CN104300546B - 一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法，包括下述步骤：步骤1：构建支路电压稳定指标；步骤2：对支路电压稳定指标进行改进；步骤3：确定多目标无功优化模型；步骤4：对多目标无功优化模型进行求解；步骤5：针对系统的不同运行工况及运行要求，采用不同的无功优化策略进行无功优化调整。本发明提出了结合电压稳定性和系统运行经济性的正常运行工况无功优化策略，和以保证系统电压安全性为原则的故障运行情况下的无功设备调节策略。由于使用的电压稳定指标兼具精确性与计算的快速性，因此该方法可应用于大规模的复杂电力系统，并将无功电压控制由单一目标的稳态监控水平提升到多目标的动态监控水平。

Description

一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法

技术领域

本发明涉及电力系统电压稳定与无功优化控制交叉领域，具体讲涉及一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法。

背景技术

随着电力系统运行特性的复杂化，对电压稳定及其优化控制提出了更高的要求，不仅要求对电力系统运行状态进行连续的监视，同时还要求快速识别电压稳定薄弱区域并进行优化控制。已有的考虑电压稳定约束的无功优化算法一般是将电压稳定裕度指标加入无功优化的约束条件或目标函数进行求解计算。但得到电压稳定裕度指标需要求取系统的临界电压崩溃点，而对于大规模的复杂电力系统的临界电压崩溃点的计算会因计算规模的增大而变得异常困难，往往难以满足无功优化的时间尺度；同时大型电力系统雅可比矩阵在临界点附近易出现奇异现象，且临界点的计算又依赖于负荷增长方式的设定等问题的存在，这无疑降低了上述方法的工程实用性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法，该方法首先提出一种基于WAMS量测的电压稳定指标，该指标兼具精确性与计算快速性，可适应复杂电力系统电压稳定的在线监测与评估；进而通过将该指标加入到无功优化的目标函数中，以实现计及系统电压稳定性的电力系统无功优化控制，提升系统电能质量、保证电压安全与稳定水平的同时有效的降低网损，保证系统的安全、高效和经济运行。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

步骤1：构建支路电压稳定指标；

步骤2：改进支路电压稳定指标；

步骤3：确定多目标无功优化模型；

步骤4：求解多目标无功优化模型；

步骤5：按无功优化策略，无功优化调整电力系统的不同运行工况及运行要求。进一步地，所述步骤1中，支路电压方程如下(1)式所示：

${\stackrel{\·}{U}}_i={\stackrel{\·}{U}}_j+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{ij}}(R+\mathrm{jX})---\left(1\right);$

将方程(1)的实部和虚部分别列写如下：

$(1-\frac{\mathrm{BX}}{2})U_j^2-U_i{U}_j\cos \mathrm{\δ}+P_{j}R+Q_{j}X=0---\left(2\right);$

$\frac{\mathrm{BR}}{2}{U}_j^2-U_i{U}_j\sin \mathrm{\δ}+P_{j}X+Q_{j}R=0---\left(3\right);$

其中，和为Π型支路始端节点和末端节点的电压相量标幺值；为Π型支路始端始端节点流向末端节点的电流相量标幺值；(R+jX)为Π型支路阻抗标幺值；R和X分别为支路电阻和电抗；B/2为Π型支路两端对地电纳标幺值；P_j+jQ_j为Π型支路末端节点流出的功率标幺值；P_j和Q_j分别为Π型支路末端节点的有功功率和无功功率；δ为Π型支路始末端节点之间的电压相角差；由式(2)+(3)得到：

$(1-\frac{B(X-R)}{2})U_j^2-U_i{U}_j(\cos \mathrm{\δ}+\sin \mathrm{\δ})+P_j(X+R)+Q_j(X-R)=0---\left(4\right);$

