(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 108280539 A(43)申请公布日 2018.07.13
(21)申请号 201810019375.0(22)申请日 2018.01.09
(71)申请人 国网辽宁省电力有限公司电力科学
研究院
地址 110006 辽宁省沈阳市和平区四平街
39-7号
申请人 东北大学 国家电网公司(72)发明人 禹加 刘鑫蕊 程旭可 孙秋野
王超 闫利程 张化光 黄博南 陈妍宏 (74)专利代理机构 辽宁沈阳国兴知识产权代理
有限公司 21100
代理人 何学军(51)Int.Cl.
G06Q 10/04(2012.01)
权利要求书7页 说明书16页 附图3页
G06Q 50/06(2012.01)G01R 19/00(2006.01)
CN 108280539 A(54)发明名称
基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法(57)摘要
本发明属于输配电技术领域，更具体地，涉及一种基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法。包括：分析网络的拓扑结构，为准确的线损计算做准备；根据农网典型台区的不同特点及供电半径等物理参量的数据清洗和挖掘，对农网台区进行典型性分类；采用改进的前
建立无功优化的推潮流法计算农网台区的损耗；
目标函数和增设电压、功率因数、补偿容量、补偿设备的约束条件；确定不同类型典型台区的无功补偿的补偿位置和每个补偿设备应补偿的容量；建立多降损措施组合的农网台区；建立分解协调法的无功补偿容量。本发明能够为准确的线损计算做准备；根据农网典型台区的不同特点及供电半径等物理参量数据清洗和挖掘；使得计算的线损结果更加准确。
CN 108280539 A
权 利 要 求 书
1/7页
1.基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1：分析网络的拓扑结构，采用分梯度搜索法获取准确的物理参数，为准确的线损计算做准备；根据农网典型台区的不同特点及供电半径、变压器型号容量使用年限、负荷分布情况等物理参量的数据清洗和挖掘，对农网台区进行典型性分类；
步骤2：采用改进的前推潮流法计算农网台区的损耗；步骤3：建立无功优化的目标函数和增设电压、功率因数、补偿容量、补偿设备的约束条件；
步骤4：确定不同类型典型台区的无功补偿的补偿位置和每个补偿设备应补偿的容量；步骤5：建立多降损措施组合的农网台区；步骤6：建立分解协调法的无功补偿容量。
2.根据权利要求1所述的基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法，其特征是：所述步骤1包括：根据配电网系统的网络结构和开关运行状态，对配电网的负荷进行分类，根据不同的负荷和有无量测值进行分梯度搜索，以获取系统各支路的参数以及节点的电压、有功功率和无功功率；
第一梯度搜索配电馈线中的主变、配变的有功、无功功率和电压值；对于未能获取实时量测的变压器进行第二梯度搜索，为了得到完整且精度满足要求的运行参数,使用状态估计法进行线损计算；
在搜索完变压器的数量，进行第三梯度搜索，搜索用户和架空线路、电缆线路上的各个节点形成节点矩阵。
3.根据权利要求1所述的基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法，其特征是：所述步骤2中所述改进的前推潮流法是指通过对节点电压值的测量和计算取所得结果的平均值使得各个节点的电压值更加准确，计算的线损值更加真实；
所述步骤2包括：通过获取各个末端负荷节点的实测数据，通过前推法计算每个节点对应的上个节点的电压值和功率值，如果上一个节点无实测值，就采用计算前推计算所得的电压值，如有实测值，取实测值与计算值的平均值；如果上一节点对应两个负荷节点，如果此节点无实测值，取两负荷前推电压的平均值，否则取三者值的平均值，依此类推；直到根节点；线损的结果等于变压器计算的总损耗加上线路上计算的总损耗；
Aloss＝Tloss+Lloss
上式中Aloss为所有的线路损耗，Tloss为变压器的损耗，Lloss为输电线路的损耗；步骤21：在线路阻抗参数已知的情况下，只要测量到负荷节点的有功、无功、电压有效值，就可以很精确地求出负荷节点与其上级节点之间线路上的损耗，以及上级节点的电压，而且计算线路损耗和节点电压都避免了复数乘除；节点2到3之间线路l2-3每相阻抗为Z2-3＝R2-3+jX2-3同时测量到节点3的三相输出功率为P3+jQ3，线电压有效值为U3；
线路l2-3上的有功功率损耗为：
上式中，ΔP2-3指的是线路l2-3上的有功损耗；P3是节点3的有功功率，Q3是节点3的无功功率；U3是节点3的电压，R2-3是线路l2-3上的电阻值；
2
CN 108280539 A
权 利 要 求 书
2/7页
无功功率损耗为：
上式中，ΔQ2-3指的是线路l2-3上的有功损耗；P3是节点3的有功功率，Q3是节点3的无功功率；U3是节点3的电压，R2-3是线路l2-3上的电阻值；
节点2的输出功率为：
S2＝(P3+ΔP2-3)+j(Q3+ΔQ2-3)上式中，S2指的是节点2的输出功率；P3是节点3的有功功率，Q3是节点3的无功功率；ΔP2-3、ΔQ2-3分别是线路l2-3上损失的有功功率和无功功率；
节点2的电压有效值U2为：
上式中，U2指的是节点2的有效值电压ΔU2-3、δU2-3是线路l2-3电压降落的纵分量和横分量；
步骤22：假设某一台区，该台区共有11个节点，已知各个结点之间的电阻、电抗，并且通过数据采集系统已经得到了各个负荷节点的有功功率、无功功率、电压有效值；
算法的具体实现步骤如下：(1)首先进行节点分类并编号，分清电源节点，负荷节点；电源节点是0节点，负荷节点为2、3、8、9、10节点；
(2)通过获取各个末端负荷节点的实测数据，通过前推法计算每个节点对应的上个节点的电压值和功率值，如果上一个节点无实测值，就采用计算前推计算所得的电压值，如有实测值，取实测值与计算值的平均值；如果上一节点对应两个负荷节点，如果此节点无实测值，取两负荷前推电压的平均值，否则取三者值的平均值，依此类推；直到电源节点；
节点8和6之间的线路为l8-6线路之间的每项阻抗为Z8-6＝R8-6+jX8-6测出的负荷8节点的三项输出功率为P8+jQ8则线路l8-6之间的有功功率损耗：
上式中，ΔP8-6是线路l8-6的有功功率损耗，P8是节点8的有功功率，Q8节点8的无功功率，U8是节点8的电压有效值，R8-6是线路l8-6之间的阻抗；
无功功率损耗为：
上式中，ΔQ8-6是线路l8-6的无功功率损耗，P8是节点8的有功功率，Q8节点8的无功功率，U8是节点8的电压有效值，X8-6是线路l8-6之间的电抗；
节点6的输出功率为：
S6＝P6+jQ6＝(P8+ΔP8-6)+j(Q8+ΔQ8-6)上式中，S6指的是节点6的输出功率；P6是节点6的有功功率，Q6是节点6的无功功率；ΔP8-6、ΔQ8-6分别是线路l8-6上损失的有功功率和无功功率；P8、Q8分别是节点8的有功功率和
3
CN 108280539 A
权 利 要 求 书
3/7页
无功功率；
节点6的电压值为：
