[发明专利]无功功率优化

说明书

本申请要求2008年11月5日提交的申请序号61/111,591的优先权，其内容被整体地结合到本文中。

背景技术

在配电系统中，当电流流过系统中的导体时发生损耗。可以根据I²R来计算通过导体的此能量损耗，其中I是通过导体的电流，该导体的电阻是R。净需求或电流流动取决于馈电线(feeder)上的电压分布。无功补偿能够减少不必要的电流流动并因此减少损耗。电压调节影响馈电线的有效负载以及能量损耗。

在配电系统中采用电压和无功(Var)优化(VVO)系统来对配电系统上的电压和电流的分配进行优化。VVO系统致力于通过控制调压变压器(电压)的抽头变换器设置来使能量递送效率最大化并通过采用在线系统模型和需求预测来使无功功率源(电容器组)(无功)最大化。

参考图1，示出了配电网络。如可以看到的，变电站通过变电站变压器、馈电线和支线向多个负载提供功率。分布在配电网络中的各种点处的是可以被固定或被投切(switching)的电容器组C，和可以被本地或远程地控制以改变抽头设置的调压器。经由传感器和通信基础设施来监视网络的连接和诸如变压器、负载、电容器、调压器的各种设备的状态。被监视数据可以包括各种点或导体处或通过各种点或导体的电压、电流和/或功率。此信息被传送到配电管理系统(DMS)或变电站自动化系统(SAS)。在接收到已更新状态信息时，更新DMS内的系统模型(潮流(load flow)模型)。基于SCADA数据、客户帐单数据和/或从先进计量基础设施(AMI)收集的数据来执行负载预测。VVO然后基于负载预测、系统模型和可用控制信息来确定用于调压器和有载抽头变换器(OLTC)变压器的最佳抽头设置以及诸如投切的并联电容器或电抗器的无功源。然后向其中执行控制动作的配电网中的各种元件传送回控制命令，将系统带入更高效的操作状态。

VVO是分析来自现场的输入数据并生成将被传送到现场中的控制器的控制信号的决策过程。无功优化(VARO)是处理电容器投切优化问题的VVO系统的子系统。VARO是可以独立地或与调压优化(VRO)系统相结合地工作以提供整体VVO解决方案的独立过程。本公开是针对用于VAR优化的设计。

借助于电容器组投切来优化配电系统上的能量递送效率的概念追溯到几十年前，并且行业和研究团体中的许多人已经尝试开发有效的解决方法和过程。到目前为止提出的大多数解决方案适用于小的、非常简化的学术模型，而不适合于在真实世界配电网络中常见的大规模、网状、多源、多相不平衡配电系统。常规方法中的不足是由于(1)通过假设径向拓扑结构、平衡构造和操作，或忽视变压器连接(例如，星角接法)的影响，模型过于简化而不能表示真实系统，(2)计算效率如此低，以至于不能针对用于大型系统的在线或离线应用进行缩放，或者(3)方法一般是不够的，并且具有有限的优化能力。

因此在本领域中需要一种可适用于大规模、网状、多源、多相不平衡配电系统的优化解决方案。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种用于确定配电网络中的最佳电容器组投切的计算机程序产品。该产品包括具有嵌入其中的计算机可读代码的计算机可读介质，该计算机可读介质包括接收网络模型并在该网络模型中构建一组控制S^c和一组导体S^b的程序指令；对基础网络的基准情况的不平衡潮流求解的程序指令；确定用于基准情况中的每个导体S^b的初始电流值的程序指令；将潮流模型初始化成初始情况，并且用于S^c中的每个控制的程序指令；扰动用于S^c中的每个控制的电容器状态并用被扰动的电容器状态来确定用于模型的新潮流的程序指令；使用新潮流来计算用于S^b中的每个导体的新电流并根据来确定电流灵敏度向量S^d、S^q的程序指令；使用初始潮流解和电流灵敏度向量S^d、S^q来构造MIQCQP的程序指令；对所述MIQCQP求解以输出用于S^c的最佳控制设置的程序指令；以及输出所述最佳控制设置的程序指令。

附图说明

图1是采用DMS系统的配电系统的部分示意图。

图2是示出无功调节优化过程概观的流程图。

图3是示出VARO过程的灵敏度分析步骤的详图的流程图。

图4是示出VARO过程的解性能评估步骤的详图的流程图。

具体实施方式