[发明专利]基于多目标粒子群算法的钢厂变电站谐波电流优化方法

说明书

本发明涉及一种基于多目标粒子群算法的钢厂变电站谐波电流优化方法，属于电力设备控制技术领域。该方法包括：S1：以变电站建设的谐波补偿容量和经济成本为优化目标，建立了钢厂变电站谐波电流优化补偿策略模型，即构建优化目标函数；S2：采用粒子群算法，结合惩罚函数，求得变电站最优谐波电流值。利用粒子群算法对钢厂谐波治理进行寻优，找到谐波补偿容量和钢厂建设经济性的最优补偿点。

技术领域

本发明属于电力设备控制技术领域，涉及变电站谐波电流计算分析技术，具体涉及一种基于多目标粒子群算法的钢厂变电站谐波电流优化方法。

背景技术

电弧炉、中频炉在正常生产时会对电网造成高次谐波、电压闪变、电压波动、三相电压及电流不平衡、功率因素降低等不利影响，而且超过电能质量各项指标的国家标准。谐波源产生的谐波不但危及电网及其他电力用户也危及自身，因此谐波的治理是十分必要且有实际经济效益的。电网谐波问题作为电能质量研究的一个核心问题，一直以来都是电网发展关注的重点。随着智能电网的发展，电力电子装置等非线性元件被越来越多地用以改造或代替传统电力设备，同时也使得电网中非线性负荷日益增多，给电网带来了大量谐波信号。如何准确计算出变电站的谐波电流值，并根据此值使变电站谐波电流达到电网允许值范围内，是变电站重点关注的领域。

钢铁企业用电负荷拥有较大的谐波电流，较高的谐波补偿会使钢厂整体的成本增加，影响钢铁企业的经济性；较低的谐波补偿会使负荷的谐波电流较大，不能满足国家电网的考核指标。传统研究为谐波源电流计算提供了指导和参考，但在具体工程应用中却遇到了困难：一方面，传统谐波电流计算理论性强，不便于实际工程应用；另外一方面，过量的无功补偿大大增加钢厂工程成本。因此，亟需一种新的方法对钢厂谐波治理进行寻优，找到谐波补偿容量和钢厂建设经济性的最优补偿点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于多目标粒子群算法的钢厂变电站谐波电流优化方法，利用粒子群算法对钢厂谐波治理进行寻优，找到谐波补偿容量和钢厂建设经济性的最优补偿点。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于多目标粒子群算法的钢厂变电站谐波电流优化方法，具体包括以下步骤：

S1：以变电站建设的谐波补偿容量和经济成本为优化目标，建立了钢厂变电站谐波电流优化补偿策略模型，即构建优化目标函数；

S2：采用粒子群算法，结合惩罚函数，求得变电站最优谐波电流值。

进一步，步骤S1中，构建的优化目标函数为：

minF＝ωλ^kQ_x+(1-ω)i_h

其中，ω为权重系数，取值范围满足0≤ω≤1；λ^k表示电压等级为k的单位价格补偿系数，Q_x表示补偿容量，i_h属于第h次谐波值。

进一步，步骤S1中，谐波补偿经济成本约束条件为：

其中，分别为单位价格补偿系数的最小值和最大值，Q_x,min、Q_x,max分别为补偿容量的最小值和最大值，n表示用户总数，L_i表示第i套装置的电感，C_i表示第i套装置的电容，R_i表示第i套装置的电阻。

进一步，步骤S1中，谐波补偿容量约束条件为：

I_h,i≤i_h≤i_h,i,max

其中，I_h,i表示第i个用户的第h次谐波允许值；i_h,i,max表示第i个用户的第h次谐波补偿最大值。