考虑负荷动态特性的油田配电网高压无功优化技术研究

抽油机动态负荷特性致使油田高压配电网功率流动呈现波动性,因此不能依据单一的负荷水平对高压配电网进行并联电容器无功配置。基于抽油机周期性交变的载荷特点,利用负荷概率模型提出一种考虑负荷动态特性的油田配电网高压无功补偿优化方法。该方法以最小化年度总费用为目标建立无功优化数学模型,利用目标灵敏度确定电容器补偿位置,采用差分进化算法对电容器优化容量进行求解。最后通过实例分析,验证了该方法的有效性和实用性。     

考虑季节性负荷变化的配电网无功优化研究

针对配电网季节性负荷水平变化大、电压合格率低以及网损大的情况进行分析。提出考虑季节负荷变化的无功优化方法,将补偿地点选取与容量确定分开进行,对传统最大降损法进行改进。以某市配网作为实例验证,以全网参数建模,取每季最大负荷优化,结果证实其可大大提高该地区供电质量、降低网损。最后对串补方案进行论证,得出对供电半径较大的配网,并补串补结合可更有效地提高配电网的供电可靠性和经济性。     

考虑负荷多无功用电场景的城市配电网无功优化配置

高比例电力电子设备与高比例分布式光伏的广泛接入以及城市电缆化率的提升,使配电网用户侧的无功特性变得复杂,导致负荷无功用电不确定性增加,不利于配电网安全运行。因此,为了更好地进行无功优化配置,文章采用不同负荷日功率因数变化曲线的组合场景及其概率来反映无功用电的不确定性,以运行成本的期望值最小为目标,建立多无功用电场景的期望值优化配置模型。首先,利用多重一维卷积自编码器(one-dimensional convolutional autoencoders,1D-CAEs)提取不同用户日功率因数数据的低维表征;随后,利用k-means方法进行场景缩减,获得典型日功率因数变化场景,并组合出多用户的场景集;最后,建立期望值无功优化模型,采用粒子群算法求解,确定出最优配置方案。依据上海市某配电网不同类型用户实际的无功用电信息,采用改进的IEEE 33节点系统进行仿真,以验证所提方法的有效性。     

考虑负荷多无功用电场景的城市配电网无功优化配置

高比例电力电子设备与高比例分布式光伏的广泛接入以及城市电缆化率的提升,使配电网用户侧的无功特性变得复杂,导致负荷无功用电不确定性增加,不利于配电网安全运行。因此,为了更好地进行无功优化配置,文章采用不同负荷日功率因数变化曲线的组合场景及其概率来反映无功用电的不确定性,以运行成本的期望值最小为目标,建立多无功用电场景的期望值优化配置模型。首先,利用多重一维卷积自编码器(one-dimensional convolutional autoencoders,1D-CAEs)提取不同用户日功率因数数据的低维表征;随后,利用k-means方法进行场景缩减,获得典型日功率因数变化场景,并组合出多用户的场景集;最后,建立期望值无功优化模型,采用粒子群算法求解,确定出最优配置方案。依据上海市某配电网不同类型用户实际的无功用电信息,采用改进的IEEE 33节点系统进行仿真,以验证所提方法的有效性。     

考虑泵类负荷特性的低压配电网分散无功补偿优化配置

针对以增氧泵、抽水泵等农业负荷为主的低压配电网台区常出现馈线末端电压过低而导致泵类负荷无法正常启动的问题,提出了考虑泵类负荷特性的低压配电网分散无功补偿优化配置模型。模型中目标函数综合考虑了补偿装置的投资成本和降低台区网损的经济效益,约束条件包括配电台区在泵类负荷正常运行和启动条件下的各种约束。采用sigmoid函数近似逼近目标函数中不连续的符号函数,并采用在离散取值附近曲率较大的非线性罚函数处理无功补偿容量的离散变量特性,进而采用原对偶内点法求解优化模型。通过对某个实际低压配电台区的计算分析,验证了该方法获得的补偿方案能够改善配电台区电压质量,保证泵类负荷的正常启动,并能有效降低台区网损。     

考虑多负荷水平的中低压配电网无功补偿优化规划

建立了计及配电网中压和低压无功补偿优化规划的数学模型,提出了基于遗传算法的求解方法。所提模型和算法可处理多个负荷水平,同时优化补偿电容器的容量和分组数。为评估电容器在各负荷水平下的补偿效果,设计了补偿电容器投切模拟的流程。算法首先基于灵敏度分析和单位投资降损指标选择中压和低压待选补偿点,大大减小了搜索空间。算例分析表明了所提算法的有效性。     

