[發(fā)明專利]基于混合整數(shù)錐規(guī)劃的智能配電網(wǎng)綜合電壓無(wú)功優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610049059.9
• 申請(qǐng)日: 2016-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN105740973B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王成山;冀浩然;李鵬;宋關(guān)羽;李雨薇;趙金利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于混合整數(shù)錐規(guī)劃的智能配電網(wǎng)綜合電壓無(wú)功優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)輸入配電系統(tǒng)的線路參數(shù)、負(fù)荷水平、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接關(guān)系，可調(diào)度的分布式電源和儲(chǔ)能裝置的接入位置、類型、容量及參數(shù)，智能軟開關(guān)的接入位置、容量及參數(shù)，有載調(diào)壓變壓器的接入位置及參數(shù)，可投切電容器組的接入位置、容量及參數(shù)，靜止無(wú)功補(bǔ)償器的接入位置、容量及參數(shù)，電壓無(wú)功優(yōu)化優(yōu)化周期內(nèi)負(fù)荷及分布式電源運(yùn)行特性預(yù)測(cè)曲線，系統(tǒng)運(yùn)行電壓水平和支路電流限制，系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)功率；

2)依據(jù)步驟1)提供的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)，同時(shí)考慮系統(tǒng)電壓越限和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗及智能軟開關(guān)的運(yùn)行損耗，建立考慮多種調(diào)節(jié)手段的配電網(wǎng)綜合電壓無(wú)功控制問(wèn)題的時(shí)序優(yōu)化模型，包括：選取根節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)，設(shè)定配電系統(tǒng)總損耗和電壓越限的加權(quán)和最小為目標(biāo)函數(shù)，分別考慮系統(tǒng)交流潮流約束、系統(tǒng)安全運(yùn)行約束、智能軟開關(guān)運(yùn)行約束、分布式電源和儲(chǔ)能裝置運(yùn)行約束、有載調(diào)壓變壓器運(yùn)行約束、靜止無(wú)功補(bǔ)償器運(yùn)行約束和可投切電容器組運(yùn)行約束；

3)根據(jù)混合整數(shù)錐規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)步驟2)所建立的考慮多種調(diào)節(jié)手段的配電網(wǎng)綜合電壓無(wú)功控制問(wèn)題的時(shí)序優(yōu)化模型中非線性目標(biāo)函數(shù)和非線性約束條件進(jìn)行線性化和錐轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)二階錐模型；具體轉(zhuǎn)化方法包括：

(1)目標(biāo)函數(shù)中智能軟開關(guān)運(yùn)行損耗和智能軟開關(guān)運(yùn)行約束條件中含有絕對(duì)值項(xiàng)|P_m,1(t)|和|P_m,2(t)|，引入輔助變量M₁(t)＝|P_m,1(t)|＝max{P_m,1(t),-P_m,1(t)}和M₂(t)＝|P_m,2(t)|＝max{P_m,2(t),-P_m,2(t)}，并增加約束進(jìn)行線性化：

M₁(t)≥0，M₂(t)≥0

M₁(t)≥P_m，1(t)，M₁(t)≥-p_m，1(t)

M₂(t)≥P_m，2(t)，M₂(t)≥-P_m，2(t)；

式中，P_m,1(t)和P_m,2(t)為t時(shí)段第m個(gè)智能軟開關(guān)的兩個(gè)換流器的有功輸出功率；

(2)目標(biāo)函數(shù)中系統(tǒng)電壓越限情況f_V是閾值函數(shù)，即當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓U_i(t)不在節(jié)點(diǎn)電壓幅值的優(yōu)化區(qū)間[U_thr,min,U_thr,max]內(nèi)時(shí)，目標(biāo)函數(shù)中f_v產(chǎn)生作用，引入表示電壓越限情況的輔助變量并增加約束進(jìn)行線性化

式中，U_2,i(t)代表t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值的二次項(xiàng)，U_thr,max和U_thr,min分別為節(jié)點(diǎn)電壓幅值的優(yōu)化區(qū)間上、下限；

(3)目標(biāo)函數(shù)中系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗與系統(tǒng)交流潮流約束條件中的含有二次項(xiàng)和采用U_2,i(t)和I_2,ij(t)替換二次項(xiàng)和進(jìn)行線性化；

