基于改进人工蜂群算法的SVG综合补偿容量优化研究_和鹏.pdf

基于改进人工蜂群算法的S V G综合补偿容量优化研究和 鹏1,许荣彪2,段军鹏3,马 遵1,许珂玮1,何廷一1,孟 贤1(1.云南电网有限责任公司电力科学研究院,云南 昆明6 5 0 0 0 0;2.昆明理工大学电力工程学院,云南 昆明6 5 0 5 0 0;3.云南电网有限责任公司楚雄供电局,云南 楚雄6 7 5 0 0 0)摘 要:基于S V G的三相不平衡和无功补偿综合治理可以有效提高低压配电网电能质量。针对S V G补偿容量的动态分配问题,提出了基于改进人工蜂群算法的S V G补偿容量优化配置方法。首先提出基于补偿度的S V G容量动态分配优化模型;然后引入改进的T e n t混沌映射序列提高传统人工蜂群算法的收敛性能,并通过改进的人工蜂群算法求解最优S V G容量分配方案,实时调整三相不平衡和无功的补偿度;最后通过S i m u l i n k仿真验证所提方法的合理性和有效性。结果表明所提出的基于改进人工蜂群算法的S V G容量动态分配控制方法可以有效综合治理配电网的三相不平衡和无功补偿问题。关键词:三相不平衡;无功补偿;改进人工蜂群算法;S V G;容量分配中图分类号:TM 7 6 2.1 D O I:1 0.1 9 7 6 8/j.c n k i.d g j s.2 0 2 3.0 2.0 1 3R e s e a r c ho nO p t i m i z a t i o no fS V GC o m p r e h e n s i v eC o m p e n s a t i o nC a p a c i t yB a s e do nI m p r o v e dA r t i f i c i a lB e eC o l o n yA l g o r i t h mHEP e n g1,XUR o n g b i a o2,DUANJ u n p e n g3,MAZ u n1,XUK e w e i1,HET i n g y i1,ME N GX i a n1(1.E l e c t r i cP o w e rR e s e a r c hI n s t i t u t eo fY u n n a nP o w e rG r i dC o.,L t d.,K u n m i n g6 5 0 0 0 0,C h i n a;2.S c h o o l o fE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g,K u n m i n gU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y,K u n m i n g6 5 0 5 0 0,C h i n a;3.C h u x i o n gP o w e rS u p p l yB u r e a uo fY u n n a nP o w e rG r i dC o.,L t d.,C h u x i o n g6 7 5 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:C o m p r e h e n s i v e t r e a t m e n to f t h r e e-p h a s e i m b a l a n c ea n dr e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o nb a s e do nS V Gc a ne f f e c-t i v e l y i m p r o v e t h ep o w e rq u a l i t yo f l o w-v o l t a g ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k.A i m i n ga t t h ed y n a m i c a l l o c a t i o no fS V Gc o m p e n s a-t i o nc a p a c i t y,a no p t i m a la l l o c a t i o nm e t h o do fS V Gc o m p e n s a t i o nc a p a c i t yb a s e do ni m p r o v e da r t i f i c i a lb e ec o l o n ya l g o-r i t h mi sp r o p o s e d.F i r s t l y,ad y n a m i c a l l o c a t i o no p t i m i z a t i o nm o d e l o fS V Gc a p a c i t yb a s e do nc o m p e n s a t i o nd e g r e e i sp r o-p o s e d.T h e n,t h e i m p r o v e dT e n tc h a o t i cm a p p i n gs e q u e n c e i s i n t r o d u c e dt o i m p r o v et h ec o n v e r g e n c ep e r f o r m a n c eo f t h et r a d i t i o n a l a r t i f i c i a l b e ec o l o n ya l g o r i t h m.T h eo p t i m a l S V Gc a p a c i t ya l l o c a t i o ns c h e m e i s s o l v e db y t h e i m p r o v e da r t i f i c i a lb e ec o l o n ya l g o r i t h m,a n dt h ec