基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)及方法，將存在無功缺額的變電站抽象為物品、存在無功富余的變電站視為背包，建立以背包所裝物品總價值最高為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，再采用遺傳算法求解獲取全電網(wǎng)的無功平衡關(guān)系，最后根據(jù)就近規(guī)整的原則制定無功補償增配方案，全過程分析通過數(shù)據(jù)輸入模塊、無功缺額計算模塊、無功平衡分析模塊、補償增配分析模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊自動完成，無需人為干預(yù)，提高了電網(wǎng)無功規(guī)劃的效率，有助于提高電網(wǎng)的無功電壓優(yōu)化運行水平，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】
基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)及方法，屬于 電網(wǎng)無功規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 無功規(guī)劃是電網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分，合理的無功規(guī)劃不僅能保證電網(wǎng)的電壓質(zhì) 量，還能有效降低有功損耗，對于提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性特別是電壓穩(wěn)定性也至關(guān)重要。
[0003] 隨著大容量城市受端電網(wǎng)外受電力比重的提高，電壓質(zhì)量問題也日益突出，存在 負(fù)荷密度高、供電距離短、受電比重大、用戶電壓質(zhì)量及供電可靠性要求高等特點。另外由 于環(huán)境制約，城市電網(wǎng)中電纜線路使用也越來越廣泛，電纜線路充電功率高，導(dǎo)致的電壓無 功問題也需要引起關(guān)注。
[0004] 根據(jù)電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則(能源部SD325-89)中的規(guī)定：
[0005] (l)330kV及W上電壓等級變電站容性無功補償?shù)闹饕饔檬茄a償主變壓器無功 損耗W及輸電線路輸送容量較大時電網(wǎng)的無功缺額。容性無功補償容量應(yīng)按照主變壓器容 量的10 %~20 %配置，或經(jīng)過計算后確定。
[0006] (2)330kV及W上電壓等級高壓并聯(lián)電抗器(包括中性點小電抗）的主要作用是限 制工頻過電壓和降低潛供電流、恢復(fù)電壓W及平衡超高壓輸電線路的充電功率，高壓并聯(lián) 電抗器的容量應(yīng)根據(jù)上述要求確定。主變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電抗器組的作用主要是補償超高 壓輸電線路的剩余充電功率，其容量應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行的需要而確定。
[0007] 目前，實際電網(wǎng)的無功補償規(guī)劃分析通常采用專家經(jīng)驗分析，工作量大且耗時較 長，費時費力，因此，研究無功補償配置的實用化方法有助于優(yōu)化運行方式，提高方式安排 的工作效率和自動化水平，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有著重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[000引本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中電網(wǎng)的無功補償規(guī)劃分析通常采用專家經(jīng)驗 分析，工作量大且耗時較長，費時費力的問題。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0010] 基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)，其特征在于:包括依次連接 的數(shù)據(jù)輸入模塊、無功缺額計算模塊、無功平衡分析模塊、補償增配分析模塊和數(shù)據(jù)輸出模 塊，
[0011] 所述數(shù)據(jù)輸入模塊，用于獲取電網(wǎng)的變電站數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路阻 抗參數(shù)、無功補償裝置容量參數(shù)；
