一种计及无线通信失效的城市配电网优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种计及无线通信失效的城市配电网优化调度方法，该方法包括：1)计及建筑物遮蔽效应、天气变化等外部环境对无线通信的影响，构建无线通信网络传输可靠性模型；2)计及无线信息系统失效对城市配电网运行造成的越限风险，融合经济性成本构建多目标城市配电网优化调度模型；3)采用智能算法对模型进行求解，从而得到城市配电网优化调度策略。本发明专利技术能够为城市配电网调度运行管理提供科学指导。导。导。

【技术实现步骤摘要】
一种计及无线通信失效的城市配电网优化调度方法


[0001]本专利技术涉及电力系统中城市配电网调度运行领域，具体涉及一种考虑城市建筑物遮蔽效应、天气变化对无线传输质量的影响，并计及无线通信失效的城市配电网优化调度方法。

技术介绍

[0002]配电网作为城市能源系统的重要组成部分，承担着将城市电能安全、可靠、持续地分配给电力用户的任务，时刻影响着人民生活和社会经济建设。城市配电网优化调度是配电网建设的关键环节和发展的重要指引，因此，需要制定科学有效经济的配电网优化调度方案，以实现城市配电网合理运行。
[0003]随着传统的配电网逐步向智能配电网发展，先进的通信和控制技术在配电网中得到广泛应用。城市配电网通过信息系统实现对分布式电源、储能、可控负荷的电压、功率等数据监测，上传到信息管理中心，经过数据整合、下达指令，控制设备完成控制指令，以及时实现城市配电网安全调度运行。因此，城市配电网配套的信息系统受到了广泛关注。现有文献对城市配电网配套的信息系统设备故障、通信延时及误码等方面进行了深入研究，讨论了信息设备故障导致的信息系统失效对配电网优化调度的影响、通信延时及误码会使得即时得到的配电网优化调度方案不是最优等问题，但这些问题均是在有线通信网络环境下进行的分析，考虑到城市配电网路况的复杂程度及分布式电源的大量接入，架设光纤会增加投资成本且有线通信网络对分布式电源的适应性不高，5G无线通信技术为城市配电网建设提供了新的契机，因此有必要研究无线通信网络环境下城市配电网的优化调度。
[0004]无线信息通信环境下，无线信号在传输过程中容易受到城市建筑物的遮蔽、天气变化对信号的传输干扰，直接影响了信息系统传输可靠性，这给无线通信网络环境下城市配电网的优化调度策略的寻找增加了困难。因此有必要找到一种能够量化计及建筑物遮蔽效应、天气变化等外部环境对无线通信干扰的城市配电网优化调度方法。
[0005]综上所述，有必要提出一种考虑城市建筑物遮蔽效应、天气变化对无线传输质量的影响，并计及无线通信失效影响的城市配电网优化调度方法。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本专利提出了一种计及无线通信失效的城市配电网优化调度方法。在考虑城市建筑物遮蔽效应、天气变化对无线传输质量的影响，使得无线通信网络失效的情况下，对城市配电网优化调度寻求经济性最优的调度策略方案。
[0007]具体的，本申请提出一种计及无线通信失效的城市配电网优化调度方法，其特征在于，所述方法包括：
[0008]S1，计及建筑物遮蔽效应、天气变化外部环境对无线通信的影响，构建无线通信网络传输可靠性模型；
[0009]S2，在S1基础上，计及无线信息系统失效对城市配电网运行造成的越限风险，构建以越限风险最小且运行成本最小的多目标城市配电网优化调度模型；
[0010]S3，针对建立的优化调度模型，采用智能算法进行求解，从而得到城市配电网优化调度方案。
[0011]进一步的，步骤S1中，同时考虑建筑物遮蔽效应、天气变化对无线通信质量的影响，建立无线通信网络传输可靠性模型，具体包括：
[0012]以信噪比作为衡量无线通信质量的指标，其值描述无线电波在空气中传播时，受到建筑物遮挡、天气干扰对无线信道质量的影响，信噪比SNR的计算公式为：
[0013][0014]式中，表示通信基站发射的功率；PL为发射机和接收机之间信号的路径损耗，通常与频率和传输距离呈对数关系；d表示无线信号的传输距离；f表示无线信号的频率；N0为热噪声，
[0015]路径损耗PL的模型表示为：
[0016]PL(d,f)＝PL0(d,f)+S
σ1
+S
σ2
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0017]式中，PL0为自由空间路径损耗，表示收发端之间无阻当时的接收信号衰落；S
σ1
为遮挡损耗，表示无线电波在空气中传播受到建筑物高度引起的损耗；S
σ2
为天气损耗，表示无线电波在恶劣天气下传播造成的损耗，
[0018]当通信基站与智能终端间的通信可靠性超过一定值时，基站与智能终端间的信息传输是有效的，无线通信网络传输可靠性模型可表示为：
[0019]δ
i
＝(1
‑
E
i
)
l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0020][0021][0022]式中：δ0为电力业务所规定的传输可靠性阈值；δ
i
表示信息准确传输的概率；E
i
为数据传输错误的概率；l为数据包长度；Q(
·
)为标准高斯分布的积分尾函数；B
N
为无线收发器的噪声带宽；R为数据传输速度；SNR为接入通信基站时的信噪比。
[0023]进一步的，步骤S2中，计及无线信息系统失效对城市配电网运行造成的越限风险，构建以越限风险最小且运行成本最小的多目标城市配电网优化调度模型，具体包括：
