动态网络重构与无功电压调整协同优化方法、装置及设备制造方法及图纸

本申请公开了一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法、装置及设备，涉及电网技术领域。首先，提出了改进模糊C均值聚类算法对重构时段进行划分，采用等值负荷预测曲线指标对重构时段进行初始划分，并引入损失函数指标对初始划分时段进行融合，从而确定最终时段划分方案；然后，以网损最小为优化目标，构建计及智能软开关和多种主动管理元素的主动配电网动态重构模型并将其转化为混合整数的二阶锥规划问题进行求解。最后，采用改进的IEEE 33节点配电系统证明了该模型可以有效减少网损，提高电压质量，优化配电网的运行。优化配电网的运行。优化配电网的运行。

【技术实现步骤摘要】
动态网络重构与无功电压调整协同优化方法、装置及设备


[0001]本申请涉及电网
，特别是涉及一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法、装置及设备。

技术介绍

[0002]近年来，随着发电技术的进步，各种发电设备的类型和容量持续增加。大量具有不确定性的分布式电源（Distributed Generation，DG）接入配电网，配网与电网相连，同时靠近用户侧，其承载的负荷也越来越多，这造成了配网有功功率损耗增多。因此，为实现系统运行的优化，一个主要手段就是配电网重构。
[0003]现有技术中，配电网重构可以分为静态重构和动态重构。但是申请人认识到，不确定性的分布式电源接入配电网会对配电系统运行的可靠性造成一定的影响，使用静态重构不能及时进行调整，导致配网电压质量不高，且传统的动态重构优化手段单一，会产生网损过高、功率损耗过大以及配电系统运行的可靠性不高的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法、装置及设备，主要目的在于解决不确定性的分布式电源接入配电网会对配电系统运行的可靠性造成一定的影响，使用静态重构不能及时进行调整，导致配网电压质量不高，且传统的动态重构优化手段单一，会产生网损过高、功率损耗过大以及配电系统运行的可靠性不高的问题。
[0005]依据本申请第一方面，提供了一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法，该方法包括：基于分布式电源和负荷的时变性，采用模糊C均值聚类算法对等值负荷预测曲线进行聚类，得到初始划分结果，引入损失函数指标对所述初始划分结果进行时段融合，得到最终时段划分结果；基于主动管理元素，对所述最终时段划分结果进行动态重构，建立计及智能软开关的主动配电网动态重构与无功电压调整协同优化二阶锥规划模型，所述主动管理元素包括配网动态重构、智能软开关以及有载分接开关、电容器组和静止无功补偿装置；利用所述计及智能软开关的主动配电网动态重构与无功电压调整协同优化二阶锥规划模型进行求解，得到重构结果。
[0006]依据本申请第二方面，提供了一种动态网络重构与无功电压调整协同优化装置，该装置包括：划分模块，用于基于分布式电源和负荷的时变性，采用模糊C均值聚类算法对等值负荷预测曲线进行聚类，得到初始划分结果，引入损失函数指标对所述初始划分结果进行时段融合，得到最终时段划分结果；重构模块，用于基于主动管理元素，对所述最终时段划分结果进行动态重构，建立
计及智能软开关的主动配电网动态重构与无功电压调整协同优化二阶锥规划模型，所述主动管理元素包括配网动态重构、智能软开关以及有载分接开关、电容器组和静止无功补偿装置；求解模块，用于利用所述计及智能软开关的主动配电网动态重构与无功电压调整协同优化二阶锥规划模型进行求解，得到重构结果。
[0007]依据本申请第三方面，提供了一种动态重构设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面中任一项所述方法的步骤。
[0008]借由上述技术方案，本申请提供的一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法、装置及设备，本申请基于分布式电源和负荷的时变性，采用模糊C均值聚类算法对等值负荷预测曲线进行聚类，得到初始划分结果， 引入损失函数指标对初始划分结果进行时段融合，得到最终时段划分结果，基于主动管理元素 ，对最终时段划分结果进行动态重构，建立计及智能软开关的主动配电网动态重构与无功电压调整协同优化二阶锥规划模型，利用计及智能软开关的主动配电网动态重构与无功电压调整协同优化二阶锥规划模型进行求解，得到重构结果，其中主动管理元素包括配网动态重构、智能软开关以及有载分接开关、电容器组和静止无功补偿装置。先是提出改进的模糊C均值聚类算法对重构时段进行划分，采用等值负荷预测曲线指标对重构时段进行初始划分，并引入损失函数指标对初始划分时段进行融合，从而确定最终时段划分方案，然后，以网损最小为优化目标，构建计及智能软开关和多种主动管理元素的主动配电网动态重构模型并将其转化为混合整数的二阶锥规划问题进行求解，能够有效减少网损，提高电压质量，优化配电网的运行。
