關(guān)于地區(qū)電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制的研究

范冬冬

摘 要： 本文采用專家系統(tǒng)與遺傳算法相結(jié)合的方式對(duì)地區(qū)電網(wǎng)無功電壓系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。這種經(jīng)過優(yōu)化的系統(tǒng)改進(jìn)了傳統(tǒng)的遺傳算法，提高了與地區(qū)電網(wǎng)之間的兼容性，專家系統(tǒng)則負(fù)責(zé)通過靈敏度分析技術(shù)校正地區(qū)電網(wǎng)電壓。對(duì)該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可能受到的各種影響進(jìn)行了介紹，制定了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞： 優(yōu)化控制；無功電壓；地區(qū)電網(wǎng)

經(jīng)過優(yōu)化的新型遺傳算法相比于傳統(tǒng)算法來說，具有以下幾方面的特點(diǎn)：第一，新算法重點(diǎn)優(yōu)化了控制變量編碼，能夠?qū)﹄x散控制變量進(jìn)行管理；第二，新算法可以同時(shí)搜索多個(gè)初值點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全局化搜索；第三，新算法未限制優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，魯棒性強(qiáng)。經(jīng)過優(yōu)化的遺傳算法對(duì)于非線性系統(tǒng)多離散控制變量具有良好的適用性。

通過靈敏度分析能夠協(xié)調(diào)控制全網(wǎng)電壓。本文所介紹的系統(tǒng)以保證電網(wǎng)電壓合格為基本前提進(jìn)行調(diào)壓，盡量降低電網(wǎng)設(shè)備的操作次數(shù)以及電網(wǎng)的運(yùn)行損耗。在專家系統(tǒng)的支持下，能夠?qū)⒄{(diào)壓的原則與靈敏度分析結(jié)果更好地結(jié)合起來，即實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)損最優(yōu)，也能夠有效的完成電壓校正操作。

1.地區(qū)電網(wǎng)無功優(yōu)化控制中改進(jìn)遺傳算法的應(yīng)用

1.1對(duì)遺傳算法的初始群體進(jìn)行選擇

地區(qū)電網(wǎng)無功優(yōu)化以無功補(bǔ)償設(shè)備的投切和發(fā)電機(jī)無功功率調(diào)整為主要的手段。因此，通過靈敏度分析技術(shù)對(duì)遺傳算法初始群體進(jìn)行選擇，同時(shí)也需要事先對(duì)各節(jié)點(diǎn)所在電網(wǎng)網(wǎng)損所形成的無功功率靈敏度進(jìn)行分析。通過靈敏度計(jì)算公式，能夠?qū)o功補(bǔ)償注入節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，同時(shí)也能夠?qū)z傳算法的初始群體進(jìn)行選擇，使遺傳算法收斂速度得到提升。

1.2將變異概率與自適應(yīng)交叉應(yīng)用于遺傳算法

根據(jù)變異概率與自適應(yīng)的交叉，能夠以平均值高于適應(yīng)度的情況下，其變異的概率和相適應(yīng)的交叉會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的提高，淘汰該個(gè)體；在平均值小于適應(yīng)度的情況下，其變異概率和交叉會(huì)根據(jù)適應(yīng)度呈線性變化，變異概率和交叉隨著個(gè)體的升高而降低，該個(gè)體存活的可能性也相對(duì)較大。另外，在群體進(jìn)入最優(yōu)解狀態(tài)的情況下，其變異概率與交叉也會(huì)相應(yīng)得到提升。在達(dá)到算法收斂性的情況下群體多樣性也能夠得到保持，避免出現(xiàn)局部最優(yōu)解出現(xiàn)過早收斂的現(xiàn)象。

2.地區(qū)電網(wǎng)電壓校正控制中靈敏度分析的應(yīng)用

首先取PQ節(jié)點(diǎn)的無功與電網(wǎng)中PV節(jié)點(diǎn)電壓節(jié)點(diǎn)的無功注入，控制變量選擇有載調(diào)壓變壓器分接頭檔位。狀態(tài)變量取PQ節(jié)點(diǎn)電壓，將PV節(jié)點(diǎn)無功注入，通過靈敏度分析計(jì)算后能夠形成一個(gè)特定的靈敏度矩陣，得出相應(yīng)的電壓調(diào)節(jié)方法，在靈敏度矩陣的輔助下還能夠預(yù)估電壓控制的各種方案，進(jìn)而避免出現(xiàn)新的越限。