若电力系统电压不发生崩溃，则对电力系统中的每一条支路，关于U_j的二次方程式(4)有解，由Δ>0得静态支路电压稳定指标L_u：

$L_u=\frac{4(1-\frac{B(X-R)}{2})(P_j(X+R)+Q_j(X-R))}{U_i^2(1+\sin 2\mathrm{\&delta;})}<1---\left(5\right);$

其中：L_u指标越接近于1，说明支路越接近电压崩溃临界点而越容易导致局部或全局电压失稳。

进一步地，所述步骤2中，对支路电压稳定指标的改进包括：由式(4)得：

$P_j(X+R)+Q_j(X-R)=U_i{U}_j(\sin \mathrm{\&delta;}+\cos \mathrm{\&delta;})-[1-\frac{B(X-R)}{2}]U_j^2---\left(6\right);$

将式(6)代入式(5)，并忽略B(X-R)/2项，得到改进的支路电压稳定指标L_upro：

$L_{\mathrm{upro}}=\frac{4[U_i{U}_j(\sin \mathrm{\&delta;}+\cos \mathrm{\&delta;})-U_j^2]}{U_i^2(1+\sin 2\mathrm{\&delta;})}<1---\left(7\right);$

由L_upro(其大小是大于0小于1的一个数)指标的表达式(7)所示，该指标是仅由PMU量测的支路始末端电压量测信息计算得到的，避免L_u指标计算过程中因支路阻抗及导纳参数辨识不准确而引入的误差(即通过PMU直接量测，得到计算L_upro指标所需要的量测信息：U_i、U_j、δ，再代入L_upro指标的表达式中，即可计算得到L_upro)。

进一步地，所述步骤3中，对支路电压稳定指标设定阈值L_m(阈值L_m是凭人工经验的设定的一个定值，系统中各支路的L_upro指标，如果大于L_m，则将该支路的L_upro指标加入到优化的目标函数中。L_m的取值根据电网情况及运行要求的不同而确定)，当电力系统某条支路的电压稳定指标超过阈值L_m时，将其加入到无功优化目标函数中，形成综合协调系统经济性与安全性的多目标无功优化模型；电力系统中所有支路的L_upro指标最大值L_upro.max表征系统的全局电压稳定性：

$L_{\mathrm{upro}.\max }=\stackrel{j\&Element;R}{\max }\left\{L_{\mathrm{upro}}^{\left(j\right)}\right\}---\left(8\right);$

其中R是电力系统中所有支路序号的集合。

进一步地，所述步骤4中，对于包含网损函数及支路电压稳定指标L_upro函数的无功优化目标函数，采用综合隶属度函数法对多目标无功优化目标模型进行处理，综合隶属度函数法是多目标函数模糊集理论法、优化优先级权重法和平衡系数权重法三者的结合。

进一步地，所述模糊集理论法对多目标无功优化目标模型进行处理包括：

对系统网损函数及支路电压稳定函数P_Loss，采用随目标函数单调递增的线性隶属度函数进行处理，得到网损隶属函数和支路电压稳定隶属函数，分别如式(9)和(10)所示：

$\mathrm{\&mu;}\left(P_{\mathrm{Loss}}\right)=\left\{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}0& P_{\mathrm{Loss}}<P_{\mathrm{Loss}.\min }\end{array}\\ \frac{P_{\mathrm{Loss}}-P_{\mathrm{Loss}.\min }}{P_{\mathrm{Loss}.\max }-P_{\mathrm{Loss}.\min }}\\ \begin{array}{cc}1& P_{\mathrm{Loss}}>P_{\mathrm{Loss}.\max }\end{array}\end{array}\right.---\left(9\right)$

$\mathrm{\&mu;}\left(L_{\mathrm{upro}}^k\right)=\left\{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}0& L_{\mathrm{upro}}^k<L_{\mathrm{upro}.\min }^k\end{array}\\ \frac{L_{\mathrm{upro}}^k-L_{\mathrm{upro}.\min }^k}{L_{\mathrm{upro}.\max }^k-L_{\mathrm{upro}.\min }^k}\\ \begin{array}{cc}1& L_{\mathrm{upro}}^k>L_{\mathrm{upro}.\max }^k\end{array}\end{array}\right.---\left(10\right);$

