一种配电网优化方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种配电网优化方法与装置，涉及电力系统技术领域，为解决配电网的有功网络损耗高且运行安全性差的问题。所述配电网优化方法包括：获取控制变量，根据控制变量，确定配电网的线路参数和运行数据，控制变量包括无功补偿设备的无功出力、有载调压变压器的档位、储能装置的有功出力和光伏发电设备的功率因数；根据线路参数和运行数据，建立目标模型；利用带精英策略的非支配排序遗传算法计算得到目标模型的帕雷托最优解集合，计算得到帕累托最优解集合中每个解对应的标准化满意度；获取优化目标模型，根据优化目标模型对应的控制变量，调节配电网的控制变量。本发明专利技术提供的配电网优化方法与装置应用于配电网中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种配电网优化方法与装置。
技术介绍
近年来，用户对电力的需求持续增长，由于传统能源的短缺，电力行业也在积极地开发新能源。为了满足用户的需求，分布式电源开始在配电网中使用。分布式电源是与周边环境兼容的独立电源，能够利用天然气、煤层气等燃料，或利用沼气、焦炉煤气等废气资源，或利用风能、太阳能、水能等可再生资源进行发电，为配电网供电，从而能够调节用电高峰，为边远用户或商业区和居民区送电。现阶段，将利用太阳能进行发电的光伏发电设备作为分布式电源较为普遍。由于配电网的阻抗比较大，有功功率和无功功率的耦合性较强，因此有功潮流的分布和无功潮流的分布均对配电网的有功网络损耗和电压质量有较大影响。配电网引入分布式电源后，使配电网从单电源供电发展为多电源供电改变了配电网的潮流分布，增加了配电网的有功网络损耗。潮流分布改变后的配电网中的分布式电源的输出会产生电压波动，甚至会产生电压越限的现象，从而降低了配电网的运行安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种配电网优化方法与装置，用于在降低配电网的有功网损的基础上，提高配电网的运行安全性。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种配电网优化方法，用于所述配电网，所述配电网包括储能装置、光伏发电设备、负载设备、无功补偿设备、有载调压变压器以及多个线路节点；所述配电网无功优化方法包括：获取控制变量，根据所述控制变量，确定所述配电网的线路参数和运行数据，所述控制变量包括所述无功补偿设备的无功出力、所述有载调压变压器的档位、所述储能装置的有功出力和所述光伏发电设备的功率因数；所述线路参数包括配电网中各个线路节点之间的电导、电纳和相角差，所述运行数据包括配电网中各个线路节点的电压幅值和期望电压幅值；根据所述线路参数和所述运行数据，建立目标模型，所述目标模型包括有功网损模型和电压越限风险模型，所述有功网损模型用于计算所述配电网的有功网损，所述电压越限风险模型用于计算所述配电网的电压越限风险；利用带精英策略的非支配排序遗传算法计算得到所述目标模型的帕雷托最优解集合，计算得到所述帕累托最优解集合中每个解对应的标准化满意度，所述标准化满意度用于表示得到最小的有功网损和最低的电压越限风险的平衡程度；获取优化目标模型，根据所述优化目标模型对应的所述控制变量，调节所述配电网的控制变量，所述优化目标模型为所述标准化满意度最大的解对应的所述有功网损模型和所述电压越限风险模型。另一方面，本专利技术提供了一种配电网优化装置，包括：参数确定模块，用于获取控制变量，根据所述控制变量，确定所述配电网的线路参数和运行数据，所述控制变量包括所述无功补偿设备的无功出力、所述有载调压变压器的档位、所述储能装置的有功出力和所述光伏发电设备的功率因数；所述线路参数包括配电网中各个线路节点之间的电导、电纳和相角差，所述运行数据包括各个线路节点的电压幅值和期望电压幅值；模型建立模块，用于根据所述线路参数和所述运行数据，建立目标模型，所述目标模型包括有功网损模型和电压越限风险模型，所述有功网损模型用于计算所述配电网的有功网损，所述电压越限风险模型用于计算所述配电网的电压越限风险；计算模块，用于利用带精英策略的非支配排序遗传算法计算得到所述目标模型的帕雷托最优解集合，计算得到所述帕累托最优解集合中每个解对应的标准化满意度，所述标准化满意度用于表示得到最小的有功网损和最低的电压越限风险的平衡程度；调节模块，用于获取优化目标模型，根据所述优化目标模型对应的所述控制变量，调节所述配电网的控制变量，所述优化目标模型为所述标准化满意度最大的解对应的所述有功网损模型和所述电压越限风险模型。