CN104836227A - 基于案例推理的配电网主动电压控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于案例推理的配电网主动电压控制方法：构造适用于主动配电网电压控制的案例库，并通过离线的系统仿真方式或在线反馈方式建立所述案例库；对配电网电压进行在线监测，当配电网中任一母线电压超过界限时，检索出相似度最高的N个电压控制方法；对当前网络情况进行仿真和潮流计算，选取能成功通过在线验证的且相似度最高的一个电压控制方法，并将所述的电压控制方法应用于配电网实时仿真系统中，形成闭环控制，并作为新的案例写入案例库中，对未能通过在线验证的电压控制方法降低相似度系数。本发明既可以用于配电网运行安全的实时在线监测控制系统，为配电网的运行提供实时的指导方案；也可以作为离线计算平台，以指导配电网的运行以及短期规划。

Description

基于案例推理的配电网主动电压控制方法

技术领域

本发明涉及一种主动配电网安全运行及预防控制方法。特别是涉及一种基于案例推理的配电网主动电压控制方法。

背景技术

随着经济发展，负荷逐年增加以及全球节能减排战略的不断推进，分布式能源(DistributedEnergy Resource,DER)，特别是可再生/间歇式能源，微网(Micro Grid,MG)以及分布式储能系统(Energy Storage System,ESS)，不断地渗透至配电网，使得配电网面临越来越多的机遇与挑战[1-4]，主要表现在：DER的并网运行，使得配电网成为具有多源属性的有源配电网络，系统运行调控难度将增加。各种随机因素和不确定因素在不同的时间和空间尺度上相互叠加，使得智能配电系统成为相互耦合的强非线性复杂系统。新技术的应用，使得配电网可控性，可观测性和交互性有了显著提升[1-2]。

现阶段，已有的配网控制管理系统无法完全适应上述变化，只能采取就地消纳和局部控制相结合的方式被动地接纳DER。如：若DER所发电力过剩，系统只能降低或切断DER出力来平衡本地负载，DER无法参与配电网的最优潮流运行；当配电网出现故障时，DER将退出运行或采用孤岛运行，无法与配电自动化实现协调控制；各个MG之间独立运行，缺乏协调，对配电网经济运行和安全性提升效果有限，使得MG自身优势难以充分发挥；需求侧响应以及智能量测体系(Advance Metering Infrastructure,AMI)，由于缺乏有效的综合控制决策系统而难以参与配电网的优化运行。一些配电网运营商不得不采用“last in first off”的手段，即根据DER并网时间的先后来硬性控制DER的运行状态[3-4]。

随着配电管理和配电自动化系统的不断完善，使得配电网具有了主动性的特征。主动配电网(Active Distribution Network，ADN)是一种新型的、区别于微网的大规模分布式电源接入配电网的方式，一方面可以协调控制包括分布式电源、储能装置、可控负荷、需求侧管理等在内的多种分布式能源，加大配电网对可再生能源的接纳能力，提升配电网的资产利用率；另一方面可以满足更加高级的配电自动化应用，可以动态选择经济、可靠的运行方式、拓扑结构，呈现出比传统的配电网更加灵活的运行特征[5]。2010年CIGRE提出了将主动配电网作为未来配网发展的主要技术方向之一。主动配电网的定义是由CIGRE的C6.11工作组提出的[6]，包括：

●能够根据实时的量测信息，主动地控制配网中的DER(包括：分布式电源,负荷以及ESS等)的运行状态；

●配电网运营商(distribution network operator,DNO)可以通过改变网络拓扑结构来控制网内潮流；

●能够使DER融合到配电网中而不是简单的连接到配电网络，在适当的监管和协议下DER可以承担系统支持/管理的责任。

近年来，欧盟提出将自动化、通信以及先进的电力电子等技术引入到配电网的主动管理(Active Distribution Network Management，ADM)之中，主导了ADM相关示范工程[7]；美国在主动配电网及其相关领域也开展了大量的研究工作；在我国由国网公司牵头实施的国家高技术研究发展计划(863计划)“主动配电网关键技术研究及示范”也正在开展针对主动配电网条件下的协同优化调度、交互控制技术等方面的研究。