上式中，U8为节点8的电压有效值，ΔU8-6为线路l8-6电压降落的纵分量，δU8-6为线路l8-6电压降落的横分量；
其中：
同理可以通过线路l9-6算出节点6的电压与输出功率，如果可以测得节点6的电压值与输出功率通过计算三者的平均值取得节点6的电压值与功率值，如果没有测的节点6的电压值与功率值，节点6的电压值取计算的平均值，功率值也取计算的平均值；
(3)对于已经计算完的线路进行标记，继续搜索非标记的线路直到所有的线路都计算出来；
(4)计算所有公用变压器的损耗，计算时，利用实测的节点负荷、电压值计算变压器的铜损和铁损；这样一来，变压器损耗计算就充分考虑到了负荷、电压的影响；
(5)总的线路损耗：Aloss＝Tloss+Lloss
其中Aloss为所有的线路损耗，Tloss为变压器的损耗，Lloss为输电线路的损耗。
4.根据权利要求1所述的基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法，其特征是：所述步骤3中所述目标函数：
min(P1-P2)
其中P1是投资费用，P2是降损收益，目标函数为俩者差值的最小值；其中：
上式中，n为节点补偿设备总数；Ni为第i套设备的补偿电容器的分组数；Ci为补偿设备对应的单组电容器的容量；Ma为补偿容量的单位价格；Mb为补偿设备的单组价格；Mc为安装设备所投入的费用；
其中：
P2＝(f1-f2)·c·T上式中，f1为补偿之前的功率损失，f2为补偿后的功率损失，c为对应的电价，T运行的时间；
具体是：以最小化低压配电网的有功损耗为目标，低压:配电网无功补偿分散配置优化模型如下：
min f(x)s.t h(x)＝0,
4
CN 108280539 A
权 利 要 求 书
4/7页
上式中：目标函数f(x)为投资费用与降损收益的差值；h(x)为各个节点的功率平衡方程，x为系统的决策变量和状态变量，决策变量为无功补偿点的并联无功补偿容量Q，状态变量包括各节点的电压幅值V和相角δ；不等式约束l(x)包括各节点电压幅值的上下限约束和各无功补偿点并联无功补偿容量的上下限约束以及功率因数的上下限和补偿设备分组数的上下限；
目标函数f(x)投资费用与降损收益的差值，表达式如下：f(x)＝P1-P2步骤32：所述约束条件；等式约束h(x)表达式为：由潮流计算方程可得：
上式中,Pi和Qi分别是台区注入的有功功率和无功功率，流入为正，流出为负，Qci为补偿的无功功率，Vi为节点i的电压幅值，δGij和Bij分别是ij为节点i和节点j之间的电压相角差，网络节点导纳矩阵第i行j列元素的实部和虚部，n为台区节点的总数；
不等式约束l(x)表达式为：
上式中Vimin、Vimax是节点允许的最小电压和最大电压，Qcimin、Qcimax是节点允许的最小无功跟最大无功补偿补偿，ρimin、ρimax是节点测量处允许的最大和最小的功率因数，
是补偿设备投切的最小分组数和最大分组数。
5.根据权利要求1所述的基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法，其特征是：所述步骤4包括：
步骤41：首先计算出典型农村台区所有节点各自需要的补偿量，计算出台区需要总的无功补偿容量，将每个节点都进行无功补偿不符合实际，利用灵敏度分析法以及人为因素法选出负荷功率大、重要的节点作为需要补偿的节点；利用遗传算法将种群中每台补偿设备在染色体上设定2个基因，分别表示补偿设备的分组数和每组补偿容量，计算出节点的最佳无功补偿容量；
步骤42：在步骤41的基础上计算不同类型台区的无功配置优化时，首先定义三个电气特征指标线路配变平均负载率α，自然功率因数cosφ,供电半径L，无功补偿率β，根据《农村电力规划设计导则》和当地农村的具体电气特征指标体系，设置典型的农村电气指标作为基态值；
5
CN 108280539 A
权 利 要 求 书
5/7页
上式中，βWn为该台区需要补充的无功配置容量，0为典型农村台区的最优无功补偿率，SN为台区的额定容量；
在计算随机台区的无功补偿容量时通过分别改变各电气特征指标，记录最优无功补偿率的变化情况，用灵敏度的大小来表示无功补偿率的变化程度，灵敏度的大小等于各电气特征变化所对应的无功补偿率的变化，在进行随机台区的无功容量配置在，以各电气特征值的实际值与典型台区相对应的电气特征的差值作为决策，利用灵敏度的大小进行相应的加权计算；
上式中βΔmi为随机台区与典型台区电气特征值所对应的0为典型台区的无功补偿率，差值，λi为电气特征值所对应的灵敏度。
6.根据权利要求1所述的基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法，其特征是：所述步骤5包括：
步骤51：首先确定农网台区的降损措施记为Xi，其中i＝1,2,...,4；X1～X4以此对应着无功补偿、改善三相不平衡、更换变压器容量、更换线路截面积这四种农网台区降损措施种类；在此基础上，将某一类降损措施的可能实施方案作为农网台区降损中的降损方案，即为表示第i种降损措施种类的第j种可能实施方案；X1降损措施对应的降损方案有变压站集中补偿、用户分散控制、优化无功补偿装置；X2降损措施对应的降损方案有改变客户接线相序、三相不平衡调压器、自耦变压器；X3降损措施对应的降损方案有减容改造法、变压器经济运行方式、节能型变压器；X4降损措施对应的降损方案有平行集束导线、增大导线截面积、线路绝缘改造；
对于降损措施Xi，由于损耗影响因素分析的存在，从降损措施影响权重评估分析结果中选出权重较大的降损措施种类作为备选降损措施对现状农网台区加以实施，因而，对降损措施Xi是否被选中可用下式描述；
针对被选中的降损措施，可以进一步考虑其可能的降损措施实施项目，即可能的降损项目
针对农网台区降损措施的实施原则的描述，根据人工经验与不同已有的优化算法对
每一类降损措施种类提出多种可供选择的实施项目，下式是对第i种降损措施中的第j种降损项目是否被选中做出的描述；
步骤52：为了保证降损达到更好的效果通过以下步骤形成降损备选方案；降损备选方案是由降损项目组合而成，由于农网台区损耗影响因素分析的存在，已经可以初步确定在现状农网台区中的影响农网台区技术损耗的主要影响因素及其相应的降损措施种类，因而，在生成降损备选方案时已经可以确定降损措施的选中情况，假设经过损耗分析后所选择的降损措施分别为Xa、Xb、Xc，则该情况下降损备选项目的构成结构如下：
在每一类降损措施种类的实施项目确定的情况下，一个降损备选项目是降损项目被选
6
CN 108280539 A
权 利 要 求 书
间的互斥性，如下式所示：
6/7页
中情况的组合，同时也满足降损项目
上式中：fi指第i个降损备选项目；G指降损项目间的互斥性，即同一种类的降损措施的
不同实施项目在农网台区中的实施是不可能同时发生的约束；项目间互斥关系约束主要是在降损决策流程中体现；
农网台区降损备选项目的生成流程如下所示：
(1)通过农网台区损耗分析确立对农网台区技术线损起关键性重要作用的损耗影响因素；
(2)基于灵敏度分析，确立农网台区优化决策中的降损措施Xi的选中情况；(3)对每一个被选中的降损措施Xi，通过各措施方案权重分析的研究得到可供选择的降损项目
(4)根据降损项目的各种组合生成初始的农网台区降损备选项目fi；步骤53：在农网台区降损决策模型中，应充分地体现降损措施为现状农网台区带来的降损电量的综合效益，通过分析投资效益评价，建立了包含决策目标函数和决策约束条件的农网台区降损优化决策模型；
