高畅 龚康华

摘要：本文采用粒子群算法对西藏配电网进行无功优化并将西藏配电网的发电变量设定为分布式电源，从而达到电力系统无功优化的要求，让整个西藏配电网的有功损耗最小，令供电的安全性、稳定性和经济性得到提升，希望能为相关的研究者提供一定的参考依据

关键词：配电网；分布式电源；粒子群算法；无功优化

一、西藏配电网以及分布式发电技术简介

随着西藏配电网的复杂程度越来越高，西藏电力供应的电能质量要求和配电网经济、安全运行的要求也被我们越来越重视。而改善西藏配电网诸多问题的有效方式之一即为对配电网进行无功优化。所以对西藏电网来说，研究配电网无功优化有着极为重要的实际作用。

与此同时，分布式电源作为一种可再生能源，它具有安装方便、供电灵活等特点，能有效地提高供电可靠性、提高供电质量、降低供电损耗、减少网损。现阶段我国主要的分布式电源有：（1）光伏发电；（2）风力发电；（3）燃料电池发电；（4）生物质能发电。

尽管目前我们西藏电网主要的发电形式依然是以集中式的发电为主，但由于西藏拥有这些纯天然的地理环境因素来施行分布式发电，所以未来的西藏电网也会越来越多地应用到分布式发电。[1]而我们传统的西藏配电网结构为简单的辐射型，加入了分布式电源后，使配电网打破了传统的单电源辐射结构，这改变了配电网的潮流大小和方向。与此同时，一系列的电能质量问题也将影响分布式电网和配电网的运行，如：电压闪变、电压不平衡、谐波畸变等。[4]这时就需要我们对配电网进行无功优化。

二、含分布式电源的配电网无功优化

（一）含分布式电源的配电网无功优化的基本思想

无功优化是指，在电网结构、发电机容量和负荷分布给定的情况下，满足某些约束条件，调整各节点无功补偿量，以达到有功损耗最小等目标。[5]分布式电源并入配电网中会改变整个电网的潮流分布，而無功电源不同，其对电网输送的功率都不一样。所以当配电网并入分布式电源后，不仅要重新进行无功优化的分析，还需分析不同的分布式电源并入对无功分布的影响。[2]

（二）含分布式电源的配电网无功优化的数学模型

本文是以网损最小作为单目标函数，以潮流平衡约束、电压不越界和无功功率不倒送作为约束条件，将分布式电源并入的节点作为PV或PQ节点处理，求解配电网无功优化的策略。

1、无功优化的数学模型

1）目标函数

公式中，Ploss为网损；Gij为节点间的电导；Ui、Uj为各节点的电压幅值；

2）等式约束条件

以下是各节点的有功功率与无功功率平衡的约束方程式：

公式中，

Pi、Qi为节点i处注入的有功功率和无功功率；

Ui、Uj为该节点处的电压幅值；

Gij、Bij、cos θij为节点间的电导、电纳和电压相角差。

3）不等式约束条件

各节点电压不越界的状态约束为：

公式中，Ui.、节点电压的最大幅值和最小幅值；n为电网中的节点数目。

接入无功电源容量的控制约束为：

公式中，Qimin、Qimax为无功补偿的最大补偿量和最小补偿量；m为无功补偿节点。

2、并入分布式电源的处理

有些分布式电源需要通过变流器等装置才能并网运行，如光伏发电、燃料电池等。[3]以光伏发电为例，给出所述类型的含DG的模型。逆变器是光伏发电连入电网的主要装置。进行潮流计算时一般PV或PQ节点的方式对接入的DG进行处理。本文将接入的DG看作PQ节点，并给出其有功、无功出力。

3、无功优化的流程

粒子群遗传混合算法在无功优化中的计算程序流程如下：

第一步，初始化数据，并根据初始化数据生成初始种群；

第二步，求解种群中每个个体的适应度值，并根据适应度值重新排列种群中个体顺序；

第三步，选出种群中排列在前面的Ni个个体组成子种群一，选出种群中排列在前面的N2个个体组成子种群二；

第四步，然后对Ni种群计算适应度值，从而求解出Ni种群的Pbest和Gbest；

第五步，在粒子群算法中，根据之前得出的Pbest和Gbest更新每个个体的速度和位置；

第六步，在遗传算法中，对N2种群中每个个体进行选择、交叉和变异计算，从而更新个体；

第七步，合并两种算法更新后的种群，并求解适应度值，并根据适应度值重新排列种群中个体顺序；

第八步，选出种群中排列在前面的Ni个个体组成子种群一，选出种群中排列在前面的N2个个体组成子种群二 ；

第九步，然后对Ni种群计算适应度值，从而求解出N1种群的Pbest和Gbest；

第十步，判断是否迭代完成100次，如果没完成返回第五步，如果完成结束程序；

三、总结

通过以上研究，作者发现分布式电源对配电网的无功优化有很大帮助，本课题的研究中仍存在不足之处和需要进一步研究的问题：

（1）本文仅考虑了配电网网损最小作为目标函数，可以加入投资费用等组成多目标函数，求解相对最优结果，使研究的实用性更强。

（2）研究含DG的无功优化时，把DG作为PQ节点进行处理，没有考虑多种类型的DG并网这种更为复杂的情况。

希望将来我们真正面临这些问题时能进一步仔细探究问题并使问题得以解决，造福百姓。

参考文献：

[1]李宽，李兴源，陈实等.光伏并网抑制由直流输电引起的次同步振荡的可行性分析[J].电力自动化设备，2015，35（3）：41-46.

[2]孙国栋.光伏电站并网对徐州电网无功优化调节研究[J].城市建理论研究（电子版），2015，5（26）：1600-1601.

作者简介：高畅（1995—），女，湖北咸宁人，沈阳工业大学电气工程学院2016级电气工程专业硕士研究生，研究方向：电机及其控制。