[發明專利]一種基于數據驅動的配電網動態自主重構方法及系統

有效

• 申請號: 202010831093.8
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111917134B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 張玉敏;吉興全;尹孜陽;王金玉;葉平峰;周安平;鐘世民;張心怡
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;G06F30/18;G06F30/27;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06F111/04;G06F113/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

1.一種基于數據驅動的配電網動態自主重構方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取電力系統的節點負荷數據以及分布式電源出力數據；

將獲取到的數據輸入到訓練好的長短期記憶網絡中，得到實時重構解；

根據當前節點負荷、分布式電源出力和上一控制時段的拓撲結構，得到第二運行成本，根據前節點負荷、分布式電源出力和實時重構解，得到第一運行成本；

當第二運行成本大于第一運行成本時，拓撲結構更新，否則維持當前拓撲結構不變；

數據集獲取方式為：

將配電網的穩態潮流約束轉換為二階錐形式，然后結合功率矩和基本環路矩陣，得到一種改進的二階錐規劃方法，結合歷史數據和改進的二階錐規劃方法，獲得滿足DL需求的DNR控制策略數據集；

具體包括：

S1：配電網重構模型

S1.1：數學模型

在目標函數中引入開關的動作成本，目標函數表述為：

式中，為t時刻的電價，I_k,t為t時刻的支路k的電流，R_k為支路k的阻抗，c_s為開關動作成本，Δd_t為t時刻的動作開關數；

在優化目標函數的同時，需滿足以下約束條件：

S1.1.1：潮流方程約束

采用徑向交流網絡的DistFlow方程計算潮流，表述為：

式中，P_k,t和Q_k,t分別為t時刻流過支路k的有功和無功功率，和分別為t時刻節點i的有功和無功注入功率，U_i,t為t時刻的節點i的電壓，和分別為t時刻與節點i相連的DG的有功和無功出力，和分別為t時刻節點i發電機的有功和無功出力；和分別為t時刻節點i的有功和無功負荷需求；Ω(b)為支路集合；k(i,j)為首節點是i末節點為j的支路；

S1.1.2：電壓安全約束

節點電壓約束確保DNR期間所有節點電壓均在安全工作范圍內；

表述為：

U_imin≤U_i,t≤U_imax

式中，U_i,max和U_i,min分別為節點i電壓上下限；

S1.1.3：支路功率和電流約束

支路功率和電流約束確保DNR期間所有支路功率和電流都在安全運行范圍內；

表述為：

式中，S_k,max為支路k視在功率的上限，S_k,t為時刻t支路k的視在功率，I_k,max為流過支路k的電流的上限；α_k為表示支路狀態的布爾變量，如果支路k斷開，α_k＝0；

S1.1.4：DG出力約束

假設DG出力是可控的，且DG應該在有限的功率范圍內工作；

表述為：

式中，和分別為連接到節點i的DG的有功和無功輸出功率上限；

S1.1.5：網絡輻射狀結構約束

配電網為輻射狀運行；

表述為：

β(i,j)+β(j,i)＝α_k

β(i,j)∈{0,1},i＝1,2,...,n,j∈Ω(i)

α_k∈{0,1},k∈Ω(b)

式中，H_κ表示環路κ，Ω(l)表示環路集合，Ω(i)表示節點集合，在DNR過程中，對于支路l，α_l＝1表示該支路是連通狀態，否則，支路為斷開狀態；β中的元素為二進制變量，β(i,j)＝1表示節點i為節點j的父節點；

S1.2：混合整數二階錐轉化方法

采用二階錐松弛和Big-M方法對目標函數進行求解得到最優的重構解；所述二階錐松弛為：定義兩個變量以代替目標函數和潮流約束中的電壓和電流的二次項；所述的Big-M方法為：引入一個大的正數M，將二階錐松弛變換為標準二階錐松弛中的不等式，所述的標準二階錐松弛中的不等式，表述為：

其中，||·||₂為二范數方程，P_k,t和Q_k,t分別為t時刻流過支路k的有功和無功功率，為支路電流平方，為節點電壓平方；

S1.3：基于啟發式算法的編碼規則

基于基本環路矩陣的變量約簡方法，縮減二階錐松弛得到的最優解的可行域；

根據網絡拓撲構建基本環路矩陣，根據功率矩的方法刪除基本環路矩陣中的重復支路，將解空間表示為一個預設形式的矩陣；

使用LSTM訓練數據集，以自動提取系統狀態與最佳重構方案之間的關系；

采用一種基于實時運行成本差異的開關動作函數，以最小化實時運行成本為目標來動態更新開關狀態；

所述第一運行成本與第二運行成本的計算公式為：

式中，為第一運行成本，為第二運行成本，為t時刻的電價。