电压无功调控时段划分方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电压无功调控时段划分方法及装置，方法具体过程是，先获取变电站日负荷数据，然后利用L1正则化技术，使用总变差1范数为正则化条件对日负荷数据进行线性化拟合，然后求解上述目标函数，计算其一阶差分，进而得到一阶差分向量，最后根据一阶差分向量中相邻两个元素值，来判断对应两个时间段是否属于同一个时段，以完成时段的划分。本发明专利技术方法计算过程简单，可精准实现时段的划分。

Time Division Method and Device for Voltage and Reactive Power Regulation

The invention discloses a method and device for dividing voltage and reactive power regulation time intervals. The specific process of the method is to obtain the daily load data of substation first, then linearize the daily load data by using L1 regularization technology and using total variation 1 norm as regularization condition, then solve the above objective function, calculate its first-order difference, and then obtain the first-order difference vector. Finally, according to the L1 regularization technology, the first-order difference vector is obtained. The value of two adjacent elements in the first-order difference vector is used to judge whether the corresponding two periods belong to the same period or not, so as to complete the division of time periods. The method of the invention has simple calculation process and can accurately realize time division.

【技术实现步骤摘要】
电压无功调控时段划分方法及装置
本专利技术涉及一种电压无功调控时段划分方法及装置，适用于电力调控系统，属于电力系统运行与控制

技术介绍
电压无功调控经过多年的研究已日趋成熟且广泛用于实际电网控制并取得了较好的效果。然而随着电网规模的不断扩大以及负荷变化的日渐复杂，电压无功调控中常会出现由于参数设置不合理而导致优化运行效果不理想的现象，究其原因主要是运行人员很难准确把握参数的合理设置，如变压器分接头和补偿设备的动作次数等，而实现这类参数的合理设置的一个关键的步骤是如何实现对控制时段的自动划分。目前的方法多基于聚类、合并等人工智能的方法，并不能抓住负荷变化主要矛盾，大多针对局部的的相似规则出力，且操作复杂，依赖规则多，很难用于实际现场。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种电压无功调控时段划分方法及装置，实现时段划分，计算过程简单。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电压无功调控时段划分方法，其特征是，包括以下过程：获取变电站日负荷数据{p(ti)}，其中p(ti)为ti时刻变电站的负荷值，i＝1,2...,N，N为日负荷采样点数；根据所述日负荷数据{p(ti)}对预先设置的目标函数求解，得到趋势项序列S＝[s1,s2,...,sN]T；si为ti～ti+1时间段内对应的趋势项，所述目标函数以负荷波动序列平方和最小以及趋势项二次差分的1范数最小为目标；计算序列S的一阶差分，得到一阶差分向量Δd＝[d1,d2,...,dN-1]T；根据一阶差分向量Δd中相邻两个元素值，来判断对应两个时间段是否属于同一个时段，以完成时段的划分。优选的，所述目标函数如下：其中，λ是规则化参数，D∈RN×N是一个二次差分矩阵。优选的，所述对预先设置的目标函数求解，包括：通过原对偶内点算法求解目标函数。优选的，所述一阶差分向量Δd中元素的计算公式为di＝si+1-si，di代表ti+1～ti+2到ti～ti+1两个时段内趋势的变化量。优选的，所述根据一阶差分向量Δd中相邻两个元素值，来判断对应两个时间段是否属于同一个时段，以完成时段的划分，包括：对于一阶差分向量Δd中任意相邻两个元素dk,dk+1，k＝1,2...,N-2；如果相邻的两个元素值同时满足其中β-<0,β+>0，则判定tk～tk+1与tk+1～tk+2不属于同一个时段，两个时段内的趋势分别为sk和sk+1；否则tk～tk+1与tk+1～tk+2划分至同一个时段，该时段内的趋势项为重复以上过程直至判断完一阶差分向量中所有元素。