电压的稳定对配电网优化运行，消纳间歇性能源起到主导作用。利用主动配电网的主动性可对不断变化的配电网运行状态进行实时监控及控制，以给出当前运行方式下配电网最优运行状态，在到达配网电压运行限制时采取相应的控制措施，及时调整运行方式，可以极大的提高网络运行的安全性，具有重要现实意义。

国内外已开展大量针对配电网电压控制方法的研究工作：Vovos博士等人分别验证了集中式电压控制和分布式电压控制下DG的渗透率。其中，集中式电压控制根据量测系统对网络进行状态估计，然后应用最优潮流(optimal power flow,OPF)对DG进行综合调度。而分布式电压控制应用自动电压调整设备(automatic voltage regulator,AVR)结合分布式电源功率因数调节来对电压进行控制。在两种控制方法下，DG的接入率都有明显的提高[8]。Hird博士等人提出了一种控制AVC继电器的电压控制方法。该方法已经成功的应用于英国的33/11kV变电站。该控制方法包含一个状态估计模块和一个控制器。状态估计模块应用加权最小二乘法和牛顿-拉夫逊法计算网络上每个节点的电压期望值和标准偏差。控制器则将计算出的电压值与限值进行比对，如果存在电压超限现象，控制器则会通过调整AVC的目标电压来控制OLTC的分头位置[9]。Bignucolo博士等人于2008年提出了一种配电管理系统协调控制器(distributionmanagement system coordinated controller.DMSCC)。这种控制方法是将OLTC控制与无功优化管理相协调。另外，DMSCC在控制电压的同时尽量减少对DG有功输出的削减。同样，DMSCC也具备一个状态估计模块，用于加强控制器的效率和前瞻性[10]。Zhou和Bialek教授于2007年提出了一种电压敏感因子的算法，用于存在多个DG的11kV配电网的电压控制中。这种算法通过削减一个或多个DG的有功输出来实现电压控制，而DG有功输出削减的多少，以及哪个DG的有功将会削减，则是由敏感因子决定的。敏感因子是以DG输出最大化和网络损耗最小化为优化目标，并随着网络运行状态的变化而实时变化[11]。

然而，未来大规模的分布式电源将接入配电网，当前的配电网电压控制方法具有以下不足：

1、无论是正常运行状态下还是紧急状态下的电压控制往往是被动的，无法对系统运行安全性情况起到充分的预警作用，不符合当今主动配电网的发展需求；

2、当前的配电网电压控制目标单一，无法充分计及配电网运行时大量外部不确定因素，进而引发系统运行中的潜在安全性隐患。

参考文献

[1].余贻鑫，栾文鹏.智能电网[J],电网与清洁能源，2009,25(1)：7-11.

[2].Yu Yixin,Luan Wenpeng,Smart Grid[J],Power System and Clean Energy，2009,25(1)：7-11.

[3].王成山，李鹏，分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战[J],电力系统自动化,2010，34(2)：10-14.

[4].Wang Chengshan,Li Peng，Development and Challenges of Distributed Generation,the MicroGrid and Smart Distribution System，Automation of Electric Power Systems，2010，34(2)：10-14.

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Zeng Bo,Liu Nian,Zhang Yuying,et al.Bi-level scenario programming of active distributionnetwork for promoting intermittent distributed generation utilization[J].Transactions ofChina Electrotechnical Society,2013,28(9):155-163.

[8].Vovos P N,Kirprakis A E,Wallace A R et al.Centralised and distributed voltage control:Impacton distributed generation penetration[J].IEEE Trans.on Power Systems,2007,22(1)：476-482.

[9].Hird M,Jenkins N,Taylor P.An active 11kV Voltage Controller:Practical Considerations[C],in Proc.of CIRED 17th International Conference on Electricity Distribution,Barcelona,Spain,2003.

[10].Bignucolo F,Caldon R,Prandoni V,Radial MV networks voltage regulation with distributionmanagement system coordinated controller[J],Electric Power Systems Research,2008,78(1)：634—645.

[11].Zhou Q,Bialek J W,Generation curtailment to manage voltage constraints in distributionnetworks[J],IET Generation,Transmission&Distribution,2007,1(3)：492—498.

