CN108493945A - 基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法，首先建立静态用户负荷模型，建立配电网节能降损协调优化模型，在保证每条馈线出线侧总功率、网损不变的前提下，对原始配电网拓扑进行简化，采用改进的粒子群优化算法求解配电网节能降损协调优化模型，得到优化时段内各调压设备的调节参数。本发明在用户节能与电网降损的基础上综合考虑各种电压调节设备的经济性，利用简化拓扑以及粒子群算法提升了计算效率，通过优化控制电压来实现用户节能和电网降损的协调统一。

Description

基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法

技术领域

本发明属于供配电技术领域，具体涉及一种基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，一方面电网负荷在持续快速增加，人们对电能质量的要求越来越高；另一方面一次能源的减少及其成本的增加，使节能降耗成为当今社会关注的焦点。在整个电力系统传输网中，约96％的电能输送网来自配电网，配电网直接与用户相连，电能损耗非常大。据统计分析，10kV及其以下配电网络的线损电量约占整个电力网的线损电量的78％。因此进行配电网节能降损的研究具有重要意义。

传统的配电网节能降损通常是指通过降低电网网损来实现节能的效果，因此传统的节能降损化方法一般只关注电网降损方面，即针对某一时刻进行静态无功优化，从而实现电网的节能降耗。上述方法虽然提升了配电系统整体电压水平，降低了配电损耗，但在优化过程中忽略了电压对用户负荷的影响，优化后系统电压水平较高致使负荷用电量增加，给用户带来了不必要的经济损失。从用户的角度，为了降低损耗节约能源，通常采用电力需求侧管理技术，优化用电方式，提高用电效率。但该技术尚未成熟，因各地域用电特点不同存在着法律支持不足、电价结构不合理、激励政策匮乏等问题，而且电力需求侧管理技术一般是以保证电能质量为前提，在实施过程中也无法兼顾电网的损耗情况。本发明综合以上两个方面，通过电压优化控制实现电网降损与用户节能的协调统一。

发明内容

本发明的目的在于协调电网降损和用户节能，提出一种基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法，实现配电网节能降损，解决用户节能和电网降损无法平衡的技术问题。

本发明采用如下技术方案，一种基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法，具体步骤如下：

1)建立不考虑频率特性的静态负荷模型作为用户负荷；

2)建立配电网节能降损协调优化模型，优化模型的目标值为负荷消耗费用、有功网损费用和调压成本的总费用，优化模型的约束包括系统潮流约束、系统运行约束、分布式电源有功出力和无功出力约束、电容器组投切容量约束以及有载调压变压器运行约束；

3)在保证每条馈线出线侧总功率、网损不变的前提下，对原始配电网拓扑进行简化；

4)采用粒子群优化算法求解配电网节能降损协调优化模型，得到优化时段内各调压设备的调节参数。

优选地，在步骤1)中不考虑频率特性的静态负荷模型为：

其中，P_Li、Q_Li分别表示第i节点处所连接负荷的有功功率和无功功率，P₀、Q₀分别表示额定电压时负荷的有功功率和无功功率，V_i(t)表示t时段内第i节点i电压幅值，V_N为额定电压，a_p、b_p、c_p、a_q、b_q、c_q为负荷调节系数，且a_p+b_p+c_p＝1，a_q+b_q+c_q＝1。负荷的有功和无功功率都由三个部分组成，第一部分与电压平方成正比，代表恒阻抗负荷对应的功率；第二部分与电压成正比，代表恒电流负荷对应的功率；第三部分为恒功率负荷对应的功率。

优选地，在步骤2)中负荷消耗费用为配电网负荷在t时段内消耗有功功率产生的费用f_load：

其中，β表示单位电能电价,单位为元/kWh；n表示配电网节点总数，P₀表示负荷在额定电压时的有功功率，V_i(t)表示t时段内第i节点的电压幅值，a_p、b_p、c_p为负荷调节系数，Δt表示调压周期持续时长，单位为小时；

