一种直流配电网计量点多目标优化配置方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直流配电网计量点多目标优化配置方法及系统，包括：收集直流配电网的系统参数并建立直流配电网的状态估计模型；根据状态估计模型和对应的量测值，计算节点电压估计误差率，以最大化节点电压估计误差率作为第一评估指标，并以最小化第一评估指标作为第一优化目标；将直流电能表配置数量作为第二评估指标，以最小化第二评估指标作为第二优化目标，并根据第一优化目标和第二优化目标，建立多目标优化配置模型；根据遗传算法和二次约束二次规划算法对多目标优化配置模型进行联合求解，得到直流配电网的计量点最优配置；能够提高直流配电网计量分辨率的同时，降低直流配电网计量点的配置成本。配电网计量点的配置成本。配电网计量点的配置成本。

【技术实现步骤摘要】
一种直流配电网计量点多目标优化配置方法及系统


[0001]本专利技术涉及直流配电网计量点配置领域，尤其涉及一种直流配电网计量点多目标优化配置方法及系统。

技术介绍

[0002]在“双碳”、构建新型电力系统等一系列政策驱动下，大规模分布式新能源接入配电网。光伏、风电、储能等常见的分布式新能源通常都是直流电或经整流后变为直流电，采用逆变器并入交流配电网。并且，近年来随着电力电子化技术的不断发展，负荷侧整体结构也发生巨大变化。在接入交流配电系统时，电动汽车、电脑、手机等负荷需要装设AC/DC装置进行供电，空调、冰箱、洗衣机等家用变频设备和储能系统也需经过AC/DC/AC装置才能实现变频以及保证供电质量和供电可靠性。在此背景下，催生了直流配电网、交直流混联配电网等形式。在直流配电网运行中，直流计量是最为重要的保障环节之一，准确可靠的直流计量对直流配电网的安全稳定运行尤为关键。与交流配电网相似，直流配电网的运行控制依赖于状态估计的结果，状态估计的准确性、经济性与可靠性依赖于各量测节点的配置。
[0003]然而，当前的直流配电网计量点设置主要是依据相关技术标准规范，结合相关工程经验实现的，难以同时兼顾可观性、计量分辨率和配置经济性等方面的需求，对各种应用场景的需求适配性欠佳。因此，开展直流配电网计量点优化配置方法具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种直流配电网计量点多目标优化配置方法及系统，能够提高直流配电网计量分辨率的同时，降低直流配电网计量点的配置成本。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种直流配电网计量点多目标优化配置方法，包括：
[0006]收集直流配电网的系统参数，根据所述系统参数，建立直流配电网的状态估计模型；
[0007]根据所述状态估计模型和对应的量测值，计算节点电压估计误差率，以最大化节点电压估计误差率作为第一评估指标，并以最小化所述第一评估指标作为第一优化目标；其中，所述系统参数包括：节点有功功率、线路有功功率和线路电流的量测值；
[0008]将直流电能表配置数量作为第二评估指标，以最小化所述第二评估指标作为第二优化目标，并根据所述第一优化目标和所述第二优化目标，建立多目标优化配置模型；
[0009]根据遗传算法和二次约束二次规划算法对所述多目标优化配置模型进行联合求解，得到所述直流配电网的计量点最优配置，以使根据所述计量点最优配置对直流配电网的直流电流表进行配置。
[0010]本专利技术采用将直流配电网的节点电压进行状态估计，并根据状态估计与实际的电压量测值得到直流配电网的估计误差率，将估计误差率作为状态评估的第一评价指标，根据第一评价指标配置计量表，与现有技术相比，无需借助工作人员的工程经验进行计量表
的配置，从而能够避免主观话和经验化的计量表配置，进而提高计量表的配置准确度和可行度；并且，将直流电能表配置数量作为第二评价指标，以最大化估计误差率和最小化直流电能表配置数量，建立联合的多目标模型，遗传算法和二次约束二次规划进行联合求解，能够求解到模型的整体的最优解，从而能在提高剂量分辨率的同时，降低配置计量表数量的成本，因此也具有更高的适用性。
[0011]进一步，所述根据遗传算法和二次约束二次规划算法对所述多目标优化配置模型进行联合求解，得到所述直流配电网的计量点最优配置，包括：
[0012]根据遗传算法获取线路的第一计量点配置结果，并根据所述第一计量点配置结果，在所述遗传算法的每次迭代过程中，采用二次约束二次规划算法求解得到节点电压状态估计值；
[0013]根据所述节点电压状态估计值和对应的量测值，计算所述第一评估指标，得到第一评估指标结果，并统计所述直流电能表配置数量，得到第二评估指标结果；其中，将第一评估指标结果与第二评估指标结果最优对应的第一计量点配置结果作为第二计量点配置结果；
[0014]当达到预设的种群进化代数或满足预设的收敛条件时，将所述第二计量点配置结果与对应的第一评估指标结果和第二评估指标结果作为所述直流配电网的计量点最优配置。
[0015]本专利技术采用通过遗传算法得出计量点配置结果，在迭代过程中，采用二次约束二次规划求解所述第一评估指标，以此可以求出每次迭代的最优的表征精度的第一评估指标，在迭代结束后，得到所有计量点配置结果对应的第一评估指标，从而将最优的计量点配置结果作为直流配电网的计量点最优配置，将遗传算法和二次约束二次规划进行联合求解，能够提高多目标配置的精度和避免过分依赖工作人员的工程经验的主观判断，提高直流配电网计量分辨率的同时，降低直流配电网计量点的配置成本。