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种通过案例推理的方式对配电网电压进行主动控制，为在含多个分布式电源的配电网中实现分布式电压控制的基于案例推理的配电网主动电压控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于案例推理的配电网主动电压控制方法，包括如下步骤：

1)首先构造适用于主动配电网电压控制的案例库，并通过离线的系统仿真方式或在线反馈方式建立所述案例库；

2)对配电网电压进行在线监测，当配电网中任一母线电压超过界限时，采用CBR中的最近邻法对案例库进行检索，检索出相似度最高的N个电压控制方法，所述的N为大于1的整数；

3)根据所测得的配电网电压实时数据对当前网络情况进行仿真，并进行潮流计算，将检索到的N个电压控制方法依次验证，选取能成功通过在线验证的且相似度最高的一个电压控制方法，并将所述的电压控制方法应用于配电网实时仿真系统中，形成闭环控制；

4)将成功应用于配电网实时仿真系统中的电压控制方法，作为新的案例写入案例库中，对未能通过在线验证的电压控制方法降低相似度系数，通过自学习的过程，不断训练案例库，形成更贴近调度运行实际的案例库。

步骤1)所述的适用于主动配电网电压控制的案例库，是建立适用于任何电压等级和拓扑结构的配电网络，案例库遵循IEC 61850的数据结构，并能够直接与IED进行通讯和信息交互。

步骤1)所述的离线的系统仿真方式是通过OPF仿真模块中建立不同的目标函数来计算出相应的电压控制方法。

步骤1)所述的在线反馈方式是将调度中心的实际控制方式加入到案例库中，形成更贴近调度运行实际情况的控制策略案例库。

步骤2)所述的最近邻法对案例库进行检索是：

每个参数的相似度因子应用下述公式计算：

$S_i=1-\frac{|V_c-V_p|}{R}---\left(1\right)$

而案例的整体相似度因子则表示为各个参数相似度因子的总和：

$S_O=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i\×{\mathrm{\ω}}_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_i}---\left(2\right)$

其中,S_i和S_O分别表示单个参数的相似度因子和案例整体的相似度因子；|V_c-V_p|表示某一参数案例库中数值与当前实际案例数值差的绝对值；R表示某一参数数值范围；N表示案例中参数的个数；而ω_i表示根据经验设定的加权因子，根据离线系统仿真和调度中心专家系统的经验，DG的功率输出，变压器分头位置以及靠近DG连接点母线的电压值等都是CBR系统中的重要参数，因此系统给予相对高的加权因子，取值范围为[0.981]之间。

步骤3)具体是根据所测得的实时数据对当前网络情况进行仿真，并进行潮流计算，然后将通过最近邻法查询到的N个电压控制方法依次验证，如电压控制方法能够将网络上所有节点都控制在设定的电压限值之内，且不影响电网其他指标的情况下，所述的电压控制方法将通过在线验证模块的考察，并将所述的电压控制方法应用于配电网实时仿真系统中，形成闭环控制，并报送调度控制中心；反之，不能通过在线验证模块考察的电压控制方法，将从检索到的N个电压控制方法列表中清除。

本发明的基于案例推理的配电网主动电压控制方法，既可以用于配电网运行安全的实时在线监测控制系统，为配电网的运行提供实时的指导方案；也可以作为离线计算平台，利用配电网运行的历史数据以及预测的负荷水平，离线计算出配电网的安全经济运行方式，以指导配电网的运行以及短期规划。具有以下优点：

1、CBR可以应用于不同大小，不同拓扑结构的网络中，且计算过程中不会出现不收敛的情况；

2、CBR可以在网络数据出现异常或者模型不精确的情况下完成电压控制方法的推理；

3、CBR案例库中的控制方法主动地控制配网中的DER的运行状态，主动改变网络拓扑结构，DER较大程度承担系统电压控制的责任；

4、CBR案例库中的控制方法可因地制宜，视情况不同优化、组合控制网络中可控资源；

5、CBR可以提供更贴近调度运行实际情况的控制方法。

附图说明

图1是CBR电压控制系统构成示意图；

图2是本发明的基于案例推理的配电网主动电压控制方法的流程图；

图3是实时仿真测试平台构成示意图；

图4是10kV测试网络拓扑图；

图5是配电网产生过电压现象曲线图；

图6是分布式电源有功和无功定值控制曲线图；

图7是主动负荷切负荷定值控制曲线图；

图8是OLTC变压器分头调节曲线图；

图9是数据丢失的情况下DG2母线电压值曲线图；

图10是数据丢失的情况下OLTC变压器分头调节曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的基于案例推理的配电网主动电压控制方法做出详细说明。

