数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法技术

一种数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法：根据选定的有源配电网，输入系统基本参数信息；分别获取配电网各个节点电压和有功无功功率量测的变化量，确定各智能软开关的有效调节区域；定义靠近源节点的区域为上游区域，靠近支路末端的区域为下游区域；以上游区域电压偏差和网络损耗最小为目标，建立上游区域数据驱动的智能软开关自适应电压控制模型，并求解；以下游区域电压偏差和网络损耗最小为目标，建立下游区域数据驱动的智能软开关自适应电压控制模型，并求解；判断控制域时移步数是否达到设定值；若当前时刻t是否达到控制总时长则自适应电压控制过程结束。本发明专利技术有助于提高配电网电压优化控制效果，进而提高配电网安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法
本专利技术涉及一种电压控制方法。特别是涉及一种数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法。
技术介绍
配电网是承接发电系统、输电系统和用户侧的枢纽，承担着安全、可靠、经济供电的重要任务，其电压水平直接影响到用户侧设备的安全性和可靠性。对配电网电压进行优化控制有助于提升用户满意度，其重要性不言而喻。智能软开关技术作为一种新兴电力电子技术，通过改善网络中无功分布和有功潮流，可以实现系统的最优运行，因而成为了当前研究热点。当前配电系统规模日益庞大，运行任务日趋复杂，通过合理的配电网分区，而后动态调整网络中各个区域的智能软开关的有功、无功出力，可以有效解决配电网电压优化问题。传统配电网电压优化控制方法大多采用数学模型描述配电网状态。然而在实际运行中，由于受到配电网运行工况、线路环境等影响，准确的配电网络参数难以获取；此外，大量可再生能源高渗透率接入后，由于其运行特性受环境影响较大，出力具有明显的随机性和波动性。因此，很难用一个精确的数学模型描述配电网状态。这也使得依赖于数学模型配电网的电压优化方法面临诸多问题。近年来，配电系统量测和通讯系统得到了的快速发展。包括广域量测系统、同步相量量测系统、高级量测体系等量测系统已经逐渐成熟并获得了广泛应用；通信系统已经可以实现数据的实时传输。配电网运行数据包含了大量信息，通过数据驱动方法，可以充分挖掘其中蕴含的重要信息。使用数据驱动方法构建配电网模型，具有避开繁琐复杂的数学模型、简化了求解过程等优势。数据驱动的多智能软开关分区协同运行优化方法无需知道配电网详细数学模型，根据配电网实时运行数据分区域建立数据模型并在区间进行信息交互，不仅能够实现分区域协同配电网电压控制的目标，而且避免了集中控制带来的全局信息体量急剧增加的问题，保证了计算效率。因此，研究掌握数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法，为配电网电压分区协同运行优化问题提供了新的思路，有助于提升配电网电压优化控制效果，进而提高配电网安全性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够实现对多智能软开关分区协同运行优化问进行题求解的数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法，包括如下步骤：1)根据选定的有源配电网，输入系统基本参数信息，包括：智能软开关的接入位置、容量和有功/无功出力功率上限，节点电压参考值，控制误差精度，控制器伪雅可比矩阵初始值，起始时刻为t0，优化控制总时长为T，当前时刻t＝t0，预测域时间间隔ΔT＝sΔt，控制域时间间隔Δt，控制时移步数k＝1；2)依据步骤1)给出的有源配电网，在优化时段[t，t+nΔt]内，调节智能软开关有功传输功率及两端口无功出力水平，分别获取配电网各个节点电压和有功无功功率量测的变化量，计算有源配电网节点间伪电气距离，以各个智能软开关接入节点为聚类中心，采用聚类密度峰方法进行节点聚类，确定各智能软开关的有效调节区域；3)依据步骤2)确定的各智能软开关的有效调节区域，定义靠近源节点的区域为上游区域，靠近支路末端的区域为下游区域，判断各区域的电压控制误差和相邻分区的边界迭代收敛误差的最大值是否满足精度要求，若满足则转到步骤6)，若不满足则转到下一步；4)在控制时段[t，t+Δt]内，以上游区域电压偏差和网络损耗最小为目标，建立上游区域数据驱动的智能软开关自适应电压控制模型，采用梯度下降法求解智能软开关自适应电压控制模型得到智能软开关自适应电压控制策略，并下发到上游区域智能软开关，获取各区域节点电压量测，将边界节点电压量测与边界支路有功、无功功率量测作为边界信息传递给下游区域；5)以下游区域电压偏差和网络损耗最小为目标，建立下游区域数据驱动的智能软开关自适应电压控制模型，采用梯度下降法求解下游区域数据驱动的智能软开关自适应电压控制模型得到智能软开关自适应电压控制策略，并下发到下游区域智能软开关，将边界节点电压量测与边界支路有功、无功功率需求作为边界信息传递给上游区域；6)更新控制时刻t＝t+Δt，时移步数k＝k+1，判断控制域时移步数k是否达到设定值s，若否，则返回步骤4)；若达到，则进入步骤7)；7)判断当前时刻t是否达到控制总时长T，若否，则令k＝1，返回步骤2)，若达到，则自适应电压控制过程结束。本专利技术的数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法，综合考虑了配电网线路参数不可知性、分布式电源位置和出力情况不确定性，通过数据驱动的多智能软开关分区协同运行优化策略，实现对多智能软开关分区协同运行优化问题的求解，有助于提高配电网电压优化控制效果，进而提高配电网安全性和可靠性。附图说明图1是本专利技术数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法的流程图；图2是所选配电网拓扑结构以及10：00区域划分情况图；图3是10：00有源配电网电压变化曲线；图4是10：00有源配电网18节点和33节点电压变化曲线；图5是10：00智能软开关有功出力变化曲线；图6是10：00智能软开关无功出力变化曲线；图7是智能软开关24小时有功出力曲线；图8是智能软开关24小时无功出力曲线；图9是有源配电网24小时功率损耗对比图；图10是有源配电网24小时电压最值对比图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法做出详细说明。如图1所示，本专利技术的数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法，包括如下步骤：1)根据选定的有源配电网，输入系统基本参数信息，包括：智能软开关的接入位置、容量和有功/无功出力功率上限，节点电压参考值，控制误差精度，控制器伪雅可比矩阵初始值，起始时刻为t0，优化控制总时长为T，当前时刻t＝t0，预测域时间间隔ΔT＝nΔt，控制域时间间隔Δt，控制时移步数k＝1；2)依据步骤1)给出的有源配电网，在优化时段[t，t+nΔt]内，调节智能软开关有功传输功率及两端口无功出力水平，分别获取配电网各个节点电压和有功无功功率量测的变化量，计算有源配电网节点间伪电气距离，以各个智能软开关接入节点为聚类中心，采用聚类密度峰方法进行节点聚类，确定各智能软开关的有效调节区域；其中，(1)所述的计算有源配电网节点间伪电气距离，采用如下公式：式中，sij为有源配电网节点i和节点j之间的伪电气距离，α和β为权重系数，表示节点i电压幅值变化量测，表示节点j有功功率变化量测，表示节点j无功功率变化量测，表示对的偏导数，表示对的偏导数，为有源配电网节点集合。(2)所述的采用聚类密度峰方法进行节点聚类表示为：式中，δi表示节点i的节点密度，表示截取运算，当(·)＜0时当(·)≥0时σ为设定的伪电气距离阈值，表示智能软开关在有源配电网中接入的节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)根据选定的有源配电网，输入系统基本参数信息，包括：智能软开关的接入位置、容量和有功/无功出力功率上限，节点电压参考值，控制误差精度，控制器伪雅可比矩阵初始值，起始时刻为t