考虑光伏无功分区计价的配电网无功优化

考虑无功成本并利用光伏逆变器的无功功率输出进行无功优化,可以提高硬件资源利用率和降低电站运维成本,为此计及电力市场环境下的无功成本,提出了并网光伏无功功率分区计价模型。首先研究光伏并网逆变器无功出力运行策略,以日配电网综合运维成本最小为优化目标,构建含响应光伏逆变器无功分区电价、静止无功补偿器、有载调压变压器和电容器组投切的配电网无功优化模型;继而采用二阶锥规划和大M法等数学手段处理模型中的非线性项,并利用奔德斯分解方法对模型分割求解,从而保证在计算收敛情况下有较高的求解速度;最后采用改进IEEE-33节点在MATLAB计算平台上验证了数学模型、求解方法与控制策略的正确性和有效性。     

考虑DLC空调负荷轮控的高压配电网无功优化模型

该文提出一种考虑直接负荷控制(direct load control,DLC)空调负荷轮控的高压配电网无功优化模型。先对DLC空调轮控的控制特性进行分析,针对台区内多台受控空调同时启动,结合空调负荷静态等值电路和台区电网戴维南等值,推导了对应负荷聚合商台区接入点的启动电压计算公式。在此基础上,从负荷侧和电源侧对高压配电网的无功优化问题进行建模,分别建立DLC空调负荷削减最优分配模型和考虑主变调压机构闭锁的无功优化模型。采用免疫遗传算法对前者进行求解,获取在DLC空调轮控的电压启动约束;将其约束引入到后者中,形成考虑DLC空调负荷轮控的高压配电网无功优化模型,再采用内点法进行求解。最后,通过成都某实际25节点的110kV高压配电网和一条负荷聚合商管理的10kV馈线系统的仿真分析,验证了所建模型的有效性。     

油田配电网负荷特性研究与无功优化补偿实践

油田配电网的负荷多为感应电机类负荷,无功负荷大,功率因数低,无功功率对油田配电网运行的影响很大。根据抽油机有功功率近似正弦曲线变化而无功功率基本不变的特点,指出不能依据功率因数来投切补偿电容器,提出了油田配电网抽油机无功分散补偿、配电变压器低压侧固定分组补偿等系列补偿方案。选取1条典型配电网线路,采用优化补偿软件进行计算,按计算结果对油田配网馈线实施了补偿。建立了油田配电网无功监测试验系统,通过对无功补偿前后测量数据的比较,验证了补偿方法的正确性。     

考虑负荷特性的有源配电网变电站优化规划方法

针对未来规划区域面临大规模分布式电源接入的场景,提出了一种考虑负荷特性的有源配电网变电站优化规划方法。首先,分析规划区域内的不同类型负荷的负荷特性曲线;其次,从可靠性的角度出发,结合分布式电源出力的时序特性曲线,综合考虑变电站主变故障及DG出力的时序特性,根据分布式电源加入前后可靠性不变的原则,提出了一种分布式电源置信容量评估方法;再次,结合加权Voronoi图算法,提出了一种考虑负荷特性的有源配电网变电站选址定容方法。最后通过实际算例的对比分析,说明了方法的科学性和实用性。     

考虑负荷变化的配电网动态优化

为了减少一段时期内配电网运行方式的切换次数,提出一种考虑负荷变化的配电网动态优化方法,该方法将考察时期分成一系列时间段,根据各个时间段的负荷预测结果,以线损最低为目标函数,分别得出各个时间段的最佳运行方式,并将具有相同运行方式的相邻时间段加以合并,在此基础上,定义了方式切换最小收益阈值,只有运行方式调整后的收益超过该阈值的方式切换才被允许,从而避免了切换收益小或刚切换不久又要进行方式调整的不必要的方式切换,并得出了恰当的方式切换时机.还讨论了在量测数据缺乏的情况下,线损和电压降落的简化计算方法.最后给出一个实例,表明了提出方法的可行性.     

考虑负荷变化的配电网动态优化

为了减少一段时期内配电网运行方式的切换次数,提出一种考虑负荷变化的配电网动态优化方法,该方法将考察时期分成一系列时间段,根据各个时间段的负荷预测结果,以线损最低为目标函数,分别得出各个时间段的最佳运行方式,并将具有相同运行方式的相邻时间段加以合并,在此基础上,定义了方式切换最小收益阈值,只有运行方式调整后的收益超过该阈值的方式切换才被允许,从而避免了切换收益小或刚切换不久又要进行方式调整的不必要的方式切换,并得出了恰当的方式切换时机。还讨论了在量测数据缺乏的情况下,线损和电压降落的简化计算方法。最后给出一个实例,表明了提出方法的可行性。     

考虑电容器电压特性的配电网无功规划

传统的配电网无功规划中,补偿电容器的容量往往被当作固定值,事实上,电容器的实际补偿容量和其接入点的电压水平有着很大的关系。考虑电容器的电压特性,以年综合费用最小为目标,建立了配电网无功规划模型。针对该模型的特点,提出采用自适应遗传算法进行求解。通过33节点和69节点配电网的仿真分析对模型进行验证。     

