计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法技术

计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，该方法先分析柔性互联配电网中SOP和变压器的损耗特性；再基于支路损耗和变压器损耗构建计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型；接着利用节点损耗灵敏度计算模型计算柔性互联配电网中各个节点的损耗灵敏度，选用灵敏度高的节点接入SOP；然后构建包括上层优化目标函数和下层优化目标函数的SOP定容双层优化模型；再接着采用粒子群算法迭代求解系统在单日综合损耗以及年综合费用最小的情况下的SOP安装容量值；最后基于SOP选址定容结果，确定SOP定容双层优化模型中下层优化目标函数的初始条件，采用Cplex商用求解器对下层优化目标函数进行求解，得到SOP的输出功率，据此实现对配电网潮流的精准调控。此实现对配电网潮流的精准调控。此实现对配电网潮流的精准调控。

【技术实现步骤摘要】
计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法


[0001]本专利技术涉及电力电网
，尤其指一种计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法。

技术介绍

[0002]随着分布式电源高比例并网，配电网潮流调控变得更加复杂。目前，配电网主要通过调节开关状态来改变网络拓扑，以实现负荷转供、网络损耗优化。然而，基于机械开关的传统式配电网互联措施由于响应速度和控制精度有限，无法最大程度提升系统经济性与可靠性。智能软开关(soft open point，SOP)作为一种全控型电力电子装置，其凭借功率连续可控、控制方式灵活等特点，可代替传统机械开关进一步提升配电网损耗优化以及经济运行的能力。然而，SOP安装位置及容量选型与其投资经济效益密切相关，其调控策略的设计也直接影响柔性互联配电网的运行效果。因此，实现SOP规划配置以及制定合理的优化调控策略对降低配电网损耗及经济运行十分重要。
[0003]SOP规划配置方面，原联络开关处接入SOP的方法易遗漏最优接入位置，以SOP接入位置为决策变量建立选址模型的方法计算较为繁琐。SOP定容主要涉及其造价问题，因而多数研究以费用为计量标准建立系统综合费用优化模型，并同系统运行优化模型相联系，组成SOP定容双层优化模型，但其下层运行优化模型少有考虑系统中关键设备的损耗特性，定容结果有待进一步精确。
[0004]在SOP优化调控策略方面，关于柔性互联配电网经济运行的研究尚未系统性地考虑变压器、互联设备等关键设备的损耗特性，导致既有研究应用效果较差。然而，在实际情况中变压器与SOP损耗在整个柔性互联配电网中占比较大(50
‑
80％)，考虑其损耗优化以及维持经济运行对提升整个柔性互联配电网的经济性十分重要。因此，现有柔性互联配电网优化调控策略在提升系统经济性方面亟待进一步完善。