(1)决策的目标函数；
为使农网台区建设运行成本和损耗电量降低所取得的效益达到综合最优，在全寿命周期成本理论的支撑下，建立目标函数包括农网台区在运行年限内的综合成本，降损成本、运行维护成本、故障成本以及拆除回收成本，损耗电量引起的售电费用；
(2)决策的约束条件：
农网台区降损优化决策模型的约束条件包括六个内容：供电可靠率约束、用户平均停电时间约束、电压偏差约束、线路传输约束、投资约束以及项目间互斥关系约束；
①供电可靠率约束：供电可靠率应不低于预先设定的规定限值；②用户平均停电时间约束：用户平均停电时间应不超过预先设定的规定限值；③电压偏差约束：电压偏差的绝对值应不超过标准电压的7％；④线路传输约束：线路的实际传输容量应不超过其最大传输容量，一般用传输电流表示；
⑤投资约束：投资约束指的是采取多种降损措施组合的降损方案的投资应在预先设定的投资之内，此时降损方案投资主要针对的是降损成本；
(3)投资效益评价指标：
根据技术经济比较和评价的基本步骤，对于农村电网降损节能改造项目应首先确立相应技术指标，再从技术指标合格的方案中按经济指标择优选择；降损方案的具体技术指标包括电能损耗率、电压合格率、功率因数和使用期限；
根据《农村电力网规划设计导则》中“经济技术评估”规定降损方案的经济指标包括投资回收期、净现值、净年值、净现值率和内部收益率；
7
CN 108280539 A
权 利 要 求 书
7/7页
(4)降损优化方案的决策：
降损方案的决策目的在于对包含各种降损措施选择可能性的降损方案集进行优选，确定综合效益最优的降损措施组合和降损实施方案。
7.根据权利要求1所述的基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法，其特征是：所述步骤6包括：
步骤61：设步骤4中计算的无功补偿容量为c1，步骤5中计算的无功补偿容量为c2，如果两者计算的差值小于设定的裕度ε，取无功补偿容量为c1，如果两者的差值大于设定的裕度，则建立分解协调法求解无功补偿容量；将原先的一个目标函数分解成两个相互联系的子目标函数；两个子目标函数相互作用，共同优化求出最终的无功补偿容量；
步骤62：首先建立数学模型：min C(x)+D(x)s.t A(x)≥BE(x)+F(x)≥gR(x)+T(x)＝h
上式中x为所配置的无功补偿容量大小，y为现有配置下电网实际运行参数，C(x)+D(x)为配置无功电源的费用，A(x)≥B为投资约束(计划配置约束,配置容量约束)，E(x)+F(x)≥g为电压不等式约束，R(x)+T(x)＝h为潮流平衡等式约束；
只要无功补偿容量投资变量x确定下来,就可通过系统运行方式的寻优确定实际运行参数y；也就是说可将原问题看成是两个优化过程的统一,一是确定无功配置容量位置和大小的投资优化过程,称之为投资主问题；二是确定在现有的配置下使运行费用达到最小的运行优化过程,称之为运行子问题；
当给定任一确定容量x*,对应运行子问题的最优值D可表示为W(x)，则相应的投资主问题和运行子问题可分解如下：
(1)投资主问题：Min C(x)+W(x)s.t A(x)≥B
上式中,C(x)+W(x)是投资的总费用，其中W(x)是联系主问题跟子问题的一个纽带，A(x)≥B是投资约束的条件；
(2)运行子问题：W(x)＝minD(y)s.t F(x)≥g-E(x*)T(y)＝h-R(x*)
上式中,minD(y)是运行最优所花费的费用，F(x)≥g-E(x*)为电压不等式约束，T(y)＝h-R(x*)为潮流平衡等式约束；
显然，这里用W(x)把投资的主问题和运行的子问题紧密的联系起来，通过运行子问题的求解提出对W(x)的修正，形成了修正后新的线性约束，再返回投资主问题，交替求解主问题与子问题并得到无功补偿量的最优解。
8
CN 108280539 A
说 明 书
1/16页
基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法
技术领域
[0001]本发明属于输配电技术领域，更具体地，涉及一种基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法。
背景技术
[0002]近年来，我国经济飞速发展，电力行业也随之得到较快的发展，我国机械制造水平也取得了较大进步，电网的一、二次电气设备制造技术也获得惊人进步。经过国家数年的电网升级改造，电网装备水平、技术性能取得大幅改进。多年以来，对于电力公司的线损管理，尤其是农村配网的线损管理，一直是线损管理的难点和重点。许多查阅的相关统计资料表明，我国各电压等级电网中，10KV及以下配网的电量损失，占到了整个地区电量损失的比重约为49％，供电企业如何很好的将配电网的电能损耗降低，是供电企业管理工作的长期目标和工作重点。
[0003]每个供电企业都把线损的统计、分析和管理作为企业的日常经营性工作。管控各类电能和线损指标是线损统计工作的主要手段，做好线损统计、分析、管理工作，寻找分析各种会影响线损率变化的相关因素，通过线损分析得出相关结论，因地制宜，针对实际情况制定相关的降损措施，让配电网所在的供电企业管理者真正搞清楚所管辖电网运行中实际损耗电能情况。以电网线损理论计算和分析为抓手，确定输电网和配电网的可变损耗和固定损耗比，计算、分析、掌握线损变化规律，对比理论线损值与实际线损值，对比环比数据与同比数据，对比相类似线路，来寻找影响线损变化的缘由；通常经过线损理论计算可以清晰的判定出技术线损和管理线损的比例，为制定降损指标措施和考核指标措施打好基础。因此，通过线损理论计算与分析可以有效地验证当前配网结构是否合理，并为配网的改造提供相关理论依据。
[0004]申请人研究发现，无功补偿可以做到使无功就地平衡，减少从电源侧输送的无功电力；而且安装维护方便、成本低补偿效益好等优点。无功补偿具有补偿无功功率作用的同时还具有调节电压的作用。在无功补偿降损的的基础上加上改善三相不平衡、更换变压器、更换线路截面积等降损措施可以使线损降低到理想的结果。[0005]因此，一种基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法的提出，具有一定的理论基础和现实意义。
发明内容
[0006]本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法。其目的是为更加准确的线损计算做准备，更加准确的计算农网台区的损耗。
[0007]为了实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：[0008]基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法，包括如下步骤：[0009]步骤1：分析网络的拓扑结构，采用分梯度搜索法获取准确的物理参数，为准确的
9
CN 108280539 A
说 明 书
2/16页
线损计算做准备；根据农网典型台区的不同特点及供电半径、变压器型号容量使用年限、负荷分布情况等物理参量的数据清洗和挖掘，对农网台区进行典型性分类；[0010]步骤2：采用改进的前推潮流法计算农网台区的损耗；[0011]步骤3：建立无功优化的目标函数和增设电压、功率因数、补偿容量、补偿设备的约束条件；