[0009]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0010]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了本申请实施例提供的一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法流程示意图；图2A示出了本申请实施例提供的一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法流程示意图；图2B示出了本申请实施例提供的IEEE33节点示意图；图2C示出了本申请实施例提供的时段划分的示意图；图2D示出了本申请实施例提供的四个子时段重构结果示意图；图2E示出了本申请实施例提供的3种重构方案的对比示意图；图2F示出了本申请实施例提供的有无SOP接入的两种重构方案对比示意图；图2G示出了本申请实施例提供的各场景的仿真结果示意图；图3示出了本申请实施例提供的一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法
的结构示意图；图4示出了本申请实施例提供的一种动态重构设备的装置结构示意图。
具体实施方式
[0011]下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0012]本申请实施例提供了一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法，如图1所示，该方法包括：101、基于分布式电源和负荷的时变性，采用模糊C均值聚类算法对等值负荷预测曲线进行聚类，得到初始划分结果，引入损失函数指标对初始划分结果进行时段融合，得到最终时段划分结果。
[0013]大量具有不确定性的分布式电源DG接入配电网，对配电系统运行的可靠性造成一定的影响，为解决这一问题，本申请提出一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法，提出了主动配电网（Active Distribution Network，ADN）的概念。静态重构由于其不能根据负荷和DG的变化对配网结构进行动态调整的缺点，不再适用于考虑DG不确定性的配网。因此，研究动态变化的配网重构问题更能体现负荷与DG时变性，更符合工程实际。随着电力电子技术的不断成熟，以智能软开关（Soft Open Point，SOP）为代表的新型智能配电装置为智能配电网安全经济运行提供了新思路。以 SOP及OLTC（On
‑
Line Tap Changer，有载调压变压器）、SVC（Switching Virtual Circuit本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态网络重构与无功电压调整协同优化方法，其特征在于，包括：基于分布式电源和负荷的时变性，采用模糊C均值聚类算法对等值负荷预测曲线进行聚类，得到初始划分结果，引入损失函数指标对所述初始划分结果进行时段融合，得到最终时段划分结果；基于主动管理元素，对所述最终时段划分结果进行动态重构，建立计及智能软开关的主动配电网动态重构与无功电压调整协同优化二阶锥规划模型，所述主动管理元素包括配网动态重构、智能软开关以及有载分接开关、电容器组和静止无功补偿装置；利用所述计及智能软开关的主动配电网动态重构与无功电压调整协同优化二阶锥规划模型进行求解，得到重构结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于分布式电源和负荷的时变性，采用模糊C均值聚类算法对等值负荷预测曲线进行聚类，得到初始划分结果，引入损失函数指标对所述初始划分结果进行时段融合，得到最终时段划分结果，包括：进行损失函数和段差计算处理：选取每个时刻的等值负荷预测曲线作为聚类指标，对t时刻每个节点的净负荷进行计算，得到多个净负荷值集合，其中，其中，n表示配电网的节点数，表示所述每个节点的净负荷的功率标幺值，所述等值负荷预测曲线是分布式电源的出力预测值和负荷功率预测值进行叠加得到的；对所述多个净负荷值集合进行计算，得到多个段差值，其中，其中，表示t+1时刻与t时刻之间的段差值，将全时段划分成N个单位时段，且t=1，2， 3，