有功网损费用为配电网在t时段内的有功网损产生的费用f_loss：

其中，S_L表示配电网中支路的集合；β表示单位电能电价，单位为元/kWh，P_ij(t)、Q_ij(t)分别表示t时段内支路ij上流向末端节点的有功功率和无功功率，R_ij表示支路ij的电阻；V_j(t)表示t时段内第j节点的电压幅值，Δt表示调压周期持续时长，单位为小时；

调压成本具体为配电系统综合调压成本f_M：

其中，分别表示第g台分布式电源单位有功调节成本和单位无功调节成本，ΔP_g、ΔQ_g分别表示在t时段内第g台分布式电源有功出力和无功出力，M_k、ΔT_k分别表示第k个有载调压变压器分接头档位单位调节成本和调节档位数，M_c、ΔQ_c分别表示第c台电容器组单位投切成本和投切容量，N_DG表示分布式电源总数量，N_k表示有载调压变压器总数量，N_c表示电容器组总数量，Δt表示调压周期持续时长，单位为小时；

目标函数为

min f＝w₁f_loss+w₂f_load+w₃f_M

其中，w₁、w₂、w₃表示权重因子，w₁+w₂+w₃＝1。通常情况下，配电系统有功网损产生的费用远小于负荷有功功率及调压成本，因此在设置权重时应保证三个函数产生的费用在一个数量级下。

优选地，系统潮流约束表示为：

式中，P_Gi(t)、Q_Gi(t)分别表示t时段内第i节点处发电机注入的有功功率和无功功率，P_Li(t)、Q_Li(t)分别表示t时段内第i节点处负荷消耗的有功功率和无功功率，P_DGi(t)表示t时段内第i节点处分布式电源注入的有功功率；Q_Ci(t)表示t时段内第i节点处无功补偿设备的无功出力，V_i(t)、V_j(t)分别表示t时段内第i、j节点的电压幅值，G_ij、B_ij分别表示支路ij的电导和电纳；δ_ij(t)表示t时段内支路ij首端与末端节点的电压相角差；N_b为系统节点总数。

系统运行约束表示为：

|I_ij(t)|≤I_ij,max

V_i,min≤V_i(t)≤V_i,max

式中，I_ij,max表示支路ij上允许通过电流的最大值，V_i,max、V_i,min分别表示第i节点处的电压最大值和最小值；Ii_j(t)为t时段内通过支路ij的电流幅值，V_i(t)为t时段内第i节点的电压幅值；

分布式电源有功出力和无功出力约束表示为：

式中，分别为第g台分布式电源有功出力的上限和下限；分别表示第g台分布式电源无功出力的上限和下限；P_g(t)、Q_g(t)分别表示t时段内第g台分布式电源的有功出力、无功出力；

电容器组投切容量约束表示为：

式中，为第c台电容器组最大投切容量，为第c台电容器组最小投切容量，Q_c(t)为t时段内电容器组投切容量。

有载调压变压器运行约束具体为有载调压变压器分接头档位约束，表示为：

式中，分别为第k个有载调压变压器的可调节档位上限和下限，ΔT_k(t)表示t时段内第k个有载调压变压器调节的档位数。

优选地，在步骤3)中对原始配电网拓扑进行简化的具体步骤为：

(31)含有DG分布式电源和调压设备的节点不简化，称为不可简化节点；

(32)相邻不可简化节点间的负荷节点简化为一个负荷节点；

(33)馈线上未包含不可简化节点的支路简化为一个负荷节点；

(34)馈线上包含不可简化节点的支路按(31)和(32)进行处理；

n个负荷节点简化为1个负荷节点，简化后的网损ΔS'表示为：

网损ΔS'分为有功网损和无功网损两个部分，有功网损ΔP_loss'表示为：

无功网损ΔQ_loss'表示为：

上式变换后得节点简化后的线路阻抗值：

其中，ΔS_l、ΔP_lossl、ΔQ_lossl分别为简化前第l条支路的网损、有功网损和无功网损，N为需要简化的总支路数，R'和X'分别表示简化后线路电阻值和电抗值，C_p、C_q分别表示馈线简化前总有功网损和总无功网损，P₁′和Q₁′分别表示简化后从线路首端节点流出的传输功率有功值和无功值，由简化前后总功率与网损不变得到P₁′＝P₁、Q₁′＝Q₁，P₁和Q₁分别表示简化前从线路首端节点流出的传输功率有功值和无功值，V₀、V₀'分别表示简化前、后线路首端节点电压值。

