配电网无功补偿优化研究

ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　Ｗ０ＲＬＤ・技术交流　配电网无功补偿优化研究　安徽理工大学电气与信息工程学院徐雄风　【摘要】为了解决配电网无功优化的问题，提出一种基于改进粒子群算法的配电网的无功补偿优化的方法。首先，采用灵敏度分析的方法，　优化无功补偿的选点。然后，提出一种动态分配惯性权重的改进粒子群算法，该算法可有效提高寻优速度。最后，通过ＩＥＥＥ一３３节点算列分析　和ＭＡＴＬＡＢ的仿真，验证此算法的可行性和有效性。　【关键词】无功补偿；灵敏度分析；粒子群算法　０引言　对配电网进行无功优化，可以有效的降低系统的有功网损，改　善电压质量。对无功补偿点和无功补偿量同时求解，容易造成维数　灾难。本文以系统最小无功网损为目标，采用灵敏度分析确定无功　补偿点，再通过改进的粒子群算法进行无功优化。　１无功补偿优化模型　本文以系统最小无功网损为目标，并加入惩罚函数，构成目标　函数。函数方程为：　ｍ．ｒ一曲∑　＋　一　）　＋　Ｚ　一一ｕ　）『．　．Ｊ－１，２。　潮流等式约束方程：　．ｒｊ　（Ｇ‘一　＋日　‘ｌｆ，ｊ－Ｉ，２．…，　（１－２）　一　∑＝．。　（Ｇ＿血　一　ｃｏｓ，）￣．ｊ－Ｌ２．…，一　（１－３）　控制变量不等式约束：　．　≤　。，ｊ－ｔ，２．…，＾　（１．４）　Ｔｍ　ｒ磕　丁　Ｉ，七一Ｌ２，…，　（１－５）　状态变量约束条件：　≤　。，ｌ吐２，一，　（１－６）　其中：　ｉ己‘一　一。　＞　一　Ａ　Ｉ｛ｏ。　蔓Ⅳ　一　。。　（ｕ　。　式中：Ｇ｛，、Ｂ　和　别是节点ｉ和节点　之间电导、电纳和电压　相角差；　和　分别为节点ｉ和节点＿，的电压幅值；ｎ、，ｌ　和ｎ　分别是　为负荷节点总数、无功补偿装置数和变压器可调分接头数；Ｑ。为　无功补偿容量，Ｑ。一和Ｑｑｍ强分别是无功补偿容量的最小值和最大　值；　是变压器的分接头，　和　分别是变压器分接头的最小　值和最大值。　２灵敏度分析和改进粒子群算法　配电网负荷节点较多，不可能每个节点都进行无功补偿。本文　采用灵敏度分析来确定无功补偿点，选择灵敏度较大几个节点为无　功补偿点；再采用改进的粒子群算法进行无功补偿优化。　节点电压无功灵敏度系数为：　‰一ａ研　一　叶　（２．１）　式中，Ｓｕｏ（ｉ，ｊ）表示ｆ节点的电压对　节点无功的灵敏度值。　粒子群算法（ＰＳＯ）通过初始化一群随机粒子（每个粒子代表着　一个潜在的解），并利用迭代方式，使每个粒子向自身找到的最好　位置和群体中最好粒子靠近，从而搜索最优解。本文通过对不同时　刻，赋予粒子不同惯性权重来改进粒子群算法。　改进粒子群算法相关公式如下：　ｗ　＋ｃｌ，州ｏ（ｐ６酷卜　）＋　ｒ州Ｏ（ｇ６　卜　）　（２—２）　蔫一再＋　（２—３）　ｗ、一’．｝＿一（Ⅵ　一’．　．出Ｉ）ｌ／Ｉ＿　（２．４）　一　一（　一　）２　（２—５）　式（２－４）和（２－５）的权重值随着迭代次数逐渐减小，且后者　在最大迭代次数前始终大于前者。迭代开始时赋予种群权重值为　ｗ．，当多次出现最优解趋向相同值时（以３到５次为宜），对适应值　较差的的粒子的权重值都赋予Ｗ　值，使种群有更好的全局寻优能　力，避免陷入局部最优解，否则种群中的粒子部赋予Ｗ　值。如此多　次后，避免了种群在寻优的前中期过早的陷入局部最优解，又增强　了寻找最优解的能力，而且使整个种群的寻优速度有了提升。　３仿真分析　用ＭＡＴＬＡＢ对ＩＥＥＥ一３３节点系统进行仿真分析，优化后系统网损　收敛曲线如图１所示。系统优化前网损为２０４．０９０６ｋＷ，优化后的网损为　（下转第１５１页）　嚏｝子心，●・１４９・　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＷＯ　２．