本发明的基于案例推理的配电网主动电压控制方法，包含以下功能：

1、自动检测/预测电网中的电压超限现象；2、在保证系统安全和最大程度保证清洁能源输出的情况下，即时提供电压控制方法；3、专家知识库功能；3、控制方法在线仿真验证。本发明方法

的施行将实时满足配电网运行的安全裕度要求，有效提高配电网运行的可靠性及主动性，同时，为配电网的运行以及短期规划提供指导，达成较好的经济效益和社会效益。为此，本发明的方法是基于案例推理的配电网主动电压控制方法，为实现以上功能，本发明的方法采用离线与在线相结合的案例式推理(case based reasoning,CBR)方法来实现分布式智能电压控制。

CBR是一种类比推理方法，它仿照人类思维模式建立专家系统求解问题，这与人类对自然问题的认知方式相一致。它强调人类在解决问题时，通常依靠以往的经验积累，其核心是对过去类似情况处理经验适当修改来解决新的问题。过去的类似情况及其处理技术被称之为案例(case)。利用过去的案例可评价新问题及求解方案，并且对可能的错误进行预防。

图1阐述了CBR电压控制系统的基本算法，包含了从电压越限监测，到案例推理，从而最终提出控制策略的全过程。CBR电压控制系统首先会根据配电网中的过电压现象特征，在案例库中进行相似度匹配，将检索出的相似案例按照相似度从高到低排列。但是由于案例参数与实际配网参数存在差异，推理出的电压控制方法未必能成功解决实际网络中的过电压问题。因此，CBR电压控制系统增加了在线仿真验证模块，将检索出的电压控制方法应用于当前的过电压问题中，以验证该方法的控制效果。

成功通过在线仿真验证的电压控制方法可以直接传递给配网调度控制中心，控制中心可根据经验和实际情况直接应用或修改CBR所提供的电压控制方法。实际应用的控制方法和当前过电压现象的各项参数将会形成一个新的案例加入到案例库中，这种反馈机制形成了CBR的自学习过程。

如图2所示，本发明的基于案例推理的配电网主动电压控制方法，包括如下步骤：

1)首先构造适用于主动配电网电压控制的案例库，并通过离线的系统仿真方式或在线反馈方式建立所述案例库；

一个完备的案例库是CBR电压控制系统至关重要的核心部分，就CBR电压控制系统而言，所述的适用于主动配电网电压控制的案例库，是建立适用于任何电压等级和拓扑结构的配电网络，案例库遵循IEC 61850的数据结构，并能够直接与IED进行通讯和信息交互，即可以直接与变电站自动化设备和智能电子装置(intelligent electronic device,IED)进行通讯和信息交互；

所述的离线的系统仿真方式是通过最优潮流(optimal power flow,OPF)仿真模块中建立不同的目标函数来计算出相应的电压控制方法；

本发明中OPF目标函数为网损最小且分布式电源发电量最大，可以表示为下式:

等式约束包括：

$P_{G_i}-P_{L_i}-\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n_{\mathrm{bus}}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{ij}}(V,\mathrm{\θ},T)=0---\left(4\right)$

$Q_{G_i}-Q_{L_i}+Q_{C_i}-\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n_{\mathrm{bus}}}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{\mathrm{ij}}(V,\mathrm{\θ},T)=0---\left(5\right)$