考虑相关性的含风电的配电网无功优化

随着间歇性分布式电源如风电的大量接入,有必要考虑其随机性和相关性对配电网无功优化的影响。首先,采用秩相关系数表示风速和负荷间的相关性,并利用拉丁超立方采样生成具有相关性的初始样本,再应用同步回代缩减法进行场景缩减,以提高计算效率;其次,建立了基于多场景的配电网无功优化模型,综合考虑了并联电容器、静止无功补偿器、有载调压变压器等电压-无功控制设备;然后,应用二阶锥松弛技术将传统无功优化模型转换为混合整数二阶锥规划模型,降低了求解难度;最后,通过改进的IEEE 33节点配电网验证了本文模型的合理性,并重点研究了相关性对无功优化的影响。     

考虑区域负荷无功裕度的无功电压优化分区方法

考虑到无功电压分区控制对区域无功平衡能力的要求,提出了区域负荷无功裕度的概念,并建立了同时考虑节点间电气耦合程度、区域静态无功平衡能力与无功储备分区要求的无功电压优化分区模型。模型包括使各分区区域电气半径平方和最小与使所有分区中区域负荷无功裕度值最小的分区无功裕度值最大两个目标函数,约束方面要求各分区内静态无功平衡。针对所建模型的特点采用了多目标自适应进化规划算法求解,并基于IEEE 39节点算例系统,仿真对比分析了所提方法的特点,仿真结果验证了方法的有效性。     

考虑电容器电压特性的配电网无功补偿研究

因电容器的补偿容量和其接入点的电压水平有着密切关系,所以在潮流分析的基础上,提出一种考虑电容器电压特性,利用节点无功裕度排序法找到系统无功源最佳配置点进行无功补偿的方法。结合某地区配电系统的实际应用,采用该方法对其无功补偿情况进行了分析,仿真结果与实际测试验证了该方法的有效性。     

考虑电容器动作次数的配电网无功优化解法

根据采用递归合并模式划分策略来启发式地考虑电容器动作次数约束,将时间段的无功优化近似解耦为若干子时间段的无功优化,子时间段数目即为约束的动作次数,挖掘并定义子时间段的期望特征网络,结合期望特征网络,建立物理意义更为明确的子时间段多目标无功优化模型,并采用自适应遗传算法来求解此无功优化模型,所有子时间段无功优化模型求解完毕即得到原无功优化模型的解。仿真算例验证了优化模型以及求解思路、算法的有效性。     

考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化

在保证光伏电源有功出力最大的情况下,将光伏逆变器的剩余容量作为连续可调的无功电源研究了含光伏电源的配电网无功优化问题。在分析光伏发电出力随机性和不确定性的基础上,建立了光伏电源出力的概率分布模型,并以配电网有功网损和总电压偏差之和最小为目标函数,建立了考虑光伏逆变器剩余容量的配电网无功优化模型,采用线性递减权重粒子群算法(Lin WPSO)对离散变量进行处理,并寻求无功优化最优解。通过IEEE33节点系统算例仿真,验证了本文所提出的模型和方法更接近实际,可以有效降低配电网总电压偏差,改善配电网电压水平,降低配电网有功网损,验证了本文模型和方法的正确性和有效性。     

考虑时序特性的主动配电网无功电源规划

高渗透率的不可控分布式电源的接入引起配电网安全运行问题日益显著,无功电源能够有效缓解配电网的运行风险。基于此,文中在无功电源规划阶段充分考虑光伏和负荷的时序特性,建立以马尔科夫链为基础的时序模拟模型,并构建了考虑主动配电网调压需求的时序综合灵敏度选址方法,然后计及配电网的主动管理形成了投资层面和模拟运行层面的无功电源二层规划模型,投资层考虑转换为等年值的静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的投资成本,运行层考虑配电网的年运行费用,并采用遗传算法进行求解,算例结果表明:所提方法充分考虑了主动配电网的多种特点,有效降低了配电网损耗、改善配电网电压水平。     

考虑安全性的含风电场配电网动态无功优化

研究了双馈异步发电机(DFlG)的灵活无功调节能力,将其无功输出作为连续控制变量参与配电网动态无功优化。鉴于DFIG有功输出功率的波动性,提出了一种基于DFIG有功输出功率变化趋势的自适应分时段法。鉴于目前配电网无功优化重视经济性而轻视安全性的情况,提出了同时考虑经济性与安全性的无功优化目标函数。对配电网进行分区,计算其各区域的安全性指标,将该安全性指标权重加入到安全性目标函数中,并采用改进差分进化算法和内点法分别对离散控制变量和连续控制变量交替求解。最后,利用IEEE 33节点系统对本文所提出的动态无功优化模型进行仿真分析,结果表明系统网损得以明显降低,其配电网安全性也得到提高,证明了该方法的可行性和有效性。