其中：P_Loss.max为无功优化前的电力系统网损；P_Loss.min为电力系统网损P_Loss作为单目标的无功优化求解得到的系统网损；为无功优化前第k条支路的L_upro指标；为L_upro指标作为单目标的无功优化求解得到的第k条支路的L_upro指标；k为支路编号。

进一步地，所述优化优先级权重法对多目标无功优化目标模型的处理包括：支路电压稳定指标L_upro的优化的优先级权重为ω_r；

无功优化过程中，设电力系统中有k条支路的支路电压稳定指标L_upro的指标值超过阈值L_m，其相应的指标值由大到小的顺序排列为：L₁，L₂……L_k，则将k条支路的L_upro函数加入优化目标函数，其相应的优先级权重向量ω_r表示为：

ω_r＝{1,(L₂/L₁)^α,(L₃/L₁)^α…(L_k/L₁)^α}；

其中：α为乘方因子，α越大，则对支路电压稳定指标L_upro越大的支路，优化优先级越高。

进一步地，依据电力系统的运行情况及要求，对网损隶属函数和支路电压稳定隶属函数分别设置平衡关系权重ω_P和ω_L；

由多目标无功优化目标模型得到下式(11)所示的无功优化目标函数，采用现代内点法对多目标无功优化模型进行求解：(无功优化模型求解为：在等式约束和不等式约束条件下求目标函数的极值(最小值)问题)；

$\min F={\mathrm{\&omega;}}_P\mathrm{\&mu;}\left(P_{\mathrm{Loss}}\right)+{\mathrm{\&omega;}}_L\underset{k\&Element;S_L}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_r^k\mathrm{\&mu;}\left(L_{\mathrm{upro}}^k\right)---\left(11\right).$

进一步地，所述步骤4中，电力系统正常运行情况下，采用综合考虑系统经济性与安全性的多目标无功优化模型进行优化计算；当电力系统发生N-1故障时，系统电压稳定裕度显著降低，此种情况下采用电压稳定指标函数作为无功优化目标函数进行优化计算，并以计算结果为依据形成系统N-1故障情况下的无功设备调节策略，以保证N-1故障情况下的系统电压稳定性。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

本发明提供的一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法，提出了以保证系统电压安全性为原则的故障运行情况下的无功设备调节策略。由于使用的电压稳定指标兼具精确性与计算的快速性，因此该方法可应用于大规模的复杂电力系统，并将无功电压控制由单一目标的稳态监控水平提升到多目标的动态监控水平。

本发明实现计及系统电压稳定性的电力系统无功优化控制，提升系统电能质量、保证电压安全与稳定水平的同时有效的降低网损，保证系统的安全、高效和经济运行。

附图说明

图1是本发明提供的Π型支路等值模型示意图。

图2是本发明提供的基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法的流程图如图2所示，包括下述步骤：；

步骤1：构建支路电压稳定指标：由支路的电压方程有解，提出一种支路电压稳定指标。利用广域量测信息可实现对每条支路电压稳定指标的在线计算，并由系统中指标的最大值衡量系统的全局电压稳定性。

构建支路电压稳定指标，该指标基于支路电压方程的有解性推导得到。对如图1所示的Π型等值支路列出其支路电压方程如下：

${\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_i={\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_j+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{ij}}(R+\mathrm{jX})---\left(1\right);$

将方程(1)的实部和虚部分别列写如下：

$(1-\frac{\mathrm{BX}}{2})U_j^2-U_i{U}_j\cos \mathrm{\&delta;}+P_{j}R+Q_{j}X=0---\left(2\right);$

$\frac{\mathrm{BR}}{2}{U}_j^2-U_i{U}_j\sin \mathrm{\&delta;}+P_{j}X+Q_{j}R=0---\left(3\right);$