[0012] 所述無功缺額計算模塊，用于計算變電站的無功缺額，所述無功缺額包括感性無 功缺額與容性無功缺額；
[0013] 所述無功平衡分析模塊，用于將無功補償平衡配置問題抽象為多背包求解問題， 建立多背包問題求解模型，并采用遺傳算法對多背包問題進(jìn)行求解，得到最優(yōu)的無功平衡 結(jié)果；
[0014] 所述補償增配分析模塊，用于計算得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果需增配的無功補償容 量，根據(jù)無功平衡分析模塊得到的最優(yōu)的無功平衡結(jié)果，計算各背包的剩余容量，對于未被 放入任何背包的剩余物品，查找與其直接相連的背包是否有剩余容量，扣除剩余容量后的 無功缺額為需增配的無功補償容量；
[0015] 所述數(shù)據(jù)輸出模塊，用于根據(jù)補償增配分析模塊的分析結(jié)果，采用就近規(guī)整的原 則確定最終的補償增配容量并輸出。
[0016] 前述的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)，其特征在于:所述補 償增配分析模塊，對于未被放入任何背包的剩余物品，查找與其直接相連的背包是否有剩 余容量，扣除剩余容量后的無功缺額為需增配的無功補償容量，若一個背包與兩個或W上 剩余物品相連，則在相對于該背包價值大的剩余物品中優(yōu)先扣除剩余容量。
[0017] -種基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置方法，其特征在于:該方法運 行在上述的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)上，包括W下步驟，
[0018] 步驟(A)，通過數(shù)據(jù)輸入模塊獲取變電站的網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路阻抗參數(shù)、無功補 償裝置容量參數(shù)；
[0019] 步驟(B)，根據(jù)步驟(A)獲取的數(shù)據(jù)，通過無功缺額計算模塊計算變電站的無功缺 額，所述無功缺額包括感性無功缺額與容性無功缺額；
[0020] 步驟(C)，通過無功平衡分析模塊，將無功補償平衡配置問題抽象為多背包求解問 題，建立多背包問題求解模型；
[0021] 步驟(D)，通過無功平衡分析模塊，采用遺傳算法對步驟(C)多背包問題求解模型 進(jìn)行求解，得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果；
[0022] 步驟化），根據(jù)最優(yōu)的無功平衡結(jié)果，通過補償增配分析模塊計算各背包的剩余容 量，得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果需增配的無功補償容量；
[0023] 步驟(F)，根據(jù)步驟化）的得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果需增配的無功補償容量，通過 數(shù)據(jù)輸出模塊采用就近規(guī)整的原則確定最終的補償增配容量并輸出。
[0024] 前述的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置方法，其特征在于：步驟 (B)，通過無功缺額計算模塊計算變電站的無功缺額，包括W下步驟，
[0025] (BI)根據(jù)500kV變電站感性無功全補償原則，確定各變電站感性無功補償配置需 求，再結(jié)合各變電站的電抗器配置，得到各變電站的感性無功缺額，計算公式如下式，
[0026] A&n_i =化-化 i
[0027] 其中，A化n_i為變電站i所需的感性無功配置缺額;Qi為變電站i進(jìn)出線充電功率的 一半，化1為變電站i現(xiàn)有的感性無功配置容量；
[002引（B2)根據(jù)補償500kV變電站最大容性無功缺額的原則，逐座對各變電站進(jìn)行主變 和線路最大無功損耗計算，得到各變電站的容性無功配置缺額，計算公式如下式，
[00巧]A 化3_1 =化。SS + 化+Qx-Qc
[0030] 其中，A化3_功變電站i的容性無功配置缺額;Qldss為變電站的無功損耗;Ql為變電 站所有出線無功損耗;Qx為變電站配置的線路高抗容量;Qc為變電站現(xiàn)有的容性無功配置容 量。
[0031] 前述的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置方法，其特征在于：步驟 (C) ，將無功補償平衡配置問題抽象為多背包求解問題，建立多背包問題求解模型，包括W 下步驟，
