一种配电网无功优化方法、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

本申请公开一种配电网无功优化方法、装置、设备和存储介质，通过建立支路潮流模型，并进行线性化处理，得到混合二阶锥的分布式发电无功优化模型；构建目标函数和各个约束条件；还构建分布式机会约束优化模型，将预先获取的配电网线路参数、分布式发电初始有功功率以及初始负荷预测值输入至分布式机会约束优化模型中，并利用约束条件和目标函数对分布式机会约束优化模型进行训练，以期最小化系统有功功率损耗和节点电压偏移。该方案可以对分布式机会约束优化模型进行训练，不断优化系统有功功率损耗和节点电压偏移，充分考虑了分布式发电的无功功率调节能力和有功功率输出的不确定性，可以提高电力系统运行的经济性和可靠性。可以提高电力系统运行的经济性和可靠性。可以提高电力系统运行的经济性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网无功优化方法、装置、设备和存储介质


[0001]本申请涉及电网优化
，具体涉及一种配电网无功优化方法、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]随着分布式电源并网比例的不断提高，加之风能、太阳能受外界环境的影响较大，给并网系统带来了很多新的挑战。由电力系统结构和电力系统运行特性可知，系统网损和电压与无功功率是息息相关的。当系统无功功率过高时，造成电压升高，甚至会发生电压越上限击穿设备绝缘的情况，这不仅使系统网损增加，而且会危害系统和设备的运行安全，严重会造成人身危害。当系统无功功率过低时，电压沿着输电线路方向跌落严重，会出现电压低于下限值影响设备正常运行的情况，如不加以控制，甚至会引起电压崩溃、大面积停电等一系列问题。因此，为保证电力系统安全可靠的运行，需对系统中无功补偿设备进行无功优化控制，使系统无功功率达到合理分布，以维持系统电压的稳定。
[0003]但是分布式电源并网会给系统运行带来很多不确定性，使无功优化控制无法正确反映风电、光伏出力不确定性和负荷波动性对系统的影响，导致优化结果与实际相比较保守，这对系统的实际运行而言，存在着一定的安全隐患。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种配电网无功优化方法、装置、设备和存储介质，用于解决分布式电源并网会给系统运行带来很多不确定性，使无功优化控制无法正确反映风电、光伏出力不确定性和负荷波动性对系统的影响，导致优化结果与实际相比较保守，这对系统的实际运行而言，存在着一定的安全隐患的问题。
[0005]为实现以上目的，现提出的方案如下：
[0006]第一方面，一种配电网无功优化方法，包括：
[0007]建立支路潮流模型，并将所述支路潮流模型进行线性化处理，得到混合二阶锥的分布式发电无功优化模型；
[0008]构建目标函数，并根据所述混合二阶锥的分布式发电无功优化模型建立各个约束条件；
[0009]构建分布式机会约束优化模型，将预先获取的配电网线路参数、分布式发电初始有功功率以及初始负荷预测值输入至所述分布式机会约束优化模型中，并利用各个所述约束条件和目标函数对所述分布式机会约束优化模型进行训练，以期最小化系统有功功率损耗和节点电压偏移。
[0010]优选地，所述将所述支路潮流模型进行线性化处理，得到混合二阶锥的分布式发电无功优化模型，包括：
[0011]根据所述支路潮流模型建立各个配电网潮流方程；
[0012]基于各个所述配电网潮流方程确定出各个非线性项；
[0013]针对每一个非线性项，将该非线性项进行线性化处理，得到与该非线性项对应的第一方程和第二方程；
[0014]从各个所述配电网潮流方程中确定第一潮流方程，并将所述第一潮流方程进行线性松弛，得到线性松弛方程；
[0015]对所述线性松弛方程进行旋转锥约束转换，得到转换方程；
[0016]根据所述转换方程以及各个所述配电网潮流方程，得到混合二阶锥的分布式发电无功优化模型。
[0017]优选地，所述将所述支路潮流模型进行线性化处理，得到混合二阶锥的分布式发电无功优化模型，包括：