[0012]步骤4：确定不同类型典型台区的无功补偿的补偿位置和每个补偿设备应补偿的容量；
[0013]步骤5：建立多降损措施组合的农网台区；[0014]步骤6：建立分解协调法的无功补偿容量。[0015]所述步骤1包括：根据配电网系统的网络结构和开关运行状态，对配电网的负荷进行分类，根据不同的负荷和有无量测值进行分梯度搜索，以获取系统各支路的参数以及节点的电压、有功功率和无功功率；
[0016]第一梯度搜索配电馈线中的主变、配变的有功、无功功率和电压值；[0017]对于未能获取实时量测的变压器进行第二梯度搜索，为了得到完整且精度满足要求的运行参数,使用状态估计法进行线损计算；[0018]在搜索完变压器的数量，进行第三梯度搜索，搜索用户和架空线路、电缆线路上的各个节点形成节点矩阵。
[0019]所述步骤2中所述改进的前推潮流法是指通过对节点电压值的测量和计算取所得结果的平均值使得各个节点的电压值更加准确，计算的线损值更加真实；[0020]所述步骤2包括：通过获取各个末端负荷节点的实测数据，通过前推法计算每个节点对应的上个节点的电压值和功率值，如果上一个节点无实测值，就采用计算前推计算所得的电压值，如有实测值，取实测值与计算值的平均值；如果上一节点对应两个负荷节点，如果此节点无实测值，取两负荷前推电压的平均值，否则取三者值的平均值，依此类推；直到根节点；线损的结果等于变压器计算的总损耗加上线路上计算的总损耗；[0021]Aloss＝Tloss+Lloss
[0022]上式中Aloss为所有的线路损耗，Tloss为变压器的损耗，Lloss为输电线路的损耗；[0023]步骤21：在线路阻抗参数已知的情况下，只要测量到负荷节点的有功、无功、电压有效值，就可以很精确地求出负荷节点与其上级节点之间线路上的损耗，以及上级节点的电压，而且计算线路损耗和节点电压都避免了复数乘除；节点2到3之间线路l2-3每相阻抗为Z2-3＝R2-3+jX2-3同时测量到节点3的三相输出功率为P3+jQ3，线电压有效值为U3；[0024]线路l2-3上的有功功率损耗为：
[0025]
上式中，ΔP2-3指的是线路l2-3上的有功损耗；P3是节点3的有功功率，Q3是节点3的
无功功率；U3是节点3的电压，R2-3是线路l2-3上的电阻值；[0027]无功功率损耗为：
[0028]
[0026]
10
CN 108280539 A[0029]
说 明 书
3/16页
上式中，ΔQ2-3指的是线路l2-3上的有功损耗；P3是节点3的有功功率，Q3是节点3的
无功功率；U3是节点3的电压，R2-3是线路l2-3上的电阻值；[0030]节点2的输出功率为：
[0031]S2＝(P3+ΔP2-3)+j(Q3+ΔQ2-3)[0032]上式中，S2指的是节点2的输出功率；P3是节点3的有功功率，Q3是节点3的无功功率；ΔP2-3、ΔQ2-3分别是线路l2-3上损失的有功功率和无功功率；[0033]节点2的电压有效值U2为：
[0034]
上式中，U2指的是节点2的有效值电压ΔU2-3、δU2-3是线路l2-3电压降落的纵分量和
横分量；
[0036]步骤22：假设某一台区，该台区共有11个节点，已知各个结点之间的电阻、电抗，并且通过数据采集系统已经得到了各个负荷节点的有功功率、无功功率、电压有效值；[0037]算法的具体实现步骤如下：[0038](1)首先进行节点分类并编号，分清电源节点，负荷节点；电源节点是0节点，负荷节点为2、3、8、9、10节点；[0039](2)通过获取各个末端负荷节点的实测数据，通过前推法计算每个节点对应的上个节点的电压值和功率值，如果上一个节点无实测值，就采用计算前推计算所得的电压值，如有实测值，取实测值与计算值的平均值；如果上一节点对应两个负荷节点，如果此节点无实测值，取两负荷前推电压的平均值，否则取三者值的平均值，依此类推；直到电源节点；[0040]节点8和6之间的线路为l8-6线路之间的每项阻抗为Z8-6＝R8-6+jX8-6测出的负荷8节点的三项输出功率为P8+jQ8则线路l8-6之间的有功功率损耗：
[0041][0042]
[0035]
上式中，ΔP8-6是线路l8-6的有功功率损耗，P8是节点8的有功功率，Q8节点8的无功
功率，U8是节点8的电压有效值，R8-6是线路l8-6之间的阻抗；[0043]无功功率损耗为：
[0044]
[0045]
上式中，ΔQ8-6是线路l8-6的无功功率损耗，P8是节点8的有功功率，Q8节点8的无功
功率，U8是节点8的电压有效值，X8-6是线路l8-6之间的电抗；[0046]节点6的输出功率为：
[0047]S6＝P6+jQ6＝(P8+ΔP8-6)+j(Q8+ΔQ8-6)[0048]上式中，S6指的是节点6的输出功率；P6是节点6的有功功率，Q6是节点6的无功功率；ΔP8-6、ΔQ8-6分别是线路l8-6上损失的有功功率和无功功率；P8、Q8分别是节点8的有功功率和无功功率；
[0049]节点6的电压值为：
[0050]
[0051]
上式中，U8为节点8的电压有效值，ΔU8-6为线路l8-6电压降落的纵分量，δU8-6为线
11
CN 108280539 A
说 明 书
4/16页
路l8-6电压降落的横分量；[0052]其中：
[0053]
[0054]
同理可以通过线路l9-6算出节点6的电压与输出功率，如果可以测得节点6的电压
值与输出功率通过计算三者的平均值取得节点6的电压值与功率值，如果没有测的节点6的电压值与功率值，节点6的电压值取计算的平均值，功率值也取计算的平均值；[0056](3)对于已经计算完的线路进行标记，继续搜索非标记的线路直到所有的线路都计算出来；[0057](4)计算所有公用变压器的损耗，计算时，利用实测的节点负荷、电压值计算变压器的铜损和铁损；这样一来，变压器损耗计算就充分考虑到了负荷、电压的影响；[0058](5)总的线路损耗：[0059]Aloss＝Tloss+Lloss
[0060]其中Aloss为所有的线路损耗，Tloss为变压器的损耗，Lloss为输电线路的损耗。[0061]所述步骤3中所述目标函数：[0062]min(P1-P2)
[0063]其中P1是投资费用，P2是降损收益，目标函数为俩者差值的最小值；[00]其中：
[0065]
[0055]
上式中，n为节点补偿设备总数；Ni为第i套设备的补偿电容器的分组数；Ci为补偿
设备对应的单组电容器的容量；Ma为补偿容量的单位价格；Mb为补偿设备的单组价格；Mc为安装设备所投入的费用；[0067]其中：
[0068]P2＝(f1-f2)·c·T[0069]上式中，f1为补偿之前的功率损失，f2为补偿后的功率损失，c为对应的电价，T运行的时间；
[0070]具体是：以最小化低压配电网的有功损耗为目标，低压:配电网无功补偿分散配置优化模型如下：[0071]min f(x)[0072]s.t h(x)＝0,
[0073]
[0066]
上式中：目标函数f(x)为投资费用与降损收益的差值；h(x)为各个节点的功率平衡方程，x为系统的决策变量和状态变量，决策变量为无功补偿点的并联无功补偿容量Q，状态变量包括各节点的电压幅值V和相角δ；不等式约束l(x)包括各节点电压幅值的上下限约束和各无功补偿点并联无功补偿容量的上下限约束以及功率因数的上下限和补偿设备分组数的上下限；
12
[0074]