本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在保證電壓合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)壓，盡量減少設(shè)備操作次數(shù)與網(wǎng)損，將專家系統(tǒng)與靈敏度分析有機(jī)結(jié)合起來。將調(diào)壓原則融入至專家系統(tǒng)規(guī)則中，同時(shí)在專家系統(tǒng)中融入靈敏度分析。

3.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案

3.1系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案以相關(guān)影響因素

地區(qū)電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制系統(tǒng)以SDADA/EMS系統(tǒng)的自動(dòng)化為基礎(chǔ)，SCADA系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)控制方案進(jìn)行遙控。

3.2影響系統(tǒng)運(yùn)行的有關(guān)因素

3.2.1拓?fù)浞治龅恼_性

在SDADA系統(tǒng)出現(xiàn)遙信數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的情況下，則會(huì)使EMS系統(tǒng)拓?fù)浞治龀霈F(xiàn)錯(cuò)誤，無法將電網(wǎng)接線結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確地反應(yīng)出來，降低狀態(tài)評(píng)估計(jì)數(shù)合格率，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與準(zhǔn)確性造成影響。為了對(duì)這方面的問題進(jìn)行優(yōu)化，需要采取以下措施：

將遙測(cè)數(shù)據(jù)與遙信數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)遙信數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行判斷。例如在獲知處于開斷狀態(tài)的線路后，該線路兩側(cè)經(jīng)過SCADA系統(tǒng)分析后會(huì)得出遙測(cè)數(shù)據(jù)不為0的結(jié)果，該結(jié)果與開斷狀態(tài)相矛盾，進(jìn)而可以判斷出該線路存在遙信錯(cuò)誤的問題；在分析結(jié)果存在錯(cuò)誤的情況下，母線功率的平衡被打破，在以上分析手段的支持下能夠?qū)⒃阱e(cuò)誤狀態(tài)下的遙信數(shù)據(jù)搜索出來。

3.2.2分析數(shù)據(jù)傳輸通道的可靠性

處于故障狀態(tài)下的數(shù)據(jù)傳輸通道，會(huì)使SCADA系統(tǒng)無法自動(dòng)刷新，對(duì)無功優(yōu)化造成影響。在誤碼率較高的情況下，則會(huì)影響遙控操作的穩(wěn)定性，無法有效執(zhí)行控制方案。為了解決這方面的問題，需要建立一個(gè)專門的雙數(shù)據(jù)通道，其中一個(gè)數(shù)據(jù)通道在出現(xiàn)故障的情況下，可以自動(dòng)切換至正常的數(shù)據(jù)通道，使遙控操作成功率得到提升。

3.2.3合理配置補(bǔ)償資源

對(duì)無功補(bǔ)償資源進(jìn)行合理化配置，要求對(duì)單組補(bǔ)償設(shè)備容量進(jìn)行準(zhǔn)確的判定。在無功補(bǔ)償容量過小的情況下，很可能會(huì)造成設(shè)備操作次數(shù)的增加，降低設(shè)備的使用壽命。另外，在單組補(bǔ)償設(shè)備容量過大的情況下，而會(huì)引起比較大的電壓波動(dòng)，進(jìn)而造成系統(tǒng)電壓控制不合理的問題。

3.2.4保證電壓優(yōu)化控制安全

由于當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)的保護(hù)動(dòng)作普遍是瞬時(shí)性的，若只通過返回信息來判斷設(shè)備是否解鎖或閉鎖，在出現(xiàn)故障的狀態(tài)下，故障設(shè)備將會(huì)投入使用，加重設(shè)備損壞。因此，需要對(duì)設(shè)備保護(hù)動(dòng)作與開關(guān)位置遙信進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)，將保護(hù)動(dòng)作下的設(shè)備及時(shí)斷開，在排除故障之后，再將該設(shè)備應(yīng)用于優(yōu)化控制中。

結(jié)束語：

地區(qū)電網(wǎng)的無功優(yōu)化需要利用經(jīng)過改良的遺傳算法作為支持，結(jié)合變異概率與交叉公式，綜合運(yùn)用手段控制電網(wǎng)實(shí)時(shí)電壓，對(duì)高壓調(diào)節(jié)技術(shù)進(jìn)行全面性的優(yōu)化，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)具有充分的準(zhǔn)確性。endprint