不等式约束包括：

$S_{\mathrm{ij}}\≤S_{\mathrm{ij}}^{\max }---\left(6\right)$

$V_i^{\min }\≤V_i\≤V_i^{\max }---\left(7\right)$

$P_{G_i}^{\min }\≤P_{G_i}\≤P_{G_i}^{\max }---\left(8\right)$

$Q_{G_i}^{\min }\≤Q_{G_i}\≤Q_{G_i}^{\max }---\left(9\right)$

$Q_{C_i}^{\min }\≤Q_{C_i}\≤Q_{C_i}^{\max }---\left(10\right)$

$t_k^{\min }\≤t_k\≤t_k^{\max }---\left(11\right)$

其中L_ij表示线路i与j之间的有功功率损耗；P_Gi和Q_Gi分别表示分布式电源的有功和无功功率,；P_Li和Q_Li分别表示节点i处的负荷有功功率和无功功率；P_ij和Q_ij分别表示i与j节点间的有功功率和无功功率；Q_C表示无功补偿吸收/发出的无功；t_k表示变压器分接头位置；S_ij表示i与j节点间的潮流；α以及β分别为相应的加权,其中α为正,而β为负。

所述的在线反馈方式是将调度中心的实际控制方式加入到案例库中，形成更贴近调度运行实际情况的控制方法案例库。

2)对配电网电压进行在线监测，当配电网任一母线电压超过界限时，采用CBR中的最近邻法(nearest neighbour,NN)对案例库进行检索，检索出相似度最高的N个电压控制方法，所述的N为大于1的整数；

所述的最近邻法对案例库进行检索是：

每个参数的相似度因子应用下述公式计算：

$S_i=1-\frac{|V_c-V_p|}{R}---\left(1\right)$

而案例的整体相似度因子则表示为各个参数相似度因子的总和：

$S_O=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i\×{\mathrm{\ω}}_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_i}---\left(2\right)$

其中,S_i和S_O分别表示单个参数的相似度因子和案例整体的相似度因子；|V_c-V_p|表示某一参数案例库中数值与当前实际案例数值差的绝对值；R表示某一参数数值范围；N表示案例中参数的个数；而ω_i表示根据经验设定的加权因子。根据离线系统仿真和调度中心专家系统的经验，DG的功率输出，变压器分头位置以及靠近DG连接点母线的电压值等都是CBR系统中的重要参数，因此系统给予相对较高的加权因子，取值范围为[0.981]之间。

对于某些案例，CBR电压控制系统会检索出多种控制方法，且他们的相似度接近。为此，CBR电压控制系统从调度运行实际出发，为每种控制方法设置了优先因子，优先因子最高的控制方法将作为首选项提供给调度运行中心。

变电站自动化设备对网络中的母线电压值进行实时监测，当电压出现超限情况时，相应的时间、地点(母线位置以及周围负荷情况)和电压值都被详细的记录到电压监测模块当中，当电压超限情况连续并超过一定时间后(时间视不同类型的网络而定)，CBR电压控制系统会认定网络中出现了过电压的现象，并启动电压控制系统。

CBR电压控制系统会收集相关的网络数据，并正式形成一个当前电压超限的案例。CBR电压控制系统开始从案例库中对当前案例进行自动查询，并将查询出的控制方法根据计算出的相似度因子从高到低排列。其中，相似度最高的N个控制方法将用于接下来的在线验证模块。

3)根据所测得的配电网电压实时数据对当前网络情况进行仿真，并进行潮流计算，将通过最近邻法检索到的N个电压控制方法依次验证，选取能成功通过在线验证的且相似度最高的一个电压控制方法,并将其应用于配电网实时仿真系统中，形成闭环控制；

具体是根据所测得的实时数据对当前网络情况进行仿真，并进行潮流计算，然后将通过最近邻法查询到的N个电压控制方法依次验证，如电压控制方法能够将网络上所有节点都控制在设定的电压限值之内，且不影响电网其他指标的情况下，所述的电压控制方法将通过在线验证模块的考察。通过在线验证的且相似度最高的一个电压控制方法，将应用于配电网实时仿真系统中，形成闭环控制，同时报送调度控制中心。反之，不能通过在线验证模块考察的电压控制方法，将从检索到的N个电压控制方法列表中清除。