…
， N
‑
1，所述段差值表示单位时段之间负荷的改变程度；将所述多个段差值组成段差列向量；获取所述模糊C均值聚类算法的目标函数公式组，利用所述目标函数公式组对所述段差列向量和所述聚类指标进行计算，得到每个时刻等值净负荷对应的类别，其中，差列向量和所述聚类指标进行计算，得到每个时刻等值净负荷对应的类别，其中，差列向量和所述聚类指标进行计算，得到每个时刻等值净负荷对应的类别，其中，其中，m表示控制模糊度参数，取值为[1,∞)，P={，
…
，}表示所述模糊C均值聚类算
法的输入指标，表示在时刻1:00时所述配电网中所述每个节点的净负荷功率值，c表示聚类的类别个数，U={，
…
，，
…
，}表示隶属度矩阵，表示 对应的每个类别的隶属度，V={，
…
，，
…
，}表示所述模糊C均值聚类算法输出的所述每个类别的聚类中心，表示属于第类的隶属度；按照时间顺序将所述每个时刻等值净负荷对应的类别进行排列，得到所述初始划分结果，引入所述损失函数指标对所述初始划分结果进行时段融合，得到所述最终时段划分结果。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述引入所述损失函数指标对所述初始划分结果进行时段融合，得到所述最终时段划分结果，包括：获取目标分段数，在所述初始划分结果中获取初始时段数；将所述初始时段数与所述目标分段数进行对比；当所述初始时段数大于所述目标分段数时，在所述初始划分结果中选取任意两个相邻时段的划分结果进行合并，得到多个分段方案，计算每个所述分段方案的损失函数值，得到多个损失函数值，在所述多个损失函数值中选取损失函数值最小的损失函数值作为目标损失函数值，按照所述目标损失函数值对所述多个分段方案进行时段融合，得到第一划分结果，所述多个分段方案的个数与数值一的和为所述初始时段数；重复进行对所述第一划分结果进行合并，计算损失函数值并进行时段融合的操作，并在重复操作的过程中持续统计时段数，直至所述时段数与预期时段数相等，停止所述重复操作，得到所述最终时段划分结果。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述初始时段数与所述目标分段数进行对比之后，所述方法还包括：当所述初始时段数等于所述目标分段数时，将所述初始时段数作为最终分段数，将所述初始划分结果作为所述最终时段划分结果。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于主动管理元素，对所述最终时段划分结果进行动态重构，建立计及智能软开关的主动配电网动态重构与无功电压调整协同优化二阶锥规划模型，包括：获取最小化网损计算公式，利用所述最小化网损计算公式进行模型训练，得到计及分布式能源出力的多时段配电网重构模型，其中，其中，f表示配电网所有支路一天的有功损耗总和，E表示配电网支路的集合，表示支路ij的电流，表示所述支路ij的阻抗，表示0
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1变量；获取约束计算公式组，利用所述约束计算公式组对所述计及分布式能源出力的多时段配电网重构模型进行调整，得到所述计及智能软开关的主动配电网动态重构与无功电压调整协同优化二阶锥规划模型。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述表示0
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1变量，包括：当所述取值为1时，所述支路ij闭合；
当所述取值为0时，所述支路ij断开。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用所述约束计算公式组对所述计及分布式能源出力的多时段配电网重构模型进行调整，得到所述计及智能软开关的主动配电网动态重构与无功电压调整协同优化二阶锥规划模型，包括：获取所述约束...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵屹，张伟，郝洋，解瑶，黎斌，吴国栋，姚巨亚，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司运城供电公司，
类型：发明
国别省市：