[0032] (Cl)對于變電站i，其無功缺額為A化，當(dāng)A化>0的站點表示缺無功，定義為物品， 物品重量為A化；當(dāng)A化<0的站點表示無功富余，定義為背包，背包容量為-A化；
[0033] (C2)對于與背包j直接相連的物品i，其相對于背包j的價值Pij取線路電抗標(biāo)么值 的倒數(shù);未與背包j直接相連的物品i，其相對于背包j的價值Pi六受為0;
[0034] (C3) W背包所裝物品價值最大化為目標(biāo)函數(shù)maxf (X)，建立多背包問題求解模型 如下，
[0035]
[0036] 其中，n為物品個數(shù)，即存在無功缺額的變電站個數(shù);m為背包個數(shù)，即無功富余的 變電站個數(shù);Pij為物品i相對于背包j的價值;Wi為物品i的重量，取Wi = A化;bj為背包j的容 量，取bj = -AQ^第一個約束條巧
=1，2,. . .，n，表示1件物品最多只能被放入一個 背包;第二個約束條f
=1，2, ...，m表示背包中的物品重量之和不能超過背包 容量;第S個約束條件xije{0，l} i = l，2，...，n ^' = 1，2，...，111表示町只能取0或1，町為 表征物品i是否放入背包j，為加寸表示物品i未放入背包j，為1時表示物品i放入背包j。
[0037] 前述的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置方法，其特征在于：步驟 (D) ，采用遺傳算法對步驟(C)多背包問題求解模型進(jìn)行求解，得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果，其 中，個體E編碼方式如下：
[003引 E=(ei,e2, . . .，en)
[0039] 其中，元素 ei表征了物品i所放入的背包編號，且eie{0，l，2，...，m}，i = l，2，...， n，m為背包個數(shù)，n為物品個數(shù)，經(jīng)選擇、交叉、變異的遺傳操作后，得到最優(yōu)個體E〇p，E〇p對應(yīng) 于最優(yōu)的無功平衡結(jié)果。
[0040] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系 統(tǒng)及方法，將存在無功缺額的變電站抽象為物品、存在無功富余的變電站視為背包，建立W 背包所裝物品總價值最高為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，再采用遺傳算法求解獲取全電網(wǎng)的無功 平衡關(guān)系，最后根據(jù)就近規(guī)整的原則制定無功補償增配方案，全過程分析通過數(shù)據(jù)輸入模 塊、無功缺額計算模塊、無功平衡分析模塊、補償增配分析模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊自動完成， 無需人為干預(yù)，提高了電網(wǎng)無功規(guī)劃的效率，有助于提高電網(wǎng)的無功電壓優(yōu)化運行水平，具 有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0041] 圖1是本發(fā)明的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
[0042] 圖2是本發(fā)明的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)的流程圖。
[0043] 圖3是本發(fā)明的一實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0044] 下面將結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。W下實施例僅用于更加清楚地 說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能W此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0045] 如圖1所示，發(fā)明的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)，包括依次 連接的數(shù)據(jù)輸入模塊1、無功缺額計算模塊2、無功平衡分析模塊3、補償增配分析模塊4和數(shù) 據(jù)輸出模塊5，
[0046] 所述數(shù)據(jù)輸入模塊1，用于獲取電網(wǎng)的變電站數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路 阻抗參數(shù)、無功補償裝置容量參數(shù)；
[0047] 所述無功缺額計算模塊2,用于計算變電站的無功缺額，所述無功缺額包括感性無 功缺額與容性無功缺額；