优选地，采用的粒子群优化算法引入压缩因子，其速度更新公式为：

x_id ^t+1＝x_id ^t+v_id ^t+1

C＝c₁+c₂

式中，分别表示t时刻d维搜索空间中的第i个粒子的位置和速度，分别表示t+1时刻d维搜索空间中的第i个粒子的位置和速度，为压缩因子系数，表示t时刻d维搜索空间中第i个粒子的最优位置，表示t时刻d维搜索空间中所有粒子的最优位置，r₁、r₂为(0,1)区间内均匀分布的随机数，c₁、c₂为学习因子，C为学习因子之和，C大于4。

发明所达到的有益效果：本发明是一种基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法，实现配电网节能降损，解决用户节能和电网降损无法平衡的技术问题；相较于当前配电网节能降损的研究，本发明在不考虑频率特性的情况下建立静态负荷模型，并以此作为用户负荷，考虑用户经济损失；根据用户负荷与电网网损的电压特性，通过优化控制电压来实现用户节能和电网降损的协调统一；配电网节能降损协调优化模型综合考虑了各种电压调节设备的经济性；提出的配电网络拓扑简化方法在复杂的中低压配电网中能降低配电网络节点数及相应参数，有效的提升优化计算效率；采用改进的粒子群优化算法求解目标函数，能有效地控制粒子的飞行速度使算法达到全局探测与局部开采两者间的平衡。

附图说明

图1是本发明的单端供电系统等值电路图；

图2是本发明中基于电压优化的电网降损与用户节能平衡关系示意图；

图3是本发明拓扑简化原理图；

图4是本发明采用改进粒子群优化算法流程图；

图5是本发明拓扑简化后的算例结构图；

图6是本发明在不同优化方案下系统电压分布图。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。

基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法，具体步骤如下：

1)建立不考虑频率特性的静态负荷模型作为用户负荷，根据用户负荷与电网网损的电压特性，可以通过电压优化控制实现用户节能和电网降损的协调统一；

2)在步骤1)的基础上，综合考虑分布式电源、有载调压变压器及电容器组的调节经济性，建立配电网节能降损协调优化模型，优化模型的目标函数为负荷消耗费用、有功网损费用和调压成本的总费用，优化模型的约束包括系统潮流约束、系统运行约束、分布式电源有功出力和无功出力约束、电容器组投切容量约束以及有载调压变压器运行约束；

3)在保证每条馈线出线侧总功率、网损不变的前提下，对原始配电网拓扑进行简化；

4)采用改进的粒子群优化算法求解配电网节能降损协调优化模型，得到优化时段内各调压设备的调节参数，实现配电网的节能降损。

作为一种较佳的实施例，本发明在不考虑频率特性的情况下综合考虑多种类型负荷的电压特性的静态负荷模型为：

其中，P_Li、Q_Li分别表示系统第i节点处所连接负荷的有功功率和无功功率，P₀、Q₀分别表示额定电压时负荷的有功功率和无功功率，V_i(t)表示t时段内第i节点的电压幅值，V_N为额定电压，a_p、b_p、c_p、a_q、b_q、c_q为负荷调节系数，且a_p+b_p+c_p＝1，a_q+b_q+c_q＝1。负荷的有功功率和无功功率都由三个部分组成，第一部分与电压平方成正比，代表恒阻抗负荷对应的功率；第二部分与电压成正比，代表恒电流负荷对应的功率；第三部分为恒功率负荷对应的功率。

以如图1所示的单端供电系统详述步骤1)中所述的可以通过电压优化实现用户节能和电网降损统一的原理：

单端供电系统支路网损可表示为：

单端供电系统负荷可表示为：

式中，S_loss表示t时段内支路的网损；P(t)、Q(t)表示t时段内注入支路末端节点的有功功率和无功功率；P_L、Q_L分别表示负荷的有功功率和无功功率；V(t)表示t时段内末端节点电压幅值；R、X表示支路的阻抗值。

