基于改進內點法的區(qū)域電網無功優(yōu)化

時間：2020-01-05

現(xiàn)代電網規(guī)模龐大，覆蓋區(qū)域廣泛，電網中的節(jié)點數(shù)目和系統(tǒng)連接線路數(shù)目眾多。電力系統(tǒng)無功優(yōu)化可以提高運行電壓水平，改善電壓質量，從而很好的改善電力系統(tǒng)的運行性能。目前學者們對無功優(yōu)化算法及模型進行大量的研究，已有的方法大致可分為傳統(tǒng)方法和人工智能方法。人工智能算法起步較晚，雖然具有顯著的優(yōu)點，但不易于收斂到局部較優(yōu)解，計算費時，仍處于研究開發(fā)階段，不利于大規(guī)模電網的無功優(yōu)化；傳統(tǒng)方法應用較早，比較成熟，利于在大規(guī)模電網中應用，雖然存在一定的誤差，但在工程可以接受的范圍之內。

內點法是線性規(guī)劃的一種，收斂性好，收斂速度快，適用于大規(guī)模電網的優(yōu)化計算。由于內點法的解始終為約束條件的內點，沒有明顯的不等式約束處理過程，但是其始點要求必須為內點。改進內點算法用于較優(yōu)潮流問題、電壓穩(wěn)定性控制、求解無功優(yōu)化問題、研究一般非線性規(guī)劃及二次規(guī)劃等方面。

內點法是一種線性規(guī)劃算法，該算法的優(yōu)點是迭代收斂次數(shù)穩(wěn)定，適用于大規(guī)模電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化計算。內點法的基本思想是從初始內點出發(fā)，沿著可行的方向求得使目標函數(shù)值下降的后續(xù)內點，在沿另一個可行的方向求出使目標函數(shù)值下降的內點，重復以上步驟，可在行域內部向較優(yōu)解迭代，得到由內點組成的序列，使目標函數(shù)值嚴格單調下降，與迭代次數(shù)和系統(tǒng)規(guī)模無關。

目前，內點法已發(fā)展為三個分支：投影尺度法、仿射變換法及原對偶路徑跟蹤法。這三類算法中，投影尺度法在實際使用中很少使用，而仿射尺度法和原對偶路徑跟蹤法使用較廣。原對偶路徑跟蹤法由于其收斂迅速、魯棒性強、對初值的選擇不敏感，是目前研究較多的內點算法。

采用內點法進行無功優(yōu)化需要與潮流計算相結合。在潮流計算的基礎上獲得初始運行狀態(tài)點，然后再這個初始狀態(tài)點上線性化目標函數(shù)及約束條件。采用內點法進行無功優(yōu)化時，在接近較優(yōu)點時往往會出現(xiàn)“鋸齒現(xiàn)象”，即運行狀態(tài)點在兩個點上來回震蕩。計算時首先需要判斷是否出現(xiàn)“鋸齒現(xiàn)象”。判斷該現(xiàn)象可根據前后兩次迭代中，控制變量的變化方向是否發(fā)生變化來判斷；其次如果判斷出現(xiàn)了“鋸齒現(xiàn)象”，就將狀態(tài)點回退到上一狀態(tài)點，將迭代步長減半，即自動減不長，重新形成線性問題，進行線性規(guī)劃計算。

針對某區(qū)域的無功電壓現(xiàn)狀，建立以網損較小為目標函數(shù)，并兼顧電壓質量較好，采用原對偶路徑跟蹤法進行無功優(yōu)化，對有無設備及變壓器抽頭的合理投切調整，使得電網的電壓質量得到大幅度提升，同時也將使系統(tǒng)運行網絡損耗明顯降低。

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