[0048] 所述無功平衡分析模塊3,用于將無功補償平衡配置問題抽象為多背包求解問題， 建立多背包問題求解模型，并采用遺傳算法對多背包問題進(jìn)行求解，得到最優(yōu)的無功平衡 結(jié)果；
[0049] 所述補償增配分析模塊4,用于計算得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果需增配的無功補償 容量，根據(jù)無功平衡分析模塊3得到的最優(yōu)的無功平衡結(jié)果，計算各背包的剩余容量，對于 未被放入任何背包的剩余物品，查找與其直接相連的背包是否有剩余容量，扣除剩余容量 后的無功缺額為需增配的無功補償容量;若一個背包與兩個或W上剩余物品相連，則在相 對于該背包價值大的剩余物品中優(yōu)先扣除剩余容量；
[0050] 所述數(shù)據(jù)輸出模塊5,用于根據(jù)補償增配分析模塊4的分析結(jié)果，采用就近規(guī)整的 原則確定最終的補償增配容量并輸出。
[0051] 如圖2所示，本發(fā)明的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置方法，該方法 運行在的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)上，包括W下步驟，
[0052] 步驟(A)，通過數(shù)據(jù)輸入模塊1獲取變電站的網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路阻抗參數(shù)、無功補 償裝置容量參數(shù)；
[0053] 步驟(B)，根據(jù)步驟(A)獲取的數(shù)據(jù)，通過無功缺額計算模塊2計算變電站的無功缺 額，所述無功缺額包括感性無功缺額與容性無功缺額，通過無功缺額計算模塊2計算變電站 的無功缺額，包括W下步驟，
[0054] (BI)根據(jù)500kV變電站感性無功全補償原則，確定各變電站感性無功補償配置需 求，再結(jié)合各變電站的電抗器配置，得到各變電站的感性無功缺額，計算公式如下式，
[0化5] A&n_i = Q^^i
[0056]其中，A化。_功變電站i所需的感性無功配置缺額;Qi為變電站i進(jìn)出線充電功率的 一半，化I為變電站i現(xiàn)有的感性無功配置容量；
[0057] (B2)根據(jù)補償500kV變電站最大容性無功缺額的原則，逐座對各變電站進(jìn)行主變 和線路最大無功損耗計算，得到各變電站的容性無功配置缺額，計算公式如下式，
[0化引 A^a_i =化。SS+化+Qx-Qc
[0059] 其中，A化3_功變電站i的容性無功配置缺額;Qldss為變電站的無功損耗;Ql為變電 站所有出線無功損耗;Qx為變電站配置的線路高抗容量;Qc為變電站現(xiàn)有的容性無功配置容 量；
[0060] 步驟(C)，通過無功平衡分析模塊3,將無功補償平衡配置問題抽象為多背包求解 問題，建立多背包問題求解模型，包括W下步驟，
[0061] (Cl)對于變電站i，其無功缺額為A化，當(dāng)A化>0的站點表示缺無功，定義為物品， 物品重量為A化；當(dāng)A化<0的站點表示無功富余，定義為背包，背包容量為-A化；
[0062] (C2)對于與背包j直接相連的物品i，其相對于背包j的價值Pij取線路電抗標(biāo)么值 的倒數(shù);未與背包j直接相連的物品i，其相對于背包j的價值Pi六受為0;
[0063] (C3) W背包所裝物品價值最大化為目標(biāo)函數(shù)maxf (X)，建立多背包問題求解模型 如下，
[0064]
[0065] 其中，n為物品個數(shù)，即存在無功缺額的變電站個數(shù);m為背包個數(shù)，即無功富余的 變電站個數(shù);Pij為物品i相對于背包.1'的價值;Wi為物品i的重量，取Wi = A化;bj為背包j的容 量，取bj = - A Qj;第一個約束條f
=1，2，...，11，表示1件物品最多只能被放入一 個背包;第二個約束條f
1，2,...，m表示背包中的物品重量之和不能超過背 包容量;第^個約束條件義^￡{0，1|1 = 1，2，...，11^' = 1，2，...，111表示義^只能取0或1，又^ 為表征物品i是否放入背包j，為加寸表示物品i未放入背包j，為1時表示物品i放入背包j;
[0066] 步驟(D)，通過無功平衡分析模塊3,采用遺傳算法對步驟(C)多背包問題求解模型 進(jìn)行求解，得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果，遺傳算法的個體E編碼方式如下：
[0067] E=(ei,G2, . . . ,Gn)
