一种基于关联矩阵的地区电网无功优化控制方法技术

本发明专利技术提出一种基于关联矩阵的地区电网无功优化控制方法，设计设备状态的关联矩阵，并据此进行时间区间划分。在此基础上，对每个时段进行静态无功优化，保留每个时刻的最优解和部分次优解，并将这些解作为动态规划的状态变量，在各时段中用动态规划法以动作次数最小为目标寻找最优路径，从而得到整个调度周期的动态无功优化问题的解。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出，属于电网控制领 域。
技术介绍
地区电网无功优化是通过调节变压器分接开关和无功补偿装置状态来优化电网 潮流分布，控制调节的开关设备由于设备制造等原因具有严格的设备动作次数限制，在实 际工作中为了适应负荷的动态变化，需要计及调节设备的动作次数约束，运将无功优化问 题变成一个复杂的动态优化问题。目前，对该问题的处理可W总结为=大类：（1)简化动态 规划法的求解空间；（2)通过分段简化成静态无功优化问题；(3)将费用作为目标函数进行 简化，将控制变量的动作次数约束还原为经济成本来处理。 目前对动态无功优化的研究主要是将一天的负荷预测数据划分成若干个时段，然 后考虑设备的动作次数限制W总网损最小为目标函数，从而获得全天各时段的无功调度模 式，主要侧重于根据已知的负荷预测情况对未来一天的设备动作做预案，并认为预案能够 满足次日运行情况。实际上在调度周期外根据动态无功优化方法得出的预案，在预测的负 荷曲线下可W保证优化效果，预案能否在当日应用，取决于负荷预测的精度；同时，从处理 方法上来看，一般将动态无功优化转化成几个时段上的静态优化问题来求解，运在模型上 存在一定简化，时段内仍有可能由于实际负荷情况的变化而导致状态越限。因此要保证研 究得到实际应用，动态无功优化结果应该和W预案校核和越限校正为触发条件的实时控制 方案相互配合，从日前和当前两个时间尺度动态调整电压。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提出，不会发 生状态越限。 技术方案：本专利技术提出，包括W 下步骤： 1)构造设备状态时间关联矩阵； 2)根据所述关联矩阵进行时间区间划分； 3)W动作次数最小为目标，在各个时间段中用动态规划法寻找最优路径。 优选地，所述设备状态时间关联矩阵S为： 式中横向为一天24个时刻，纵向为m个电容器和I个有载分接开关状态；Xi.t为t 时刻静态优化结果中电容器i的状态，即投运的电容器组数；y，.t为t时刻静态优化结果中 有载分接开关j的状态，即所在档位。 优选地，由设备状态时间关联矩阵S可得动作次数和时间关联矩阵D: 优选地，由设备状态时间关联矩阵S和动作次数和时间关联矩阵D得到相邻时刻 设备状态变化指标M:[001引优选地，所述时间区间划分包括W下步骤： 1)根据母线预测负荷对每个时刻进行W网损最低为目标的静态无功优化，得到每 个时刻最优状态下设备的状态，形成设备状态-时间关联矩阵s、动作次数-时间关联矩阵DW及每个时刻的设备状态变化矩阵M; 2)对设备状态变化矩阵M内元素进行排序，对取值最小的时刻依次进行合并，W 两个时刻的平均负荷进行静态无功优化，求出合并时刻最优状态下的设备状态，并更新矩 阵S、D、M; 3)对D矩阵每行求和即为当前设备日动作次数Si,判断Si与设备最大动作次数 夏CV?、吝n的关系，如果不满足则跳至步骤2)继续进行合并；如果满足则跳至步骤4)进行是 否终止合并的判断； 4)分别统计合并前后一天的网络损耗，并根据动作次数的变化计算设备动作代 价，得到终止判断判据e，如果e>0,则继续进行合并，并跳至步骤2);如果e《0,则终 止合并。 优选地，所述动态规划法寻找最优路径包括W下步骤： (1)求解第1阶段所有m个状态下的目标函数值0(1，如；[002引似求解能达到第2阶段状态1的累计目标函数值，即D化1) =0(1，^+U2，l)， 并记录目标函数最小时的状态变量作为第2阶段的最优子策略，式中L(2,1)为系统转移的 指标值； (3)依次求解能够达到第2阶段其他状态的累计目标函数值，并记录各自目标函 数取最小值时的状态变量，完成第2阶段的所有子问题求解； (4)根据步骤（2)、（3)依次求解能够达到Ui= 3,4，...n)阶段的累计目标函数 值，并记录各阶段的最优子策略； (5)根据各阶段记录的最优子策略回溯，得到整个调度周期内的最优控制策略序 列。 