电力系统控制变量对其网损和电压偏移的影响初探

雷淞,谈滟欢

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摘要：电力系统控制变量的优化，对电力控制以及系统运行水平等会产生直接的影响。分析电力系统控制变量对其网损、电压偏移等所产生的影响，可以为调度部门提供特定性能指标的优化程度，并对电力系统做出科学有效的调度决策。结合电力系统网损、电压偏移的求解模型，分析发电成本模型中的目标函数选取，求解结果会产生不确定性。因此，利用粒子群算法分别独立调度IEEE30节点系统的有功功力、电压、变压器功率、无功补偿容量与电力网损、电压偏移之间的关系进行检验，并通过控制变量的调整，提高电力系统的运行水平。

关键词：电力系统；控制变量；网损；电压偏移；

引言

随着中国经济的快速发展和电力行业体制改革的深入，迫切需要解决电网商业运行问题。传统的垂直和综合电力管理办法有助于规划和确保电网的统一和安全运行，但效率较低、成本较高和竞争力较低。需要在电力部门建立竞争机制，建立电力市场，并为交易建立监管和有序的环境，以便优化能源分配，加快市场透明度的变化，提高公司效率研究表明，电力市场正逐步从垄断转向竞争、开放配电网和开放配电网。未来的理想电力行业应该是一个大型、受管制的零售市场，在那里电力生产是商业化的、输电的和配电的。

1电力系统规划

在进行电力系统规划设计时，电力企业应遵循周期性原则、成本合理性原则及安全性原则。周期性原则的关键是为规划设计限定一定的周期，通过合理的计划安排确保各项设计工作顺利开展，避免出现工程无法按时完成的情况。在成本方面，电力企业需结合资金预算对规划设计中的结构类型、线路安排、设备选型等进行全面评估，在确保工程满足用电要求的情况下减少不必要的成本支出，同时将后续的维修保养、升级换代支出考虑在内，尽可能提升规划设计结果的性价比。在安全方面，系统规划设计人员要通过严密的计算确定系统运行过程中对各类故障情况的应对能力，尽可能提升系统的稳定性及安全性，避免出现安全隐患，导致电网运行事故。

2粒子群算法分析

2.1目标函数

通过电力系统的网损以及电压偏移变化分析，以最小偏移为目标函数，并通过不等式约束，将需要优化的目标值转化为电力系统的性能指标，并利用节点功率平衡约束，对电力系统电压、无功功率等进行检验与计算。

在上述公式中，Pi、Qi分别为节点i、j注入的有功与无功功率，Bij为节点i、j之间的线路电纳。电网功率平衡约束的表达方式如下：

在上述公式中，PGi为第i台发电机发出的有功功率，Pload为负荷有功功率，Ploss为电力系统的有功损耗。

2.2不等式约束

控制变量的不等式约束包括:

式中:PG、UG、T、QC分别为发电机有功出力，机端电压，变压器变比，并联电容器补偿容量，上标min、max表示变量的上下限。状态变量的不等式约束包括:式中UB、QG为分别为负荷节点的电压和发电机的无功出力。

2.3算法流程

粒子群算法在实际应用中，引入惯性权重w，并将原始数据输入系统中，设置粒子群算法参数。建立初始化种群，进行潮流计算，计算个体目标函数值，确定全局最优值。调整相应的控制变量，并更新个体位置，通过对比更新的个体最优值、全局最优值，进行迭代数据分析与处理，并输出最终的计算结果，具体的操作流程如图1。

图1 算法流程图

3网损计算分析

（1）实际网络损失和理论网络损失。经验表明，在大多数情况下，实际损失率接近或略高于理论线性损失率。理论线损率是实际线损率的参考标准。当实际线损率大于理论线损率时，可能会出现管理线损过大的现象。也就是说，一些未知的损失造成线路的过度损坏，如盗窃、泄漏、差异、错误等。(2)固定和可变损失部分。如果电力系统运作正常，经济上合理，固定损失和可变损失的份额相等。当固定损耗大于可变损耗时，可以假定线路和设备运行状态较轻，农村和电力线路经常发生这种情况，造成实际和理论上较高的线路损耗率，因此合理的经济价值不一致。(3)可变损失与固定损失的关系。如果后者高于后者，则可以假定电路和设备过载，这通常发生在工业线路或电力消耗高峰时期，从而导致实际和理论上的线损率较高。(4)变压器铜损耗和线损一般来说，线损加上配电变压器铜损耗和10kV配电网总损耗的50%是正常的。当配电变压器在线路上的综合实际负荷率达到或接近综合经济负荷率时，变压器铜损失在经济合理范围内，总损失50%也是合理的线损。对于变压器线损和铜损的比例分布没有固定值，根据具体电网结构和运行参数来考虑。

4电力系统规划

市场电力需求的高速增长为电力公司的快速发展提供了动力，在取得电力销售效益的同时，要保障电力系统设备运行的可靠性。在配送电需求大幅度增长的情况下，原本的电力系统规划已无法满足现实需要，设备出现了运转负荷过大等问题，影响了设备使用寿命。目前，电力系统规划建设水平有待提升，无法为系统的可靠运行提供充足的保障。在市场供给侧改革不断推行的过程中，原本的利益分配、市场结构将会产生较大变化，电力系统要充分考虑市场环境规划、流程、体制改革，用协调配合的模式替代一体化运行模式。在发电与输电分离的情况下，电力生产利益主体趋于多元化，在过度分散的规划决策中，电力系统的优化效果将受到影响。为此，电力公司要充分做好输电与发电两方面的协调规划，将多种决策方式相互结合，将规划重心放在优化协调整体结构、布局和总量方面。实际操作中，要做好牵头组织管理，通过配电、电力负荷、电源的协调配合，推进规划工作有效开展。做好数据信息共享，必要时可以成立一个专门的顾问机构，负责评估讨论电力系统规划方法和参数。在顾问机构运行过程中，要做好市场监督和权威指引，从发电、输电等规划的起始阶段入手，参与评估和讨论，确保所制定规划设计方案符合电力系统的中长期发展，避免因规划决策过度分散而影响规划结果的系统性，确保发电、输电等规划工作能够协调并进，满足市场不断增长的电力能源需求，有效规避设备长期过负荷运行或电能利用率严重不足等规划缺陷。

结束语

通过粒子群算法，分别独立调度发电机有功功力、电压、变压器功率以及无功补偿容量的变量控制，对降低电压偏移影响有调节作用。在系统负荷不变的状态下，无功补偿容量、变压器功率对电力系统所产生的影响程度相对比较小。从电压偏移的角度分析，电压对电力系统控制变量的控制最大，变压器功率与无功补偿容量次之。电力系统在运行调度的过程中，综合考虑并调节控制变量的成本代价，量化电力系统控制变量对系统性能指标的影响程度，并通过电力系统控制变量的指标调节，提高电力系统的综合控制水平。分析电力系统控制变量与性能指标之间的关系，调整系统负荷状态，满足电力系统的综合控制需求。在实际系统的运行调度中，应综合考虑调节各控制变量的成本代价及其对系统性能指标的影响程度，尽量做到以较小的调节成本取得更好的调节效果。

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