[006引其中，元素 ei表征了物品i所放入的背包編號，且eie{0，l，2, . . .，m}，i = l，2,...， n，m為背包個數(shù)，n為物品個數(shù)，經(jīng)選擇、交叉、變異的遺傳操作后，得到最優(yōu)個體E0p，E0p對應(yīng) 于最優(yōu)的無功平衡結(jié)果；
[0069] 步驟化），根據(jù)最優(yōu)的無功平衡結(jié)果，通過補償增配分析模塊4計算各背包的剩余 容量，得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果需增配的無功補償容量；
[0070] 步驟(F)，根據(jù)步驟化）的得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果需增配的無功補償容量，通過 數(shù)據(jù)輸出模塊5采用就近規(guī)整的原則確定最終的補償增配容量并輸出。
[0071] 根據(jù)本發(fā)明的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置方法，具體介紹如圖 3所示的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無功補償優(yōu)化配置過程，
[0072] (1)對于500kV變電站，每座站根據(jù)500kV進(jìn)出線長度的一半對線路充電功率進(jìn)行 計算，按照感性無功全補償原則初步確定各變電站感性無功補償配置需求，再結(jié)合該站的 電抗器配置情況，得到各變電站的感性無功缺額，計算公式如下：
[0073] A&n_i =化-化 i
[0074] 其中，A化。_功變電站i所需的感性無功配置缺額;Qi為變電站i進(jìn)出線充電功率的 一半，化1為變電站i現(xiàn)有的感性無功配置容量；
[0075] 按照補償500kV變電站最大容性無功缺額的原則，逐座對500kV變電站進(jìn)行主變和 線路最大無功損耗計算，得到各變電站的容性無功配置缺額，計算公式如下：
[0076] A Qca_i = QLess+QL+Qx-Qc
[0077] 其中，A化3_功變電站i的容性無功配置缺額;Qldss為變電站的無功損耗;Ql為變電 站所有500kV出線無功損耗(線路損耗減去線路充電功率）；Qx為變電站配置的線路高抗容 量;Q。為變電站現(xiàn)有的容性無功配置容量；
[007引 W感性無功為例，如圖3所示，計算得各節(jié)點的無功缺額分別為：A化、A化、A化、 A Q4、A Q日、A Qsd
[0079] (2)通過無功平衡分析模塊3將無功補償平衡配置問題抽象為多背包求解問題，對 于變電站i，其無功缺額為A Qi,當(dāng)A Qi>〇的站點表示缺無功，定義為物品，物品重量為A Qi;當(dāng)A化<0的站點表示無功富余，定義為背包，背包容量為-A化;運里得到節(jié)點1和節(jié)點5 為背包，容量分別為-A化和-A化;節(jié)點2、節(jié)點3、節(jié)點4和節(jié)點6為物品，重量分別為A化、A 〇3、A 化和 A Qs;
[0080] (3)通過無功平衡分析模塊3,對于與背包j直接相連的物品i，其相對于背包j的價 值PU取線路電抗標(biāo)么值的倒數(shù);未與背包j相連的物品i，其相對于背包j的價值PU設(shè)為0， 各物品相對于背包的價值列于下表1:
[0081] 表1各物品相對于背包的價值 「mwl
[0083] W背包所裝物品價值最大為優(yōu)化目標(biāo)，建立多背包問題求解模型如下：
[0084]
[0085] 其中，n = 4為物品個數(shù)，即存在無功缺額的變電站個數(shù);m = 2為背包個數(shù)，即無功 富余的變電站個數(shù);PU為物品i相對于背包j的價值;Wi為物品i的重量，取Wi = A化;bj為背 包j的容量，取bj = -AQ"第一個約束條件表示1件物品最多只能被放入一個背包;第二個約 束條件表示背包中的物品重量之和不能超過背包容量;第=個約束條件表示XU只能取0或 1，為加寸表示物品i未放入背包j，為1時表示物品i放入背包j。
[0086] (4)通過無功平衡分析模塊3,采用遺傳算法對多背包問題求解模型進(jìn)行求解，個 體E編碼方式如下：
[0087] E=(ei,G2, . . . ,en)
[008引其中，元素 eiE {0，1，2, . . .，m}，i = l，2,. . .，n，經(jīng)選擇、交叉、變異的遺傳操作后， 得到最優(yōu)個體Edp = (1，2，1，0)，即對應(yīng)于最優(yōu)的無功平衡結(jié)果，具體為節(jié)點2和節(jié)點4的無功 缺額由節(jié)點1平衡，節(jié)點3的無功缺額由節(jié)點5平衡，節(jié)點6缺額在優(yōu)化中暫未被平衡。