相应的，本专利技术还提供了一种电压无功调控时段划分装置，其特征是，包括：日负荷数据获取模块，用于获取变电站日负荷数据{p(ti)}，其中p(ti)为ti时刻变电站的负荷值，i＝1,2...,N，N为日负荷采样点数；趋势项序列计算模块，根据所述日负荷数据{p(ti)}对预先设置的目标函数求解，得到趋势项序列S＝[s1,s2,...,sN]T；si为ti～ti+1时间段内对应的趋势项，所述目标函数以负荷波动序列平方和最小以及趋势项二次差分的1范数最小为目标；差分向量计算模块，用于计算序列S的一阶差分，得到一阶差分向量Δd＝[d1,d2,...,dN-1]T；时段划分模块，用于根据一阶差分向量中相邻两个元素值，来判断对应两个时间段是否属于同一个时段，以完成时段的划分。。优选的，趋势项序列计算模块中，所述目标函数如下：其中，λ是规则化参数，D∈RN×N是一个二次差分矩阵。优选的，差分向量计算模块中，所述一阶差分向量Δd中元素的计算公式为di＝si+1-si，di代表ti+1～ti+2到ti～ti+1两个时段内趋势的变化量。优选的，时段划分模块中，所述根据一阶差分向量Δd中相邻两个元素值，来判断对应两个时间段是否属于同一个时段，以完成时段的划分，包括：对于一阶差分向量Δd中任意相邻两个元素dk,dk+1，k＝1,2...,N-2；如果相邻的两个元素值同时满足其中β-<0,β+>0，则判定tk～tk+1与tk+1～tk+2不属于同一个时段，两个时段内的趋势分别为sk和sk+1；否则tk～tk+1与tk+1～tk+2划分至同一个时段，该时段内的趋势项为重复以上过程直至判断完一阶差分向量中所有元素。相应的，本专利技术还提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征是，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述电压无功调控时段划分方法。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：1)计算代价小；2)适用于分段线性趋势；3)1范数的正则化作用会产生全变分去噪效应，使趋势项的二次差分许多系数为零，突出负荷的峰谷点。附图说明图1为本专利技术实施例变电站日288点负荷曲线；图2为图1实施例中采用本专利技术方法确定的变电站时段划分结果。具体实施方式下面结合附图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。电力系统电压无功问题中控制时段划分在本质上就是确定负荷在不同时段呈现的不同趋势。需要确定的部分包括两点，一个是时段分割点(拐点，趋势起始点)，一个是时段内的趋势的态势(变化量)。也就是说，电压无功调控中控制时段划分要解决的主要问题有两个：1)时段分割点在哪？即是要确定负荷峰谷拐点，用以确定设备动作次数的时间起始点。2)不同时段内的负荷趋势是什么？即是要确定负荷在某一个时段内变化的速度，用以确定该时段内设备动作次数。一旦负荷的趋势确定了，就可以明确的给出时段分割点。然而对无功控制时段而言，负荷存在大小的波动，且采集和传输存在各种误差，无法较好的反映趋势。数学上说，所谓的“趋势”数学上对应平滑项，可用平方形式逼近，而拐点处，两侧二次差分的变化情况完全不同，用1范数可较好的描述。以一个序列x＝[135810753]为例：一阶差分为dx＝[2232-3-2-2]，二次差分为dx＝[01-1-5-10]；可见，二次差分后，拐点对应的二次差分项为-5，其绝对值较剩下的二次差分项大，对比可认为剩余的二次差分项为0，也就是说二次差分项呈现强稀疏性，满足1范数的物理意义。电力系统的负荷通常由两部分构成，一部分是波动项，另一部分是趋势项，本专利技术抓住电压无功的主要矛盾，将负荷趋势项的二次差分的1范数为正则化目标，能自适应的适应光滑度的局部水平，从负荷时间序列中提取负荷峰谷特征，并能较精确的刻画时段分割点以及时段内的趋势的态势，从为电压无功控制参数的设置提供理论依据。本专利技术的电压无功调控时段划分的L1正则化方法，具体包括以下实现过程：步骤S1，获取变电站日负荷数据{p(ti)}，其中p(ti)为ti时刻变电站的负荷值，i＝1,2...,N，N为日负荷采样点数。例如，采样周期为5分钟，则日负荷采样点N为288，某变电站日288点负荷曲线如图1所示，图中横坐标代表采样时刻，纵坐标代表采样时刻对应的负荷值，注意此图中采样点信号是离散的，曲线看起来是连续的，那是因为采样密度大且软件画图的时候自动做了插值平滑。步骤S2，建立如下目标函数：这里si为ti～ti+1时间段内对应的趋势项，S＝[s1,s2,...,sN]T，λ是规则化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电压无功调控时段划分方法，其特征是，包括以下步骤：获取变电站日负荷数据{p(ti)}，其中p(ti)为ti时刻变电站的负荷值，i＝1,2...,N，N为日负荷采样点数；根据所述日负荷数据{p(ti)}对预先设置的目标函数求解，得到趋势项序列S＝[s1,s2,...,sN]T；si为ti～ti+1时间段内对应的趋势项，所述目标函数以负荷波动序列平方和最小以及趋势项二次差分的1范数最小为目标；计算序列S的一阶差分，得到一阶差分向量Δd＝[d1,d2,...,dN‑1]T；根据一阶差分向量Δd中相邻两个元素值，来判断对应两个时间段是否属于同一个时段，以完成时段的划分。

