基于二人零和博弈的含智能软开关的配电网功率调控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于二人零和博弈的含智能软开关的配电网功率调控方法，其步骤包括：1根据主动配电网功率调控的对象与目标，建立配电网多目标运行时序优化模型，基于二人零和博弈求取权重系数，确定综合目标函数；2根据主动配电网结构与其初始信息读取数据，对配电网潮流模型进行简化，设置约束条件，进行锥转化，形成锥优化模型；3使用基于改进模拟退火算法和锥优化的混合优化方法进行求解，从而实现对其功率的调控。本发明专利技术能够快速、准确地对主动配电网功率进行调控，在稳定各支路节点电压，平衡各支路负载平衡和降低电网损耗方面具有较好的效果。有较好的效果。有较好的效果。

【技术实现步骤摘要】
基于二人零和博弈的含智能软开关的配电网功率调控方法


[0001]本专利技术涉及电力系统分析领域，具体涉及一种基于二人零和博弈的含智能软开关的主动配电网功率调控方法。

技术介绍

[0002]高渗透率分布式电源的间歇性和可变性也给主动配电网的规划运行带来了巨大挑战。传统的主动配电网主动控制手段能力有限，并受开关动作时间、重构次数等问题限制，无法实现潮流的连续调节，难以满足主动配电网的高精度实时运行优化需求。智能软开关(soft open point，SOP)是在上述背景下衍生出的取代传统联络开关的一种新型智能配电装置。SOP可以实时改变传输功率，调整运行状态，以应对分布式电源接入后带来的一系列电压越限、线路过载等问题。因此需要从时间序列的角度对配电网优化问题进行建模，并综合考虑联络开关与SOP的协调优化问题。考虑其时序特征后，配电网运行优化问题的求解维数急剧增加，成为大规模混合整数非线性优化问题，导致其求解变得更加困难，甚至不可行。
[0003]对于电力系统的优化算法，已开展相关研究，主要方法分为两类：处理连续变量方法和处理离散变量方法。处理连续变量方法主要包括内点法、解析法和锥优化方法等。锥优化方法以欧几里得若当代数为基础，是线性空间中凸锥上的数学规划。但是锥优化方法对线性目标函数和可行域要求严格，在应用时需要通过变量替换的方式实现约束条件的线性化，增加了求解问题的复杂性。处理离散变量方法主要为启发式人工智能算法，包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火法等。但是这些人工智能算法的某些参数会随着配电网络规模等因素的变化而变化，难以确定，容易陷入局部最优，导致计算效率差。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服上述现有技术中存在的不足之处，提出一种基于二人零和博弈的含智能软开关的配电网功率调控方法，以期能够实时、精确地对主动配电网功率进行调控，从而能够达到降低主动配电网的网络损耗，减小电压偏差、平衡线路负载的目的，进而为主动配电网管理方法提供依据和参考。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]本专利技术一种基于二人零和博弈的含智能软开关的配电网功率调控方法的特点是按如下步骤进行：
[0007]步骤一、建立SOP的运行时序优化模型和多目标运行指标：
[0008]步骤1.1、利用式(1)和式(2)建立智能软开关SOP的运行时序优化模型：
[0009][0010][0011]利用式(3)和式(4)得到智能软开关SOP的容量约束：
[0012][0013][0014]式(1)
‑
式(4)中：分别为t时段智能软开关SOP中两个变流器p和q注入的有功功率；分别为t时段智能软开关SOP中两个变流器p和q注入的无功功率；为t时段智能软开关SOP中两个变流器p和q的传输损耗，A
SOP，p
和A
SOP，q
为变流器损耗系数；和分别为两个变流器p和q的接入容量，且并记为
[0015]步骤1.2、根据主动配电网功率调控的对象与目标，建立配电网多目标运行指标：
[0016]利用式(5)、式(6)和式(7)分别建立网络损耗指标f1、电压偏差指标f2、线路负载指标f3：
[0017][0018][0019][0020]式(5)、式(6)和式(7)中：T为运行优化周期，Ω
b
为主动配电网中所有支路合集，r
ij
为节点i和节点j之间支路的电阻值；和分别为时段t内的节点i和节点j之间支路流过的有功和无功功率；为时段t内节点i的电压幅值，为时段t内节点i和节点j之间支路的电流幅值；N
N
为主动配电网中节点总数；和U
thr
分别为节点电压幅值的优化区间上、下限；为节点i和节点j之间支路的额定电流值；
[0021]步骤二、基于二人零和博弈确定权重系数，对配电网运行优化多目标函数与约束条件进行功率调控：
[0022]步骤2.1、根据主动配电网运行优化的实际需求，利用二人零和博弈求取加权系数，利用式(8)确定主动配电网正常运行状态下的综合目标函数minf：
[0023]minf＝λ1f1+λ2f2+λ3f3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0024]式(8)中：λ1、λ2、λ3为三个权重系数，且λ1+λ2+λ3＝1，并有：
[0025][0026]式(9)中：S为多目标运行指标的个数，当优化任意第s个单目标运行指标时，其最优解记作λ
i
′
表示参与者I选择第s种运行指标f
s
作为策略的概率，f
ss
表示参与者I选择第