o m p e n s a t i o nd e g r e eo f t h r e e-p h a s e i m b a l a n c ea n dr e a c t i v ep o w e r i sa d j u s t e d i nr e a l t i m e.F i n a l l y,t h er a t i o n a l i t ya n de f f e c t i v e n e s so ft h ep r o p o s e dm e t h o da r ev e r i f i e db yS i m u l i n ks i m u l a t i o n.T h er e s u l t ss h o wt h a t t h ep r o p o s e dS V Gc a p a c i t yd y n a m i ca l l o c a t i o nc o n t r o lm e t h o db a s e do ni m p r o v e da r t i f i c i a lb e ec o l o n ya l g o r i t h mc a ne f f e c t i v e l ya n dc o m p r e h e n s i v e l yc o n t r o l t h et h r e e-p h a s ei m b a l a n c ea n dr e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o ni nd i s t r i b u t i o nn e t-w o r k.K e yw o r d s:t h r e e-p h a s eu n b a l a n c e;r e a c t i v ep o w e r c o m p e n s a t i o n;i m p r o v e da r t i f i c i a l b e e c o l o n ya l g o r i t h m;S V G;c a p a c i-t ya l l o c a t i o n收稿日期:2 0 2 2-0 5-0 7作者简介:和鹏(1 9 8 8-),硕士,从事电力系统安全稳定分析及控制研究工作;许荣彪(1 9 9 8-),通信作者,硕士研究生,研究方向为电力系统运行与控制;段军鹏(1 9 8 3-),从事电压无功线损研究工作;马遵(1 9 9 5-),硕士,继电保护初级研究员,研究方向为电力系统保护与控制;许珂玮(1 9 9 6-),硕士,继电保护初级研究员,研究方向为电力系统安全稳定分析;何廷一(1 9 8 7-),硕士,从事电力系统新能源仿真研究工作;孟贤(1 9 8 8-),硕士,从事电力系统安全稳定分析及控制研究工作。0引言电力系统复杂程度的不断提高导致电网面临的问题层出不穷。其中,三相负荷不平衡和无功问题对电能质量、电力系统安全稳定运行、用户满意度等均会产生不良影响,是配电网亟需解决的问题。国内外学者对静止无功发生器(S t a t i cV a rG e n e r a t o r,S V G)治理三相不平衡和无功问题已有大量研究。文献1 提出一种基于静止无功补54电力自动化 电工技术 偿器的无功补偿策略,并通过混沌自适应粒子群算法在线优化无功补偿控制参数,有效改善末端电压。文献2 提出一种链式D S T A T C OM自适应无源控制方法进行无功补偿,通过观测输入输出电流的变化来设计自适应控制律,在线修正控制器的参数来抵消参数摄动的影响,能有效提高电能质量。在三相不平衡和无功综合协调治理方面,文献3-4 提出基于换相开关和静止无功发生器的三相不平衡治理方法,首先通过换相开关对三相不平衡进行调节治理,然后在此基础上通过S V G进一步实现对三相不平衡和无功的治理。文献5 将无源控制引入统一电能质量调节器的电能质量综合治理方法,综合解决不平衡和无功问题。文献6 提出调相机、电容器、电抗器的容量配置和协调控制策略,充分利用两种补偿设备的无功输出和支撑能力。文献7 充分考虑分布式电源的不确定性,建立了补偿投资支出最小、系统网损最小、电压质量最佳等多目标函数,采用遗传算法对无功配置模型进行求解,实现电能质量综合优化。文献8 以补偿后系统三相对称电流、无功电流为零的思路,建立不平衡和无功综合补偿模型,提出一种基于对称分量变换原理的综合补偿负载不平衡与无功的方法。文献9 针对台区存在的无功不足和三相不平衡问题,以动态补偿设备运行容量最小为优化目标,提出采用相间补偿电容、分相补偿电容与动态补偿的混合补偿方案和优化控制策略。以上研究都是在S V G容量充足的基础上完成的,并未考虑S V G容量不足的问题。为此,在重点考虑S V G容量不足的情况下,本文提出基于人工蜂群算法的低压三相负荷不平衡和无功协调控制方法。首先分析S V G的电压电流双闭环控制策略;然后建立基于补偿度的S V G容量动态分配模型,并通过改进的人工蜂群算法求解最优三相不平衡和无功补偿度,合理配置S V G的有限容量;最后通过仿真验证所提方法的合理性和有效性。1S V G控制策略S V G按结构可以分为电压型S V G和电流型S V G,本文选用直流侧电压较稳定、损耗较低的电压型S V G。当系统三相负荷不平衡时,负载电流不仅有正序电流,还包含负序电流,为此本文采用基于d q坐标系的正负序同步控制策略,并在此基础上引入改进的人工蜂群算法求解最优的容量分配方案,使S V G容量在三相不平衡补偿度和无功补偿度两个电能质量补偿参数间得到优化。控制框图如图1所示。由图1可知正序电流内环前馈解耦控制算法为:U*+d=U+d-(KiP+KiIS)(Ip r e f-I1d1)+L I1q1(1)Ip r e f=(KiP+KiIS)(Ud r e f-Ud)(2)U*+q=U+q-(KiP+KiIS)(I2q1-I1q1)+L I1d1(3)式中,U*+d、U*+q为正序控制指令电压;U+d、U+q分别为