配电网的无功优化是指对于一个已经给定负荷量参数和拓扑结构参数的配电网络,在保证配电网安全稳定运行的前提下,运用优化算法,通过对各种控制变量的优化,从而使系统中几项指标取得最优值的方法[3]。25263
当下,我们国家配电网的建设和规划面临很多问题:发展速度较为缓慢;设备设施老化严重;输电线路较长造成网络损耗越来越严重;人们的生产生活对电压质量的要求更高等。每年,电力行业的经费在我国国民经济总支出中占有较大的比重,降低配电网的损耗是电力部门减少供电成本的重要手段,配电网的无功优化能够有效的减少配电网系统的总体开支。
因此,多年来,许多电力行业的专家、学者对配电网的无功优化进行了大量的探索和研究工作,通过分析不同的方法和理论,提出了一系列可行的算法,在一定程度上为配电网的合理规划和运行提供了帮助。但是不同算法的优化结果、收敛性和计算速度等各不相同,而且无功优化问题具有高度的非线性,在实际问题中必须配有大量的不等式约束条件,使得现有的算法并不能很好的解决无功优化的问题,因此,仍然有许多工作需要国内外学者去做。论文网
目前,已经研究得到的无功优化方法有很多种,总体上可以分为数学优化方法与模拟进化方法两大类。数学优化方法包括经典法、线性规划法、非线性规划法、和混合整数规划法等;而模拟进化方法包括遗传算法GA、进化规划EP、进化策略ES等[4]。
1 经典法
经典法最初的作用的进行有功经济调度,它起源于二十世纪三十年代,经典法的理论也可以用来解决无功负荷的最优补偿问题和无功电源的最优分布问题。经典法的好处在于它的可靠性和快速性;但是只能解决等式约束问题,而不能处理上下限约束和状态变量约束问题。不过,由于其快速性和可靠性,把经典法与其他优化方法相结合,也可以解决无功优化问题。
2 线性规划法
配电网的无功优化本质上是一个非线性问题,但是我们可以将问题分解,逐步对问题进行线性分析,而后将无功优化问题中的目标函数和约束条件线性化,从而使得无功优化问题可以用线性化的方法来解决。
线性规划法包括内点法和单纯形法,是最为成熟的一种规划方法,它的优点是收敛性好;收敛速度快,能够较好的满足对计算速度的要求;处理各种约束条件时比较简单。但是,在解决可行性和最优性问题时,把非线性的无功优化模型线性化时会产生精度差问题,从而使得优化精度较差。因此,在解决无功优化的线性化模型问题时,要经常进行交流潮流校验,从而保证得到的解的可靠性。
3 非线性规划法
非线性规划法在解决无功优化问题时,要将松弛变量引入到无功优化模型中,还要用Lagrange乘子构建目标函数,将无功优化模型中的不等式约束变换为等式约束,从而将需要解决的问题转变为求解非线性方程组的问题。
非线性规划法较线性规划法精确度较高,但是收敛速度和收敛性等与线性规划相比还有较大差距,因此传统的解决无功优化问题的非线性规划方法并没有得到普遍使用。目前,非线性规划中应用最多的方法是牛顿法和简化梯度法[5]。牛顿法计算速度较快,但是对所求的无功优化模型中的大量不等式约束处理不当。而简化梯度法可以求得最优解,但是由于该方法只具有一阶的收敛速度,使得计算时间比较长[6]。因此,正确解决收敛性和收敛速度的问题,正确处理好等式及不等式约束条件是非线性规划法最需要解决的问题。
4 混合整数规划法
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