s种运行指标f
s
且参与者II选择最优解时参与者I的期望支付；
[0027]步骤2.2、确定主动配电网正常运行状态下的约束条件：
[0028]利用式(10)
‑
式(15)得到系统潮流约束：
[0029][0030][0031][0032][0033][0034][0035]利用式(16)
‑
式(17)得到系统安全运行约束：
[0036][0037][0038]式(10)
‑
式(17)中：P
it
和分别表示时段t内节点i注入的有功、无功功率之和；和表示时段t内节点i上分布式电源注入的有功、无功功率；和表示时段t内节点i上负荷消耗的有功、无功功率；和分别为节点i上电压的上下限，I
max
为支路电流的上限值；
[0039]步骤三、采用基于改进的模拟退火算法和锥优化的混合优化方法对主动配电网时序运行模型进行优化，实现对其功率的调控：
[0040]步骤3.1、设置主动配电网和算法参数，并生成初始网络拓扑结构；
[0041]步骤3.1.1、设置算法参数，包括：种群大小为M、变异分子为F、起始温度为T0、极限温度为T
end
、温度递减系数为β以及当前迭代次数为N；并初始化N＝1；
[0042]步骤3.1.2、获取主动配电网的初始数据，再对所有智能软开关SOP的开关状态进行编码，并将编码后的每组开关信息作为粒子所处的初始状态，从而生成初始网络拓扑结构；
[0043]步骤3.2、将所有约束进行锥转化，形成锥优化模型：
[0044]步骤3.2.1、通过变量替换的方式将式(10)
‑
式(13)进行线性化处理，从而得到式(18)
‑
式(21)：
[0045][0046][0047][0048][0049]式(18)
‑
式(21)中，和分别表示时段t内节点i电压幅值的平方和时段t内节点i和节点j之间支路电流幅值的平方；
[0050]步骤3.2.2、将式(3)
‑
式(4)进行旋转锥约束转化，从而得到式(22)
‑
式(23)：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二人零和博弈的含智能软开关的配电网功率调控方法，其特征是按如下步骤进行：步骤一、建立SOP的运行时序优化模型和多目标运行指标：步骤1.1、利用式(1)和式(2)建立智能软开关SOP的运行时序优化模型：步骤1.1、利用式(1)和式(2)建立智能软开关SOP的运行时序优化模型：利用式(3)和式(4)得到智能软开关SOP的容量约束：利用式(3)和式(4)得到智能软开关SOP的容量约束：式(1)
‑
式(4)中：分别为t时段智能软开关SOP中两个变流器p和q注入的有功功率；分别为t时段智能软开关SOP中两个变流器p和q注入的无功功率；为t时段智能软开关SOP中两个变流器p和q的传输损耗，A
SOP，p
和A
SOP，q
为变流器损耗系数；和分别为两个变流器p和q的接入容量，且并记为步骤1.2、根据主动配电网功率调控的对象与目标，建立配电网多目标运行指标：利用式(5)、式(6)和式(7)分别建立网络损耗指标f1、电压偏差指标f2、线路负载指标f3：：：式(5)、式(6)和式(7)中：T为运行优化周期，Ω
b
为主动配电网中所有支路合集，r
ij
为节点i和节点j之间支路的电阻值；和分别为时段t内的节点i和节点j之间支路流过的有功和无功功率；为时段t内节点i的电压幅值，为时段t内节点i和节点j之间支路的电流幅值；N
N
为主动配电网中节点总数；和U
thr
分别为节点电压幅值的优化区间上、下限；为节点i和节点j之间支路的额定电流值；步骤二、基于二人零和博弈确定权重系数，对配电网运行优化多目标函数与约束条件进行功率调控：步骤2.1、根据主动配电网运行优化的实际需求，利用二人零和博弈求取加权系数，利用式(8)确定主动配电网正常运行状态下的综合目标函数min f：min f＝λ1f1+λ2f2+λ3f3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
式(8)中：λ1、λ2、λ3为三个权重系数，且λ1+λ2+λ3＝1，并有：式(9)中：S为多目标运行指标的个数，当优化任意第s个单目标运行指标时，其最优解记作λ
i
′
表示参与者I选择第s种运行指标f
s
作为策略的概率，f
ss
表示参与者I选择第s种运行指标f
s
且参与者II选择最优解时参与者I的期望支付；步骤2.2、确定主动配电网正常运行状态下的约束条件：利用式(10)
‑
式(15)得到系统潮流约束：式(15)得到系统潮流约束：式(15)得到系统潮流约束：式(15)得到系统潮流约束：式(15)得到系统潮流约束：式(15)得到系统潮流约束：利用式(16)
‑
式(17)得到系统安全运行约束：式(17)得到系统安全运行约束：式(10)
‑
式(17)中：P
it
和分别表示时段t内节点i注入的有功、无功功率之和；和表示时段t内节点i上分布式电源注入的有功、无功功率；和表示时段t内节点i上负荷消耗的有功、无功功率；和分别为节点i上电压的上下限，I
max
为支路电流的上限值；步骤三、采用基于改进的模拟退火算法和锥优化的混合优化方法对主动配电网时序运行模型进行优化，实现对其功率的调控：步骤3.1、设置主动...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红斌，何叶，姚艳，陈智华，傅洪韵，毕锐，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：