本专利技术提供的配电网优化方法与装置中，建立用于计算有功网损和电压越限风险的目标模型，得到目标模型的帕累托最优解集合，得到帕累托最优解集合中每个解的标准化满意度，根据标准化满意度最大的解对应的有功网损模型和电压越限风险模型，调节配电网中的控制变量。与配电网改变潮流分布后易产生电压越限现象的现有技术相比，本专利技术根据标准化满意度最大的解对应的有功网损模型和电压越限风险模型，调节配电网中的控制变量，使配电网工作时能够达到平衡程度最佳的最小有功网损和最低的电压越限风险，从而在降低配电网的有功网损的基础上，提高配电网的运行安全性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例中配电网的结构示例图之一；图2为本专利技术实施例中配电网优化方法的流程图之一；图3为本专利技术实施例中帕雷托最优解集合的示意图；图4为本专利技术实施例中配电网优化方法的流程图之二；图5为本专利技术实施例中配电网的结构示例图之二；图6为本专利技术实施例中配电网优化装置的结构示意图之一；图7为本专利技术实施例中配电网优化装置的结构示意图之二。具体实施方式为了进一步说明本专利技术实施例提供的配电网优化方法与装置，下面结合说明书附图进行详细描述。本专利技术实施例提供的配电网优化方法用于配电网，配电网包括储能装置、光伏发电设备、负载设备、无功补偿设备、有载调压变压器以及多个线路节点，本专利技术实施例以10kV配电网为例进行说明。其中，储能装置、光伏发电设备、负载设备、无功补偿设备、有载调压变压器的个数在此并不限定。光伏发电设备具体可以为光伏阵列或光伏发电单元等，负载设备可以为直流负载和/或交流负载，配电网外接有变电站，变电站通过母线与配电网连接。需要说明的是，配电网中的储能装置、光伏发电设备、负载设备、无功补偿设备、有载调压变压器以及多个线路节点之间的连接方式在现有技术中已经较为成熟，且连接方式的种类众多，在此并不限定。比如，如图1所示，配电网中包括光伏阵列、储能装置、直流负载、交流负载、直流-直流交换器、直流-交流转换器、并离网开关等，其中并未画出无功补偿设备和有载调压变压器，各个线路节点也未在图1中标出，配电网通过直流母线和交流母线与外部的变电站连接，该配电网可以通过并离网开关与其他配电网并联或间离。如图2所示，本专利技术实施例提供了一种配电网优化方法，包括：步骤101，获取控制变量，根据控制变量，确定配电网的线路参数和运行数据。控制变量包括无功补偿设备的无功出力、有载调压变压器的档位、储能装置的有功出力和光伏发电设备的功率因数。控制变量还与无功补偿设备的安装点、无功补偿设备的安装容量、无功补偿设备的已投容量、有载调压变压器的安装点、有载调压变压器的型号、有载调压变压器的容量、有载调压变压器的现选档位有关。线路参数包括配电网中各个线路节点之间的电导、电纳和相角差。运行数据包括各个线路节点的电压幅值和期望电压幅值。具体的，线路参数和运行数据还与配电网中线路的网架结构、导线型号、导线长度、导线阻抗值、配电变压器的型号、配电变压器的容量、配电变压器低压侧的有功负荷、配电变压器低压侧的无功负荷以及配电网外接的变电站的母线电压相关。需要说明的是，调整控制变量，控制变量发生改变，配电网的运行数据也会随之改变。步骤102，根据线路参数和运行数据，建立目标模型。目标模型包括有功网损模型和电压越限风险模型，有功网损模型用于计算配电网的有功网损，电压越限风险模型用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网优化方法，其特征在于，用于所述配电网，所述配电网包括储能装置、光伏发电设备、负载设备、无功补偿设备、有载调压变压器以及多个线路节点；所述配电网无功优化方法包括：获取控制变量，根据所述控制变量，确定所述配电网的线路参数和运行数据，所述控制变量包括所述无功补偿设备的无功出力、所述有载调压变压器的档位、所述储能装置的有功出力和所述光伏发电设备的功率因数；所述线路参数包括配电网中各个线路节点之间的电导、电纳和相角差，所述运行数据包括配电网中各个线路节点的电压幅值和期望电压幅值；根据所述线路参数和所述运行数据，建立目标模型，所述目标模型包括有功网损模型和电压越限风险模型，所述有功网损模型用于计算所述配电网的有功网损，所述电压越限风险模型用于计算所述配电网的电压越限风险；利用带精英策略的非支配排序遗传算法计算得到所述目标模型的帕雷托最优解集合，计算得到所述帕累托最优解集合中每个解对应的标准化满意度，所述标准化满意度用于表示得到最小的有功网损和最低的电压越限风险的平衡程度；获取优化目标模型，根据所述优化目标模型对应的所述控制变量，调节所述配电网的控制变量，所述优化目标模型为所述标准化满意度最大的解对应的所述有功网损模型和所述电压越限风险模型。...