３驱动电路　・技术交流　（１／５０／３００）６６．６６６ｕｓ。则定时器就设置为每６６．６６６ｕｓ进入一次中　本全桥驱动电路采用ＩＲ２１０４作为它的驱动芯片，该芯片可以自　断，由此计算出定时器的初值。每次中断就将此时对应的数组里面　行控制死区，降低了软件设计难度。同时此电路还具有结构简单、　的数据赋给硬件ＰＷＭ，同时把ＳＰＷＭ控制信号输入ＩＲ２１０４芯片，　性能可靠、并且能够提升电路的稳定性等优点。　如果中断次数达￣Ｕ２９９，则数组又回到第一个，如此循环下去，这　里三路都需要分别如此执行（只是起始数值不一样，也就是０，　３．软件设计　１００，２００）。这样就得到３个完整的、相移为１２０。的ＳＰＷＭ波形，　程序流程图如图６所示。　３．１　ＳＰＷＭ波形表　每个脉冲的宽度和他们之间的间隔是根据正弦波的一系列数　４．结论　据进行精确计算而得出来的，否则不能正常控制开关器件的通断得　到想要的波形。本设计将一个正弦波按照相同的相位平均分成３００　测试时负载采用星（Ｙ）形连接然后用示波器观察三相输出　等分然后计算余弦数值得￣Ｕ３ｏｏ个数据，再把这些数据做成程序列　的波形。通过测试结果可以看出，该逆变器可以输出三相对称的　表，由单片机的ＲＯＭ来储存，用于后续查表。　５０ＨＺ的正弦波电流，其相电压可调，有效值为２４Ｖ时，误差小于　０．１Ｖ。该系统具有过流保护功能，可以在输出大于２Ａ电流的情况　下切断交流输出，大大增加了系统的安全性和稳定性。同时，并网　也可以增加电路的可靠性，并网时需加保护继电器保护电路。系统　软件采用模块化设计，为二次开发提供了非常便利的条件。　参考文献　…１宋淑苹．基于ＳＰＷＭ技术的独立逆变电源设计［Ｄ】．保定：河北大　学，２０１１．　［２】童诗白，华成英．模拟电子技术基础［Ｍ】．北京：高等教育出版　社，２００６，５．　【３】洪峰．双降压式半桥逆变器及输出并联型组合变换器研究［Ｄ］．　南京：航空航天大学，２００８．　［４】许寥，王淑英．电气控制－￣ＰＬＣ控制技术【Ｍ】．北京：机械工业出　版社．２００５．　图６程序流程图　３．２系统主程序流程　作者简介：　在定时器中断程序中，通过查表的方式来得到想要的ＳＰＷＭ　黄福香（１９９５一），女，四川中江人，大学本科，主要从事电　波形。具体而言，是先设定好５０ＨＺ输出正弦波输出频率，本设计　子技术和计算机应用方面的研究。　中一个正弦波分辨率为３００，它们对应的是正弦波中的ＳＰＷＭ波　通讯作者：陈元莉（１９６６一），女，四川南部人，硕士研究　的占空比。每一个占空比需要保持的时间必须通过计算求得，为　生，副教授，主要从事电子技术和计算机应用方面的研究。　（上接第１４９页）　１２７．１６９２ｋＷ，改进的粒子群算法比标准粒子群算法的寻优速度更快。　………………………………………………………………～……。　４结论　本文通过灵敏度分析确定无功补偿地点；在标准粒子群算法　的基础上，对其惯性权重值的取值策略进行修改，将改进后的粒子　群算法运用于配电网，对网络以最小无功网损为目标，进行无功优　化。通过ＩＥＥＥ．３３节点系统进行仿真，验证改进后的算法具有更有　效的优化效果，能够有效的降低系统的有功网损。　参考文献　【１１张庭场，耿光飞．基于改进粒子群算法的中压配电网无功优化　电网技术，２０１２，３６（２）：１５８—１６２．　【２】汪文达璀雪，马兴，等，考虑多个风电机组接入配电网的多目标　无功优￣ｅ４１］．电网技术，２０１５，３９（７）：１８６０—１８６５．　薅ｆ嫩　［３】鲁忠燕，邓集祥，汪永红．基于免疫粒子群算法的电力系统无功　优化ｆ『ｌ＿电网技术，２００８，３２（２４）：５５—５９．　图１系统网损收敛曲线　电子ｔＩ｜鼻・１５１・