基于ipc的潮流控制网损优化模型

基于ipc的潮流控制网损优化模型

1ipc网损优化设计的必要性交替功率控制器是加拿大魁斯波夫技术发展中心的电力专家提出的一套趋势控制设备。这是一种灵活的通信能力和输送设备，可以通过改造潜水器来形成。其对潮流的控制能力很强,可以有效控制线路功率,改善网络的潮流分布,对电网的经济运行具有一定的影响,本文将其应用于电力系统中进行网损优化的研究具有一定的意义。对于一个完整的IPC装置,其基本结构是在每一相输电线中串入并联的电感和电容支路,电感和电容分别受控于两个移相电压。对于不同类型的IPC,其两个移相电压角是确定的,电容和电感参数可根据需要进行调节控制。目前关于IPC的研究主要集中在其运行特性2种经济的运行状态电网经济运行的目标之一是网络有功损耗为最小,这一目标的实现是通过控制相应的控制变量使系统达到一种经济的运行状态。网损优化数学模型中有状态变量X和控制变量V,状态变量X为节点电压模值U和电压相角θ,当网络中含有相间功率控制器时,控制变量V除了包含常规控制变量如发电机有功输出功率、机端电压、可调变比变压器分接头等之外,还包含IPC的等效附加电势相对于输入电压的相对幅值(γ2.1约束条件介绍原始网络系统损耗的目标函数为:式中,N网损优化模型的约束条件包括等式约束条件和不等式约束条件。等式约束为系统节点功率平衡方程式中,P不等式约束包括IPC参数和线路有功功率约束为:式中,γ2.2节点附加注入功率将IPC加入电力网络中,改变了原有网络的结构,节点导纳矩阵的参数及对称性发生变化,使计算复杂,存储空间需求大,为解决此类问题,通过推导将IPC对网络的影响以等效节点附加注入功率形式加入到等式约束式(2)和式(3)的P依据文献分析继续化解,将图2中IPC对网络的影响转化为其支路两侧节点的附加注入功率形式,故在每次计算中所需考虑的仅仅是将IPC对网络的影响以附加注入功率的形式代入网损优化模型中的功率平衡约束条件中故功率平衡式(2)、式(3)中的注入功率分别变为P含有IPC线路的无功功率表达式为含有IPC线路的无功功率表达式为不含有IPC的线路有功功率不等式约束为在快速解耦法特性基础上,结合式(2)和式(3)并对式(8)~式(11)中的状态变量求偏导数,选择节点附加注入功率作为子迭代,这样既改善了收敛性能,也加快寻优算法的收敛速度。因而可以将含有IPC网络的潮流计算采用类似于不含IPC的网络进行求解。3节点功率平衡方程乘子罚函数法可以把有约束的非线性问题变换为一系列无约束问题来处理,并能使越界的变量或函数回到边界进行下一次迭代,基于IPC网损优化问题的求解可以利用乘子罚函数法和解耦法相结合进行求解。对不等式约束(5),可以通过罚函数乘子将其加入网损目标函数中形成统一的目标函数:函数h式中,N式中,Δη为目标函数可能变化的最大估计值;ε为容许越界量。则在选取罚因子时就可以避免选择的随意性,减少迭代次数,达到较好的收敛性能。乘子μ式中,t为迭代次数。而对于控制变量γ式中,g对式(24)的拉格朗日乘子向量和式(26)、式(27)的节点功率平衡方程都可以方便地由P-Q解耦法求解,即通过观察发现,修正方程式(28)、式(29)和式(30)、式(31)具有相同的解耦结构,因此可以进行交替迭代求解。通过解耦法求得状态变量X和拉格朗日乘子向量λ式中,ε为收敛因子。4ipc处理环网潮流控制以IEEE5和IEEE14节点系统为例,采用本文所建模型进行分析。选择IPC120进行潮流调节,其移相角分别为φ(1)以IEEE5为例分别进行了4种方式的计算分析。(1)网络中不加任何IPC的潮流;(2)IPC装在2-3支路控制功率;(3)IPC装在2-4支路控制功率;(4)IPC装在3-4支路控制功率。限于篇幅,省略网络中无IPC进行控制时的潮流解,根据其结果,功率的环网自然分布使得线路2-3处于重载状态,而线路2-4却处于轻载状态,网络潮流分布不合理,容易引起网损增大。为此采用在环网中的3条支路上分别装设IPC进行潮流调节控制,采用本文所建模型及算法进行网损优化求解,降低网损,最优解如表1所示。另外,为达到缓解2-3线路和2-4线路重载和轻载状态,使系统各条线路负载功率合理化分布,对其优化后的IPC参数及潮流分布、网络损耗结果如表2所示。观察求解结果可以发现,方式2可以在控制总网损最小时兼顾调节线路2-3和线路2-4的功率,使无IPC时重载的2-3线路减轻负担,轻载的2-4线路适当增强输送功率的能力。方式3和方式4在同时满足网络损耗最小和兼顾调节使线路2-3缓解重载及线路2-4增加输送功率的合理化方面不及方式2效果好。(2)以IEEE14为例分别进行了网络中无IPC时和在不同支路加入IPC进行潮流控制的计算分析。限于篇幅,省略原始潮流求解。通过原始求解易得线路1-2相对处于重载状态,而线路5-6却处于轻载状态,将IPC加在系统中的不同线路i-j上,通过调节参数B本文只将能使网损明显减小的情况列出,即IPC加在线路1-2,1-5,3-4,4-5,6-11,6-12,6-13,7-9和9-10上,而加在1-2,3-4,6-11和7-9上除了保证网损最小之外还能有效起到使重载的线路1-2减轻负担及轻载的线路5-6适当增加输送能力的效果。其中,将IPC加在线路3-4上效果最为可观。5ipc的模型建立本文在保持网络节点导纳矩阵对称性的前提下,推导了含有IPC线路的节点等效附加注入功率和线路功率表达式,将其分别引入到网损优化的等式约束条件和不等式约束条件中,