4)将成功应用于配电网实时仿真系统中的电压控制方法，作为新的案例写入案例库中，对未能通过在线验证的电压控制方法降低其相似度系数。通过自学习的过程,不断训练案例库,形成更贴近调度运行实际的案例库。

本发明基于案例推理的配电网主动电压控制方法的仿真结果显示经实时仿真平台的测试，CBR主动电压控制方法能够有效的检测并给出一系列的电压控制措施以达到消除电压超限现象的目的。这些控制措施是在考虑多馈线、多种控制方式的基础上，经过CBR电压控制系统推理得出的。案例库中的控制措施多采取主动负荷定值控制，DG有功和无功调节的方式，而OLTC作为辅助控制方式，这就减少了馈线之间的相互干扰，从而能够分布式解决电压问题。显然，这种方式较传统的仅靠调节OLTC实现电压控制的AVC控制模式更为灵活和有效。

同时，在传输数据不连续或者通讯不可靠的情况下，本方法的CBR电压控制系统仍可为系统提供电压控制方法。实际上，相对输电网，10kV配电网络量测信息冗余度低，采集稳定性差，显然本方法的CBR方法更具有工程实际意义。

5)实时仿真算例

实时(real-time,RT)电力系统仿真平台是基于实际网络重新构造的一个适用于验证控制方法的配电网仿真系统。它既可应用实时测量数据，又可实现闭环测试仿真。网络中的各项参数，例如：负荷量，DG发电量和变压器分头位置等，都来源于所测试配电网的实时/历史数据或者测试者自定义的配置文件。当系统在这个准稳态测试网络模型中检测到参数变化时，系统将自动进行潮流计算分析。

本发明中的RT电力系统仿真平台的另外一个重要特点是可以与变电站自动化设备进行通讯，这是通过应用OPC container和IEC61850标准来实现的。这与实际控制系统与网关的通讯一致，使得该仿真测试更有实际应用价值。图3所示为实时仿真平台的架构。

图4所示的测试网络为包含40条母线，2个DG和3组变压器的10kV辐射状配电网。

为充分鉴定本发明提出的CBR电压控制系统能否有效的解决电网中的电压超限问题，RT仿真平台上进行了一系列测试。其中，OLTC、主动负荷调节，DG有功调节和DG功率因数调节作为主要的电压控制策略。下面从三个角度进行算例仿真分析：

1)首先根据OPF对算例系统进行离线分析，构建适用于该算例的典型案例库；

2)基于算例系统负荷水平以及分布式电源出力情况，监测各个节点电压水平，并在电压出现越限的情况下，启动CBR电压控制系统，进行案例检索；

3)在2)的基础上，测试当传输数据不连续或者通讯不可靠的情况下，CBR电压控制系统是否有容错能力，且有效的解决电网中的电压超限问题。

图5中显示了当网络中负荷下降且DG1和DG2在最大输出状态时，DG1(图中实线)和DG2(图中虚线)接入点处母线产生过压现象(基于主动并提前感知电压问题的思想,本仿真测试将电压上下限设为±4％,从而为配电网运营商提供充分的时间与策略去解决电压稳定问题)。CBR电压控制策略执行了一系列控制手段以达到将电压恢复到正常的目的，其中包括DG2有功和无功给定值控制以及主动负荷定值控制(见图6和7)，以及OLTC调节(见图8)。

由于配电网数据量较大，且时常伴随部分数据丢失的情况，因此以下针对数据丢失的现象进行容错性测试。如图9所示，DG2连接点处母线产生了过电压的现象，同时BUS12母线和DG2母线传感器测量数据部分丢失。图中+表示BUS12母线数据丢失而×表示DG2母线数据丢失。图10显示了CBR电压控制系统在部分数据丢失的情况下应用调节OLTC分头位置的方式成功解决了网络中的过电压现象。

从发现电压超限现象到为调度通信中心提供多个电压控制方法，CBR电压控制系统可以在几秒钟内完成全过程。CBR电压控制系统运算过程不会产生不收敛的现象，且在线验证模块将对推理出的控制方法进行验证，因此CBR总能为系统提供能够解决电压超限问题的控制方法。对于量测点冗余度较低的10kV配电网，CBR只需要对部分重要节点进行数据采集，当然，CBR也可以从状态估测系统中取得估测值用于案例检索。