CN 108280539 A[0075][0076][0077][0078]
说 明 书
5/16页
目标函数f(x)投资费用与降损收益的差值，表达式如下：f(x)＝P1-P2步骤32：所述约束条件；等式约束h(x)表达式为：由潮流计算方程可得：
[0079]
上式中,Pi和Qi分别是台区注入的有功功率和无功功率，流入为正，流出为负，Qci
为补偿的无功功率，Vi为节点i的电压幅值，δGij和Bijij为节点i和节点j之间的电压相角差，分别是网络节点导纳矩阵第i行j列元素的实部和虚部，n为台区节点的总数；[0081]不等式约束l(x)表达式为：
[0080]
[0082]
[0083]
上式中Vimin、Vimax是节点允许的最小电压和最大电压，Qcimin、Qcimax是节点允许的最
小无功跟最大无功补偿补偿，ρρimin、imax是节点测量处允许的最大和最小的功率因数，
是补偿设备投切的最小分组数和最大分组数。
所述步骤4包括：[0085]步骤41：首先计算出典型农村台区所有节点各自需要的补偿量，计算出台区需要总的无功补偿容量，将每个节点都进行无功补偿不符合实际，利用灵敏度分析法以及人为因素法选出负荷功率大、重要的节点作为需要补偿的节点；利用遗传算法将种群中每台补偿设备在染色体上设定2个基因，分别表示补偿设备的分组数和每组补偿容量，计算出节点的最佳无功补偿容量；[0086]步骤42：在步骤41的基础上计算不同类型台区的无功配置优化时，首先定义三个电气特征指标线路配变平均负载率α，自然功率因数cosφ,供电半径L，无功补偿率β，根据《农村电力规划设计导则》和当地农村的具体电气特征指标体系，设置典型的农村电气指标作为基态值；
[0087]
[0084]
上式中，βWn为该台区需要补充的无功配置容0为典型农村台区的最优无功补偿率，
量，SN为台区的额定容量；
[00]在计算随机台区的无功补偿容量时通过分别改变各电气特征指标，记录最优无功补偿率的变化情况，用灵敏度的大小来表示无功补偿率的变化程度，灵敏度的大小等于各电气特征变化所对应的无功补偿率的变化，在进行随机台区的无功容量配置在，以各电气特征值的实际值与典型台区相对应的电气特征的差值作为决策，利用灵敏度的大小进行相应的加权计算；
13
[0088]
CN 108280539 A[0090][0091]
说 明 书
6/16页
上式中βΔmi为随机台区与典型台区电气特征值所对0为典型台区的无功补偿率，
应的差值，λi为电气特征值所对应的灵敏度。[0092]所述步骤5包括：[0093]步骤51：首先确定农网台区的降损措施记为Xi，其中i＝1,2,...,4；X1～X4以此对应着无功补偿、改善三相不平衡、更换变压器容量、更换线路截面积这四种农网台区降损措施种类；在此基础上，将某一类降损措施的可能实施方案作为农网台区降损中的降损方案，即为
表示第i种降损措施种类的第j种可能实施方案；X1降损措施对应的降损方案有变压
站集中补偿、用户分散控制、优化无功补偿装置；X2降损措施对应的降损方案有改变客户接线相序、三相不平衡调压器、自耦变压器；X3降损措施对应的降损方案有减容改造法、变压器经济运行方式、节能型变压器；X4降损措施对应的降损方案有平行集束导线、增大导线截面积、线路绝缘改造；
[0094]对于降损措施Xi，由于损耗影响因素分析的存在，从降损措施影响权重评估分析结果中选出权重较大的降损措施种类作为备选降损措施对现状农网台区加以实施，因而，对降损措施Xi是否被选中可用下式描述；
[0095][0096]
针对被选中的降损措施，可以进一步考虑其可能的降损措施实施项目，即可能的
针对农网台区降损措施的实施原则的描述，根据人工经验与不同已有的优化
降损项目
算法对每一类降损措施种类提出多种可供选择的实施项目，下式是对第i种降损措施中的
第j种降损项目是否被选中做出的描述；
[0097]
步骤52：为了保证降损达到更好的效果通过以下步骤形成降损备选方案；
[0099]降损备选方案是由降损项目组合而成，由于农网台区损耗影响因素分析的存在，已经可以初步确定在现状农网台区中的影响农网台区技术损耗的主要影响因素及其相应的降损措施种类，因而，在生成降损备选方案时已经可以确定降损措施的选中情况，假设经过损耗分析后所选择的降损措施分别为Xa、Xb、Xc，则该情况下降损备选项目的构成结构如下：
[0100]在每一类降损措施种类的实施项目确定的情况下，一个降损备选项目是降损项目
[0098]
被选中情况的组合，同时也满足降损项目间的互斥性，如下式所示：
[0101]
[0102]
上式中：fi指第i个降损备选项目；G指降损项目间的互斥性，即同一种类的降损措
14
CN 108280539 A
说 明 书
7/16页
施的不同实施项目在农网台区中的实施是不可能同时发生的约束；项目间互斥关系约束主要是在降损决策流程中体现；
[0103]农网台区降损备选项目的生成流程如下所示：[0104](1)通过农网台区损耗分析确立对农网台区技术线损起关键性重要作用的损耗影响因素；[0105](2)基于灵敏度分析，确立农网台区优化决策中的降损措施Xi的选中情况；[0106](3)对每一个被选中的降损措施Xi，通过各措施方案权重分析的研究得到可供选择的降损项目
(4)根据降损项目的各种组合生成初始的农网台区降损备选项目fi；[0108]步骤53：在农网台区降损决策模型中，应充分地体现降损措施为现状农网台区带来的降损电量的综合效益，通过分析投资效益评价，建立了包含决策目标函数和决策约束条件的农网台区降损优化决策模型；[0109](1)决策的目标函数；
[0110]为使农网台区建设运行成本和损耗电量降低所取得的效益达到综合最优，在全寿命周期成本理论的支撑下，建立目标函数包括农网台区在运行年限内的综合成本，降损成本、运行维护成本、故障成本以及拆除回收成本，损耗电量引起的售电费用；[0111](2)决策的约束条件：
[0112]农网台区降损优化决策模型的约束条件包括六个内容：供电可靠率约束、用户平均停电时间约束、电压偏差约束、线路传输约束、投资约束以及项目间互斥关系约束；[0113]①供电可靠率约束：供电可靠率应不低于预先设定的规定限值；[0114]②用户平均停电时间约束：用户平均停电时间应不超过预先设定的规定限值；[0115]③电压偏差约束：电压偏差的绝对值应不超过标准电压的7％；[0116]④线路传输约束：线路的实际传输容量应不超过其最大传输容量，一般用传输电流表示；
[0117]⑤投资约束：投资约束指的是采取多种降损措施组合的降损方案的投资应在预先设定的投资之内，此时降损方案投资主要针对的是降损成本；[0118](3)投资效益评价指标：
[0119]根据技术经济比较和评价的基本步骤，对于农村电网降损节能改造项目应首先确立相应技术指标，再从技术指标合格的方案中按经济指标择优选择；降损方案的具体技术指标包括电能损耗率、电压合格率、功率因数和使用期限；[0120]根据《农村电力网规划设计导则》中“经济技术评估”规定降损方案的经济指标包括投资回收期、净现值、净年值、净现值率和内部收益率；[0121](4)降损优化方案的决策：
[0122]降损方案的决策目的在于对包含各种降损措施选择可能性的降损方案集进行优选，确定综合效益最优的降损措施组合和降损实施方案。[0123]所述步骤6包括：[0124]步骤61：设步骤4中计算的无功补偿容量为c1，步骤5中计算的无功补偿容量为c2，如果两者计算的差值小于设定的裕度ε，取无功补偿容量为c1，如果两者的差值大于设定的裕度，则建立分解协调法求解无功补偿容量；将原先的一个目标函数分解成两个相互联系