[0016]进一步，所述根据遗传算法获取线路的第一计量点配置结果，包括：
[0017]定义线路计量点的二进制配置变量，并根据所述二进制配置变量，初始化种群规模的第一计量点配置结果；其中，所述二进制配置变量取0，表示在该线路不配置直流电能表，所述二进制配置变量取1，表示在该线路配置直流电能表。
[0018]进一步，所述采用二次约束二次规划算法求解得到节点电压状态估计值，包括：
[0019]引入中间变量对所述直流配电网的状态估计模型的第一目标函数进行线性化处理，得到去绝对值的第二目标函数；其中，所述中间变量满足由量测值与其对应的含状态变量的量测方程值建立的关系式，并由所述关系式进行限制的上下界约束。
[0020]本专利技术采用引入中间变量对目标函数进行处理，能够得到线性化的目标函数，便于对多目标优化配置模型进行快速求解，从而提高对直流配电网的计量表配置的效率。
[0021]进一步，所述根据所述系统参数，建立直流配电网的状态估计模型，包括：
[0022]以节点电压为状态变量，以节点有功功率、线路有功功率和线路电流为量测值，以最小化量测值与其对应的含状态变量的量测方程值之差的绝对值加权总和为第一目标函数，并以线路有功功率量测方程、线路电流量测方程和节点有功功率量测方程为约束条件，建立直流配电网的状态估计模型。
[0023]进一步，所述根据所述状态估计模型和对应的量测值，计算节点电压估计误差率，
以最大化节点电压估计误差率作为第一评估指标，包括：
[0024]将所述状态估计模型的节点电压状态估计值与对应的量测值差值的绝对值与所述节点电压状态估计值的比值作为节点电压估计误差率，并以最大化所述节点电压估计误差率为第一评估指标。
[0025]优选地，所述第一评估指标，可以表示为：
[0026][0027]其中，Ω为节点集合，和分别节点i的电压量测值和节点电压状态估计值。
[0028]优选地，所述第二目标函数可以表示为：
[0029]所述第二目标函数可以表示为：
[0030][0031]其中，N为所述节点有功功率、线路有功功率和线路电流的量测值的维度；ω
k
为第k个量测值对应状态估计的权重系数；分别为第k个量测值、状态估计值；G
k
(x)表征对应第k个量测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流配电网计量点多目标优化配置方法，其特征在于，包括：收集直流配电网的系统参数，根据所述系统参数，建立直流配电网的状态估计模型；根据所述状态估计模型和对应的量测值，计算节点电压估计误差率，以最大化节点电压估计误差率作为第一评估指标，并以最小化所述第一评估指标作为第一优化目标；其中，所述系统参数包括：节点有功功率、线路有功功率和线路电流的量测值；将直流电能表配置数量作为第二评估指标，以最小化所述第二评估指标作为第二优化目标，并根据所述第一优化目标和所述第二优化目标，建立多目标优化配置模型；根据遗传算法和二次约束二次规划算法对所述多目标优化配置模型进行联合求解，得到所述直流配电网的计量点最优配置，以使根据所述计量点最优配置对直流配电网的直流电流表进行配置。2.如权利要求1所述的直流配电网计量点多目标优化配置方法，其特征在于，所述根据遗传算法和二次约束二次规划算法对所述多目标优化配置模型进行联合求解，得到所述直流配电网的计量点最优配置，包括：根据遗传算法获取线路的第一计量点配置结果，并根据所述第一计量点配置结果，在所述遗传算法的每次迭代过程中，采用二次约束二次规划算法求解得到节点电压状态估计值；根据所述节点电压状态估计值和对应的量测值，计算所述第一评估指标，得到第一评估指标结果，并统计所述直流电能表配置数量，得到第二评估指标结果；其中，将第一评估指标结果与第二评估指标结果最优对应的第一计量点配置结果作为第二计量点配置结果；当达到预设的种群进化代数或满足预设的收敛条件时，将所述第二计量点配置结果与对应的第一评估指标结果和第二评估指标结果作为所述直流配电网的计量点最优配置。3.如权利要求2所述的直流配电网计量点多目标优化配置方法，其特征在于，所述根据遗传算法获取线路的第一计量点配置结果，包括：定义线路计量点的二进制配置变量，并根据所述二进制配置变量，初始化种群规模的第一计量点配置结果；其中，所述二进制配置变量取0，表示在该线路不配置直流电能表，所述二进制配置变量取1，表示在该线路配置直流电能表。4.如权利要求2所述的直流配电网计量点多目标优化配置方法，其特征在于，所述采用二次约束二次规划算法求解得到节点电压状态估计值，包括：引入中间变量对所述直流配电网的状态估计模型的第一目标函数进行线性化处理，得到去绝对值的第二目标函数；其中，所述中间变量满足由量测值与其对应的含状态变量的量测方程值建立的关系式，并由所述关系式进行限制的上下界约束。5.如权利要求1所述的直流配电网计量点多目标优化配置方法，其特征在于，所述根据所述系统参数，建立直流配电网的状态估计模型，包括：以节点电压为状态变量，以节点有功功率、线路有功功率和线路电流为量测值，以最小化量测值与其对应的含状态变量的量测方程值之差的绝对值加权总和为第一目标函数，并以线路有功功率量测方程、线路电流量测方程和节点有功功率量测方程为约束条件，建立直流配电网的状态估计模...

【专利技术属性】
技术研发人员：李经儒，化振谦，潘峰，杨雨瑶，纪伊琳，祁舒喆，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司计量中心，
类型：发明
国别省市：