其中，和为Π型支路始端节点和末端节点的电压相量标幺值；为Π型支路始端始端节点流向末端节点的电流相量标幺值；(R+jX)为Π型支路阻抗标幺值；R和X分别为支路电阻和电抗；B/2为Π型支路两端对地电纳标幺值；P_j+jQ_j为Π型支路末端节点流出的功率标幺值；P_j和Q_j分别为Π型支路末端节点的有功功率和无功功率；δ为Π型支路始末端节点之间的电压相角差；由式(2)+(3)得到：

$(1-\frac{B(X-R)}{2})U_j^2-U_i{U}_j(\cos \mathrm{\&delta;}+\sin \mathrm{\&delta;})+P_j(X+R)+Q_j(X-R)=0---\left(4\right);$

若电力系统电压不发生崩溃，则对电力系统中的每一条支路，关于U_j的二次方程式(4)有解，由Δ>0得静态支路电压稳定指标L_u：

$L_u=\frac{4(1-\frac{B(X-R)}{2})(P_j(X+R)+Q_j(X-R))}{U_i^2(1+\sin 2\mathrm{\&delta;})}<1---\left(5\right);$

其中：L_u指标越接近于1，说明支路越接近电压崩溃临界点而越容易导致局部或全局电压失稳。

步骤2：对支路电压稳定指标进行改进：包括：由式(4)得：

$P_j(X+R)+Q_j(X-R)=U_i{U}_j(\sin \mathrm{\&delta;}+\cos \mathrm{\&delta;})-[1-\frac{B(X-R)}{2}]U_j^2---\left(6\right);$

将式(6)代入式(5)，并忽略B(X-R)/2项，得到改进的支路电压稳定指标L_upro：

$L_{\mathrm{upro}}=\frac{4[U_i{U}_j(\sin \mathrm{\&delta;}+\cos \mathrm{\&delta;})-U_j^2]}{U_i^2(1+\sin 2\mathrm{\&delta;})}<1---\left(7\right);$

通过对步骤1中提出指标的改进，得到仅利用支路首末端电压量测信息计算的改进型电压稳定指标，L_upro指标可以仅由PMU量测的支路始末端电压量测信息计算得到，从而避免了L_u指标计算过程中因支路阻抗及导纳参数辨识不准确而引入的误差，最大限度地避免了冗余量测信息的误差对指标精度的影响。同时，支路电压稳定指标形式的改进也使得表达式中仅含有支路始末端的电压幅值及相角变量，更利于无功优化编程中H_ession矩阵的计算求取。

步骤3：确定多目标无功优化模型：

电压稳定的区域特性决定了系统中的任意支路发生电压崩溃都会导致系统的电压稳定问题，因此可由系统中所有支路的L_upro指标最大值L_upro.max表征系统的全局电压稳定性：

$L_{\mathrm{upro}.\max }=\stackrel{j\&Element;R}{\max }\left\{L_{\mathrm{upro}}^{\left(j\right)}\right\}---\left(8\right);$

其中R是电力系统中所有支路序号的集合。

考虑系统电压稳定性的无功优化其目标是将系统全局电压稳定指标L_upro.max限定在安全范围之内，为此仅对系统中电压稳定指标较高的支路进行电压稳定优化控制。对支路电压稳定指标设定一阈值L_m，仅当系统某条支路的电压稳定指标超过L_m时，将其加入到无功优化的目标函数中，形成综合协调系统经济性与安全性的多目标无功优化模型。各支路的电压稳定指标可利用广域量测信息快速计算得到，因此在每次无功优化的时间段面，可通过实时计算的各支路的指标大小决定将哪些支路的电压稳定指标函数加入到优化目标中，从而实现电压稳定薄弱区域的快速识别及优化控制。

步骤4：对多目标无功优化模型进行求解：对多目标无功优化的目标函数，采用模糊集理论的方法解决各目标函数量纲不同的问题，同时对各目标设定电压稳定指标优先级权重及平衡系数权重，形成综合隶属度函数的多目标函数处理方法。并利用现代内点法对无功优化模型进行求解。