15
[0107]
CN 108280539 A
说 明 书
8/16页
的子目标函数；两个子目标函数相互作用，共同优化求出最终的无功补偿容量；[0125]步骤62：首先建立数学模型：[0126]min C(x)+D(x)[0127]s.t A(x)≥B[0128]E(x)+F(x)≥g[0129]R(x)+T(x)＝h
[0130]上式中x为所配置的无功补偿容量大小，y为现有配置下电网实际运行参数，C(x)+D(x)为配置无功电源的费用，A(x)≥B为投资约束(计划配置约束,配置容量约束)，E(x)+F(x)≥g为电压不等式约束，R(x)+T(x)＝h为潮流平衡等式约束；
[0131]只要无功补偿容量投资变量x确定下来,就可通过系统运行方式的寻优确定实际运行参数y；也就是说可将原问题看成是两个优化过程的统一,一是确定无功配置容量位置和大小的投资优化过程,称之为投资主问题；二是确定在现有的配置下使运行费用达到最小的运行优化过程,称之为运行子问题；
[0132]当给定任一确定容量x*,对应运行子问题的最优值D可表示为W(x)，则相应的投资主问题和运行子问题可分解如下：[0133](1)投资主问题：[0134]Min C(x)+W(x)[0135]s.t A(x)≥B
[0136]上式中,C(x)+W(x)是投资的总费用，其中W(x)是联系主问题跟子问题的一个纽带，A(x)≥B是投资约束的条件；[0137](2)运行子问题：[0138]W(x)＝minD(y)[0139]s.t F(x)≥g-E(x*)[0140]T(y)＝h-R(x*)
[0141]上式中,minD(y)是运行最优所花费的费用，F(x)≥g-E(x*)为电压不等式约束，T(y)＝h-R(x*)为潮流平衡等式约束；[0142]显然，这里用W(x)把投资的主问题和运行的子问题紧密的联系起来，通过运行子问题的求解提出对W(x)的修正，形成了修正后新的线性约束，再返回投资主问题，交替求解主问题与子问题并得到无功补偿量的最优解。[0143]与现有技术相比，本发明的优点及有益效果是：[0144]本发明在充分分析网络的拓扑结构，采用分梯度搜索法获取准确的物理参数，为准确的线损计算做准备；根据农网典型台区的不同特点及供电半径、变压器型号容量使用年限、负荷分布情况等物理参量的数据清洗和挖掘。采用改进的前推潮流法计算农网台区的损耗，使得计算的线损结果更加准确，在线损的基础上进行无功补偿增设电压、功率因数、补偿容量、补偿设备的约束条件，无功补偿可以做到无功就地平衡，在进行降损措施的同时可以做到调节电压，力求取的最佳的补偿效果。为了获得更好的降损效果在进行无功补偿的基础上增加改善三相不平衡、更换变压器容量、更换线路截面积等降损措施。[0145]下面结合附图和具体实施例，对本发明加以进一步的描述和说明，但不受本实施例所限。
16
CN 108280539 A
说 明 书
9/16页
附图说明
[0146]图1是本发明方法对应的线路的电压与功率图；[0147]图2是本发明方法对应的台区结构图；
[0148]图3是本发明方法对应的降损方案的构成结构图；
[0149]图4是本发明方法对应的投资效益率的农网台区的降损措施优化框图。
具体实施方式
[0150]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0151]本发明一种基于农网典型台区线损计算的无功补偿等降损优化方法，包括如下步骤：
[0152]步骤1：分析网络的拓扑结构，采用分梯度搜索法获取准确的物理参数，为准确的线损计算做准备；根据农网典型台区的不同特点及供电半径、变压器型号容量使用年限、负荷分布情况等物理参量的数据清洗和挖掘，对农网台区进行典型性分类。[0153]根据配电网系统的网络结构和开关运行状态，对配电网的负荷进行分类，根据不同的负荷和有无量测值进行分梯度搜索，以获取系统各支路的参数以及节点的电压、有功功率和无功功率。
[0154]第一梯度搜索配电馈线中的主变、配变的有功、无功功率和电压值。[0155]对于未能获取实时量测的变压器进行第二梯度搜索，为了得到完整且精度满足要求的运行参数,使用状态估计法进行线损计算。[0156]在搜索完变压器的数量，进行第三梯度搜索，搜索用户和架空线路、电缆线路上的各个节点形成节点矩阵。[0157]步骤2：采用改进的前推潮流法计算农网台区的损耗；
[0158]所述改进的前推潮流法是指通过对节点电压值的测量和计算取所得结果的平均值使得各个节点的电压值更加准确，计算的线损值更加真实。[0159]所述步骤2包括：通过获取各个末端负荷节点的实测数据，通过前推法计算每个节点对应的上个节点的电压值和功率值，如果上一个节点无实测值，就采用计算前推计算所得的电压值，如有实测值，取实测值与计算值的平均值；如果上一节点对应两个负荷节点，如果此节点无实测值，取两负荷前推电压的平均值，否则取三者值的平均值，依此类推；直到根节点。线损的结果等于变压器计算的总损耗加上线路上计算的总损耗。[0160]Aloss＝Tloss+Lloss
[0161]上式中Aloss为所有的线路损耗，Tloss为变压器的损耗，Lloss为输电线路的损耗。[0162]步骤21：在线路阻抗参数已知的情况下，只要测量到负荷节点的有功、无功、电压有效值，就可以很精确地求出负荷节点与其上级节点之间线路上的损耗，以及上级节点的电压，而且计算线路损耗和节点电压都避免了复数乘除。如图1所示节点2到3之间线路l2-3每相阻抗为Z2-3＝R2-3+jX2-3同时测量到节点3的三相输出功率为P3+jQ3，线电压有效值为U3。
17
CN 108280539 A[0163][01]
说 明 书
10/16页
线路l2-3上的有功功率损耗为：
上式中，ΔP2-3指的是线路l2-3上的有功损耗；P3是节点3的有功功率，Q3是节点3的
无功功率；U3是节点3的电压，R2-3是线路l2-3上的电阻值。[0166]无功功率损耗为：
[0167]
[0165]
上式中，ΔQ2-3指的是线路l2-3上的有功损耗；P3是节点3的有功功率，Q3是节点3的
无功功率；U3是节点3的电压，R2-3是线路l2-3上的电阻值。[0169]节点2的输出功率为：
[0170]S2＝(P3+ΔP2-3)+j(Q3+ΔQ2-3)[0171]上式中，S2指的是节点2的输出功率；P3是节点3的有功功率，Q3是节点3的无功功率；ΔP2-3、ΔQ2-3分别是线路l2-3上损失的有功功率和无功功率。[0172]节点2的电压有效值U2为：
[0173]
[0168]
上式中，U2指的是节点2的有效值电压ΔU2-3、δU2-3是线路l2-3电压降落的纵分量和
横分量。
[0175]步骤22：假设某一台区，其结构如图2所示。该台区共有11个节点，已知各个结点之间的电阻、电抗，并且通过数据采集系统已经得到了各个负荷节点的有功功率、无功功率、电压有效值。