【技术特征摘要】
1.一种配电网优化方法，其特征在于，用于所述配电网，所述配电网包括储能装置、光伏发电设备、负载设备、无功补偿设备、有载调压变压器以及多个线路节点；所述配电网无功优化方法包括：获取控制变量，根据所述控制变量，确定所述配电网的线路参数和运行数据，所述控制变量包括所述无功补偿设备的无功出力、所述有载调压变压器的档位、所述储能装置的有功出力和所述光伏发电设备的功率因数；所述线路参数包括配电网中各个线路节点之间的电导、电纳和相角差，所述运行数据包括配电网中各个线路节点的电压幅值和期望电压幅值；根据所述线路参数和所述运行数据，建立目标模型，所述目标模型包括有功网损模型和电压越限风险模型，所述有功网损模型用于计算所述配电网的有功网损，所述电压越限风险模型用于计算所述配电网的电压越限风险；利用带精英策略的非支配排序遗传算法计算得到所述目标模型的帕雷托最优解集合，计算得到所述帕累托最优解集合中每个解对应的标准化满意度，所述标准化满意度用于表示得到最小的有功网损和最低的电压越限风险的平衡程度；获取优化目标模型，根据所述优化目标模型对应的所述控制变量，调节所述配电网的控制变量，所述优化目标模型为所述标准化满意度最大的解对应的所述有功网损模型和所述电压越限风险模型。2.根据权利要求1所述的配电网优化方法，其特征在于，所述有功网损模型为所述电压越限风险模型为其中，Vi为第i个线路节点的电压幅值，Gij、Bij、δij分别为第i个线路节点与第j个线路节点之间的电导、电纳和相角差，n为所述配电网中线路节点的总数，Г为和第j个线路节点相连的线路节点的集合，VLIM为所述电压越限风险，PLoss为有功网损，Vei为第i个线路节点的期望电压幅值，i、j和n均为正整数。3.根据权利要求2所述的配电网优化方法，其特征在于，各个所述线路节点的有功功率和无功功率分别满足和其中，Pi为第i个线路节点的有功功率，Qi为第i个线路节点的无功功率，Vj为第j个线路节点的电压幅值，i和j均为正整数。4.根据权利要求1所述的配电网优化方法，其特征在于，所述利用带精英策略的非支配排序遗传算法计算得到所述目标模型的帕雷托最优解集合，包括：步骤S1，生成多个控制变量组，每个所述控制变量组中至少有一个控制变量的取值与其他所述控制变量组中对应的控制变量的取值不同；步骤S2，根据所述有功网损模型和所述电压越限风险模型，得到每个控制变量组的支配水平；步骤S3，计算同一支配水平下的各个控制变量组的拥挤距离，所述拥挤距离用于表示控制变量组周围的其他控制变量组的密度；步骤S4，按支配水平由高至低的顺序选取预设个数的控制变量组，作为父代控制变量组，其中，在同一支配水平下的控制变量组中按照拥挤距离由大至小选取所述父代控制变量组；步骤S5，对所述父代控制变量组进行交叉和变异计算，得到子代控制变量组，将所述子代控制变量组和所述父代控制变量组合并，组成新的多个控制变量组；步骤S6，重复步骤S2至步骤S5，直至重复的次数满足预设的收敛次数，将最新得到的子代控制变量组中支配水平最高的控制变量组作为所述帕雷托最优解集合。5.根据权利要求4所述的配电网优化方法，其特征在于，QC.min≤QCi≤QC.max，Tk.min≤Tki≤Tk.max，PES.min≤PESi≤PES.max，λPV.min≤λPVi≤λPV.max，其中，QCi为第i个无功补偿设备的无功出力，QC.min为无功补偿设备的容性无功容量，QC.max为无功补偿设备的感性无功容量；PESi为第i个储能装置的有功出力，PES.min为储能装置有功出力的下限值，PES.max为储能装置有功出力的上限值；λPVi为第i个光伏发电设备的功率因数，λPV.min为光伏发电设备的功率因数下限值，λPV.max为光伏发电设备的功率因数上限值；TKi为第i个有载调压变压器的档位，TK.min为有载调压变压器的最小档位，TK.max为有载调压变压器的最大档位。6.根据权利要求1或4所述的配电网优化方法，其特征在于，QPV.min≤QPVi≤QPV.max，Vi.min≤Vi≤Vi.max，|Ii|≤|Ii.max，QS≥0，其中，QPVi为第i个光伏发电设备的无功出力，QPV.min、QPVmax分别为光伏发电设备的无功出力的最小值和最大值；Vi.min、Vi.max分别为线路节点的电压幅值的最小值和最大值；Ii为所述配电网中第i条支路的电流，Ii.max表示第i条支路的电流的最大值；QS为变电站母线注入所述配电网的无功功率。7.根据权利要求1所述的配电网优化方法，其特征在于，所述计算得到所述帕累托最优解集合中每个解对应的标准化满意度，包括：利用公式计算得到所述帕累托最优解集合中每个解对应的满意度，其中，为所述帕累托最优解集合中第k个解对应的目标模型的满意度，fik为所述帕累托最优解集合中第k个解对应的目标值，所述目标值包括有功网损或电压越限风险，fimax，fimin分别表示所述帕累托最优解集合中所有解对应的目标值中的最大值和最小值；利用公式计算得到所述帕累托最优解集合中每个解对应的标准化满意度，NPF为所述帕累托最优解集合中解的数目，μk为所述帕累托最优解集合中第k个解的标准化满意...

【专利技术属性】
技术研发人员：周保荣，张勇军，李鸿鑫，杨雨瑶，许志恒，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，华南理工大学，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44