[0024]无线通信系统失效会引起可控设备失去控制，无法达到调度方案期望的状态，出现电压或功率越限风险，第n个可控设备在t时刻能有效控制的概率：
[0025][0026]式中，和分别表示基站和智能终端可用性；δ
n
表示无线通信网络传输有效性，
[0027]第n个可控设备的状态呈现0
‑
1离散分布，分布律为：
[0028][0029]当可控设备t时刻不可控时，不会直接从物理系统中切除，而是保持其失联前t
‑
1时刻的状态不变，且在第t个时间段内工作人员对失联设备进行现场操作处理，进而重新确定后续调度方案，
[0030]假定系统中有M个可控设备，则在t时刻，系统共有M+1种场景，对于特定场景每个可控设备状态都是确定的，进行潮流计算即可确定该场景各个节点的电压和支路的功率，遍历所有场景、调度周期内的每个时刻，即可得到每个时刻系统各个节点的电压、功率的概率分布，这里认为特定场景下系统电压和功率分布的概率与特定场景的概率一致，
[0031][0032]式中，表示t时刻，场景下，节点i的电压；为节点i的电压对应的概率值；表示支路l的功率，
[0033]以节点电压越限为例，从越限概率和越限严重程度两方面来综合评价电压越限风险，由于节点电压为离散分布，t时刻节点电压或则节点i电压越限概率可表示为：
[0034][0035]电压越限严重程度可以用越限值与其安全稳定运行的上下限值的偏离程度表示：
[0036]S
VLmax,i,t
＝(U
upmax,i,t
‑
1.05U)+(0.95U
‑
U
downmin,i,t
)(10)
[0037]S
VLav,i,t
＝(U
upav,i,t
‑
1.05U)+(0.95U
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及无线通信失效的城市配电网优化调度方法，其特征在于，所述方法包括：S1，计及建筑物遮蔽效应、天气变化外部环境对无线通信的影响，构建无线通信网络传输可靠性模型；S2，在S1基础上，计及无线信息系统失效对城市配电网运行造成的越限风险，构建以越限风险最小且运行成本最小的多目标城市配电网优化调度模型；S3，针对建立的优化调度模型，采用智能算法进行求解，从而得到城市配电网优化调度方案。2.根据权利要求1所述的一种计及无线通信失效的城市配电网优化调度方法，其特征在于，步骤S1中，同时考虑建筑物遮蔽效应、天气变化对无线通信质量的影响，建立无线通信网络传输可靠性模型，具体包括：以信噪比作为衡量无线通信质量的指标，其值描述无线电波在空气中传播时，受到建筑物遮挡、天气干扰对无线信道质量的影响，信噪比SNR的计算公式为：式中，表示通信基站发射的功率；PL为发射机和接收机之间信号的路径损耗，通常与频率和传输距离呈对数关系；d表示无线信号的传输距离；f表示无线信号的频率；N0为热噪声，路径损耗PL的模型表示为：PL(d,f)＝PL0(d,f)+S
σ1
+S
σ2
ꢀꢀꢀ
(2)式中，PL0为自由空间路径损耗，表示收发端之间无阻当时的接收信号衰落；S
σ1
为遮挡损耗，表示无线电波在空气中传播受到建筑物高度引起的损耗；S
σ2
为天气损耗，表示无线电波在恶劣天气下传播造成的损耗，当通信基站与智能终端间的通信可靠性超过一定值时，基站与智能终端间的信息传输是有效的，无线通信网络传输可靠性模型可表示为：δ
i
＝(1
‑
E
i
)
l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)(3)式中：δ0为电力业务所规定的传输可靠性阈值；δ
i
表示信息准确传输的概率；E
i
为数据传输错误的概率；l为数据包长度；Q(
·
)为标准高斯分布的积分尾函数；B
N
为无线收发器的噪声带宽；R为数据传输速度；SNR为接入通信基站时的信噪比。3.根据权利要求1所述的一种计及无线通信失效的城市配电网优化调度方法，其特征在于，步骤S2中，计及无线信息系统失效对城市配电网运行造成的越限风险，构建以越限风险最小且运行成本最小的多目标城市配电网优化调度模型，具体包括：无线通信系统失效会引起可控设备失去控制，无法达到调度方案期望的状态，出现电压或功率越限风险，第n个可控设备在t时刻能有效控制的概率：
式中，P
nBS
和P
nIT
分别表示基站和智能终端可用性；δ
n
表示无线通信网络传输有效性，第n个可控设备的状态呈现0
‑
1离散分布，分布律为：当可控设备t时刻不可控时，不会直接从物理系统中切除，而是保持其失联前t
‑
1时刻的状态不变，且在第t个时间段内工作人员对失联设备进行现场操作处理，进而重新确定后续调度方案，假定系统中有M个可控设备，则在t时刻，系统共有M+1种场景，对于特定场景每个可控设备状态都是确定的，进行潮流计算即可确定该场景各个节点的电压和支路的功率，遍历所有场景、调度周期内的每个时刻，即可得到每个时刻系统各个节点的电压、功率的概率分布，这里认为特定场景下系统电压和功率分布的概率与特定场景的概率一致，式中，表示t时刻，场景下，节点i的电压；为节点i的电压对应的概率值；表示支路l的功率，以节点电压越限为例，从越...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪，王琼，徐正阳，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：