[發明專利]基于元模型的分布式電源就地電壓無功控制策略求解方法

有效

• 申請號: 201810573680.4
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108767867B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 李鵬;張傳馳;王成山;宋關羽;趙金利
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于元模型的分布式電源就地電壓無功控制策略求解方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)將分布式電源接入點電壓、分布式電源出力、采樣時刻作為輸入，分布式電源無功出力作為輸出，構建用于分布式電源就地電壓無功控制的克里金元模型；所述的克里金元模型表示如下：

Q＝f^Tβ+z(X)

式中，X＝[x₁,x₂,…,x_h,…x_m]^T為輸入量構成的矩陣，m為構建克里金元模型所使用的樣本數，其中，x_h＝[U_h,P_h,t_h]表示構建克里金元模型時第h個輸入量，U_h為構建克里金元模型時第h個輸入量中t_h時刻分布式電源接入點電壓；P_h為t_h時刻分布式電源出力；t_h為第h個輸入量所處的采樣時刻；Q＝[q₁,q₂,…,q_h,…q_m]^T為分布式電源無功出力構成的列向量，q_h表示t_h時刻分布電源的無功出力；f^Tβ表示回歸模型，f為p×m階回歸模型基函數矩陣，β為p×1階待求解的回歸模型基函數系數矩陣，選取常函數作為回歸模型基函數，即p＝1，f|_1×m＝[1,1,…,1]；z(X)表示期望為0、方差為σ²的隨機過程，具有如下特性：

E[z(x_h)]＝0

cov[z(x_h)z(x_l)]＝σ²R(x_h，x_l)

式中，E[z(x_h)]表示z(x_h)的期望；cov[z(x_h)z(x_l)]為z(x_h)和z(x_l)的協方差，x_l是構建克里金元模型時第l個輸入量；R(x_h,x_l)是以θ為參數的相關函數，采用高斯函數作為相關函數：

式中，為x_h和x_l第k維分量之間的距離；θ_k為待求解的相關函數參數矩陣θ的第k維分量；

采用加權最小二乘法以及最大似然估計，分別得到β和σ²的估計值：

β＝[fR(X)^-1f^T]^-1fR(X)^-1Q

式中，R(X)為相關函數構成的關聯矩陣，表示為：

式中，x_m是構建克里金元模型時第m個輸入量；

β、σ²估計值均與相關函數參數矩陣θ有關，通過極大似然估計得到一個無約束的最優化問題：

式中，det[R(X)]表示關聯矩陣R(X)的行列式，根據所述無約束的最優化問題確定相關函數參數矩陣θ，然后得到β和σ²的估計值，進而建立用于分布式電源無功就地優化的克里金元模型

2)在待優化時段t^*開始時采集分布式電源接入點電壓，依據t^*時段的輸入量求解步驟1)構建的克里金元模型；

3)輸出步驟2)求解結果，即為分布式電源就地電壓無功控制策略。

2.根據權利要求1所述的基于元模型的分布式電源就地電壓無功控制策略求解方法，其特征在于，步驟2)所述的求解過程表示為：

基于克里金元模型，將t^*時段分布式電源無功優化結果q^*表示為：

q^*＝β+z(x^*)

式中，為t^*時刻求解克里金元模型的輸入量，其中，U^*為t^*時刻分布式電源接入點電壓；為t^*時刻分布式電源出力的預測值；β為p×1階待求解的回歸模型基函數系數矩陣，選取常函數作為回歸模型基函數，即p＝1；z(x^*)表示期望為0、方差為σ²的隨機過程；

優化結果q^*由分布式電源無功出力列向量Q表示：

q^*＝c^TQ

式中，c為待求的加權系數向量；

由于無偏性的約束限制，t^*時段分布式電源無功優化結果q^*的兩種表達方式滿足均方誤差最小、差的期望為0的約束條件：

式中，E[(c^TQ)²-{β+z(x^*)}²]為t^*時段分布式電源無功優化結果q^*的兩種表達方式的均方誤差；E[c^TQ-{β+z(x^*)}]為t^*時段分布式電源無功優化結果q^*的兩種表達方式的差的期望；

根據所述約束條件，得到加權系數向量c，進而得到分布式電源就地電壓無功優化結果：

q^*＝β+r(X，x^*)TR(X)^-1(Q-f^Tβ)

式中，r(X，x^*)為X與x^*之間的空間相關性：

r(X，x^*)＝[R(x₁，x^*)，R(x₂，x^*)，…，R(x_m，x^*)]^T

式中，X為構建克里金元模型時所使用的輸入量矩陣。