一种考虑电压安全的双层优化节能控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑电压安全的双层优化节能控制方法及系统，包括：上层优化上层建立考虑电压安全的配电系统节能控制模型，通过优化系统的功率调控量一方面实现保证配电系统的电压安全，另一方面保证系统的功率调控量最少；下层优化基于深度强化学习算法，优化上层的控制参数，实现自动确定传统由人为整定的参数，同时优化长时间尺度下的设备控制量，保证相应的设备参数不用过度频繁切换，从而保证设备的使用寿命；求解上层优化配电系统节能控制模型，得到系统最优功率调控量，实现保证电压安全的前提下最小化系统功率调节，以实现节能的目的。本发明专利技术解决了现有的配电优化控制算法存在的控制参数设置不合理及没有考虑安全风险等问题。风险等问题。风险等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑电压安全的双层优化节能控制方法及系统


[0001]本专利技术属于智能配电系统安全节能
，具体涉及一种考虑电压安全的双层优化节能控制方法。

技术介绍

[0002]随着新能源的广泛计入，配电系统的安全运行与节能用电问题得到了越来越多的关注。如CN113191549A公开了一种考虑网损与简化交流潮流的配电网源网联合规划优化方法，根据获取的参量数据以及以配电系统的总成本最低为目标构建的规划模型，得到配电网规划结果，现有的节能技术仅在经济调度层面考虑系统的运行成本最小实现配电系统的优化，缺乏优化过程中电压安全的考虑，且在优化的过程中通常采用人为经验整定的方法确定优化和控制参数，缺乏合理性。需要一种控制方法，可以有效地对系统的优化控制参数进行智能整定，同时考虑功率调节过程中的电压安全问题，保证系统节能的同时电压能够稳定在安全范围内，最终有效提高系统的安全性和经济性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种考虑电压安全的双层优化节能控制方法，以解决现有的配电系统节能过程中没有考虑安全风险且系统系统控制参数设置不合理的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种考虑电压安全的双层优化节能控制方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一：上层建立考虑电压安全的配电系统节能控制模型；
[0006]步骤二：下层基于深度强化学习算法，优化上层的控制参数，包括控制域N
c
和预测域N
p
，从而确定整定参数，同时优化长时间尺度下的设备控制量，以调整相应的设备参数的切换频率；
[0007]步骤三：基于粒子群优化算法，求解上层优化配电系统节能控制模型，得到系统最优功率调控量。
[0008]一种考虑电压安全的双层优化节能控制系统，包括以下模块：
[0009]模型建立模块：上层建立考虑电压安全的配电系统节能控制模型；
[0010]设备控制量优化模块：下层基于深度强化学习算法，优化上层的控制参数，包括控制域N
c
和预测域N
p
，从而确定整定参数，同时优化长时间尺度下的设备控制量，以调整相应的设备参数的切换频率；
[0011]求解模块：基于粒子群优化算法，求解上层优化配电系统节能控制模型，得到系统最优功率调控量。
[0012]一种计算机可读存储介质，用于存储上述考虑电压安全的双层优化节能控制系统的各功能模块。
[0013]一种处理器，用于根据上述的考虑电压安全的双层优化节能控制方法中的指令执行操作。
[0014]本专利技术所达到的有益技术效果：本说明提供的一种考虑电压安全的双层优化节能控制方法，可以基于双层优化算法在保证电压安全的同时实现配电系统的有效节能，其中下层优化算法实现了上层控制参数的智能优化以及长时间尺度的设备控制，上层优化算法在接收下层最优控制参数后实现了对系统整体的功率优化，有效地提高了系统的经济性和安全性。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例的一种考虑电压安全的双层优化节能控制方法流程图。
具体实施方式
[0016]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0017]一种考虑电压安全的双层优化节能控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0018]步骤一：上层建立考虑电压安全的配电系统节能控制模型，通过优化系统的功率调控量一方面实现保证配电系统的电压安全，另一方面保证系统的功率调控量最少，具体包括如下步骤：
[0019]步骤1
‑
1：定义配电网系统上层优化控制量μ(k)：
[0020][0021]其中，为分布式电源的有功功率，为分布式电源的无功功率；
[0022]步骤1
‑
2：构建系统预测控制模型：
[0023][0024]s.t.
[0025]μ
min
≤μ(k+i|k)≤μ
max
,i＝0,1
…
N
c
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0026]Δμ
min
≤Δμ(k+i|k)≤Δμ
max
,i＝0,1
…
N
c
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0027]y
min
≤y(k+i|k)≤y
max
,i＝0,1
…
N
p
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0028][0029]SOC
min
≤SOC(k)≤SOC
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0030][0031]其中，N
c
和N
p
分别为控制域和预测域；Q和R为控制目标函数的成本权重矩阵；μ
min
和μ
max
分别为控制量的上下限约束；Δμ(k)＝μ(k+1)
‑