[0018]基于所述支路潮流模型建立第一潮流模型方程和第二潮流模型方程和第三潮流模型方程以及第四潮流模型方程
[0019]其中，P
jk
和Q
jk
分别表示配电网jk支路的有功功率和无功功率；r
ij
和x
ij
分别表示ij支路的串联电阻和电抗；I
ij
表示支路ij的电流幅值的平方；u
j
表示节点j处的电压幅度的平方；g
j
、b
j
分别表示配电网中节点j的并联电导和电纳；P
DGj
、Q
DGj
分别是连接到分布式发电的节点j的有功功率和无功功率；P
Lj
、Q
Lj
分别表示节点j的负载有功功率和无功功率；b
Cj
表示节点j处并联电容器的电纳；t
ij
表示ij支路处变压器的变压比，当支路ij不包含变压器时，t
ij
等于1；
[0020]根据第一潮流模型方程、第二潮流模型方程和第四潮流模型方程，确定出非线性项u
j
b
Cj
和u
j
/t
2ij
；
[0021]利用截尾级数方法将所述非线性项u
j
b
Cj
表示为：
[0022][0023]其中，b
Cj，min
是节点j处并联电容的电纳的最小值；b
Cj，1
是一组并联电容器开关的电纳值；m
j
是并联电容器的可调节组的数量；是引入的0
‑
1变量，表示并联电容器是否切换；
[0024]设定为中间变量，并使用Big
‑
M法进行等价变换，则得到：
[0025][0026]其中，M是预设的大常数；
[0027]将所述第三潮流模型方程进行线性松弛化，得到线性松弛方程：
[0028][0029]将所述线性松弛方程进行旋转锥约束转换，得到转换方程：
[0030][0031]根据所述转换方程、第一潮流模型方程、第二潮流模型方程、第三潮流模型方程和第四潮流模型方程，得到混合二阶锥的分布式发电无功优化模型。
[0032]优选地，所述构建目标函数，包括：
[0033]定义最小有功功率损耗函数f1：
[0034][0035]其中，用l标记表示第l个采样场景中的相应变量，N
L
是采样场景的总数；p
l
是采样场景l发生的概率；是支路ij的配电网的损耗，N
B
是配电网的支路总数；
[0036]再定义最小电压偏移函数f2：
[0037][0038]其中，N
C
是配电网中的节点总数；U
i，spec
是节点i的预期电压，设置为1.0p.u.；ΔU
i，max
是节点i的最大允许电压偏差；
[0039]定义控制设备的调整成本W，则：
[0040][0041]其中，C
T
和C
Q
分别表示有载分接开关变压器和电容器调节的惩罚因子；设定C
T
为3kW/次至10kW/次，C
Q
为2kW/次到6kW/次；N
t
和N
q
分别是有载分接开关变压器和电容器的数量；n
t，i
和n
q，j
，分别是第i个有载分接开关变压器和第j个电容器组的调整时间；
[0042]则将目标函数表示为：
[0043][0044]其中，λ
p
和λ
u
分别表示有功损耗和电压偏差的加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网无功优化方法，其特征在于，包括：建立支路潮流模型，并将所述支路潮流模型进行线性化处理，得到混合二阶锥的分布式发电无功优化模型；构建目标函数，并根据所述混合二阶锥的分布式发电无功优化模型建立各个约束条件；构建分布式机会约束优化模型，将预先获取的配电网线路参数、分布式发电初始有功功率以及初始负荷预测值输入至所述分布式机会约束优化模型中，并利用各个所述约束条件和目标函数对所述分布式机会约束优化模型进行训练，以期最小化系统有功功率损耗和节点电压偏移。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述支路潮流模型进行线性化处理，得到混合二阶锥的分布式发电无功优化模型，包括：根据所述支路潮流模型建立各个配电网潮流方程；基于各个所述配电网潮流方程确定出各个非线性项；针对每一个非线性项，将该非线性项进行线性化处理，得到与该非线性项对应的第一方程和第二方程；从各个所述配电网潮流方程中确定第一潮流方程，并将所述第一潮流方程进行线性松弛，得到线性松弛方程；对所述线性松弛方程进行旋转锥约束转换，得到转换方程；根据所述转换方程以及各个所述配电网潮流方程，得到混合二阶锥的分布式发电无功优化模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述支路潮流模型进行线性化处理，得到混合二阶锥的分布式发电无功优化模型，包括：基于所述支路潮流模型建立第一潮流模型方程和第二潮流模型方程和第三潮流模型方程以及第四潮流模型方程其中，P
