随着日益增大的电力需求,在不断扩大电网规模的同时,电力系统面临着日益繁重的规划任务。作为电网规划的一个重要组成部分,合理的无功规划可以更好地控制电网电压、降低电网能量传输损耗,节约设备投资与网络运行费用,从而提高电力系统安全性和可靠性。其中,由于主网的环式供电,各节点无功与电压呈强关联的特性,就地平衡原则并不适用,因此电力系统主网无功规划一直是电网规划人员所面临的难题。为此,本文在详尽分析城市电力系统主网无功规划问题基础上,提出了一整套解决该问题的数学模型和求解方法,并通过算例对其进行了验证。首先,针对城市电力系统主网无功规划这样一个多目标非线性规划问题,本文建立了综合考虑各类正常运行方式特点、并充分结合全网无功优化算法的数学模型。在最小负荷方式下,该模型以网损最优为目标,由此确定各新建补偿节点所配置无功补偿设备的单组容量;在最大负荷方式下,该模型以设备投资和网络运行的综合经济效益最优为目标,由此确定各新建补偿节点在正常运行方式下应配置无功补偿设备的组数,进而得到无功补偿设备的总容量。通过该模型,合理地解决了规划目标统一和规划设备分步确定的问题,从而有利于在经济上和安全上优化网络。其次,在上述数学模型中,本文应用了粒子群算法作为全网无功优化的方法进行求解,并结合实际问题对该算法做了两点改进。第一,改进了基本的粒子群算法在处理离散变量更新时的缺陷,从而能够适应变压器抽头的阶跃调节和无功设备的分组投入。第二,在更新方程中引入负向飞行的可能性,增强粒子在离散空间的遍历性,有利于更快收敛至全局最优值。最后,本文通过对IEEE-14节点系统算例和某城市电力系统主网195节点系统算例的分析计算,验证了本文采用的无功规划模型的合理性以及提出方法的有效性。