μ(k)；Δμ
min
和Δμ
max
是控制量的爬坡约束；y(k+i|k)是基于k时刻测量值的k+i时刻的电压预测值；y
min
和y
max
是系统母线电压约束；是母线电压对控制变量μ(k)的灵敏度矩阵；Δy(k)＝y(k+1)
‑
y(k)；当i＞N
c
时，有Δμ(k
+i)＝0；SOC(k+i|k)是基于k时刻测量值的k+i时刻的储能状态预测值；和分别表示第i个分布式储能的最大和最小充电状态；δ(k)为充放电系数，δ(k)＝1为储能放电，δ(k)＝0为储能充电；η
c
和η
d
为储能的充放电效率，表示求2范数，∫P
s
(k+i
‑
1|k)表示储能的能量大小。
[0032]进一步地，所述控制量的上下限约束具体表示为：
[0033][0034]其中，P
imax
、P
imin
、Q
imax
、Q
imin
分别表示第i个分布式电源的有功出力上、下限、无功出力的上、下限，N
s
为分布式电源的数量。
[0035]进一步地，所述控制量的爬坡约束具体表示为：
[0036][0037]其中，分别表示第i个分布式电源的充放电功率限制，N
s
为分布式电源的数量。
[0038]步骤二：下层基于深度强化学习算法，优化上层的控制参数，包括控制域N
c
和预测域N
p
，从而确定整定参数，同时优化长时间尺度下的设备控制量，以调整相应的设备参数的切换频率，避免相应的设备参数频繁切换，从而保证设备的使用寿命。具体步骤如下：
[0039]步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑电压安全的双层优化节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：上层建立考虑电压安全的配电系统节能控制模型；步骤二：下层基于深度强化学习算法，优化上层的控制参数，包括控制域N
c
和预测域N
p
，从而确定整定参数，同时优化长时间尺度下的设备控制量，以调整相应的设备参数的切换频率；步骤三：基于粒子群优化算法，求解上层优化配电系统节能控制模型，得到系统最优功率调控量。2.根据权利要求1所述的考虑电压安全的双层优化节能控制方法，其特征在于：在步骤一中，具体包括如下步骤：步骤1
‑
1：定义配电网系统上层优化控制量μ(k)：其中，为分布式电源的有功功率，为分布式电源的无功功率；步骤1
‑
2：构建系统预测控制模型：s.t.μ
min
≤μ(k+i|k)≤μ
max
,i＝0,1
…
N
c
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)Δμ
min
≤Δμ(k+i|k)≤Δμ
max
,i＝0,1
…
N
c
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)y
min
≤y(k+i|k)≤y
max
,i＝0,1
…
N
p
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)SOC
min
≤SOC(k)≤SOC
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)其中，N
c
和N
p
分别为控制域和预测域；Q和R为控制目标函数的成本权重矩阵；μ
min
和μ
max
分别为控制量的上下限约束；Δμ(k)＝μ(k+1)
‑
μ(k)；Δμ
min
和Δμ
max
是控制量的爬坡约束；y(k+i|k)是基于k时刻测量值的k+i时刻的电压预测值；y
min
和y
max
是系统母线电压约束；是母线电压对控制变量μ(k)的灵敏度矩阵；Δy(k)＝y(k+1)
‑
y(k)；当i＞N
c
时，有Δμ(k+i)＝0；SOC(k+i|k)是基于k时刻测量值的k+i时刻的储能状态预测值；和分别表示第i个分布式储能的最大和最小充电状态；δ(k)为充放电系数，δ(k)＝1为储能放电，δ(k)＝0为储能充电；η
c
和η
d
为储能的充放电效率，表示求2范数，∫P
s
(k+i
‑
1|k)表示储能的能量大小。3.根据权利要求2所述的考虑电压安全的双层优化节能控制方法，其特征在于：所述控制量的上下限约束具体表示为：
其中，P
imax
、P
imin
、分别表示第i个分布式电源的有功出力上、下限、无功出力的上、下限，N
s
为分布式电源的数量。4.根据权利要求2所述的考虑电压安全的双层优化节能控制方法，其特征在于：所述控制量的爬坡约束具体表示为：其中，分别表示第i个分布式电源的充放电功率限制，N
s
为分布式电源的数量。5.根据权利要求2所述的考虑电压安全的双层优化节能控制方法，其特征在于：在步骤二中，具体步骤如下：步骤2
‑
1：定义下层优化的优化目标函数为：其中：U
i
为第i个节点的节点电压；U
N
为配电网额定电压；n为PQ节点的个数；采用
±
5％为节点电压最大安全范围；约束条件为：约束条件为：约束条件为：约束条件为：其中，式(12)为潮流约束，P
t,i,l
和Q
t,i,l
分别为在t时刻节点i上负荷l消耗的有功功率和无功功率；P
t,loss
和Q
t,loss
分别为在t时刻配网线路的有功和无功损耗；P
t,M
和Q
t,M
分别为t时
刻主网发出的有功和无功；P
t,G
和Q
t,G
分别为t时刻分布式电源发出的有功和无功；Q
t,CB
为t时刻电容器组发出的无功功率；式(13)为节点电压约束，U
i,min
和U
i,max
分别为节点i电压最小值和最大值；U
i
和U
N
分别为节点i电压和配电网额定电压；式(14)为节点功率约束，P
i
和Q
i
分别为节点i上馈入的有功功率和无功功率；P
Gi
和Q
Gi
分别为节点i并入分布式电源的有功出力和无功出力；P
li
和Q
li
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭培志，
申请(专利权)人：南京创谷智慧环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：