jk
和Q
jk
分别表示配电网jk支路的有功功率和无功功率；r
ij
和x
ij
分别表示ij支路的串联电阻和电抗；I
ij
表示支路ij的电流幅值的平方；u
j
表示节点j处的电压幅度的平方；g
j
、b
j
分别表示配电网中节点j的并联电导和电纳；P
DGj
、Q
DGj
分别是连接到分布式发电的节点j的有功功率和无功功率；P
Lj
、Q
Lj
分别表示节点j的负载有功功率和无功功率；b
Cj
表示节点j处并联电容器的电纳；t
ij
表示ij支路处变压器的变压比，当支路ij不包含变压器时，t
ij
等于1；根据第一潮流模型方程、第二潮流模型方程和第四潮流模型方程，确定出非线性项u
j
b
Cj
和u
j
/t
2ij
；利用截尾级数方法将所述非线性项u
j
b
Cj
表示为：
其中，b
Cj,min
是节点j处并联电容的电纳的最小值；b
Cj,1
是一组并联电容器开关的电纳值；m
j
是并联电容器的可调节组的数量；是引入的0
‑
1变量，表示并联电容器是否切换；设定为中间变量，并使用Big
‑
M法进行等价变换，则得到：其中，M是预设的大常数；将所述第三潮流模型方程进行线性松弛化，得到线性松弛方程：将所述线性松弛方程进行旋转锥约束转换，得到转换方程：根据所述转换方程、第一潮流模型方程、第二潮流模型方程、第三潮流模型方程和第四潮流模型方程，得到混合二阶锥的分布式发电无功优化模型。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建目标函数，包括：定义最小有功功率损耗函数f1：其中，用l标记表示第l个采样场景中的相应变量，N
L
是采样场景的总数；p
l
是采样场景l发生的概率；是支路ij的配电网的损耗，N
B
是配电网的支路总数；再定义最小电压偏移函数f2：其中，N
C
是配电网中的节点总数；U
i,spec
是节点i的预期电压，设置为1.0p.u.；ΔU
i,max
是节点i的最大允许电压偏差；定义控制设备的调整成本W，则：其中，C
T
和C
Q
分别表示有载分接开关变压器和电容器调节的惩罚因子；设定C
T
为3kW/次
至10kW/次，C
Q
为2kW/次到6kW/次；N
t
和N
q
分别是有载分接开关变压器和电容器的数量；n
t,i
和n
q,j
,分别是第i个有载分接开关变压器和第j个电容器组的调整时间；则将目标函数表示为：其中，λ
p
和λ
u
分别表示有功损耗和电压偏差的加权因子，反映系统的经济运行和电压稳定性，满足λ
p
+λ
u
＝1。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述混合二阶锥的分布式发电无功优化模型建立各个约束条件，包括：根据所述混合二阶锥的分布式发电无功优化模型构建支路功率潮流约束条件，并构建有载分接开关变压器的附加约束条件、并联电容的附加约束条件、节点电压约束条件、支路电流约束条件、节点电压和支路电流的机会约束条件以及分布式发电的无功约束条件；将所述支路功率潮流约束条件、有载分接开关变压器的附加约束条件、并联电容的附加约束条件、节点电压约束条件、支路电流约束条件、节点电压和支路电流的机会约束条件以及分布式发电的无功约束条件均作为各个约束条件。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，各个所述约束条件的建立方法，包括：支路功率潮流约束条件的构建方法为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斐，曾顺奇，徐艳，王富友，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：