[发明专利]一种基于网络分解与区域协调的配电网无功优化方法

说明书

本发明提供一种基于网络分解与区域协调的配电网无功优化方法，通过将配电网系统分解为多个配电网子网络区域；建立以等式为约束形式的无功优化分解协调模型；迭代求解无功优化分解协调模型中的各配电网子网络区域的初始化数据；建立各配电网子网络区域的含有拉格朗日乘子的目标函数；协调相邻配电网子网络区域之间交换边界节点信息，更新各配电网子网络区域的数据。本发明提出的优化方法，将大型配电网分解为多个互联区域，矩阵维度降低，占用内存减少；区域之间仅需交互边界变量，通信资源利用率高；区域之间耦合度低，方便进行并行处理，提升计算速度；区域之间的分解协调独立于寻优算法，各区域可选择适用于自身特点的优化算法。

技术领域

本发明涉及配电网无功优化领域，具体涉及一种基于网络分解与区域协调的配电网无功优化方法。

背景技术

配电网无功投入的合理与否直接影响着电力系统的安全和稳定，与经济效益紧密相关。无功不足将导致系统电压降低，用电设备不能合理使用，甚至会引发电压崩溃等一系列事故；无功过剩也会导致系统电压质量恶化，危害系统和设备的安全，而且过多的无功备用也会浪费不必要的投资。合理的无功配置和投入退出能有效地降低网损，保证电压质量、预防事故发生或防止事故的扩大，从而提高电力系统运行的经济性、安全性和稳定性。无功优化是在电网的网架结构固定不变的基础上，以系统电能损耗最小、各节点电压合格率最高和变压器分接头、电容器、电抗器投切次数最少为目标函数的动态优化过程，其本质是一个大规模非线性的混合整数优化问题。

目前，多数电力公司的无功优化控制通常采用二级或三级的控制模式，将全网范围内所有控制设备目标分层。其中三级控制模式是目前国际上较为先进的电压控制系统，完整地实现了电压无功的三个控制级别：一级控制利用自动控制装置实现本地控制；二级控制可采用分层分区的思想通过修改一级控制器设定值协调区域内一级控制器的行为；三级控制是最高级别控制，以DMS为决策支持系统，协调二级控制的优化设定。虽然现在的分布式电源辅助服务还在探索发展阶段，针对分布式电源的引入带来的电力市场运行规范和经济特性的变化，国外学者已提出增强分布式电源高渗透率下其对配电网的辅助服务，尤其是其作为一种无功功率源对配电网的支撑作用。但是更多的研究方向侧重于风力发电系统和基于运行费用最小的含分布式电源的配电网无功资源优化控制，缺少对多种DG无功出力特性和范围以及对电网电压支撑作用的研究，同时配电网无功优化中还存在配电网网络规模扩大，引起计算机内存不足、计算速度慢、数据传输障碍、配电网调节设备增多，因控制变量维度增加使得无功优化算法速度降低、收敛困难且设备特征与控制方式多样，以及优化算法不能适应各区域实际情况，算法性能受到影响等问题。

因此，需要对各种资源自身特性、跟踪预测、无功优化和协调控制等多方面展开深入研究。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的基于网络分解与区域协调的配电网无功优化方法，该方法将大型配电网分解为多个互联区域，矩阵维度降低，占用内存减少；区域之间仅需交互边界变量，通信资源利用率高；区域之间耦合度低，方便进行并行处理，提升计算速度；区域之间的分解协调独立于寻优算法，各区域可选择适用于自身特点的优化算法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于网络分解与区域协调的配电网无功优化方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1.将配电网系统分解为多个配电网子网络区域；

步骤2.建立以等式为约束形式的无功优化分解协调模型；

步骤3.迭代求解所述无功优化分解协调模型中的各所述配电网子网络区域的初始化数据；

步骤4.根据所述初始化数据，建立各所述配电网子网络区域的含有拉格朗日乘子的目标函数；

步骤5.协调相邻所述配电网子网络区域之间交换边界节点信息，依次对各所述配电网子网络区域中的所述目标函数进行优化求解，并根据求解结果更新各所述配电网子网络区域的数据；