对于包含网损函数及支路电压稳定指标L_upro函数的无功优化目标函数，采用综合隶属度函数法对无功优化目标进行处理。综合隶属度函数法包含以下3个方面：

(一)模糊集理论法：对多目标无功优化目标模型进行处理包括：

对系统网损函数及支路电压稳定函数P_Loss，采用随目标函数单调递增的线性隶属度函数进行处理，得到网损隶属函数和支路电压稳定隶属函数，分别入式(9)和(10)所示：

$\mathrm{\&mu;}\left(P_{\mathrm{Loss}}\right)=\left\{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}0& P_{\mathrm{Loss}}<P_{\mathrm{Loss}.\min }\end{array}\\ \frac{P_{\mathrm{Loss}}-P_{\mathrm{Loss}.\min }}{P_{\mathrm{Loss}.\max }-P_{\mathrm{Loss}.\min }}\\ \begin{array}{cc}1& P_{\mathrm{Loss}}>P_{\mathrm{Loss}.\max }\end{array}\end{array}\right.---\left(9\right)$

$\mathrm{\&mu;}\left(L_{\mathrm{upro}}^k\right)=\left\{\begin{array}{c}\begin{array}{cc}0& L_{\mathrm{upro}}^k<L_{\mathrm{upro}.\min }^k\end{array}\\ \frac{L_{\mathrm{upro}}^k-L_{\mathrm{upro}.\min }^k}{L_{\mathrm{upro}.\max }^k-L_{\mathrm{upro}.\min }^k}\\ \begin{array}{cc}1& L_{\mathrm{upro}}^k>L_{\mathrm{upro}.\max }^k\end{array}\end{array}\right.---\left(10\right);$

其中：P_Loss.max为无功优化前的电力系统网损；P_Loss.min为电力系统网损P_Loss作为单目标的无功优化求解得到的系统网损；为无功优化前第k条支路的L_upro指标；为L_upro指标作为单目标的无功优化求解得到的第k条支路的L_upro指标。

(二)优化优先级权重法：

对多目标无功优化目标模型进行处理包括：电压稳定的区域特性决定了系统中的任意支路发生电压崩溃都会导致系统的电压稳定问题，因此可以说，系统电压稳定程度是由系统所有支路中L_upro指标的最大值L_upro.max所反映的。而支路L_upro指标值越大，则希望通过优化过程使指标值有更大幅度的降低，以保证系统电压稳定。为此引入了L_upro优化优先级权重ω_r。

设无功优化过程中，电力系统中有k条支路的支路电压稳定指标L_upro指标值超过阈值L_m，其相应的指标值由大到小排列为：L₁，L₂……L_k，则将k条支路的L_upro函数加入优化目标函数，其相应的优先级权重向量ω_r表示为：

ω_r＝{1,(L₂/L₁)^α,(L₃/L₁)^α…(L_k/L₁)^α}；

其中：α为乘方因子，α越大，则对支路电压稳定指标L_upro越大的支路，优化优先级越高。

(三)平衡系数权重法：依据电力系统的运行情况及要求，对网损隶属函数和支路电压稳定隶属函数分别设置平衡关系权重ω_P和ω_L；

通过对多目标无功优化目标模型进行处理后，形成如式(11)所示的无功优化目标函数，采用现代内点法对多目标无功优化模型进行求解(无功优化模型可以理解为：在等式约束和不等式约束条件下求目标函数的极值(最小值)问题)；

$\min F={\mathrm{\&omega;}}_P\mathrm{\&mu;}\left(P_{\mathrm{Loss}}\right)+{\mathrm{\&omega;}}_L\underset{k\&Element;S_L}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_r^k\mathrm{\&mu;}\left(L_{\mathrm{upro}}^k\right)---\left(11\right).$