[0176]算法的具体实现步骤如下：[0177](1)首先进行节点分类并编号，分清电源节点，负荷节点。[0178]以图2为例，电源节点是0节点，负荷节点为2、3、8、9、10节点[0179](2)通过获取各个末端负荷节点的实测数据，通过前推法计算每个节点对应的上个节点的电压值和功率值，如果上一个节点无实测值，就采用计算前推计算所得的电压值，如有实测值，取实测值与计算值的平均值；如果上一节点对应两个负荷节点，如果此节点无实测值，取两负荷前推电压的平均值，否则取三者值的平均值，依此类推；直到电源节点。[0180]如图2所示节点8和6之间的线路为l8-6线路之间的每项阻抗为Z8-6＝R8-6+jX8-6测出的负荷8节点的三项输出功率为P8+jQ8则线路l8-6之间的有功功率损耗：
[0181][0182]
[0174]
上式中，ΔP8-6是线路l8-6的有功功率损耗，P8是节点8的有功功率，Q8节点8的无功
功率，U8是节点8的电压有效值，R8-6是线路l8-6之间的阻抗。[0183]无功功率损耗为：
[0184]
[0185]
上式中，ΔQ8-6是线路l8-6的无功功率损耗，P8是节点8的有功功率，Q8节点8的无功
18
CN 108280539 A
说 明 书
11/16页
功率，U8是节点8的电压有效值，X8-6是线路l8-6之间的电抗。[0186]节点6的输出功率为：
[0187]S6＝P6+jQ6＝(P8+ΔP8-6)+j(Q8+ΔQ8-6)[0188]上式中，S6指的是节点6的输出功率；P6是节点6的有功功率，Q6是节点6的无功功率；ΔP8-6、ΔQ8-6分别是线路l8-6上损失的有功功率和无功功率。P8、Q8分别是节点8的有功功率和无功功率。
[01]节点6的电压值为：
[0190][0191]
上式中，U8为节点8的电压有效值，ΔU8-6为线路l8-6电压降落的纵分量，δU8-6为线
路l8-6电压降落的横分量。[0192]其中：
[0193]
[0194]
同理可以通过线路l9-6算出节点6的电压与输出功率，如果可以测得节点6的电压
值与输出功率通过计算三者的平均值取得节点6的电压值与功率值，如果没有测的节点6的电压值与功率值，节点6的电压值取计算的平均值，功率值也取计算的平均值。[0196](3)对于已经计算完的线路进行标记，继续搜索非标记的线路直到所有的线路都计算出来。[0197](4)计算所有公用变压器的损耗，计算时，利用实测的节点负荷、电压值计算变压器的铜损和铁损。这样一来，变压器损耗计算就充分考虑到了负荷、电压的影响。[0198](5)总的线路损耗：[0199]Aloss＝Tloss+Lloss
[0200]其中Aloss为所有的线路损耗，Tloss为变压器的损耗，Lloss为输电线路的损耗。[0201]步骤3：建立无功优化的目标函数和增设电压、功率因数、补偿容量、补偿设备的约束条件；
[0202]步骤31：所述目标函数：[0203]min(P1-P2)
[0204]其中P1是投资费用，P2是降损收益，目标函数为俩者差值的最小值。[0205]其中：
[0206]
[0195]
上式中，n为节点补偿设备总数；Ni为第i套设备的补偿电容器的分组数；Ci为补偿
设备对应的单组电容器的容量；Ma为补偿容量的单位价格；Mb为补偿设备的单组价格；Mc为安装设备所投入的费用。[0208]其中：
[0209]P2＝(f1-f2)·c·T
19
[0207]
CN 108280539 A[0210]
说 明 书
12/16页
上式中，f1为补偿之前的功率损失，f2为补偿后的功率损失，c为对应的电价，T运行
的时间。
[0211]具体是：以最小化低压配电网的有功损耗为目标，低压:配电网无功补偿分散配置优化模型如下：[0212]min f(x)[0213]s.t h(x)＝0,
[0214]
上式中：目标函数f(x)为投资费用与降损收益的差值；h(x)为各个节点的功率平衡方程，x为系统的决策变量和状态变量，决策变量为无功补偿点的并联无功补偿容量Q，状态变量包括各节点的电压幅值V和相角δ。不等式约束l(x)包括各节点电压幅值的上下限约束和各无功补偿点并联无功补偿容量的上下限约束以及功率因数的上下限和补偿设备分组数的上下限。
[0216]目标函数f(x)投资费用与降损收益的差值，表达式如下：[0217]f(x)＝P1-P2[0218]步骤32：所述约束条件。[0219]等式约束h(x)表达式为：[0220]由潮流计算方程可得：
[0215]
[0221]
上式中,Pi和Qi分别是台区注入的有功功率和无功功率，流入为正，流出为负，Qci
为补偿的无功功率，Vi为节点i的电压幅值，δGij和Bijij为节点i和节点j之间的电压相角差，分别是网络节点导纳矩阵第i行j列元素的实部和虚部，n为台区节点的总数。[0223]不等式约束l(x)表达式为：
[0222]
[0224]
[0225]
上式中Vimin、Vimax是节点允许的最小电压和最大电压，Qcimin、Qcimax是节点许的最小
无功跟最大无功补偿补偿，ρimin、ρimax是节点测量处允许的最大和最小的功率因数，
是补偿设备投切的最小分组数和最大分组数。
步骤4：确定不同类型典型台区的无功补偿的补偿位置和每个补偿设备应补偿的
[0226]
容量；
步骤41：首先计算出典型农村台区所有节点各自需要的补偿量，计算出台区需要总的无功补偿容量，将每个节点都进行无功补偿不符合实际，利用灵敏度分析法以及人为因素法选出负荷功率大、重要的节点作为需要补偿的节点。利用遗传算法将种群中每台补偿设备在染色体上设定2个基因，分别表示补偿设备的分组数和每组补偿容量，计算出节点
20
[0227]
CN 108280539 A
说 明 书
13/16页
的最佳无功补偿容量。[0228]步骤42：在步骤41的基础上计算不同类型台区的无功配置优化时，首先定义三个电气特征指标线路配变平均负载率α，自然功率因数cosφ,供电半径L，无功补偿率β，根据《农村电力规划设计导则》和当地农村的具体电气特征指标体系，设置典型的农村电气指标作为基态值。
[0229]
上式中，βWn为该台区需要补充的无功配置容0为典型农村台区的最优无功补偿率，
量，SN为台区的额定容量。
[0231]在计算随机台区的无功补偿容量时通过分别改变各电气特征指标，记录最优无功补偿率的变化情况，用灵敏度的大小来表示无功补偿率的变化程度，灵敏度的大小等于各电气特征变化所对应的无功补偿率的变化，在进行随机台区的无功容量配置在，以各电气特征值的实际值与典型台区相对应的电气特征的差值作为决策，利用灵敏度的大小进行相应的加权计算。
[0232][0233]
[0230]
上式中βΔmi为随机台区与典型台区电气特征值所对0为典型台区的无功补偿率，
应的差值，λi为电气特征值所对应的灵敏度。[0234]步骤5：建立多降损措施组合的农网台区。[0235]步骤51：首先确定农网台区的降损措施记为Xi，其中i＝1,2,...,4；X1～X4以此对应着无功补偿、改善三相不平衡、更换变压器容量、更换线路截面积这四种农网台区降损措施种类。在此基础上，将某一类降损措施的可能实施方案作为农网台区降损中的降损方案，
表示第i种降损措施种类的第j种可能实施方案。X1降损措施对应的降损方案有变
压站集中补偿、用户分散控制、优化无功补偿装置。X1降损措施对应的降损方案有改变客户接线相序、三相不平衡调压器、自耦变压器。X3降损措施对应的降损方案有减容改造法、变压器经济运行方式、节能型变压器。X4降损措施对应的降损方案有平行集束导线、增大导线截面积、线路绝缘改造。[0236]对于降损措施Xi，由于损耗影响因素分析的存在，从降损措施影响权重评估分析结果中选出权重较大的降损措施种类作为备选降损措施对现状农网台区加以实施，因而，对降损措施Xi是否被选中可用下式描述。
