一种多端柔性多状态开关的选址定容方法技术

本发明专利技术提出一种多端柔性多状态开关的选址定容方法，解决柔性多状态开关多端口因素及连接位置扩大柔性多状态开关选址定容求解维度，造成求解时间加长的问题，包括：确定基础运行参数；对柔性多状态开关端口、端口所连馈线及馈线上允许接入节点三层因素的位置向量进行十进制编码；以设备运行成本、连接损耗成本、网间交互成本及容量配置成本最小为目标函数，考虑潮流计算及安全运行边界条件，以柔性多状态开关运行、分布式电源运行、分组投切电容器运行、储能系统运行及静止无功补偿装置运行为约束条件，建立多端柔性多状态开关的选址定容优化模型；将改进遗传算法与二阶锥规划联合，求解优化模型；输出结果。

【技术实现步骤摘要】
一种多端柔性多状态开关的选址定容方法
本专利技术涉及柔性多状态开关的选址定容规划
，更具体地，涉及一种多端柔性多状态开关的选址定容方法。
技术介绍
高比例柔性多状态开关和间歇性负荷接入主动配电网，给配网潮流带来丰富的分布形态和运行特性，同时也带来电能质量等问题和挑战。为保障系统安全稳定和经济高效的目标，主动配电网调整网架结构和运行方式，整合通信电子和智能控制等技术，实现负荷的转移和灵活调控，但囿于传统联络开关的运行策略，主动配电网中调节设备的被动可控性不能充分转化为主动灵活性，需借助柔性配电技术来提高主动配电网的可控性和运行潜力。柔性多状态开关是具有柔性潮流调控的全控型电力电子装置，通过多端口变流器的变量协调控制，使部分关键节点或支路同时具备开环和闭环运行的优势，能够控制和调节系统参数，改变潮流分布并优化运行状态，由于柔性多状态开关是基于全控型电力电子器件的配电设备，在主动配电网规划中，其投资和运行成本占比较高，因此，合理的选址定容优化十分有必要。公开号为CN110148936A，公开日为2019年8月20日的中国专利中提出了一种有源配电网中柔性多状态开关与柔性多状态开关的协调规划方法，从有源配电网整体布局出发，根据配电网的实际运行情况，协调规划柔性多状态开关与柔性多状态开关接入有源配电网的位置与容量，提高了配电网规划设计水平；该技术方案采用改进的遗传粒子群混合优化算法对柔性多状态开关和柔性多状态开关协调规划模型进行求解，快速准确地求解出柔性多状态开关与柔性多状态开关接入有源配电网的最优方案，但是多端柔性多状态开关接入主动配电网的方案主要受三层因素的影响：第一层是柔性多状态开关端口的选择；第二层是端口所连馈线或支路的选择；第三层是所连馈线或支路上可接入节点的选择，三层因素交叉遍历，对于具有一定规模的配电网来说，将会面临数量庞大且形式复杂的方案判断和选择，此专利技术方案中并未考虑这一点，而且，由于不同位置上网络参数和负荷分布的差异，为响应节点或支线的潮流供需要求，多端柔性多状态开关接入配电网的不同位置后，将呈现出复杂多元的潮流调控策略，加上主动配电网中大量柔性多状态开关的接入，进一步拓展了潮流分布的多样性。同时，柔性多状态开关受自身设备的端口容量限制，使负荷转供通道的传输容量受到影响。过低的容量配置制约了馈线间潮流互济的策略选择和优化程度，反之则会让设备经济成本飙升，而且容量冗余导致设备利用率过低，不符合高效、经济的规划原则。
技术实现思路
为克服现有柔性多状态开关的选址定容方法未考虑柔性多状态开关多端口因素的弊端，解决柔性多状态开关多端口因素及连接位置扩大柔性多状态开关选址定容求解维度，造成求解时间激增的问题，本专利技术提出一种多端柔性多状态开关的选址定容方法，确定柔性多状态开关接入主动配电网的最优方案的同时提高求解效率，最大程度地发挥柔性多状态开关对主动配电网的潮流优化效果，保证主动配电网运行的安全经济性。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种多端柔性多状态开关的选址定容方法，至少包括以下步骤：S1.确定配电网络、调节设备、分布式电源及多端柔性多状态开关的基础运行参数；S2.对柔性多状态开关端口、端口所连馈线及馈线上允许接入节点三层因素的位置向量进行十进制编码；S3.以设备运行成本、连接损耗成本、网间交互成本及容量配置成本最小为目标函数，考虑潮流计算及安全运行边界条件，以柔性多状态开关运行约束、分布式电源运行约束、分组投切电容器运行约束、储能系统运行约束及静止无功补偿装置运行约束为约束条件，建立多端柔性多状态开关的选址定容优化模型；S4.将改进遗传算法与二阶锥规划联合，求解多端柔性多状态开关的选址定容优化模型；S5.输出多端柔性多状态开关在配电网络的最优接入位置和容量配置结果。