步骤5：对电力系统的不同运行工况及运行要求，采用不同的无功优化策略进行无功优化调整：电力系统正常运行情况下，采用综合考虑系统经济性与安全性的多目标无功优化模型进行优化计算。当系统发生N-1故障时，系统电压稳定裕度显著降低，此种情况下采用电压稳定指标函数作为优化目标函数进行优化计算，并以此为依据形成系统N-1故障情况下的无功设备调节策略，以保证N-1故障情况下的系统电压稳定性。

通过上述实施步骤，可以看到基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法综合考虑了系统经济性与安全性，并提出了以保证系统电压安全性为原则的故障运行情况下的无功设备调节策略。由于使用的电压稳定指标兼具精确性与计算的快速性，因此该方法可应用于大规模的复杂电力系统的电压稳定实时监测与无功优化控制。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于广域量测信息的电压稳定约束无功优化方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤1：构建支路电压稳定指标；

步骤2：改进支路电压稳定指标；

步骤3：确定多目标无功优化模型；

步骤4：求解多目标无功优化模型；

步骤5：按无功优化策略，无功优化调整电力系统的不同运行工况及运行要求；

所述步骤1中，支路电压方程如下(1)式所示：

${\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_i={\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_j+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{ij}(R+jX)---\left(1\right);$

将方程(1)的实部和虚部分别列写如下：

$(1-\frac{BX}{2}){U_j}^2-U_i{U}_{j}cos\mathrm{\&delta;}+P_{j}R+Q_{j}X=0---\left(2\right);$

$\frac{BR}{2}{U_j}^2-U_i{U}_{j}sin\mathrm{\&delta;}+P_{j}X-Q_{j}R=0---\left(3\right);$

其中，和为Π型支路始端节点和末端节点的电压相量标幺值；为Π型支路始端节点流向末端节点的电流相量标幺值；(R+jX)为Π型支路阻抗标幺值；R和X分别为支路电阻和电抗；B/2为Π型支路两端对地电纳标幺值；P_j+jQ_j为Π型支路末端节点流出的功率标幺值；P_j和Q_j分别为Π型支路末端节点的有功功率和无功功率；δ为Π型支路始末端节点之间的电压相角差；由式(2)+(3)得到：

$(1-\frac{B(X-R)}{2}){U_j}^2-U_i{U}_j(\cos \mathrm{\&delta;}+sin\mathrm{\&delta;})+P_j(X+R)+Q_j(X-R)=0---\left(4\right);$

若电力系统电压不发生崩溃，则对电力系统中的每一条支路，关于U_j的二次方程式(4)有解，由Δ>0得静态支路电压稳定指标L_u：

$L_u=\frac{4(1-\frac{B(X-R)}{2})\left(P_j\right(X+R)+Q_j(X-R\left)\right)}{U_i^2(1+sin2\mathrm{\&delta;})}<1---\left(5\right);$

其中：L_u指标越接近于1，说明支路越接近电压崩溃临界点而越容易导致局部或全局电压失稳；

所述步骤2中，对支路电压稳定指标的改进包括：由式(4)得：

$P_j(X+R)+Q_j(X-R)=U_i{U}_j(sin\mathrm{\&delta;}+cos\mathrm{\&delta;})-\&lsqb;1-\frac{B(X-R)}{2}\&rsqb;U_j^2---\left(6\right);$

将式(6)代入式(5)，并忽略B(X-R)/2项，得到改进的支路电压稳定指标L_upro：

$L_{upro}=\frac{4\&lsqb;U_i{U}_j(sin\mathrm{\&delta;}+cos\mathrm{\&delta;})-U_j^2\&rsqb;}{U_i^2(1+\sin 2\mathrm{\&delta;})}<1---\left(7\right);$

由L_upro大于0小于1，如该指标的表达式(7)所示，该指标是仅由PMU量测的支路始末端电压量测信息计算得到的，避免L_u指标计算过程中因支路阻抗及导纳参数辨识不准确而引入的误差；