技术实现思路

[0005]为了解决传统的柔性互联配电网优化调控策略缺少对关键设备损耗特性的考虑，运行优化效果不好的问题，本专利技术提供一种计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方法：一种计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，包括：
[0007]步骤S1，采集多组柔性互联配电网正常运行时的参数，基于参数对柔性互联配电网中SOP和变压器的损耗特性进行分析，拟合得到SOP传输功率与功率传输效率的特性函数以及变压器运行效率的特性函数；
[0008]步骤S2，基于支路损耗和变压器损耗构建计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型；
[0009]步骤S3，利用步骤S2构建的节点损耗灵敏度计算模型计算柔性互联配电网中各个
节点的损耗灵敏度，选用灵敏度高的节点接入SOP，得到SOP选址结果；
[0010]步骤S4，构建包括上层优化目标函数和下层优化目标函数的SOP定容双层优化模型；所述上层优化目标函数以SOP安装容量为决策变量，以系统年综合费用最小为优化目标，所述年综合费用包括系统年综合损耗费用；所述下层优化目标函数以SOP传输功率为决策变量，以降低系统单日综合损耗为优化目标；所述SOP的输出功率不大于SOP安装容量；
[0011]步骤S5，将初始化的SOP安装容量及输出功率输入至SOP定容双层优化模型中，采用粒子群算法迭代求解系统在单日综合损耗以及年综合费用最小的情况下的SOP安装容量值，得到SOP定容结果；
[0012]步骤S6，基于步骤S3的SOP选址结果以及步骤S5的SOP定容结果，确定SOP定容双层优化模型中下层优化目标函数的初始条件，采用Cplex商用求解器对下层优化目标函数进行求解，得到SOP的输出功率，据此实现对配电网潮流的精准调控。
[0013]进一步地，步骤S1中，拟合得到SOP传输功率与功率传输效率的特性函数以及变压器运行效率的特性函数分别如下：
[0014]η
s
＝1.966S5‑
6.616S4+8.633S3‑
5.439S2+1.546S+99.19
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0015]式中，η
s
为SOP功率传输效率，S为SOP传输功率标幺值；
[0016][0017]式中，η
b
为变压器功率传输效率，β为变压器负载率，S
r
为变压器容量，为变压器功率因数，ΔP
0Z
为变压器空载损耗，ΔP
KZ
为变压器额定负载功率损耗，U
*
为变压器运行电压标幺值。
[0018]再进一步地，步骤S2，基于支路损耗和变压器损耗构建计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型时，包括如下步骤：
[0019]S201，确定节点i到j的支路损耗灵敏度计算公式，如下式(3)，将支路损耗分别对线路有功功率、无功功率取偏导，如下式(4)：
[0020][0021][0022]式中，P
ij_loss,t
为支路损耗，P
ij,t
、Q
ij,t
、V
i,t
分别为节点功率变化后对应的网络有功功率、无功功率、上游节点i的电压，r
ij
为支路电阻，ΔP
ij_loss,t
为不同负荷状态下线损变化量；ΔP
j
、ΔQ
j
分别为节点j的有功功率变化量、无功功率变化量；
[0023]S202，确定变压器损耗灵敏度计算公式，如下式(5)，将变压器损耗分别对变压器有功功率、无功功率取偏导，如下式(6)：
[0024][0025][0026]式中，P
b_loss,t
为变压器损耗，P
oz
为变压器空载损耗，P
kz
为变压器额定负载功率损
耗，P
b,t
、Q
b,t
分别为根节点功率变化后对应的变压器有功功率、无功功率，S
r
为变压器输出功率，ΔP
b_loss,t
为不同负荷条件下变压器损耗变化量，V
n,t
为根节点电压，ΔP
n
、ΔQ
n
分别为根节点n的有功功率变化量、无功功率变化量；
[0027]S203，比较式(4)与式(6)，确定变压器的等效电阻，如下式(7)，考虑不同时段负荷状态对损耗灵敏度计算的影响，假设共取T时段的负荷数据，统一计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型，如下式(8)。
[0028][0029][0030]再进一步地，步骤S4中，以SOP安装容量为决策变量，以系统年综合费用最小为优化目标建立SOP定容双层优化模型的上层优化目标函数，如下：
[0031]min C＝(C1+C2+C3)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0032][0033]式中，C为系统年综合费用，C1、C2、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于，包括：步骤S1，采集多组柔性互联配电网正常运行时的参数，基于参数对柔性互联配电网中SOP和变压器的损耗特性进行分析，拟合得到SOP传输功率与功率传输效率的特性函数以及变压器运行效率的特性函数；步骤S2，基于支路损耗和变压器损耗构建计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型；步骤S3，利用步骤S2构建的节点损耗灵敏度计算模型计算柔性互联配电网中各个节点的损耗灵敏度，选用灵敏度高的节点接入SOP，得到SOP选址结果；步骤S4，构建包括上层优化目标函数和下层优化目标函数的SOP定容双层优化模型；所述上层优化目标函数以SOP安装容量为决策变量，以系统年综合费用最小为优化目标，所述年综合费用包括系统年综合损耗费用；所述下层优化目标函数以SOP传输功率为决策变量，以降低系统单日综合损耗为优化目标；所述SOP的输出功率不大于SOP安装容量；步骤S5，将初始化的SOP安装容量及输出功率输入至SOP定容双层优化模型中，采用粒子群算法迭代求解系统在单日综合损耗以及年综合费用最小的情况下的SOP安装容量值，得到SOP定容结果；步骤S6，基于步骤S3的SOP选址结果以及步骤S5的SOP定容结果，确定SOP定容双层优化模型中下层优化目标函数的初始条件，采用Cplex商用求解器对下层优化目标函数进行求解，得到SOP的输出功率，据此实现对配电网潮流的精准调控。2.根据权利要求1所述的计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于：步骤S1中，拟合得到SOP传输功率与功率传输效率的特性函数以及变压器运行效率的特性函数分别如下：η
s
＝1.966S5‑
6.616S4+8.633S3‑
5.439S2+1.546S+99.19
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，η
s
为SOP功率传输效率，S为SOP传输功率标幺值；式中，η
b
为变压器功率传输效率，β为变压器负载率，S
r
为变压器容量，为变压器功率因数，ΔP
0Z
为变压器空载损耗，ΔP
KZ
为变压器额定负载功率损耗，U
*
为变压器运行电压标幺值。3.根据权利要求2所述的计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于：步骤S2，基于支路损耗和变压器损耗构建计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型时，包括如下步骤：S201，确定节点i到j的支路损耗灵敏度计算公式，如下式(3)，将支路损耗分别对线路有功功率、无功功率取偏导，如下式(4)：有功功率、无功功率取偏导，如下式(4)：式中，P
ij_loss,t
为支路损耗，P
ij,t
、Q
ij,t
、V
i,t
分别为节点功率变化后对应的网络有功功
率、无功功率、上游节点i的电压，r
ij
为支路电阻，ΔP
ij_loss,t
为不同负荷状态下线损变化量；ΔP
j
、ΔQ
j
分别为节点j的有功功率变化量、无功功率变化量；S202，确定变压器损耗灵敏度计算公式，如下式(5)，将变压器损耗分别对变压器有功功率、无功功率取偏导，如下式(6)：功率取偏导，如下式(6)：式中，P
b_loss,t
为变压器损耗，P
oz
为变压器空载损耗，P
kz
为变压器额定负载功率损耗，P
b,t
、Q
b,t
分别为根节点功率变化后对应的变压器有功功率、无功功率，S
r
为变压器输出功率，ΔP
b_loss,t
为不同负荷条件下变压器损耗变化量，V
n,t
为根节点电压，ΔP
n
、ΔQ
n
分别为根节点n的有功功率变化量、无功功率变化量；S203，比较式(4)与式(6)，确定变压器的等效电阻，如下式(7)，考虑不同时段负荷状态对损耗灵敏度计算的影响，假设共取T时段的负荷数据，统一计及变压器损耗的节点损耗灵敏度计算模型，如下式(8)。敏度计算模型，如下式(8)。4.根据权利要求3所述的计及柔性互联配电网关键设备损耗特性的优化调控方法，其特征在于：步骤S4中，以SOP安装容量为决策变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，涂春鸣，李俊豪，郭祺，侯玉超，肖凡，黄泽钧，肖泽坤，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：