[发明专利]一种同时考虑开关动作的配电网智能软开关运行优化方法

说明书

一种同时考虑开关动作的配电网智能软开关运行优化方法：根据配电系统输入线路参数、负荷水平和网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路电流限制，分布式电源接入位置、类型和容量及参数，智能软开关接入位置和容量及参数，运行优化周期内负荷及分布式电源运行特性预测曲线，系统基准电压和基准功率初值；建立配电网联络开关和智能软开关协同运行的时序优化模型；根据锥优化的标准形式对配电网联络开关和智能软开关协同运行的时序优化模型中的目标函数和非线性约束进行锥模型转化；分别将目标函数线性化，非线性约束转化为线性约束、二阶锥约束或旋转锥约束，将得到的数学模型采用CPLEX求解器进行求解。本发明避免了繁琐的迭代和大量的测试。

技术领域

本发明涉及一种配电网运行的时序优化方法。特别是涉及一种同时考虑开关动作的配电网智能软开关运行优化方法。

背景技术

对能源和环境的高度关注使得配电网的发展面临着新的压力和挑战，这些压力和挑战同时也是推动传统配电网向智能配电网发展的机遇。在智能配电网中，可控设备日益增多，网络结构和运行方式更加灵活多变，高级配电自动化技术、先进的信息通信技术得以广泛应用，分布式电源、储能、需求侧资源等开始参与配电网的运行与优化。智能配电网的发展和新能源发电技术的广泛应用正在推动着配用电模式和运行管理机制的深刻变革。

智能软开关(Soft Normally Open Point，SNOP)装置就是在上述背景下衍生出的取代传统联络开关的一种新型智能配电装置。与开关操作相比，SNOP的功率控制更加安全、可靠，甚至可以实现实时优化，能够有效应对分布式电源和负荷带来的随机性和波动性。但是，SNOP的实现主要基于全控型电力电子装置，这些装置本身的成本较高，短期内配电网中的联络开关不可能完全被SNOP取代。这就使得配电网的运行优化需要从整体上考虑联络开关和SNOP并存的情况，其运行优化模型将是一个需要同时求解离散量(开关状态)和连续量(SNOP传输功率)的混合整数非线性规划问题。

在智能配电网中，广泛接入的分布式电源加剧了系统运行的不确定性，考虑到开关损耗以及冲击电流等因素，联络开关不可能频繁开断，传统的网络重构很难做到配电网的实时调整，而SNOP则可以实时改变传输功率，调整运行状态，以应对分布式电源接入后带来的一系列电压越限、线路过载等问题，因此需要从时间序列的角度对配电网优化问题进行建模，并需要综合考虑联络开关与SNOP的协调优化问题。考虑其时序特征后，配电网运行优化过程中，开关动作的合理规划就成为一个亟待解决的问题。同时，考虑开关动作费用的SNOP运行的时序优化问题会随着时间断面数的增多求解维数急剧增加，成为大规模混合整数非线性规划问题，导致其求解变得更加困难，甚至不可行。

对于求解这类大规模混合整数非线性规划问题，目前还很难找到一种快速、有效的求解方法。对于该问题的求解目前已经提出和发展了多种优化方法，主要有包括：1)传统数学优化方法，其中包括解析法、连续消去法等；2)启发式算法，其中包括灵敏度分析法、专家系统等；3)随机优化方法，其中包括遗传算法、粒子群算法等。

虽然上述方法或技术都有一定的应用，但也都存在着明显的不足，如传统数学优化方法虽然理论上可进行全局寻优，但在实际应用时不可避免地存在“维数灾”问题，计算时间往往呈现爆炸式激增；启发式算法在时间复杂度方面要求有一个多项式时间界，计算速度快，但得到的最优解或者缺乏数学意义上的最优性或者只是局部最优解；虽然随机优化方法所搜寻的最终解与初始解无关，但对于不同规模的配电网需要重新设置其控制参数、种群数量、迭代次数等，从而来保证以较大的几率找到全局最优解。启发式和随机方法多适用于求解整数规划问题，但对于考虑联络开关和SNOP协同运行的配电网时序优化问题，数学本质上是大规模混合整数非线性规划问题，所以传统数学优化方法、启发式算法对于求解这类问题上，速度或精度多不能同时满足要求。因此，需要一种准确、快速求解上述优化问题的模型与算法。

发明内容