由式(3)～(5)可知，当末端节点电压V发生变化时，负荷功率和电网网损将随之改变。若V增大，负荷功率增大，电网网损减小。因此，可以通过电压优化控制实现用户节能与电网降损的协调统一，如图2所示，即在电压允许偏差范围内存在某一电压值V_ref，且V_min≤V_ref≤V_max，V_min、V_max分别表示节点电压的上限和下限，当末端节点电压V＝V_ref时，实现了用户节能与电网降损的统一。

作为一种较佳的实施例，负荷消耗费用为配电网负荷在t时段内消耗有功功率产生的费用f_load：

其中，β表示单位电能电价,单位为元/kWh；n表示配电网节点总数，P₀表示负荷在额定电压时的有功功率，V_i(t)表示t时段内第i节点的电压幅值，a_p、b_p、c_p为负荷调节系数，Δt表示调压周期持续时长，单位为小时；

有功网损费用为配电网在t时段内的有功网损产生的费用f_loss：

其中，S_L表示配电网中支路的集合，β表示单位电能电价，单位为元/kWh，P_ij(t)、Q_ij(t)分别表示t时段内支路ij上流向末端节点的有功功率和无功功率，R_ij表示支路ij的电阻；V_j(t)表示t时段内第j节点的电压幅值，Δt表示调压周期持续时长，单位为小时；

调压成本具体为配电系统综合调压成本f_M：

其中，分别表示第g台分布式电源单位有功调节成本和单位无功调节成本；ΔP_g、ΔQ_g分别表示在t时段内第g台分布式电源有功出力和无功出力，M_k、ΔT_k分别表示第k个有载调压变压器分接头档位单位调节成本和调节档位数，M_c、ΔQ_c分别表示第c台电容器组单位投切成本和投切容量，N_DG表示分布式电源总数量，N_k表示有载调压变压器总数量，N_c表示电容器组总数量，Δt表示调压周期持续时长，单位为小时；

上述问题是个多目标优化问题。在实际处理多目标优化问题时，通常将多目标优化问题转化为单目标优化问题进行处理。本发明采用线性加权法将多目标优化问题转化为单目标优化问题，此时目标函数可表示为：

minf＝w₁f_loss+w₂f_load+w₃f_M (9)

其中，w₁、w₂、w₃表示权重因子，w₁+w₂+w₃＝1。通常情况下，配电系统有功网损产生的费用远小于负荷有功功率及调压成本，因此在设置权重时应保证三个函数产生的费用在一个数量级下。

作为一种较佳的实施例,系统潮流约束表示为：

式中，P_Gi(t)、Q_Gi(t)分别表示t时段内第i节点处发电机注入的有功功率和无功功率，P_Li(t)、Q_Li(t)分别表示t时段内第i节点处负荷消耗的有功功率和无功功率，P_DGi(t)表示t时段内第i节点处分布式电源注入的有功功率，Q_Ci(t)表示t时段内第i节点处无功补偿设备的无功出力，V_i(t)、V_j(t)分别表示t时段内第i、j节点的电压幅值，G_ij、B_ij分别表示支路ij的电导和电纳；δ_ij(t)表示t时段内支路ij首端与末端节点的电压相角差；N_b为系统节点总数；

系统运行约束表示为：

|I_ij(t)|≤I_ij,max (11)

V_i,min≤V_i(t)≤V_i,max (12)

式中，I_ij,max表示支路ij上允许通过电流的最大值，V_i,max、V_i,min分别表示第i节点处电压的最大值和最小值；I_ij(t)表示t时段内通过支路ij的电流幅值，V_i(t)为t时段内第i节点的电压幅值；

分布式电源有功出力和无功出力约束表示为：

式中，分别表示第g台分布式电源有功出力的上限和下限；分别表示第g台分布式电源无功出力的上限和下限；P_g(t)、Q_g(t)分别表示t时段内第g台分布式电源的有功出力、无功出力；