[0089] (5)根據(jù)無功平衡分析模塊3的最優(yōu)化結(jié)果，計算各背包的剩余容量，對于未被放 入任何背包的剩余物品，查找與其直接相連的背包是否有剩余容量，扣除剩余容量后的無 功缺額即為需增配的無功補償容量，若一個背包與兩個或W上剩余物品相連，則在相對于 該背包價值大的剩余物品中優(yōu)先扣除剩余容量；
[0090] (6)通過數(shù)據(jù)輸出模塊5根據(jù)補償增配分析模塊4的分析結(jié)果，采用就近規(guī)整的原 則確定最終的補償增配容量并輸出。
[0091] 綜上所述，本發(fā)明的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)及方法， 將存在無功缺額的變電站抽象為物品、存在無功富余的變電站視為背包，建立W背包所裝 物品總價值最高為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，再采用遺傳算法求解獲取全電網(wǎng)的無功平衡關(guān) 系，最后根據(jù)就近規(guī)整的原則制定無功補償增配方案，全過程分析通過數(shù)據(jù)輸入模塊、無功 缺額計算模塊、無功平衡分析模塊、補償增配分析模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊自動完成，無需人為 干預(yù)，提高了電網(wǎng)無功規(guī)劃的效率，有助于提高電網(wǎng)的無功電壓優(yōu)化運行水平，具有良好的 應(yīng)用前景。
[0092] W上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該 了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原 理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，運些變化和改進(jìn) 都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界 定。
【主權(quán)項】
1. 基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)，其特征在于:包括依次連接的 數(shù)據(jù)輸入模塊(1)、無功缺額計算模塊(2)、無功平衡分析模塊(3)、補償增配分析模塊(4)和 數(shù)據(jù)輸出模塊(5)， 所述數(shù)據(jù)輸入模塊（1)，用于獲取電網(wǎng)的變電站數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路阻 抗參數(shù)、無功補償裝置容量參數(shù)； 所述無功缺額計算模塊(2)，用于計算變電站的無功缺額，所述無功缺額包括感性無功 缺額與容性無功缺額； 所述無功平衡分析模塊(3)，用于將無功補償平衡配置問題抽象為多背包求解問題，建 立多背包問題求解模型，并采用遺傳算法對多背包問題進(jìn)行求解，得到最優(yōu)的無功平衡結(jié) 果； 所述補償增配分析模塊(4)，用于計算得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果需增配的無功補償容 量，根據(jù)無功平衡分析模塊(3)得到的最優(yōu)的無功平衡結(jié)果，計算各背包的剩余容量，對于 未被放入任何背包的剩余物品，查找與其直接相連的背包是否有剩余容量，扣除剩余容量 后的無功缺額為需增配的無功補償容量； 所述數(shù)據(jù)輸出模塊(5)，用于根據(jù)補償增配分析模塊(4)的分析結(jié)果，采用就近規(guī)整的 原則確定最終的補償增配容量并輸出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)，其特征 在于:所述補償增配分析模塊(4)，對于未被放入任何背包的剩余物品，查找與其直接相連 的背包是否有剩余容量，扣除剩余容量后的無功缺額為需增配的無功補償容量，若一個背 包與兩個或W上剩余物品相連，則在相對于該背包價值大的剩余物品中優(yōu)先扣除剩余容 量。3. 基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置方法，其特征在于：該方法運行在權(quán) 利要求1所述的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置系統(tǒng)上，包括W下步驟， 步驟(A)，通過數(shù)據(jù)輸入模塊（1)獲取變電站的網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路阻抗參數(shù)、無功補償 裝置容量參數(shù)； 步驟(B)，根據(jù)步驟(A)獲取的數(shù)據(jù)，通過無功缺額計算模塊（2)計算變電站的無功缺 