优化和和设备检修时最优负荷转移路径.针对多种约束条件,对经济性最优为目标的检修计划,把通过改进小生境遗传算法和蚁群算法优化的配电网检修计划时间优化方案作为基于无功优化负荷转移路径的输入条件;利用一种高效的启发式搜索技术Tabu搜索算法得到使配电网损耗降低最大对应的最优节点解,并在该点通过并联电容器来降低网损.最后对36节点算例进行仿真,结果表明:该方法可适应配电网检修计划需要,从而达到经济调度的目的;配电网检修计划中引入无功补偿优化,可大幅降低网损,且对节点电压有一定提升作用.     

含风电抽油机的油田配电网区域无功优化技术研究

风电在抽油机上的投入使用节约了大量能源,却给电网的运行方式造成较大的影响。基于PQ潮流算法和混沌遗传算法对配电网进行无功优化,考虑系统的经济性和安全性,并以系统的实时潮流约束、节点电压、功率因数和补偿容量为约束条件,建立配电网区域无功优化数学模型。在模型中,系统的安全性和经济性互为约束,使无功优化模型更实用,更好地保证电网经济稳定运行。     

基于灵敏度分析的谐波治理设备多目标优化配置方法

在非线性负荷和分布式电源大量接入配电网的背景下,配置有源电力滤波器是解决电压波形畸变、谐波损耗激增、电能质量下降等一系列谐波污染问题的有效措施之一。为合理选择配电网中有源电力滤波器安装位置与容量,协调谐波治理成本和效果之间的关系,文中提出一种基于灵敏度分析的有源电力滤波器多目标优化配置方法,实现了有源滤波器位置和容量的快速求解。建立配电网谐波潮流计算模型,使用灵敏度分析方法处理所有节点,获得了安装节点集合;考虑节点电压的谐波畸变率和投资成本,建立滤波器容量优化模型;通过分解多目标进化算法求解优化模型;对IEEE 18节点配电系统进行仿真计算,结果表明了文章所提方法的有效性。     

具有谐波抑制功能的综合电能质量控制系统设计

传统电压无功装置在调节时大都不考虑谐波因素的影响,而实际工程中谐波会带来很大危害.提出了一种具有谐波抑制功能的综合电压无功电能质量调节装置,并分析了系统谐波放大产生的原因及其抑制策略.此外,采用了多目标的电压无功谐波优化控制,同时考虑电压质量、无功、网损和谐波畸变率等多个优化目标,建立了多目标优化模型,实现对电压无功谐波的最优控制策略.仿真和实验证明了该装置及所得控制策略的有效性.     

兼顾降低网损和抑制谐波要求的配电系统优化运行

配电变压器的分接头调整、分段开关和联络开关的开合、并联电容器和滤波器的投切等，都会对系统的谐波阻抗产生影响，进而影响谐波在电网中的传播和分布，严重时会引起谐波的谐振和放大。针对这一问题，该文提出了谐波畸变情况下配电网络优化运行的概念和模型。该模型统一考虑了网络重构、配电变压器分接头调整及并联电容器和无源滤波器的投切等各种手段的协调配合，使得配电网在满足电压和谐波标推约束、电容器和滤波器满足自身安全约束的情况下系统网损和谐波畸变最小。文中给出了应用遗传算法进行求解的具体方法。一个18节点配电系统的算例结果表明了该方法的有效性。     

基于DSP的配电网电量测量系统研制

研制了一种基于DSP实现配电网中三相电压、电流、功率、功率因数、电能、THD(谐波畸变率 )的测量系统。该系统采用交流采样 ,硬件电路简单可靠 ,测量快速准确 ,应用方便灵活 ,可作为配电自动化系统中的RTU装置。     

居民用户谐波调查及仿真分析

调查了多种低压民用负荷的谐波情况和典型配电网变压器低压侧的中性线电流和相线电流情况。低压民用负荷会产生大量的谐波和畸变功率,且功率因数较低,是影响配电网无功含量和功率因数的主要因素。配电网中性线电流中的三倍次谐波含量很高,相电流中奇次谐波含量很高,而且配电网的谐波网损很大。利用电磁暂态仿真程序ATP建立了两类主要的低压民用负荷模型,模型的仿真结果与实测数据基本吻合。     

计及不确定性和谐波畸变的分布式电源最优配置

针对配网中存在谐波畸变,且存在多种不确定因素的问题,在分布式电源(distributed generator,DG)优化配置模型中考虑了谐波畸变限值,并利用区间数表示不确定因素。DG优化模型以DG成本电价、网络损耗及电压稳定性为指标,并在满足配网潮流安全性约束的基础上增加谐波畸变限值的约束,建立多目标优化模型。最后利用基于区间TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution)算法定量分析不确定因素的影响,并与非劣排序遗传算法(nondominated sorting genetic algorithm,NSGA)相结合求出DG最优配置方案。算例验证表明该方法可有效降低谐波畸变率,实现DG发电效益和供电质量的综合最优。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

Optimal capacitor placement for power systems with nonlinear loads

The purpose of this paper is to derive a systematic procedure to decide the optimal location and size of compensation shunt capacitors for distribution systems with harmonic distortion. A set of indices determined by the sensitivity of voltage variation, real power loss and harmonic distortion to the reactive power source is used to decide the optimal location of the shunt capacitors. The problem is formulated as a nonlinear programming of the minimization of real power loss and capacitor cost under the constraints of voltage limits and total harmonic distortion. A practical power system is selected for computer simulation to test the efficiency of the proposed method. It is found that both the system loss and harmonic distortion can be reduced very effectively by this method.     

考虑区域安全评估指标的配电网无功优化

目前电力系统的无功优化大多注重经济性问题,较少考虑电网的安全性。为解决配电网络安全性较为突出的问题,提出了将安全性目标函数加入配电网无功优化中的算法,即将配电网络分区,采用安全评估指标对各个区域进行评估,得出表征该区域安全程度的安全性指标,将其加入各自的安全性优化目标函数中,使得整个配电网络网损达到最小的同时安全性得以提高,有利于系统更好地安全、经济运行。分析某地区电网的算例证明了该算法的有效性和实用性。