浅议电力系统的无功优化
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摘要：无功优化是电力系统运行与控制中的一个传统课题，是保证系统安全经济、稳定运行的有效手段，是降低系统网损、提高电压质量的重要措施。电力系统无功优化的分析对电力系统实际运行具有重要意义。
关键词：电力系统；无功优化
近年来，我国电力工业发展很快，全国发电机容量、电力设施都以前所未有的速度在增长。但是电力系统无功电源规划设计、建设管理工作仍然比较薄弱，存在着无功电源容量缺额大、功率因数低、线损率高、电压质量差、无功及电压控制自动化程度低等问题。
1.电力系统无功优化的研究现状
目前，有很多人做过无功优化的研究，在这样的研究中，各式各样的优化模型和优化算法，被依据不同的环境和要求提出，但是在实际应用中会存在以下几个问题：
1.1在实际运行中，我们不难发现，在某一地区的无功电源点缺乏，造成不能保证运行的电压，这些都是由于在每天安排发电计划的时候，考虑无功平衡的不周全造成的。
1.2当前的电力系统对实施无功优化控制提出了较为苛刻的要求，它涉及到诸多方面的因素，在线闭环控制的要求下，现在的无功算法都很难达到。在现有的现状下，大胆的做了一个尝试，开发了电网无功电压优化集中控制系统，在采集实时数据的同时，要以地区电网网损最小为目标，以各节点电压合格为约束条件，进行综合治理以后，形成变压器有载分接开关档位调节、无功补偿设备投切集中控制指令，运用调度自动化“四遥”功能，实现整个泰州市电网无功电压优化运行，取得了很好的效果。
1.3无功优化的范围控制还仅限于地区和省，终端的变电站自动控制也很局限，这样就造成网调度机构，不能很好地利用SCAD／EMS数据对电压无功进行全局在线协调控制。随着国家“西电东送，南北互供”的逐步实施，大区间互联供电对于电压质量也带来了新的问题。
1.4在出现在高压环境下进行操作、切换控制设备的情况出现的很多的时候，就会破坏设备的绝缘强度，使设备的使用寿命减短，而且很有可能埋下事故的隐患。那么如何在动态无功优化中考虑和解决控制设备动作次数的限制，利用24小时段得负荷数据，用变压器带负荷调压装置的动作次数和无功补偿投切次数来作为约束，应用动态规划法求解。但是因为状态数量庞大，所以求解率就不会高。
1.5负荷变化的影响是动态无功优化在引入，因为负荷模型在研究的时候本身就是一个难点，当下关系相当密切的是负荷和电压，但是导致部分状态变量逼近约束边缘的却是无功优化的结果，在现在的越限上，负荷和电压之间的相互作用过程将会有一个新的越限。
2. 电力系统无功优化算法
现有的无功优化方法，大致可以分为运筹学方法和人T智能方法两类。
电力系统无功优化运筹学方法是从某个初始点出发，按照一定的轨迹不断改进当前解，最终收敛于最优解。这类优化方法主要有线性规划法、非线性规划法、二次规划方法、混合整数规划法及动态规划法等。
2.1线性规划法(LP)。线性规划法(LinearProgramming)应用于电力系统无功优化，其原理就是把目标函数和约束条件全部用泰勒公式展开，略去高次项，使非线性规划问题在初值点附近处转化为线性规划问题，用逐次线性逼近的方法来进行解 问的寻优。
2.2非线性规划法(NP)。由于电力系统自身具有非线性，所以非线性规划法(NonlinearProgramming)最先被运用到电力系统无功优化中，最具代表性的是简化梯度法、牛顿法。简化梯度法是求解较大规模最优潮流问题的第一个较为成功的算法。它以极坐标形式的牛顿潮流计算为基础，对等式约束用拉格朗口乘数法处理，对等式约束用Kuhn Fucker罚丽数处理，沿着控制变量的负梯度方向进行寻优，具有～一阶收敛性。
2.3二次规划法(QP)。二次规划fQuadratic Program―ming)是非线性规划中较为成熟的一种方法。将目标函数作二阶泰勒展开，非线性约束转化为一系列的线性约束，从而构成二次规划的优化模型，用一系列的二次规划来逼近最终的最优解。
3、无功优化的发展趋势
随着电力电子技术的日新月异以及各门学科的交叉影响，无功优化的发展趋势主要有以下几点：
3.1在城网改造中，运行单位往往需要在配电变压器的低压侧同时加装无功补偿控制器和配电综合测试仪，因此提出了无功补偿控制器和配电综合测试仪的一体化的问题。
3.2快速准确地检测系统的无功参数，提高动态响应时间，快速投切电容器，以满足工作条件较恶劣的情况（如大的冲击负荷或负荷波动较频繁的场合）。随着计算机数字控制技术和智能控制理论的发展，可以在无功补偿中引入一些先进的控制方法，如模糊控制等。
3.3由单一的无功功率补偿到具有滤波以及抑制谐波的功能。随着电力电子技术的发展和电力电子产品的推广应用，供电系统或负荷中含有大量谐波。研制开发兼有无功补偿与电力滤波器双重优点的晶闸管开关滤波器，将成为改善系统功率因数、抑制谐波、稳定系统电压、改善电能质量的有效手段。
4、结语
运用优化的方法，实现电力系统的无功电压最优控制、无功资源的最优配置已势在必行，这对于节约电能、减少投资、改善电压质量、提高电网运行的稳定性、经济性具有重要的实际意义和显著的经济效益。
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