額，所述無功缺額包括感性無功缺額與容性無功缺額； 步驟(C)，通過無功平衡分析模塊(3)，將無功補償平衡配置問題抽象為多背包求解問 題，建立多背包問題求解模型； 步驟(D)，通過無功平衡分析模塊(3)，采用遺傳算法對步驟(C)多背包問題求解模型進(jìn) 行求解，得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果； 步驟化），根據(jù)最優(yōu)的無功平衡結(jié)果，通過補償增配分析模塊(4)計算各背包的剩余容 量，得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果需增配的無功補償容量； 步驟(F)，根據(jù)步驟化）的得到最優(yōu)的無功平衡結(jié)果需增配的無功補償容量，通過數(shù)據(jù) 輸出模塊(5)采用就近規(guī)整的原則確定最終的補償增配容量并輸出。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置方法，其特征 在于:步驟(B)，通過無功缺額計算模塊(2)計算變電站的無功缺額，包括W下步驟， (B1)根據(jù)500kV變電站感性無功全補償原則，確定各變電站感性無功補償配置需求，再 結(jié)合各變電站的電抗器配置，得到各變電站的感性無功缺額，計算公式如下式， A 化n_i = Qi-QLi 其中，Δ Qin_i為變電站i所需的感性無功配置缺額;Qi為變電站i進(jìn)出線充電功率的一 半，化1為變電站i現(xiàn)有的感性無功配置容量； (B2)根據(jù)補償500kV變電站最大容性無功缺額的原則，逐座對各變電站進(jìn)行主變和線 路最大無功損耗計算，得到各變電站的容性無功配置缺額，計算公式如下式， A Qca i 二 QLoss+Ql+Qx-Qc 其中，^9〇3_功變電站i的容性無功配置缺額;Qldss為變電站的無功損耗;Ql為變電站所 有出線無功損耗;Qx為變電站配置的線路高抗容量;Qc為變電站現(xiàn)有的容性無功配置容量。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置方法，其特征 在于:步驟(C)，將無功補償平衡配置問題抽象為多背包求解問題，建立多背包問題求解模 型，包括W下步驟， (C1)對于變電站i，其無功缺額為Δ化，當(dāng)Δ化>0的站點表示缺無功，定義為物品，物品 重量為A化；當(dāng)Δ化<0的站點表示無功富余，定義為背包，背包容量為-Δ化； (C2)對于與背包j直接相連的物品i，其相對于背包j的價值pij取線路電抗標(biāo)么值的倒 數(shù);未與背包j直接相連的物品i，其相對于背包j的價值PU設(shè)為0; (C3)W背包所裝物品價值最大化為目標(biāo)函數(shù)maxf(x)，建立多背包問題求解模型如下，其中，η為物品個數(shù)，即存在無功缺額的變電站個數(shù);m為背包個數(shù)，即無功富余的變電 站個數(shù);PU為物品i相對于背包j的價值;wi為物品i的重量，取wi = Δ化;bj為背包j的容量， 取bf-AQj;第一個約束條件<'=1，2，-:，《嗦示1件物品最多只能被放入一個背 包;第二個約束條f·/ = 1，2，··:·，W表示背包中的物品重量之和不能超過背包容 量;第Ξ個約束條件町￡{0，1} i = l，2，...，n ^' = 1，2，...，111表示義^只能取0或1，町為表 征物品i是否放入背包j，為加寸表示物品i未放入背包j，為1時表示物品i放入背包j。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多背包問題求解的電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置方法，其特征 在于:步驟(D)，采用遺傳算法對步驟(C)多背包問題求解模型進(jìn)行求解，得到最優(yōu)的無功平 衡結(jié)果，其中，個體E編碼方式如下： E = ( Θ1, Θ2 , . . . , θη) 其中，元素 ei表征了物品i所放入的背包編號，且eiE {0,1，2, . . .，m}，i = l，2,. . .，n，m 為背包個數(shù)，η為物品個數(shù)，經(jīng)選擇、交叉、變異的遺傳操作后，得到最優(yōu)個體Εηρ,Εηρ對應(yīng)于 最優(yōu)的無功平衡結(jié)果。
【文檔編號】H02J3/18GK105846443SQ201610158415
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】陳靜, 周前, 陶加貴, 胡昊明, 張寧宇, 周建華, 張迎新, 崔林
【申請人】國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司