專利名稱：一種智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)負(fù)荷分配方法，特別是關(guān)于一種智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法。
背景技術(shù)：
負(fù)荷自動(dòng)分配是以系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓合格為前提條件，以網(wǎng)損最小為最終目標(biāo)，現(xiàn)有技術(shù)分別采用無功優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)達(dá)到降低配電網(wǎng)電能損耗的目的，下面對無功優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)分別進(jìn)行詳細(xì)說明:1、無功優(yōu)化技術(shù)采用無功補(bǔ)償裝置的投入、有載調(diào)壓變壓器分接頭的調(diào)節(jié)、發(fā)電機(jī)端電壓的調(diào)節(jié)，以達(dá)到降低無功損耗的目的，無功優(yōu)化方法主要有:1)非線性規(guī)劃法，非線性規(guī)劃法形式為設(shè)定一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，以節(jié)點(diǎn)功率平衡為等式約束條件，利用引入松弛變量的方法將不等式約束條件轉(zhuǎn)換為等式約束條件，然后運(yùn)用拉格朗日乘數(shù)法構(gòu)造一個(gè)增廣的目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)KKT條件，將問題轉(zhuǎn)變?yōu)榍蠼庖唤M非線性代數(shù)方程組。非線性規(guī)劃是處理無功優(yōu)化最直接的方法，這種方法的數(shù)學(xué)模型比較直觀，物理概念清晰，但到目前為止，基于非線性規(guī)劃的無功優(yōu)化算法還不是很成熟，有待進(jìn)一步研究和完善。2)線性規(guī)劃法，線性規(guī)劃法原理是把目標(biāo)函數(shù)和約束條件全部用泰勒公式展開，略去高次項(xiàng)，使非線性規(guī)劃問題在初值點(diǎn)附近處轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問題，用逐次線性逼近的方法來進(jìn)行解空間的尋優(yōu)。線性規(guī)劃法進(jìn)行無功優(yōu)化存在如下重要缺陷:將系統(tǒng)實(shí)際優(yōu)化模型作了線性近似處理，并對離散變量作了連續(xù)化處理，使計(jì)算結(jié)果往往與電力系統(tǒng)實(shí)際情況有差異，在線性逼近的求解過程中，若步長取得過大，則可能引發(fā)振蕩，步長太小，又容易使收斂變慢。2、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)按照一定的重構(gòu)策略選擇不同分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)狀態(tài)的組合操作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法主要有:1)啟發(fā)式方法，啟發(fā)式最佳優(yōu)先搜索策略，采用啟發(fā)式規(guī)則及分支定界策略來確定具有最小網(wǎng)損的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，盡可能地消除違反約束條件的開關(guān)狀態(tài)組合，以縮小要搜索的狀態(tài)空間。狀態(tài)空間搜索算法中植入的啟發(fā)式規(guī)則越有效，要搜索的解空間越小，搜索越快，但是也越有可能漏失最優(yōu)解；反之，解空間越大，搜索速度越慢，往往不能適應(yīng)大規(guī)模配電網(wǎng)的要求。2)最優(yōu)流模式法，最優(yōu)流模式法首先計(jì)算初始輻射網(wǎng)潮流，為建立最優(yōu)流模式，閉合所有開關(guān)，形成有幾個(gè)環(huán)的少網(wǎng)孔配電系統(tǒng)，再計(jì)算潮流，求得網(wǎng)環(huán)上各等值注入電流，這時(shí)求解最優(yōu)流，然后以電流最小的支路解開一個(gè)環(huán)，直至變成輻射網(wǎng)。然而，在最優(yōu)流模式下打開電流最小的開關(guān)的指導(dǎo)思想缺乏理論根據(jù)，環(huán)網(wǎng)中的各個(gè)環(huán)流相互影響，解開其中一個(gè)環(huán)路將影響其它支路的電流，并且打開開關(guān)的先后順序?qū)Y(jié)果也有較大的影響，網(wǎng)損估算的誤差將會(huì)影響開關(guān)操作的準(zhǔn)確性。隨著智能電網(wǎng)的出現(xiàn)及變電站智能化技術(shù)的發(fā)展，變電站采集信息越來越多，如果全部匯集到調(diào)度中心，會(huì)給調(diào)度人員造成巨大壓力，為了減輕調(diào)度人員工作量，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率，有必要對智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配技術(shù)進(jìn)行研究，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)以有功網(wǎng)損最小為目標(biāo)的智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法，不僅優(yōu)化了電網(wǎng)運(yùn)行，降低了網(wǎng)絡(luò)損耗，提高了電網(wǎng)分析和控制功能的速度和可靠性，而且能夠有效保障電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法，其包括以下步驟:1)設(shè)置一包括有無功優(yōu)化模塊、配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模塊和迭代計(jì)算模塊的智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配系統(tǒng)；2)根據(jù)當(dāng)前配電網(wǎng)智能變電站所采集的網(wǎng)絡(luò)及負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行全網(wǎng)的潮流計(jì)算；3)無功優(yōu)化模塊在給定約束條件下，采用導(dǎo)向搜索算法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，獲得無功補(bǔ)償裝置投入退出和變壓器分接頭調(diào)整方案；4)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模塊在給定約束條件下，采用虛擬流法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，獲得網(wǎng)絡(luò)分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)狀態(tài)的組合操作方案；5)迭代計(jì)算模塊將無功優(yōu)化和配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)兩個(gè)子問題交叉迭代，逐步逼近最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)以有功網(wǎng)損最小為目標(biāo)的負(fù)荷自動(dòng)分配。