
3电容器优化投切
配电网电容器优化投切是用来决定配电系统中已安装的电容器组在不同负荷状态下的投切策略(对于可调电容器组,还要决定投切的组数),以达到减小系统运行时功率或能量损耗目的的一种运行控制手段。按照运用的优化方法不同,可以将其分为以下几类。
3.1传统数学规划算法
1) 非线性规划
1982年,Grainger等率先用非线性规划解决电容器优化问题,用恒电流模型模拟负荷和电容器,构造了相应的数学模型,并进行了一系列的研究工作[7-10]。由于所构造的模型[7-9]无法考虑元件的电压静特性,故具有一定的局限性。1985年,Grainger[11]将研究推向深入,引入了标准化等效馈线的概念,解决了带旁支的较复杂配电网络的无功电压控制问题,将其分解为电容器和电压调节器两个子问题,用非线性规划法求解。在电容器子问题中同时考虑了规划和运行,确定了在何处安装多大容量的电容器、以及如何控制这些固定的和可控的电容器以使年综合费用最低,即在考虑电容器安装费用的基础上通过优化投切电容器以最大限度地节约电能。上述文献中,只有文献[9]考虑到电容器的整数约束,且用分支定界法求解;其他文献[7-8,10-11]都把电容器的位置和大小当成连续变量,与实际情况不符。
2) 线性规划
邓佑满[12]从实时控制角度研究电容器优化投切的台数问题,推导了其逐次线性整数规划模型,并提出了适合配电网电容器投切特点的对偶松弛解法和逐次归整法。所得模型简洁,求解过程无震荡现象,收敛快,计算量小。但优化结果依赖于网络的初始状态,对于同一个系统,当电容器给定的初值不同时,其优化结果不同,同时逐次归整所引起的误差取决于电容器的单台容量。作者在文献[13]中进一步用模糊集中的梯形模糊数考虑了预测负荷值的不确定性,并用逐次线性整数规划优化三相不平衡系统的电容器投切。
Teng J H在文[14,15]中分别考虑在不平衡和平衡配电系统中如何利用常用的线性规划技术实现电容器的实时优化控制。
3) 二次规划
Wang J C[16]考虑不对称配电网中电容器优化问题,建立其数学模型,把问题分解成两个子问题:电容器配置问题和实时投切问题,并用二次整数规划法求解。
4) 动态规划
Hsu Y Y等[17]提出了一种确定未来24小时馈线电容器最优投切策略的动态规划方法,其目标是在保证电压质量的同时使馈线线损最小,约束条件中包括对电容器投切次数的限制。如果把电容器的投切状态作为状态变量,当电容器较多时,动态规划会有维数灾。为克服采用动态规划可能出现的维数灾,作者将阶段n时的状态变量定义为从阶段0到n时的电容器总投切次数,此法显著降低了动态规划法在线计算的维数,加快了收敛速度,但计算量还是随电容器呈倍率增长,当电容器较多时,仍不理想,不足之处还在于将负荷当成恒电流处理。