新能源区域配电网无功分区优化方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源区域配电网无功分区优化方法、系统、设备及介质，获取预建立的配电网模型中每一节点能够提供的无功资源可调节范围，并对配电网进行分区，分为母线区间和若干馈线区间；基于各节点能够提供的无功资源可调节范围，对母线区间进行无功优化，求解母线的无功控制目标函数，得到母线上的优化结果；基于母线上的优化结果，对馈线区间进行无功优化，求解各馈线的无功控制目标函数，得到馈线上的优化结果；将母线上的优化结果和馈线上的优化结果作为配电网模型的输入，计算网络潮流情况，若网络潮流情况满足预设约束条件，则得到最终优化结果，否则，重复无功优化及网络潮流情况计算，直至得到最终优化结果。直至得到最终优化结果。直至得到最终优化结果。

【技术实现步骤摘要】
新能源区域配电网无功分区优化方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及配电网无功分区优化领域，具体涉及一种新能源区域配电网无功分区优化方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着经济与科技技术的快速发展，全球对能源的需求量日益增长，分布式光伏的能源占比也逐步提升。随着碳中和、碳达峰的提出，以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统逐渐成为我国能源发展的未来趋势。但是，随着高比例分布式光伏的接入，光伏的随机性、波动性等问题也对电网的控制、运行造成了一系列的负担，威胁电力系统安全稳定运行。
[0003]因此，应对高比例分布式光伏接入场景下，电网的无功优化控制就显得格外重要，高比例光伏的接入也为电网的无功优化控制带来了很大的难度。此外，光伏自身带有连续可调的优质无功资源可调节能力，可参与电网的无功调节控制，可将这部分资源充分利用到电网无功控制过程中。
[0004]在无功优化的现有研究中，多使用遗传算法、PSO优化算法、蜉蝣算法等各类优化算法进行无功优化求解。也有研究对复杂电网结构的无功优化进行研究，为解决复杂网络无功优化难以收敛的情况，提出分区算法，将电网结构分区进行无功优化计算。有的研究考虑了光伏、风电等新能源大量接入场景，在无功优化过程中，将新能源可提供的无功补偿量应用于无功优化过程中。这些研究为无功优化环节开拓了大量思路，着力于对新能源并网场景下更复杂的电网结构提供无功优化思路。在现有研究基础上仍有可改进的地方，在无功优化过程中加入电力预测，对新能源发电情况、负荷使用情况进行预测，提前获取更详细的电网信息，有助于更早的下达电网控制命令，降低新能源、负荷的随机性、波动性对电网带来的影响。在分区算法方面，随着新能源的大量接入，传统静态分区方法已不能满足电网控制条件，需要使用动态分区进行电网控制。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种新能源区域配电网无功分区优化方法、系统、设备及介质，以克服现有技术存在的缺陷，本专利技术能实现对复杂配电网系统进行即时、快速无功优化，并使用电力预测技术达到提前响应。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]新能源区域配电网无功分区优化方法，包括如下步骤：
[0008]获取预建立的配电网模型中每一节点能够提供的无功资源可调节范围，并对配电网进行分区，分为母线区间和若干馈线区间；
[0009]基于各节点能够提供的无功资源可调节范围，对母线区间进行无功优化，求解母线的无功控制目标函数，得到母线上的优化结果；
[0010]基于母线上的优化结果，对馈线区间进行无功优化，求解各馈线的无功控制目标
函数，得到馈线上的优化结果；
[0011]将母线上的优化结果和馈线上的优化结果作为配电网模型的输入，计算网络潮流情况，若网络潮流情况满足预设约束条件，则得到最终优化结果，若网络潮流情况不满足预设约束条件，则重复无功优化及网络潮流情况计算，直至得到最终优化结果。
[0012]进一步地，所述配电网模型的节点连接不同无功设备，所述无功设备包含光伏、无功灵活资源和配电网内其他无功设备；
[0013]所述光伏能够提供的无功资源可调节范围获取方法如下：
[0014]对配电网内的光伏数据进行预测，获取光伏有功功率，并根据光伏有功功率计算光伏能够提供的无功资源可调节范围。
[0015]进一步地，所述对配电网内的光伏数据进行预测，获取光伏有功功率，具体为：
[0016]采用GRU
‑
Trans模型，输入光伏及相关气象的历史数据进行训练，获得光伏有功功率的预测结果；
[0017]所述GRU
‑
Trans模型具体为：以Transformer模型为基础，将Transformer模型中的位置嵌入部分采用GRU神经网络替代，得到GRU
‑
Trans模型。
[0018]进一步地，所述计算光伏能够提供的无功资源可调节范围，具体为：
[0019][0020]式中，Q
PV,max
为光伏能够提供的无功资源可调节范围的边界值，P
PV
为光伏能够提供的有功功率值；S
inv
为光伏的额定容量。
[0021]进一步地，所述配电网模型的建立过程具体为：
[0022]获取配电网拓扑结构，若配电网拓扑结构中至少两个依次连接的负荷节点不具备无功资源可调节能力，且其中一个负荷节点为末端节点，则将至少两个依次连接的负荷节点合并到至少两个依次连接的负荷节点中的根节点，得到配电网模型；否则，将配电网拓扑结构作为配电网模型；
[0023]所述合并具体为：将需要合并节点的有功功率和无功功率加到根节点进行合并。