所述步驟3)無功優(yōu)化模塊在給定約束條件下，采用導(dǎo)向搜索算法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，獲得無功補(bǔ)償裝置投入退出和變壓器分接頭調(diào)整方案，包括以下步驟:①以當(dāng)前配電網(wǎng)系統(tǒng)的有功網(wǎng)損最小建立目標(biāo)函數(shù)；②建立潮流方程等式的約束條件；③建立各控制變量不等式的約束條件建立各狀態(tài)變量不等式的約束條件；⑤無功優(yōu)化模塊采用導(dǎo)向搜索算法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。所述步驟⑤無功優(yōu)化模塊采用導(dǎo)向搜索算法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，包括以下步驟:a)向無功優(yōu)化模塊輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)和導(dǎo)向搜索法的基本參量數(shù)據(jù)；b)建立適用于無功優(yōu)化的更新策略、評(píng)價(jià)函數(shù)和決策函數(shù):所述更新策略為:
權(quán)利要求
1.一種智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法，其包括以下步驟: 1)設(shè)置一包括有無功優(yōu)化模塊、配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模塊和迭代計(jì)算模塊的智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配系統(tǒng)； 2)根據(jù)當(dāng)前配電網(wǎng)智能變電站所采集的網(wǎng)絡(luò)及負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行全網(wǎng)的潮流計(jì)算； 3)無功優(yōu)化模塊在給定約束條件下，采用導(dǎo)向搜索算法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，獲得無功補(bǔ)償裝置投入退出和變壓器分接頭調(diào)整方案； 4)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模塊在給定約束條件下，采用虛擬流法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，獲得網(wǎng)絡(luò)分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)狀態(tài)的組合操作方案； 5)迭代計(jì)算模塊將無功優(yōu)化和配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)兩個(gè)子問題交叉迭代，逐步逼近最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)以有功網(wǎng)損最小為目標(biāo)的負(fù)荷自動(dòng)分配。
2.如權(quán)利要求1所述的一種智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法，其特征在于:所述步驟3)無功優(yōu)化模塊在給定約束條件下，采用導(dǎo)向搜索算法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，獲得無功補(bǔ)償裝置投入退出和變壓器分接頭調(diào)整方案，包括以下步驟: ①以當(dāng)前配電網(wǎng)系統(tǒng)的有功網(wǎng)損最小建立目標(biāo)函數(shù)； ②建立潮流方程等式的約束條件； ③建立各控制變量不等式的約束條件； ④建立各狀態(tài)變量不等式的約束條件； ⑤無功優(yōu)化模塊采用導(dǎo)向搜索算法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。
3.如權(quán)利要求2所述的一種智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法，其特征在于:所述步驟⑤無功優(yōu)化模塊采用導(dǎo)向搜索算法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，包括以下步驟: a)向無功優(yōu)化模塊輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)和導(dǎo)向搜索法的基本參量數(shù)據(jù)； b)建立適用于無功優(yōu)化的更新策略、評(píng)價(jià)函數(shù)和決策函數(shù): 所述更新策略為: Δ Xtji = {xtgoibai [ 1+W X randn (O, I)-xt Ji} Xrandn (O, I) (I) 式中，Axui為搜索個(gè)體位置更新變量，Xtgolbal為全局個(gè)體位置變量，w為可變參數(shù)；t為當(dāng)前迭代次數(shù)； 評(píng)價(jià)函數(shù)為:
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法，其特征在于:所述步驟4)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模塊在給定約束條件下，采用虛擬流法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，獲得網(wǎng)絡(luò)分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)狀態(tài)的組合操作方案，包括以下步驟: ①建立以網(wǎng)損最小為目標(biāo)的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的目標(biāo)函數(shù)； ②建立支路和節(jié)點(diǎn)電壓的約束條件； ③建立供電約束條件； ④配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模塊采用虛擬流法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。
5.如權(quán)利要求4所述的一種智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法，其特征在于:所述步驟④配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模塊采用虛擬流法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，包括以下步驟: a)輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)，形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌? b)建立聯(lián)絡(luò)開關(guān)編碼串，掃描網(wǎng)絡(luò)，建立每個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)對應(yīng)的環(huán)網(wǎng)常閉分段開關(guān)編碼串，構(gòu)成各聯(lián)絡(luò)開關(guān)的搜索鄰域，形成各常閉分段開關(guān)的屬性值； c)計(jì)算配電網(wǎng)絡(luò)潮流，記入歷史最優(yōu)保留網(wǎng)損和歷史最優(yōu)保留網(wǎng)損所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌? d)從距離電源點(diǎn)或變電站最近的第一個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)開始，作鄰域搜索，找出最優(yōu)的鄰域交換，如果最優(yōu)交換后的網(wǎng)損小于歷史最優(yōu)保留網(wǎng)損，交換聯(lián)絡(luò)開關(guān)和對應(yīng)常閉開關(guān)的編號(hào)，更新歷史最優(yōu)網(wǎng)損值和對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌? e)依次對每個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行鄰域搜索； f)預(yù)先設(shè)定迭代次數(shù)和歷史最優(yōu)保留不變代數(shù)的限值作為收斂條件，判斷迭代次數(shù)和歷史最優(yōu)保留不變代數(shù)是否滿足收斂條件，如滿足收斂條件，退出迭代，輸出歷史最優(yōu)解及對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌駝t，轉(zhuǎn)入步驟d)。
