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电力行业的快速发展，供电服务质量也有了进一步的提升，但在进行供配电的过程中，会受到多种因素的影响，致使供电安全性和稳定性受到威胁。要想实现电力行业的健康发展，就必须找出问题根源，从源头上入手，控制安全问题的发生。基于此，多个专家学者展开了对配电网无功优化的研究，希望可以通过对控制方法的有效确认来提升配电网运行的稳定性，为人们提供更加高效的供电服务。借助遗传算法对不同运行时段的无功率变化状况进行分析，对比多种控制方法下无功率的变化状况，从而得出最佳的控制方式。
一、无功优化模型的分析
1、针对日负荷曲线变化的研究
在根据配电网的日负荷状况进行负荷曲线绘制后，可以根据曲线的明显变化，更加直观的对其进行分段操作。就图1中的曲线变化来看，有功率的曲线和无功率的曲线走向趋于相同，针对此类运行状况进行分段控制时，将其分成两段即可，需要特别注意的是，分段数量越大，无功率控制效率的也就更加明显，可以有效减少无功损耗，但在分段控制的数量越多，系统操作也会越频繁，造成较大的管理压力。基于此，就图1这种曲线变化形式，仅需将其分成2-3段即可。
图2中两个时段的无功率变化较为明显，通过负荷曲线可以直接看出三个变化时段，为此，仅需分时段控制时，可以将其分成3段。从日负荷曲线图中，不难看出无功率变化的趋势在各个时段中的分布状况区域一致。
2、约束性条件的确认
确定了分段时间以及典型的负荷点之后，通过对不同阶段进行优化的计算方式，从而将整个损耗降到最低，通过对全天不同阶段的优化计算方式来计算出全天的控制方式。
二、无功优化的控制算法
本文算法由对简单遗传算法有明显改善的改进退火选择遗传算法(MAGA)和高效的前推回推法计算配电网潮流组成。用退火选择遗传算法对每一段的负荷大小中间点进化优化计算,得到一组不同优化的补偿调压装置的运行方案。将其中的每一种方案代入此段中其他典型负荷点,计算系统在各点的有功损耗,进而计算出此负荷段的近似有功电能损耗,最后取使系统的有功电能损耗最小的方案。该算法采用前推回推法提高计算潮流,采用精确的变压器模型得到更可靠的计算结果。
由于遗传算法原理简单,易于实现,不需对目标函数求导,可方便地处理离散问题,已在电力系统中得到了广泛应用。退火选择遗传算法改进了简单遗传算法,引入了时变因子,将模拟退火的退火因子引入选择操作中,允许父代参加竞争且逐代保存最优个体,具有收敛速度快、全局寻优能力强的优点。无功优化的过程需要多次解配网潮流,遗传算法更是如此,因而快速有效的潮流方法可以大大提高优化的速度。前推回推法利用配网以辐射状运行这一特点,前推计算支路电流,回推修正节点电压,不需要形成导纳阵,占用内存小,计算速度快。
三、案例的具体分析
本文的案例选自一个拥有120个节点的实际配电网，有119条支路，配给的变压器一共有48台，峰荷有功负荷大小为2.71MW。
参照遗传算法对由日负荷曲线所获得的时段进行计算，通过对比各个时段的控制方法和无功率变化状况来获得多个分段控制方案的运算参数，根据依据配电要求，对分时段控制方案进行合理确认，从而达到降低配电网运行损耗和稳定运行的目的。我们以图1的负荷曲线为例，对其分段的补偿电容投切计划进行阐述。具体方案数据见表1：
而对于图2速表现出来的一种负荷的曲线，我们在整个24h之内整个无功功率变化极大，最高峰甚至高达最低峰的6.5倍，并且呈现出十分明显的三个负荷阶段。在整个方案之下1d减少电能损耗大约为227kw·h。像这种有着极大变化的负荷，应该在整个变电站中进行调节二次侧的具体电压，从而更好地控制整个电压。加设整个变电站装载了必须所需要的各种设备，这就需要整个变电站中高压侧电压保持不变。这样使得整个变压器能够发挥出具体的压力调节作用，并且对整个变电站的补偿也得到了明显的利用，进而改善了整个电压，减少了整个无功功率在具体变压器中上下运动。
四、分时段优化控制的策略分析
对已装有补偿调压装置的配电网，提出了未来24h无功优化控制的模型和算法此算法较不分段情况(如直接利用1d内24点负荷)更易于满足补偿调压装置动作次数和节点电压的限制，顾及了负荷的全局变化，可以有效地减小系统的有功损耗，且控制方便由算例分析不难得出以下结论：
1、在满足动作次数限制的条件下，分段越多，电能损耗越小，但动作次数的增加会减小补偿调压装置的寿命。应根据经济性和控制操作的复杂程度选择适当的分段数，一般负荷曲线只有 1个荷峰和1个荷谷，可取 2个至 4个分段。
2、调压变压器根据负荷变化调节供电点的电压不但能降低损耗，还能减少对补偿电容的投资，可在规划阶段统一考虑。
3、在配网中考虑变压器铁耗，其优化结果的损耗小、电压质量高，且实现简单。
参考文献：
[1]罗欢,陈民铀,程庭莉.含风力发电的配电网自适应分时段无功优化[J].电网技术,2014,38(8):2207-2212.
[2]顾然,董向明,张海龙,等.基于模型预测控制的配电网无功优化控制策略[J].电网与清洁能源,2016,32(11):37-42.
论文作者:许佩军
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/17
标签：负荷论文; 算法论文; 曲线论文; 时段论文; 功率论文; 电压论文; 配电网论文; 《中国西部科技》2019年第7期论文;