所述步骤3中，对改进的支路电压稳定指标设定阈值L_m，当电力系统某条支路改进的支路电压稳定指标超过阈值L_m时，将其加入到无功优化目标函数中，形成综合协调系统经济性与安全性的多目标无功优化模型；电力系统中所有支路的L_upro指标最大值L_upro.max表征系统的全局电压稳定性：

$L_{upro.max}=\stackrel{j\&Element;R^{\&prime;}}{max}\left\{L_{upro}^{\left(j\right)}\right\}---\left(8\right);$

其中R'是电力系统中所有支路序号的集合；

所述步骤4中，对于包含系统网损函数P_Loss及支路电压稳定函数的无功优化目标函数，采用综合隶属度函数法对多目标无功优化模型进行处理，综合隶属度函数法是多目标函数模糊集理论法、优化优先级权重法和平衡系数权重法三者的结合；

所述模糊集理论法对多目标无功优化模型进行处理包括：

对系统网损函数P_Loss及支路电压稳定函数采用随目标函数单调递增的线性隶属度函数进行处理，得到网损隶属函数和支路电压稳定隶属函数，分别如式(9)和(10)所示：

$\mathrm{\&mu;}\left(P_{Loss}\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& P_{Loss}<P_{Loss.min}\\ \frac{P_{Loss}-P_{Loss.min}}{P_{Loss.max}-P_{Loss.min}}& \\ 1& P_{Loss}>P_{Loss.\max }\end{array}\right.---\left(9\right)$

$\mathrm{\&mu;}\left(L_{upro}^k\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& L_{upro}^k<L_{upro.min}^k\\ \frac{L_{upro}^k-L_{upro.min}^k}{L_{upro.max}^k-L_{upro.min}^k}& \\ 1& L_{upro}^k>L_{upro.max}^k\end{array}\right.---\left(10\right);$

其中：P_Loss.max为无功优化前的电力系统网损；P_Loss.min为电力系统网损P_Loss作为单目标的无功优化求解得到的系统网损；为无功优化前第k条支路的L_upro指标；为L_upro指标作为单目标的无功优化求解得到的第k条支路的L_upro指标；k为支路编号；

所述优化优先级权重法对多目标无功优化模型的处理包括：支路电压稳定指标L_upro的优化优先级权重为ω_r；

无功优化过程中，设电力系统中有k条支路的支路电压稳定指标L_upro的指标值超过阈值L_m，其相应的指标值由大到小的顺序排列为：L₁，L₂……L_k，则将k条支路的L_upro函数加入优化目标函数，其相应的优先级权重向量ω_r表示为：

ω_r＝{1，(L₂/L₁)^α，(L₃/L₁)^α…(L_k/L₁)^α}；

其中：α为乘方因子，α越大，则对支路电压稳定指标L_upro越大的支路，优化的优先级越高；

依据电力系统的运行情况及要求，对网损隶属函数和支路电压稳定隶属函数分别设置平衡关系权重ω_P和ω_L；

由多目标无功优化模型得到下式(11)所示的无功优化目标函数，采用现代内点法对多目标无功优化模型进行求解：

$\min F={\mathrm{\&omega;}}_p\mathrm{\&mu;}\left(P_{Loss}\right)+{\mathrm{\&omega;}}_L\underset{k\&Element;S_L}{\&Sigma;}{\mathrm{\&omega;}}_r^k\mathrm{\&mu;}\left(L_{upro}^k\right)---\left(11\right).$

2.如权利要求1所述的电压稳定约束无功优化方法，其特征在于，所述步骤4中，电力系统正常运行情况下，采用综合考虑系统经济性与安全性的多目标无功优化模型进行优化计算；当电力系统发生N-1故障时，系统电压稳定裕度显著降低，此种情况下采用支路电压稳定函数作为无功优化目标函数进行优化计算，并以计算结果为依据形成系统N-1故障情况下的无功设备调节策略，以保证N-1故障情况下的系统电压稳定性。