电容器组投切容量约束表示为：

式中，为第c台电容器组最大投切容量，为第c台电容器组最小投切容量，Q_c(t)为t时段内电容器组投切容量。

有载调压变压器运行约束具体为有载调压变压器分接头档位约束，表示为：

式中，分别为第k个有载调压变压器的可调节档位上限和下限，ΔT_k(t)表示t时段内第k个有载调压变压器调节的档位数。

通常情况下，中低压配电网系统参数较多，数据量庞大，致使优化计算耗时较长，作为一种较佳的实施例，本发明在保证每条馈线出线侧总功率及网损不变的前提下对原始配电网拓扑进行简化，对原始配电网拓扑进行简化的具体步骤为：

(31)含有DG分布式电源和调压设备的节点不简化，称为不可简化节点；

(32)相邻不可简化节点间的负荷节点简化为一个负荷节点；

(33)馈线上未包含不可简化节点的支路简化为一个负荷节点；

(34)馈线上包含不可简化节点的支路参照(31)、(32)进行处理；

系统拓扑简化原理：以图3为例，详述系统拓扑简化原理。n个负荷节点简化为1个负荷节点，简化后的网损ΔS'表示为：

网损ΔS'分为有功网损和无功网损两个部分，有功网损ΔP_loss'表示为：

无功网损ΔQ_loss'表示为：

对式(18)～(19)进行变换，得节点简化后的线路阻抗值：

其中，ΔS_l、ΔP_lossl、ΔQ_lossl分别为简化前第l条支路的网损、有功网损和无功网损，N为需要简化的总支路数，R'和X'分别表示简化后线路电阻值和电抗值，C_p、C_q分别表示馈线简化前总有功网损和总无功网损，P₁′和Q₁′分别表示简化后从线路首端节点流出的传输功率有功值和无功值，由简化前后总功率与网损不变得到P₁′＝P₁、Q₁′＝Q₁，P₁和Q₁分别表示简化前从线路首端节点流出的传输功率有功值和无功值，V₀、V₀'分别表示简化前、后线路首端节点电压值。

作为一种较佳的实施例，本发明采用改进的粒子群算法求解目标函数。粒子群算法中的每个粒子对应于所求解问题的一个解，通过种群中个体的交互作用来寻找复杂问题空间中的优化解。在基本粒子群算法中，学习因子c₁和c₂决定了粒子本身经验信息和其他粒子的经验信息对粒子运行轨迹的影响，反映了粒子群之间的信息交流。若c₁的值较大，会使粒子过多地在局部范围内徘徊；若c₂的值较大，则又会促使粒子过早收敛到局部最小值。为了有效地控制粒子的飞行速度使算法达到全局探测与局部开采两者间的有效平衡，此处构造了引入带压缩因子的粒子群优化算法，其速度更新公式为：

x_id ^t+1＝x_id ^t+v_id ^t+1 (23)

C＝c₁+c₂ (24)

式中，分别表示t时刻d维搜索空间中的第i个粒子的位置和速度，分别表示t+1时刻d维搜索空间中的第i个粒子的位置和速度，为压缩因子系数，表示t时刻d维搜索空间中第i个粒子的最优位置，表示t时刻d维搜索空间中所有粒子中的最优位置，r₁、r₂为(0,1)区间内均匀分布的随机数，c₁、c₂为学习因子。为保证算法的顺利求解，C必须大于4。

粒子群优化算法的流程如图4所示。

(41)初始化粒子群。设置粒子群算法各种参数：种群规模M，学习因子c₁和c₂，粒子速度范围[v_min,v_max]，算法最大迭代次数和收敛精度。随机初始化搜索点的位置x_i及其速度v_i，每个粒子的当前位置设置为个体最优位置p_i，从个体最优值中找出最优值即为全局最优值p_g；