优选地，步骤S1所述的基础运行参数包括：配电网络的馈线支路数M、第i条馈线支路的允许接入节点数Di、配电网括的拓扑连接关系及节点负荷分布情况；分布式电源最大出力跟踪值及调节设备容量，所述调节设备包括：分组投切电容器、储能系统和静止无功补偿装置；多端柔性多状态开关的端口数，多端柔性多状态开关端口接入MMC子模块的容量。优选地，步骤S2所述的对柔性多状态开关端口、端口所连馈线及馈线上允许接入节点三层因素的位置向量进行十进制编码的过程为：柔性多状态开关端口和端口所连馈线分别进行统一编号，馈线上允许接入节点在每条馈线上重置顺序编号，位置向量由柔性多状态开关端口、端口所连馈线及馈线上允许接入节点的十进制编码信息组成，即：其中，Efds表示柔性多状态开关端口的编号向量，Ns表示柔性多状态开关允许投运的端口数；Eline表示端口所连馈线的编号向量，M表示馈线支路数；Enod表示馈线上允许接入节点的编号向量，是第i条馈线或支路上的节点编号向量；Di表示第i条馈线支路的允许接入节点数。在此，由于多端柔性多状态开关的接入方案主要受三层因素的影响：第一层是柔性多状态开关端口的选择；第二层是端口所连馈线或支路的选择；第三层是所连馈线或支路上可接入节点的选择。三层因素交叉遍历，对于具有一定规模的配电网来说，将会面临数量庞大且形式复杂的方案判断和选择，用二进制0-1的话，遗传算法里染色体的长度很长，以三层定位因素进行位置标定，清晰地描述柔性多状态开关的位置环境，利用十进制编码，首先确定三层因素的位置向量，提高后续基于改进遗传算法与二阶锥规划联合求解面临的高纬度问题，提高求解效率。优选地，步骤S3所述的目标函数为：其中，Fcost表示配电网络综合经济成本；Cm表示设备运行成本，ρ1表示设备运行成本的权重系数；Closs表示连接损耗成本，ρ2表示连接损耗成本的权重系数；Ccon表示网间交互成本，ρ3表示网间交互成本的权重系数；Cvol表示容量配置成本,ρ4表示容量配置成本的权重系数；A.设备运行成本的表达式为：其中，表示分布式电源在t时刻的运行成本，表示储能系统在t时刻的运行成本;表示分组投切电容器在t时刻的运行成本；表示静止无功补偿装置在t时刻的运行成本；柔性多状态开关在t时刻的运行成本；T表示运行总时间；分布式电源在t时刻的运行成本表示为：其中，表示分布式电源的有功运行成本系数；表示节点i所连分布式电源在t时刻的有功功率；表示分布式电源的无功运行成本系数；表示节点i所连分布式电源在t时刻的无功功率；Ndg表示配电网络中接入分布式电源的节点数；储能系统在t时刻的运行成本表示为：其中，表示储能系统的运行成本系数；表示节点i所连储能系统在t时刻的充电功率，节点i所连储能系统在t时刻的放电功率；表示储能系统的充电效率系数；表示储能系统的放电效率系数；表示时间变化量；Ness表示接入储能系统的配电网络节点数;分组投切电容器在t时刻的运行成本表示为：其中，表示分组投切电容器的运行成本系数；表示节点i所连分组投切电容器在t+1时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多端柔性多状态开关的选址定容方法，其特征在于，至少包括以下步骤：/nS1.确定配电网络、调节设备、分布式电源及多端柔性多状态开关的基础运行参数；/nS2.对柔性多状态开关端口、端口所连馈线及馈线上允许接入节点三层因素的位置向量进行十进制编码；/nS3.以设备运行成本、连接损耗成本、网间交互成本及容量配置成本最小为目标函数，考虑潮流计算及安全运行边界条件，以柔性多状态开关运行约束、分布式电源运行约束、分组投切电容器运行约束、储能系统运行约束及静止无功补偿装置运行约束为约束条件，建立多端柔性多状态开关的选址定容优化模型；/nS4.将改进遗传算法与二阶锥规划联合，求解多端柔性多状态开关的选址定容优化模型；/nS5.输出多端柔性多状态开关在配电网络的最优接入位置和容量配置结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种多端柔性多状态开关的选址定容方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
S1.确定配电网络、调节设备、分布式电源及多端柔性多状态开关的基础运行参数；
S2.对柔性多状态开关端口、端口所连馈线及馈线上允许接入节点三层因素的位置向量进行十进制编码；
S3.以设备运行成本、连接损耗成本、网间交互成本及容量配置成本最小为目标函数，考虑潮流计算及安全运行边界条件，以柔性多状态开关运行约束、分布式电源运行约束、分组投切电容器运行约束、储能系统运行约束及静止无功补偿装置运行约束为约束条件，建立多端柔性多状态开关的选址定容优化模型；
S4.将改进遗传算法与二阶锥规划联合，求解多端柔性多状态开关的选址定容优化模型；
S5.输出多端柔性多状态开关在配电网络的最优接入位置和容量配置结果。