[0237]
即为
[0238]
针对被选中的降损措施，可以进一步考虑其可能的降损措施实施项目，即可能的
针对农网台区降损措施的实施原则的描述，可以根据人工经验与不同已有的
降损项目
优化算法对每一类降损措施种类提出多种可供选择的实施项目，下式是对第i种降损措施
中的第j种降损项目是否被选中做出的描述。
21
CN 108280539 A[0239]
说 明 书
14/16页
本发明方法对应的降损方案的构成结构图如图3所示。
[0241]步骤52：为了保证降损达到更好的效果通过以下步骤形成降损备选方案。[0242]降损备选方案是由降损项目组合而成，由于农网台区损耗影响因素分析的存在，已经可以初步确定在现状农网台区中的影响农网台区技术损耗的主要影响因素及其相应的降损措施种类，因而，在生成降损备选方案时已经可以确定降损措施的选中情况，假设经过损耗分析后所选择的降损措施分别为Xa、Xb、Xc，则该情况下降损备选项目的构成结构如3图所示：
[0243]在每一类降损措施种类的实施项目确定的情况下，一个降损备选项目是降损项目被选中情况的组合，同时也满足降损项目
间的互斥性，如下式所示：
[0240]
[0244]
[0245]
上式中：fi指第i个降损备选项目；G指降损项目间的互斥性，即同一种类的降损措施的不同实施项目在农网台区中的实施是不可能同时发生的约束。项目间互斥关系约束主要是在降损决策流程中体现。
[0246]农网台区降损备选项目的生成流程如下所示：[0247](1)通过农网台区损耗分析确立对农网台区技术线损起关键性重要作用的损耗影响因素；[0248](2)基于灵敏度分析，确立农网台区优化决策中的降损措施Xi的选中情况；[0249](3)对每一个被选中的降损措施Xi，通过各措施方案权重分析的研究得到可供选择的降损项目
[0250]
(4)根据降损项目的各种组合生成初始的农网台区降损备选项目fi；[0251]步骤53：在农网台区降损决策模型中，应充分地体现降损措施为现状农网台区带来的降损电量的综合效益，通过分析投资效益评价，建立了包含决策目标函数和决策约束条件的农网台区降损优化决策模型，农网台区的降损措施优化框如图4所示。[0252](1)决策的目标函数：
[0253]为使农网台区建设运行成本和损耗电量降低所取得的效益达到综合最优，在全寿命周期成本理论的支撑下，建立目标函数包括农网台区在运行年限内的综合成本(降损成本、运行维护成本、故障成本以及拆除回收成本)、损耗电量引起的售电费用。[0254](2)决策的约束条件：
[0255]农网台区降损优化决策模型的约束条件包括六个内容：供电可靠率约束、用户平均停电时间约束、电压偏差约束、线路传输约束、投资约束以及项目间互斥关系约束。[0256]①供电可靠率约束：供电可靠率应不低于预先设定的规定限值。[0257]②用户平均停电时间约束：用户平均停电时间应不超过预先设定的规定限值。[0258]③电压偏差约束：电压偏差的绝对值应不超过标准电压的7％。
22
CN 108280539 A[0259]
说 明 书
15/16页
④线路传输约束：线路的实际传输容量应不超过其最大传输容量，一般用传输电
流表示。
[0260]⑤投资约束：投资约束指的是采取多种降损措施组合的降损方案的投资应在预先设定的投资之内，此时降损方案投资主要针对的是降损成本。[0261](3)投资效益评价指标：
[0262]根据技术经济比较和评价的基本步骤，对于农村电网降损节能改造项目应首先确立相应技术指标，再从技术指标合格的方案中按经济指标择优选择。降损方案的具体技术指标包括电能损耗率、电压合格率、功率因数和使用期限等。[0263]根据《农村电力网规划设计导则》中“经济技术评估”规定降损方案的经济指标包括投资回收期、净现值、净年值、净现值率和内部收益率等。[02](4)降损优化方案的决策：
[0265]降损方案的决策目的在于对包含各种降损措施选择可能性的降损方案集进行优选，确定综合效益最优的降损措施组合和降损实施方案。[0266]步骤6：建立分解协调法的无功补偿容量。[0267]步骤61：设步骤4中计算的无功补偿容量为c1，步骤5中计算的无功补偿容量为c2，如果两者计算的差值小于设定的裕度ε，取无功补偿容量为c1，如果两者的差值大于设定的裕度，则建立分解协调法求解无功补偿容量。将原先的一个目标函数分解成两个相互联系的子目标函数。两个子目标函数相互作用，共同优化求出最终的无功补偿容量。[0268]步骤62：首先建立数学模型：[0269]min C(x)+D(x)[0270]s.t A(x)≥B[0271]E(x)+F(x)≥g[0272]R(x)+T(x)＝h
[0273]上式中x为所配置的无功补偿容量大小，y为现有配置下电网实际运行参数，C(x)+D(x)为配置无功电源的费用，A(x)≥B为投资约束(计划配置约束,配置容量约束)，E(x)+F(x)≥g为电压不等式约束，R(x)+T(x)＝h为潮流平衡等式约束。
[0274]只要无功补偿容量投资变量x确定下来,就可通过系统运行方式的寻优确定实际运行参数y。也就是说可将原问题看成是两个优化过程的统一,一是确定无功配置容量位置和大小的投资优化过程,称之为投资主问题；二是确定在现有的配置下使运行费用达到最小的运行优化过程,称之为运行子问题。
[0275]当给定任一确定容量x*,对应运行子问题的最优值D可表示为W(x)，则相应的投资主问题和运行子问题可分解如下：[0276](1)投资主问题：[0277]Min C(x)+W(x)[0278]s.t A(x)≥B
[0279]上式中,C(x)+W(x)是投资的总费用，其中W(x)是联系主问题跟子问题的一个纽带，A(x)≥B是投资约束的条件。[0280](2)运行子问题：[0281]W(x)＝minD(y)
23
CN 108280539 A[0282]
说 明 书
16/16页
s.t F(x)≥g-E(x*)
[0283]T(y)＝h-R(x*)
[0284]上式中,minD(y)是运行最优所花费的费用，F(x)≥g-E(x*)为电压不等式约束，T(y)＝h-R(x*)为潮流平衡等式约束。[0285]显然，这里用W(x)把投资的主问题和运行的子问题紧密的联系起来，通过运行子问题的求解提出对W(x)的修正，形成了修正后新的线性约束，再返回投资主问题。交替求解主问题与子问题并得到无功补偿量的最优解。
24
CN 108280539 A
说 明 书 附 图
1/3页
图1
图2
25
CN 108280539 A
说 明 书 附 图
2/3页
图3
26
CN 108280539 A
说 明 书 附 图
3/3页
图4
27
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容
Copyright © 2019- huatuoyibo.net 版权所有 湘ICP备2023021910号-2
违法及侵权请联系：TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com
本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务