【技术特征摘要】
1.电压无功调控时段划分方法，其特征是，包括以下步骤：获取变电站日负荷数据{p(ti)}，其中p(ti)为ti时刻变电站的负荷值，i＝1,2...,N，N为日负荷采样点数；根据所述日负荷数据{p(ti)}对预先设置的目标函数求解，得到趋势项序列S＝[s1,s2,...,sN]T；si为ti～ti+1时间段内对应的趋势项，所述目标函数以负荷波动序列平方和最小以及趋势项二次差分的1范数最小为目标；计算序列S的一阶差分，得到一阶差分向量Δd＝[d1,d2,...,dN-1]T；根据一阶差分向量Δd中相邻两个元素值，来判断对应两个时间段是否属于同一个时段，以完成时段的划分。2.根据权利要求1所述的电压无功调控时段划分方法，其特征是，所述目标函数如下：其中，λ是规则化参数，D∈RN×N是一个二次差分矩阵。3.根据权利要求1所述的电压无功调控时段划分方法，其特征是，所述对预先设置的目标函数求解，包括：通过原对偶内点算法求解目标函数。4.根据权利要求1所述的电压无功调控时段划分方法，其特征是，所述一阶差分向量Δd中元素的计算公式为di＝si+1-si，di代表ti+1～ti+2到ti～ti+1两个时段内趋势的变化量。5.根据权利要求1所述的电压无功调控时段划分方法，其特征是，所述根据一阶差分向量Δd中相邻两个元素值，来判断对应两个时间段是否属于同一个时段，以完成时段的划分，包括：对于一阶差分向量Δd中任意相邻两个元素dk,dk+1，k＝1,2...,N-2；如果相邻的两个元素值同时满足其中β-<0,β+>0，则判定tk～tk+1与tk+1～tk+2不属于同一个时段，两个时段内的趋势分别为sk和sk+1；否则tk～tk+1与tk+1～tk+2划分至同一个时段，该时段内的趋势项为重复以上过程直至判断完一阶差分向量中所有元素。6.电压无功调控时段划分装置，其特征是，包括：日负荷数据获取模块，用于获取变电站日负荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洛，陈天华，拜润卿，何欣，华夏，史玉杰，郭文科，周治伊，行舟，杜磊，徐陆飞，陈建华，常喜强，张鹏，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，国网甘肃省电力公司电力科学研究院，国网甘肃省电力公司，国网新疆电力有限公司，国家电网有限公司，南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32