【技术特征摘要】
1.一种数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)根据选定的有源配电网，输入系统基本参数信息，包括：智能软开关的接入位置、容量和有功/无功出力功率上限，节点电压参考值，控制误差精度，控制器伪雅可比矩阵初始值，起始时刻为t0，优化控制总时长为T，当前时刻t＝t0，预测域时间间隔ΔT＝sΔt，控制域时间间隔Δt，控制时移步数k＝1；
2)依据步骤1)给出的有源配电网，在优化时段[t，t+nΔt]内，调节智能软开关有功传输功率及两端口无功出力水平，分别获取配电网各个节点电压和有功无功功率量测的变化量，计算有源配电网节点间伪电气距离，以各个智能软开关接入节点为聚类中心，采用聚类密度峰方法进行节点聚类，确定各智能软开关的有效调节区域；
3)依据步骤2)确定的各智能软开关的有效调节区域，定义靠近源节点的区域为上游区域，靠近支路末端的区域为下游区域，判断各区域的电压控制误差和相邻分区的边界迭代收敛误差的最大值是否满足精度要求，若满足则转到步骤6)，若不满足则转到下一步；
4)在控制时段[t，t+Δt]内，以上游区域电压偏差和网络损耗最小为目标，建立上游区域数据驱动的智能软开关自适应电压控制模型，采用梯度下降法求解智能软开关自适应电压控制模型得到智能软开关自适应电压控制策略，并下发到上游区域智能软开关，获取各区域节点电压量测，将边界节点电压量测与边界支路有功、无功功率量测作为边界信息传递给下游区域；
5)以下游区域电压偏差和网络损耗最小为目标，建立下游区域数据驱动的智能软开关自适应电压控制模型，采用梯度下降法求解下游区域数据驱动的智能软开关自适应电压控制模型得到智能软开关自适应电压控制策略，并下发到下游区域智能软开关，将边界节点电压量测与边界支路有功、无功功率需求作为边界信息传递给上游区域；
6)更新控制时刻t＝t+Δt，时移步数k＝k+1，判断控制域时移步数k是否达到设定值s，若否，则返回步骤4)；若达到，则进入步骤7)；
7)判断当前时刻t是否达到控制总时长T，若否，则令k＝1，返回步骤2)，若达到，则自适应电压控制过程结束。


2.根据权利要求1所述的数据驱动的多智能软开关分区协同自适应电压控制方法，其特征在于，步骤3)中所述的各区域的电压控制误差和相邻分区的边界迭代收敛误差表示为：



式中，R1表示各区域的电压控制误差，X[t]和X[t-Δt]表示t时刻和t-Δt时刻智能软开关出力，Yref表示各区域电压和净负荷参考向量，表示t+Δt时刻各区域电压和净负荷估计向量，R2表示相邻分区的边界迭代收敛误差，rp表示边界功率迭代收敛误差，rv表示边界电压迭代收敛误差，和分别表示t时刻区域a、区域b的边界线路l传输的有功功率，和分别表示t时刻区域a、区域b的线路l传...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀浩然，霍彦达，王成山，宋关羽，于浩，赵金利，李鹏，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12