[發明專利]一種配電網的無功優化方法及系統

有效

• 申請號: 201710326336.0
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107039987B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 賈東梨;劉科研;盛萬興;孟曉麗;何開元;胡麗娟;刁贏龍;葉學順;董偉杰;唐建崗;王晨鐘
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司;國網江蘇省電力公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提出一種配電網的無功優化方法及系統，包括：基于配電網建立高維隨機矩陣并計算高維隨機矩陣的協方差矩陣；利用協方差矩陣構造譜分布圓環，確定在譜分布圓環內的待測矩陣；基于待檢測矩陣，確定配電網的無功補償點和和無功補償容量。本發明將高維隨機矩陣理論引入配電網無功優化分析中，為配電網無功優化提供了新的分析方法。

技術領域

本發明涉及配電網的運行技術領域，具體涉及一種配電網的無功優化方法及系統。

背景技術

無功優化可以改善電壓質量并減少網絡損耗，它以無功補償或調節設備為控制手段，屬于非線性規劃問題。傳統的電壓無功優化主要存在以下問題：

1)由于電網分級管理，存在無功電力重復性建設的問題，同時由于其繁瑣的運行，不僅加大了電力成本，而且造成多級設備投資大利用率低及綜合效果差的問題；2)現有無功補償策略往往局限于就地無功補償，不能考慮到全局電壓穩定域的問題，對電網全局無功補償鮮有涉及；3)傳統的無功優化軟件功能單一，不重視電壓無功分析。

由于配電網處于電網的末端，節點多，接線復雜，使得上述問題變得更為突出。特別是無功的全局優化問題，在進行全網無功優化時，若將所有節點都考慮進去，則范圍太大，優化速度慢，達不到理想效果。傳統的無功優化方法已研究和應用多年，但往往需要某些假設條件，且容易陷入局部最優點，難于得到全局最優解。

隨著大數據理論和技術的發展，將基于數據建模的理論分析方法用于電網全局優化，將以往對隨機因素的假設和簡化成為可能。隨機矩陣理論是對復雜系統進行統計分析的重要數學工具之一。它通過對復雜系統的能譜及本征態進行統計分析，得出實際數據的隨機程度，其揭示了實際數據中整體關聯的行為特征。

隨機矩陣理論通過比較隨機的多維時間序列統計特性，可以體現實際數據中對隨機的偏離程度，并揭示實際數據中整體關聯的行為特性。正是這種特定的視角，使得隨機矩陣理論被廣泛應用在物理、金融、數學、生物統計和網絡科學等光裸領域，并逐漸在電力系統領域得到應用。

目前，大數據技術在配電網無功優化技術領域的應用寥寥無幾，因此，本發明的目的在于，提供一種電壓無功優化和隨機矩陣理論相結合的技術方案以滿足現有技術的需要。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提出一種配電網的無功優化方法及系統。

一種配電網的無功優化方法包括步驟：基于配電網建立高維隨機矩陣并計算高維隨機矩陣的協方差矩陣；利用協方差矩陣構造譜分布圓環，確定在譜分布圓環內的待測矩陣；基于待檢測矩陣，確定配電網的無功補償點和和無功補償容量。

基于配電網建立高維隨機矩陣，包括：利用采集到的數據為時間窗，歸一化處理后得到的有功功率矩陣P、無功補償容量矩陣Q和電壓矩陣V，建立高維隨機矩陣Y＝[P；Q；V]；時間窗包括：有功功率矩陣P、無功補償容量矩陣Q和電壓矩陣V。

協方差矩陣為S，其計算公式如下所示：

S＝1/N*Y'*Y；

令Sx＝λx；

其中，x為N維列向量，λ為協方差矩陣S的特征根，Y'為高維隨機矩陣Y的轉置矩陣。

利用協方差矩陣構造譜分布圓環包括：基于譜分布函數f_Y(t)構造外徑為內徑為的譜分布圓環；譜分布圓環滿足下式：

其中，c為高維隨機矩陣Y的長寬比、a為譜分布圓環內徑的平方、b為譜分布圓環外徑的平方，t為待檢測矩陣的特征根。