系統(tǒng)交流潮流約束經(jīng)替換二次項(xiàng)后，松弛為二階錐約束

||[2P_ij(t) 2Q_ij(t)I_2,ij(t)-U_2,i(t)]^T||₂≤I_2，ij(t)-U_2，i(t)

式中，U_2,i(t)和I_2,ij(t)分別代表t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值二次項(xiàng)和支路ij電流幅值二次項(xiàng)，P_ij(t)為t時(shí)段支路上節(jié)點(diǎn)i流向節(jié)點(diǎn)j的有功功率，Q_ij(t)為t時(shí)段支路上節(jié)點(diǎn)i流向節(jié)點(diǎn)j的無(wú)功功率；

(4)智能軟開關(guān)容量約束為非線性約束，轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)錐約束

式中，P_m,1(t)和P_m,2(t)為t時(shí)段第m個(gè)智能軟開關(guān)的兩個(gè)換流器的有功輸出功率；Q_m,1(t)和Q_m,₂(t)為t時(shí)段第m個(gè)智能軟開關(guān)兩個(gè)換流器輸出的無(wú)功功率；S_m,1,max和S_m,2,max、分別為第m個(gè)智能軟開關(guān)兩個(gè)換流器的接入容量；

(5)有載調(diào)壓變壓器運(yùn)行約束采用U_2,i(t)和I_2,ij(t)替換二次項(xiàng)和后表示為

k_ij(t)＝k_ij，0+K_ij(t)Δk_ij

式中，U_2,i(t)代表t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值的二次項(xiàng)，k_ij(t)為t時(shí)段支路ij上有載調(diào)壓變壓器的變比，K_ij(t)為t時(shí)段支路ij上有載調(diào)壓式變壓器的檔位；k_ij,0、Δk_ij分別為支路ij上有載調(diào)壓變壓器的標(biāo)準(zhǔn)變比和調(diào)節(jié)步長(zhǎng)；

整數(shù)變量K_ij(t)可用一組二進(jìn)制變量b_ij,k(t)表示為

式中，k代表有載調(diào)壓變壓器檔位的索引變量，為支路ij上有載調(diào)壓式變壓器可調(diào)的最大檔位；

代入有載調(diào)壓變壓器運(yùn)行約束后可得

式中，U_2,i(t)和U_2,j(t)代表t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i和j的電壓幅值的二次項(xiàng)，k代表有載調(diào)壓變壓器檔位的索引變量，為支路ij上有載調(diào)壓式變壓器可調(diào)的最大檔位，k_ij,0、Δk_ij分別為支路ij上有載調(diào)壓變壓器的標(biāo)準(zhǔn)變比和調(diào)節(jié)步長(zhǎng)，b_ij,k(t)為二進(jìn)制變量；

連續(xù)變量和二進(jìn)制整數(shù)變量的非線性乘積U_2,j(t)b_ij,k(t)可采用輔助變量表示，并增加約束進(jìn)行線性化

0≤b_ij，k(t)≤1 b_ij，k(t)∈Z

式中，U_j,min和U_j,max分別為節(jié)點(diǎn)j的最小允許電壓值和最大允許電壓值，U_2,i(t)和U_2,j(t)代表t時(shí)段節(jié)點(diǎn)i和j的電壓幅值的二次項(xiàng)，k代表有載調(diào)壓變壓器檔位的索引變量，為支路ij上有載調(diào)壓式變壓器可調(diào)的最大檔位，k_ij,0、Δk_ij分別為支路ij上有載調(diào)壓變壓器的標(biāo)準(zhǔn)變比和調(diào)節(jié)步長(zhǎng)；b_ij,k(t)為二進(jìn)制變量；

4)將得到的混合整數(shù)二階錐模型采用可解混合整數(shù)二階錐規(guī)劃的數(shù)學(xué)求解器進(jìn)行求解；

5)輸出步驟4)的求解結(jié)果，包括智能軟開關(guān)的傳輸功率值和兩端的無(wú)功出力值、分布式電源和儲(chǔ)能裝置的有功無(wú)功出力值、投切的電容器組數(shù)、靜止無(wú)功補(bǔ)償器的無(wú)功補(bǔ)償值、有載調(diào)壓變壓器的分接頭位置、網(wǎng)絡(luò)潮流結(jié)果以及系統(tǒng)總損耗和系統(tǒng)電壓越限情況。