对含多个DG的10kV配电网，仿真测试结果显示，CBR提供的电压控制方法可以有效的解决电压超限的问题。根据调度中心的要求，以及以往调度运行的经验，CBR可通过自学习的方式，不断丰富案例库，定制适合该网络的贴近调度运行实际的电压控制方法。同样，在线验证模块大大提高了CBR所提供的电压控制方法的可靠性。

本发明既可以用于配电网运行安全的实时在线监测控制系统，为配电网的运行提供实时的指导方案；也可以作为离线计算平台，利用配电网运行的历史数据以及预测的负荷水平，离线计算出配电网的安全经济运行方式，以指导配电网的运行以及短期规划。

Claims (6)

1.一种基于案例推理的配电网主动电压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)首先构造适用于主动配电网电压控制的案例库，并通过离线的系统仿真方式或在线反馈方式建立所述案例库；

2)对配电网电压进行在线监测，当配电网中任一母线电压超过界限时，采用CBR中的最近邻法对案例库进行检索，检索出相似度最高的N个电压控制方法，所述的N为大于1的整数；

3)根据所测得的配电网电压实时数据对当前网络情况进行仿真，并进行潮流计算，将检索到的N个电压控制方法依次验证，选取能成功通过在线验证的且相似度最高的一个电压控制方法，并将所述的电压控制方法应用于配电网实时仿真系统中，形成闭环控制；

4)将成功应用于配电网实时仿真系统中的电压控制方法，作为新的案例写入案例库中，对未能通过在线验证的电压控制方法降低相似度系数，通过自学习的过程，不断训练案例库，形成更贴近调度运行实际的案例库。

2.根据权利要求1所述的基于案例推理的配电网主动电压控制方法，其特征在于，步骤1)所述的适用于主动配电网电压控制的案例库，是建立适用于任何电压等级和拓扑结构的配电网络，案例库遵循IEC 61850的数据结构，并能够直接与IED进行通讯和信息交互。

3.根据权利要求1所述的基于案例推理的配电网主动电压控制方法，其特征在于，步骤1)所述的离线的系统仿真方式是通过OPF仿真模块中建立不同的目标函数来计算出相应的电压控制方法。

4.根据权利要求1所述的基于案例推理的配电网主动电压控制方法，其特征在于，步骤1)所述的在线反馈方式是将调度中心的实际控制方式加入到案例库中，形成更贴近调度运行实际情况的控制策略案例库。

5.根据权利要求1所述的基于案例推理的配电网主动电压控制方法，其特征在于，步骤2)所述的最近邻法对案例库进行检索是：

每个参数的相似度因子应用下述公式计算：

$S_i=1-\frac{{|V}_c-V_p|}{R}---\left(1\right)$

而案例的整体相似度因子则表示为各个参数相似度因子的总和：

$S_O=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i\×{\mathrm{\ω}}_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_i}---\left(2\right)$

其中,S_i和S_O分别表示单个参数的相似度因子和案例整体的相似度因子；|V_c-V_p|表示某一参数案例库中数值与当前实际案例数值差的绝对值；R表示某一参数数值范围；N表示案例中参数的个数；而ω_i表示根据经验设定的加权因子，根据离线系统仿真和调度中心专家系统的经验，DG的功率输出，变压器分头位置以及靠近DG连接点母线的电压值等都是CBR系统中的重要参数，因此系统给予相对高的加权因子，取值范围为[0.98 1]之间。

6.根据权利要求1所述的基于案例推理的配电网主动电压控制方法，其特征在于，步骤3)具体是根据所测得的实时数据对当前网络情况进行仿真，并进行潮流计算，然后将通过最近邻法查询到的N个电压控制方法依次验证，如电压控制方法能够将网络上所有节点都控制在设定的电压限值之内，且不影响电网其他指标的情况下，所述的电压控制方法将通过在线验证模块的考察，并将所述的电压控制方法应用于配电网实时仿真系统中，形成闭环控制，并报送调度控制中心；反之，不能通过在线验证模块考察的电压控制方法，将从检索到的N个电压控制方法列表中清除。