电气工程学报 ›› 2023, Vol. 18 ›› Issue (4): 239-250.doi: 10.11985/2023.04.026
收稿日期:
2022-11-13
修回日期:
2023-07-21
出版日期:
2023-12-25
发布日期:
2024-01-12
作者简介:
郭挺,男,1987年生,硕士,高级工程师。主要研究方向为电力系统规划。E-mail:2224195389@qq.com基金资助:
GUO Ting1(), CHEN Zhonghao1(
), XU Liangde1(
), YANG Fan2(
)
Received:
2022-11-13
Revised:
2023-07-21
Online:
2023-12-25
Published:
2024-01-12
摘要:
开展了计及功率损失指数的两阶段无功补偿多目标优化配置方法的研究,以解决目前配网无功优化问题求解时效不佳,且容易陷入局部最优解的问题。以有功损耗、无功补偿装置购买费用、安装费用以及运行费用最小化为综合目标函数,引入罚函数建立基于功率损失指数的两阶段无功补偿装置配置多目标优化模型,应用鮣鱼优化算法求解带约束条件优化问题,获得无功补偿装置的最佳安装位置和容量,通过在IEEE-34和PG-69系统中的仿真算例验证了所提方法的性能。仿真结果表明,考虑功率损失指数,可进一步有效降低网络损耗、提高节点电压分布水平、降低设备成本费用,同时缩短优化问题求解时间。此外,所采用的鮣鱼优化算法具有更强的全局最优解搜索能力,可以更好地适应配电网负荷水平的变化及分布式电源的接入。
中图分类号:
郭挺, 陈中豪, 徐良德, 杨帆. 基于功率损失指数的配电网无功补偿装置两阶段多目标优化配置方法研究*[J]. 电气工程学报, 2023, 18(4): 239-250.
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表2
三种情况下无功优化配置结果对比"
对比指标 | IEEE-34节点 | PG-69节点 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
无补偿 | 鮣鱼优化 | 鮣鱼优化+功率损失指数 | 无补偿 | 鮣鱼优化 | 鮣鱼优化+功率损失指数 | |
有功损耗/kW | 221.72 | 173.91 | 169.53 | 226.47 | 156.62 | 153.56 |
最小电压/p.u. | 0.941 6 | 0.948 3 | 0.950 7 | 0.908 9 | 0.928 2 | 0.932 3 |
无功配置(节点/容量kVar) | — | BUS26/817.91 BUS13/636.45 | BUS24/701.86 BUS20/816.25 | — | BUS50/1 000 BUS48/210.61 | BUS51/979.36 BUS49/233.21 |
成本费用/元 | 97 113.36 | 82 683.72 | 82 620.69 | 99 193.86 | 74 007.34 | 73 839.15 |
电容器费用/元 | — | 7 632.29 | 7 921.49 | — | 6 537.70 | 6 546.56 |
优化求解时间/s | — | 2.72 | 1.92 | — | 4.26 | 3.53 |
表3
不同优化算法下的无功优化配置结果对比"
对比指标 | IEEE-34节点 | PG-69节点 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
方法1 | 方法2 | 方法3 | 方法1 | 方法2 | 方法3 | |
有功损耗/kW | 169.53 | 170.12 | 171.49 | 153.56 | 154.67 | 154.41 |
最小电压/p.u. | 0.950 7 | 0.948 6 | 0.948 6 | 0.932 3 | 0.928 7 | 0.929 3 |
无功配置(节点/容量kVar) | BUS24/701.86 BUS20/816.25 | BUS25/370.20 BUS24/276.40 BUS21/298.20 BUS20/573.13 | BUS25/590.03 BUS21/857.36 | BUS51/979.36 BUS49/233.21 | BUS52/825.60 BUS49/387.59 | BUS53/205.25 BUS51/978.38 |
成本费用/元 | 82 620.69 | 83 523.92 | 82 723.58 | 73 839.15 | 74 293.27 | 74 038.84 |
电容器费用/元 | 7 921.49 | 9 010.75 | 7 606.58 | 6 546.56 | 6 549.36 | 6 416.33 |
优化求解时间/s | 1.92 | 1.25 | 2.02 | 3.53 | 2.69 | 3.72 |
最差值/元 | 87 361.52 | 85 423.60 | 89 399.04 | 89 962.27 | 85 288.35 | 79 047.01 |
均值/元 | 82 649.74 | 83 536.80 | 82 757.93 | 73 875.31 | 74 387.65 | 74 131.33 |
方差 | 62 097.48 | 20 465.45 | 105 578.84 | 521 930.11 | 718 890.92 | 166 520.63 |
标准差 | 249.19 | 143.06 | 324.92 | 722.44 | 847.87 | 408.07 |
表4
不同负荷条件下的无功优化配置结果"
对比指标 | IEEE-34节点系统 | PG-69节点系统 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
负荷系数 | 负荷系数 | |||||
1 | 0.8 | 0.6 | 1 | 0.8 | 0.6 | |
有功损耗/kW | 169.53 | 111.26 | 47.54 | 153.56 | 100.44 | 60.42 |
最小电压/p.u. | 0.950 7 | 0.959 5 | 0.977 3 | 0.932 3 | 0.951 9 | 0.954 6 |
无功配置(节点/容量kVar) | BUS24/701.86 BUS20/816.25 | BUS24/649.91 BUS21/783.66 | BUS26/549.98 BUS21/870.59 | BUS51/979.36 BUS49/233.21 | BUS52/215.92 BUS50/968.20 | BUS51/1 000 BUS50/32.71 |
成本费用/元 | 82 620.69 | 56 952.32 | 28 369.52 | 73 839.15 | 49 774.73 | 31 717.77 |
电容器费用/元 | 7 921.49 | 7 541.10 | 7 482.59 | 6 546.56 | 6 417.74 | 5 737.15 |
优化求解时间/s | 1.92 | 1.84 | 1.75 | 3.53 | 3.42 | 3.38 |
表6
DG接入后的无功优化配置对比"
对比指标 | IEEE-34节点 | PG-69节点 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
无DG | 1 DG | 2 DG | 无DG | 1 DG | 2 DG | |
有功损耗/kW | 169.53 | 61.20 | 48.33 | 153.56 | 46.90 | 34.31 |
最小电压/p.u. | 0.950 7 | 0.976 1 | 0.982 5 | 0.932 3 | 0.969 7 | 0.985 2 |
无功配置/(节点/容量kVar) | BUS24/701.86 BUS20/816.25 | BUS26/611.33 BUS20/881.79 | BUS26/119.63 BUS25/623.86 | BUS51/979.36 BUS49/233.21 | BUS50/547.67 | BUS50/473.40 |
成本费用/元 | 82 620.69 | 35 310.13 | 26 766.35 | 73 839.15 | 22 066.13 | 16 469.02 |
电容器费用/元 | 7 921.49 | 7 809.10 | 4 435.72 | 6 546.56 | 3 009.53 | 2 675.30 |
优化求解时间/s | 1.92 | 1.86 | 1.78 | 3.53 | 3.44 | 3.36 |
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