有益效果：无功优化首先转化成几个时段上的静态优化问题来求解，本专利技术将动 态无功优化结果和W预案校核和越限校正为触发条件的实时控制方案相互配合，从日前和 当前两个时间尺度动态调整电压，避免了状态越限。【附图说明】 图1为设备状态-时间关联矩阵S; 图2为动作次数-时间关联矩阵D ;[003引图3为时间区间划分流程图； 图4为动态规划法设备动作序列优化流程图； 图5为仿真网络接线图； 图6为母线有功负荷预测曲线； 图7为母线无功负荷预测曲线； 图8为时段合并过程设备动作次数关系； 图9为时段合并过程中网损的变化情况图； 图10为Tl变压器分接头动作曲线。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解运些实施例仅用于说明 本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各 种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 首先建立电网动态无功优化数学模型W及关联矩阵，考虑到地区电网W220kV变 电站为中屯、成福射状供电的特性，可W将优化问题分解为针对各独立子网的优化问题。W 下的讨论均针对一个福射状网络，假设共有n条母线，m台可投切的电容器，1个带有有载调 压分接头的变压器。考虑到需要尽量减小网络损耗和设备动作次数，运里多时段无功优化 模型采用网络一天内的损耗、电容器与变压器有载分接开关动作次数来构造目标函数，控 制手段为变压器有载分接开关的调节和并联电容器组的投切。并联电容器组日动作次数限 审蜗&,，变压器有载分接开关的日动作次数限制为杳j。其具体模型如式（1)所示： 式中：PiMS表示网络损耗，Q康示t时刻电容器容量，SC康示第i个电容器一天总 的动作次数，St,代表第j个有载分接开关一天总的动作次数；S为变量的下限，吝为变量的 上限。V、Q、K、T分别为：节点电压、电容器容量、电容器组数和变压器分接头。 在动态无功优化问题中，每个设备受动作次数限制，使其成为一个复杂的时空禪 合问题。单个设备的动作不仅受不同时刻情况的影响，还受同一时刻不同设备动作情况的 影响。相邻时刻，负荷特性相近，达到最优状态时设备的状态也大致相同，因此相邻时刻设 备的动作总次数在一定程度上能反映相邻时刻的相似程度。本实施例定义设备状态-时间 关联矩阵S如图1所示。 图1中，横向为一天24个时刻，纵向为m个电容器和1个有载分接开关状态；Xi.t 为t时刻静态优化结果中电容器i的状态，即投运的电容器组数，据此组数的变化即可确定 电容器的动作次数；y，.t为t时刻静态优化结果中有载分接开关j的状态，即所在档位，根据 此档位的变化即可确定变压器的动作次数。并根据矩阵S，定义动作次数和时间关联的矩阵 D如图2所示。 单一时间断面，每个设备都可能有不同的动作次数，如果简单地W所有设备总动 作次数来表征相邻时刻设备的变化状态不合理，因为在地区电网无功优化中控制变量考虑 两个，分别是电容器和有载变压器，两者的动作不等价，主要表现在一般情况下电容器分= 组，每个电容器日动作不超过10次，有载分接开关有7档，日调节次数不超过30次。因此 运里需要对设备动作次数进行"等效"，即标准化。本文设立相邻时刻设备状态变化指标M， 用于在单个时刻最优状态基础上判断相邻两个时刻是否应该合并。其表示方法如式（2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于关联矩阵的地区电网无功优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)构造设备状态时间关联矩阵；2)根据所述关联矩阵进行时间区间划分；3)以动作次数最小为目标，在各个时间段中用动态规划法寻找最优路径。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星莺，余昆，葛思敏，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32