2.根据权利要求1所述的多端柔性多状态开关的选址定容方法，其特征在于，步骤S1所述的基础运行参数包括：
配电网络的馈线支路数M、第i条馈线支路的允许接入节点数Di、配电网括的拓扑连接关系及节点负荷分布情况；
分布式电源最大出力跟踪值及调节设备容量，所述调节设备包括：分组投切电容器、储能系统和静止无功补偿装置；
多端柔性多状态开关的端口数，多端柔性多状态开关端口接入MMC子模块的容量。


3.根据权利要求2所述的多端柔性多状态开关的选址定容方法，其特征在于，步骤S2所述的对柔性多状态开关端口、端口所连馈线及馈线上允许接入节点三层因素的位置向量进行十进制编码的过程为：
柔性多状态开关端口和端口所连馈线分别进行统一编号，馈线上允许接入节点在每条馈线上重置顺序编号，位置向量由柔性多状态开关端口、端口所连馈线及馈线上允许接入节点的十进制编码信息组成，即：



其中，Efds表示柔性多状态开关端口的编号向量，Ns表示柔性多状态开关允许投运的端口数；Eline表示端口所连馈线的编号向量，M表示馈线支路数；Enod表示馈线上允许接入节点的编号向量，是第i条馈线或支路上的节点编号向量；Di表示第i条馈线支路的允许接入节点数。


4.根据权利要求3所述的多端柔性多状态开关的选址定容方法，其特征在于，步骤S3所述的目标函数为：



其中，表示配电网络综合经济成本；Cm表示设备运行成本，ρ1表示设备运行成本的权重系数；Closs表示连接损耗成本，ρ2表示连接损耗成本的权重系数；Ccon表示网间交互成本，ρ3表示网间交互成本的权重系数；Cvol表示容量配置成本,ρ4表示容量配置成本的权重系数；
A.设备运行成本的表达式为：



其中，表示分布式电源在t时刻的运行成本，表示储能系统在t时刻的运行成本;表示分组投切电容器在t时刻的运行成本；表示静止无功补偿装置在t时刻的运行成本；柔性多状态开关在t时刻的运行成本；T表示运行总时间；
分布式电源在t时刻的运行成本表示为：



其中，表示分布式电源的有功运行成本系数；表示节点i所连分布式电源在t时刻的有功功率；表示分布式电源的无功运行成本系数；表示节点i所连分布式电源在t时刻的无功功率；Ndg表示配电网络中接入分布式电源的节点数；
储能系统在t时刻的运行成本表示为：



其中，表示储能系统的运行成本系数；表示节点i所连储能系统在t时刻的充电功率，节点i所连储能系统在t时刻的放电功率；表示储能系统的充电效率系数；表示储能系统的放电效率系数；表示时间变化量；Ness表示接入储能系统的配电网络节点数;
分组投切电容器在t时刻的运行成本表示为：



其中，表示分组投切电容器的运行成本系数；表示节点i所连分组投切电容器在t+1时刻的投运组数；表示节点i所连分组投切电容器在t时刻的投运组数;Ncb表示接入分组投切电容器的配电网络节点数；
静止无功补偿装置在t时刻的运行成本表达式为：



其中，表示静止无功补偿装置的运行成本系数；表示节点i所连静止无功补偿装置在t时刻的无功功率；Nsvg表示接入静止无功补偿装置的配电网络节点数；
柔性多状态开关在t时刻的运行成本表达式为：



其中，表示柔性多状态开关的有功运行成本系数；表示节点i所连柔性多状态开关在t时刻的有功功率；表示柔性多状态开关的无功运行成本系数；表示节点i所连柔性多状态开关在t时刻的无功功率；Nfds表示接入柔性多状态开关的配电网络节点数；
B.连接损耗成本表达式为：



其中，表示线路损耗成本系数；表示柔性多状态开关连接损耗成本系数；rij表示节点i与节点j之间线路的电阻；Iij表示节点i与节点j之间线路的电流，表示t时刻接入节点i的柔性多状态开关端口的有功损耗;Ω表示节点连接关系集合；E表示线路连接关系集合；
C.网间交互成本的表达式为：
其中，表示在t时刻由上级电网流入流出有功功率产生的交互成本；表示配电网络在t时刻通过柔性多状态开关的连接时空能量成本；t时刻由上级电网流入流出有功功率产生的交互成本的表达式为：



其中，表示配电网络与上级电网的交易成本系数；表示在t时刻上级电网流入节点i的有功功率；表示t时刻上级电网流出节点i的有功功率；Ng表示表示上级电网对应流入流出配电网络的节点总数；

t时刻通过柔性多状态开关的连接时空能量成本的表达式为：



其中，是通过柔性多状态开关形成互联的节点关系集合；是节点i和j通过柔性...

【专利技术属性】
技术研发人员：范心明，彭元泉，李新，潘志图，赵云云，谭振鹏，宋安琪，董镝，王俊波，李国伟，李峰，欧阳卫年，邓智广，李高明，黎小龙，李恒真，李明琪，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司佛山供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44