[0024]进一步地，所述对配电网进行分区，具体为：
[0025]将配电网中各个节点分别作为一个子区间；
[0026]从带有无功资源可调节范围的节点出发，将无功资源可调节范围影响最大的2个子区间进行合并，将合并后的子区间作为新的子区间；
[0027]继续将带有无功资源可调节范围的子区间与其他孤立节点组成的子区间合并，直至配电网中不存在不带无功资源可调节范围的孤立节点；
[0028]将带有无功资源可调节范围的不同子区间进行合并，当配电网模型的分区个数为最佳分区区间个数时停止分区；
[0029]比较各子区间的总无功资源可调节范围与负荷所需无功资源可调节量，若子区间内无法满足负荷所需无功资源可调节量需求，则将该子区间与距离最近的子区间合并，否则，得到最终分区结果；
[0030]根据最终分区结果将子区间分为1个母线区间与若干馈线区间，完成分区。
[0031]进一步地，所述对母线分区进行无功优化包括：
[0032]母线区间的无功优化使用PSO优化算法，将馈线的无功资源可调节能力、馈线的电
网拓扑结构折算到母线节点上，进行母线无功控制目标的求解；使用母线上和馈线折算到母线的无功资源可调节范围对配电网进行无功优化，使得母线上各节点电压标幺值在预设范围内，并考虑网损和潮流因素，得到母线上各无功补偿设备和各条馈线的无功控制目标量；
[0033]所述母线无功控制目标的函数表达式为：
[0034][0035]其中，f为母线无功控制目标函数，f1为节点电压偏差最小时的目标值，f2为分区内有功损耗最小时的目标值，f
10
和f
20
是优化前节点电压偏差和以及系统有功网损，α、β为权重。
[0036]进一步地，所述对馈线区间进行无功优化包括：
[0037]馈线区间的无功优化使用PSO优化算法，根据求得的各条馈线的无功控制目标量，进行各馈线的无功控制目标的求解，得到馈线上各无功补偿设备的无功控制目标量；
[0038]所述馈线的无功控制目标的函数表达式为：
[0039][0040]式中，f'为馈线无功控制目标函数，f3为馈线总无功任务量与母线下发无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.新能源区域配电网无功分区优化方法，其特征在于，包括如下步骤：获取预建立的配电网模型中每一节点能够提供的无功资源可调节范围，并对配电网进行分区，分为母线区间和若干馈线区间；基于各节点能够提供的无功资源可调节范围，对母线区间进行无功优化，求解母线的无功控制目标函数，得到母线上的优化结果；基于母线上的优化结果，对馈线区间进行无功优化，求解各馈线的无功控制目标函数，得到馈线上的优化结果；将母线上的优化结果和馈线上的优化结果作为配电网模型的输入，计算网络潮流情况，若网络潮流情况满足预设约束条件，则得到最终优化结果，若网络潮流情况不满足预设约束条件，则重复无功优化及网络潮流情况计算，直至得到最终优化结果。2.根据权利要求1所述的新能源区域配电网无功分区优化方法，其特征在于，所述配电网模型的节点连接不同无功设备，所述无功设备包含光伏、无功灵活资源和配电网内其他无功设备；所述光伏能够提供的无功资源可调节范围获取方法如下：对配电网内的光伏数据进行预测，获取光伏有功功率，并根据光伏有功功率计算光伏能够提供的无功资源可调节范围。3.根据权利要求2所述的新能源区域配电网无功分区优化方法，其特征在于，所述对配电网内的光伏数据进行预测，获取光伏有功功率，具体为：采用GRU
‑
Trans模型，输入光伏及相关气象的历史数据进行训练，获得光伏有功功率的预测结果；所述GRU
‑
Trans模型具体为：以Transformer模型为基础，将Transformer模型中的位置嵌入部分采用GRU神经网络替代，得到GRU
‑
Trans模型。4.根据权利要求2所述的新能源区域配电网无功分区优化方法，其特征在于，所述计算光伏能够提供的无功资源可调节范围，具体为：式中，Q
PV,max
为光伏能够提供的无功资源可调节范围的边界值，P
PV
为光伏能够提供的有功功率值；S
inv
为光伏的额定容量。5.根据权利要求1所述的新能源区域配电网无功分区优化方法，其特征在于，所述配电网模型的建立过程具体为：获取配电网拓扑结构，若配电网拓扑结构中至少两个依次连接的负荷节点不具备无功资源可调节能力，且其中一个负荷节点为末端节点，则将至少两个依次连接的负荷节点合并到至少两个依次连接的负荷节点中的根节点，得到配电网模型；否则，将配电网拓扑结构作为配电网模型；所述合并具体为：将需要合并节点的有功功率和无功功率加到根节点进行合并。6.根据权利要求1所述的新能源区域配电网无功分区优化方法，其特征在于，所述对配电网进行分区，具体为：将配电网中各个节点分别作为一个子区间；从带有无功资源可调节范围的节点出发，将无功资源可调节范围影响最大的2个子区
间进行合并，将合并后的子区间作为新的子区间；继续将带有无功资源可调节范围的子区间与其他孤立节点组成的子区间合并，直至配电网中不存在不带无功资源可调节范围的孤立节点；将带有无功资源可调节范围的不同子区间进行合并，当配电网模型的分区个数为最佳分区区间个数时停止分区；比较各子区间的总无功资源可调节范围与负荷所需无功资源可调节量，若子区间内无法满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建涛，胡平昭，耿建，崔建业，张静，杨胜春，陈益渊，徐鹏，王礼文，王刚，袁堃，郭晓蕊，刘俊，王勇，李亚平，马翔，潘玲玲，周竞，毛文博，朱克东，严嘉豪，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：