6.如權(quán)利要求1或2或3或5所述的一種智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法，其特征在于:所述步驟5 )迭代計(jì)算模塊將無功優(yōu)化和配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)兩個(gè)子問題交叉迭代，逐步逼近最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)以有功網(wǎng)損最小為目標(biāo)的負(fù)荷自動(dòng)分配，包括以下步驟: ①當(dāng)前配電網(wǎng)智能變電站采集網(wǎng)絡(luò)及負(fù)荷數(shù)據(jù)，首先根據(jù)步驟4)進(jìn)行一次配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計(jì)算，直到網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計(jì)算滿足自身收斂條件時(shí)停止網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計(jì)算,此時(shí)判斷配電網(wǎng)中的聯(lián)絡(luò)開關(guān)是否有重構(gòu)操作； ②若有網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)操作，則根據(jù)步驟3)進(jìn)行基于導(dǎo)向搜索法的無功優(yōu)化計(jì)算，直到無功優(yōu)化計(jì)算滿足自身收斂條件時(shí)停止無功優(yōu)化計(jì)算，此時(shí)判斷網(wǎng)絡(luò)中無功優(yōu)化裝置相比初始狀態(tài)是否有投切動(dòng)作； ③若有無功優(yōu)化裝置投切，則迭代次數(shù)加1，返回步驟①； ④直到配電網(wǎng)重構(gòu)和無功 優(yōu)化計(jì)算均無操作時(shí)收斂，再進(jìn)行一次全網(wǎng)潮流計(jì)算，停止優(yōu)化計(jì)算。
7.如權(quán)利要求4所述的一種智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法，其特征在于:所述步驟5)迭代計(jì)算模塊將無功優(yōu)化和配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)兩個(gè)子問題交叉迭代，逐步逼近最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)以有功網(wǎng)損最小為目標(biāo)的負(fù)荷自動(dòng)分配，包括以下步驟: ①當(dāng)前配電網(wǎng)智能變電站采集網(wǎng)絡(luò)及負(fù)荷數(shù)據(jù)，首先根據(jù)步驟4)進(jìn)行一次配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計(jì)算，直到網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計(jì)算滿足自身收斂條件時(shí)停止網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計(jì)算,此時(shí)判斷配電網(wǎng)中的聯(lián)絡(luò)開關(guān)是否有重構(gòu)操作； ②若有網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)操作，則根據(jù)步驟3)進(jìn)行基于導(dǎo)向搜索法的無功優(yōu)化計(jì)算，直到無功優(yōu)化計(jì)算滿足自身收斂條件時(shí)停止無功優(yōu)化計(jì)算，此時(shí)判斷網(wǎng)絡(luò)中無功優(yōu)化裝置相比初始狀態(tài)是否有投切動(dòng)作； ③若有無功優(yōu)化裝置投切，則迭代次數(shù)加1，返回步驟①； ④直到配電網(wǎng)重構(gòu)和無功優(yōu)化計(jì)算均無操作時(shí)收斂，再進(jìn)行一次全網(wǎng)潮流計(jì)算，停止優(yōu)化 計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能變電站負(fù)荷自動(dòng)分配方法，其包括以下步驟根據(jù)當(dāng)前配電網(wǎng)智能變電站所采集的網(wǎng)絡(luò)及負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行全網(wǎng)的潮流計(jì)算；無功優(yōu)化模塊在給定約束條件下，采用導(dǎo)向搜索算法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，獲得無功補(bǔ)償裝置投入退出和變壓器分接頭調(diào)整方案；配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模塊在給定約束條件下，采用虛擬流法求解目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，獲得網(wǎng)絡(luò)分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)狀態(tài)的組合操作方案；迭代計(jì)算模塊將無功優(yōu)化和配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)兩個(gè)子問題交叉迭代，逐步逼近最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)以有功網(wǎng)損最小為目標(biāo)的負(fù)荷自動(dòng)分配。本發(fā)明使得線路有功損耗下降，有效優(yōu)化了電網(wǎng)運(yùn)行，降低了網(wǎng)絡(luò)損耗，提高了電網(wǎng)分析和控制功能的速度和可靠性，保障電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用在智能變電站的負(fù)載自動(dòng)分配過程中。
文檔編號(hào)H02J3/00GK103117545SQ20131006457
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者韓豐, 李敬如, 劉海波, 楊衛(wèi)紅, 張紅斌, 王旭陽, 劉艷茹 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院