【技术实现步骤摘要】
基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法和系统
[0001]本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法和系统。
技术介绍
[0002]配电网电压无功优化是电力系统安全稳定、经济运行的重要内容之一。电压无功优化的任务目标是满足电压质量在国家标准规定允许范围的条件下，尽量使配电网实现经济运行。随着分布式能源接入比例不断升高，配电网电压无功控制将面对空前的挑战。各种新型电力电子设备、电压调节设备、无功补偿设备越来越多地接入不同电压等级配电网，从而使高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网呈现出更为独特的形态和特点，现有的电压无功优化模型和方法无法满足新型配电网经济优质高效运行的需求。因此迫切需要提出一种新的电压无功优化方法，同时考虑高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网之间电压无功优化的相互作用、相互影响和相互支撑，建立混合粒度下的配电网电压无功优化模型，提高模型的准确性、经济性、实用性、灵活性和适应性，使系统电压无功达到良好的全局优化效果。
[0003]专利“一种基于层次分析法的配电网多目标动态无功优化方法”(申请号：202010520743.7)，提出了一种基于层次分析法的配电网多目标动态无功优化方法。首先，确定了配电网多目标动态无功优化的目标函数与约束条件，所述目标函数包括有功网损最小、电压偏差最小和无功补偿装置投入容量最小，所述约束条件包括潮流方程约束、节点电压约束、分布式电源无功出力范围约束、静止无功补偿器无功出力范围约束、电容器组无功出力范围约束和...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法，其特征在于，包括：获取输入参数并输入预先构建的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系；采用相关求解器对所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系进行求解，得到求解结果作为输出参数；其中，所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型和模型粒度控制器子模型构建的；所述模型粒度控制器子模型是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的内部联系构建的。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入参数包括以下至少一个或多个：各电压等级电网网络结构和参数，开关种类、状态和参数，负荷种类和参数，分布式能源接入种类、位置和参数，有载调压变压器接入位置和参数，电容器组接入位置和参数，静止无功补偿装置接入位置和参数，安全电压水平和安全电流水平。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出参数包括以下至少一个或多个：优化目标函数值，网络损耗，节点电压，系统潮流计算结果，有载调压变压器的分接头位置和动作次数，电容器投切组数和动作次数，开关状态和动作次数，分布式能源出力值，静止无功补偿装置的补偿值，电压是否越限及越限情况，分布式能源是否限电及限电情况。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系按下式确定：CMF＝<X
s
,Z
s
,κ,{N
p
},χ,N
χ
>式中，X
s
为输入参数；Z
s
为输出参数；κ为配电网实体的集合，κ＝{H,M}，H为高压配电网实体，M为中压配电网实体；N
p
为各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型；χ为模型粒度控制器；N
χ
为模型粒度控制器子模型。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型N
p
包括高压配电网电压无功优化的单粒度模型N
H
、中压配电网电压无功优化的多粒度模型N
M
和/或含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型N
H+M
。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述高压配电网电压无功优化的单粒度模型N
H
按下式确定：minf
H
(y)s.t.y∈YG
H
(y)≤0式中，y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数；Y表示y的取值范围；f
H
(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和最小的第一目标函数值；G
H
(y)表示对应y值的第一约束条件；所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述中压配电网电压无功优化的多粒度模型N
M
按下式确定：
式中，γ
M
为粒度r
i
的集合，r
i
为第i个粒度，r
i
∈γ
M
，i＝1,...,m，γ
M
＝{r1,...,r
m
}，m为中压配电网电压无功优化的多粒度模型之中粒度的总个数；表示中压配电网实体M粒度为r
i
的电压无功优化子模型；R
j,qM
为第j个粒度的电压无功优化子模型与第q个粒度的电压无功优化子模型之间的联系，R
j,qM
:Y
jM
→
X
qM
，其中，j,q∈γ
M
，X
qM
为与第q个粒度的电压无功优化子模型的粒度相关的输入，Y
jM
为与第j个粒度的电压无功优化子模型的粒度相关的输出。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述中压配电网实体M粒度为r
i
的电压无功优化子模型按下式确定：s.t i＝1,
…
,m,m式中，表示中压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数；为的取值范围；表示对应值的中压配电网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和最小的第二目标函数值；为对应值的第二约束条件；所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型N
H+M
按下式确定：s.t k＝1,
…
,ni
k
＝1,
…
,m
kk
G
H
(y)≤0式中，n表示中压配电子网总个数，表示中压配电网中第k个子网采用粒度为r
ik
时电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，表示的取值范围，m
k
为中压配电网中第k个子网的粒度总个数，对应的电压无功优化子模型为对应的电压无功优化子模型为表示对应值的中压配电子网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和；y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，Y表示y的取值
范围，f
H
(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和；G
H
(y)表示对应y值的第一约束条件；表示对应值的第二约束条件；表示高压配电网电压无功优化的关键变量为y且中压配电子网电压无功优化的关键变量为时，考虑高压配电网和中压配电网之间的边界节点电压、有功和无功平衡约束条件；所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束；所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模型粒度控制器子模型N
χ
按下式确定：式中，X
χ
为模型粒度控制器χ的输入；s
0,χ
为模型粒度控制器χ的初始状态；S
χ
为模型粒度控制器χ的状态集合；Y
χ
为模型粒度控制器χ的输出；ψ为各电压等级电网电压无功优化子模型的所有粒度模式的集合；为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，表示粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构；δ
χ
为模型粒度控制器χ的状态转移函数；λ
χ
为模型粒度控制器χ的输出函数；τ
χ
为模型粒度控制器χ的时间推进函数；π为模型粒度控制器χ的输入及状态与各电压等级电网电压无功优化子模型的粒度模式间的对应关系；其中，模型粒度控制器χ的输入为含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的关系。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构按下式确定：式中，表示粒度模式为时各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的集合；表示对模型b有影响的模型的集合，表示对模型b有影响的模型的集合，表示需要和模型b进行一致性维护的模型的集合；表示各模型与模型b间的联系；表示不同粒度模型与模型b之间的关联函数。12.一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化系统，其特征在于，包括：模型构建模块和优化计算模块；所述模型构建模块，用于获取输入参数并输入预先构建的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系；所述优化计算模块，用于采用相关求解器对所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系进行求解，得到求解结果作为输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵珊珊，宋晓辉，李雅洁，史常凯，孟晓丽，高菲，张瑜，李建芳，盛万兴，徐冬杰，关石磊，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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