(42)评价每个粒子的优劣。计算每个粒子的适应值，如果适应值优于原来的个体最优值，则当前适应值为个体最优p_i，根据各个粒子的个体最优值找出全局最优值p_g；

(43)根据式(22)和(23)对每一个粒子的速度和位置进行更新，如果v_i＞v_max将其置为v_max，如果v_i＜v_min，将其置为v_min；

(44)判断是否符合结束条件。如果当前的迭代次数达到最大迭代次数或结果满足收敛精度的要求，则停止迭代，输出最优结果，否则转至步骤(42)。

对于本发明的实施例，算例结构如图5所示的算例系统包括7条馈线共计56个节点，总负荷为21.71MW，10.86Mvar，11个小容量发电站，7个DG和5组电容器组；各节点电压幅值(标幺值)的安全运行上下限分别为1.10和0.90；系统基准电压为10kV，基准功率为1MVA。

本发明分别采用两种不同优化方案进行对比分析，在方案1中仅考虑有功网损费用与调压成本，方案2(即本文提出的方法)在方案1的基础上考虑负荷消耗费用。

利用改进的粒子群优化算法计算出有载调压变压器、分布式电源和电容器的最优调节容量，见表1，其中T为变压器分接头档位，Q_c1～Q_c5为5组电容器投切容量、P_g1～P_g7为分布式电源的有功出力，Q_g1～Q_g7分别分布式电源无功出力。不同方案下系统节点电压如图6所示，两种优化方案下，为了降低网损，系统优化后电压水平均得以提升；为了同时降低用户耗能，方案2的电压水平总体低于方案1。系统优化结果，见表2所示。

表3优化结果表明，两种方案均降低了系统网损，但负荷均有不同程度的提高。这进一步说明在配电网电压控制过程中会对网络损耗和用户耗能带来相反的影响，降损和节能之间确实存在优化的必要性。方案1虽然可以获得较方案2更大的网损成本减小量，但为了降低网损成本而将电压水平过度抬高却造成了较大的控制成本和负荷成本。方案2在方案1的基础上同时考虑了电压对负荷的影响，虽然优化后系统网损成本比方案1高，但在优化时段内用户负荷成本、调压成本降低了更多，且降低了总成本。可见方案2不仅为用户降低了经济损失，还降低系统的控制成本，比方案1有明显的优势。

表1不同优化方案对应的设备调节容量

其中，Q_c，P_g，Q_g单位分别为Mvar，MW，Mvar。

表2不同优化方案对应的优化结果

其中，单位均为元。

以上详细描述了本发明的具体实施方式。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立不考虑频率特性的静态负荷模型作为用户负荷；

2)建立配电网节能降损协调优化模型，优化模型的目标函数为负荷消耗费用、有功网损费用和调压成本的总费用，优化模型的约束包括系统潮流约束、系统运行约束、分布式电源有功出力和无功出力约束、电容器组投切容量约束以及有载调压变压器运行约束；

3)在保证每条馈线出线侧总功率、网损不变的前提下，对原始配电网拓扑进行简化；

4)采用粒子群优化算法求解配电网节能降损协调优化模型，得到优化时段内各调压设备的调节参数。

2.根据权利要求1所述的基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法，其特征在于，在步骤1)中不考虑频率特性的静态负荷模型为：

其中，P_Li、Q_Li分别表示系统第i节点处所连接负荷的有功功率和无功功率，P₀、Q₀分别表示额定电压时负荷的有功功率和无功功率，V_i(t)表示t时段内第i节点的电压幅值，V_N表示额定电压，a_p、b_p、c_p、a_q、b_q、c_q为负荷调节系数，且a_p+b_p+c_p＝1，a_q+b_q+c_q＝1。

3.根据权利要求1所述的基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法，其特征在于，在步骤2)中负荷消耗费用为配电网负荷在t时段内消耗有功功率产生的费用f_load：

其中，β表示单位电能电价,单位为元/kWh；n表示配电网节点总数，P₀表示负荷在额定电压时的有功功率，V_i(t)表示t时段内第i节点的电压幅值，a_p、b_p、c_p为负荷调节系数，Δt表示调压周期持续时长，单位为小时；

有功网损费用为配电网在t时段内的有功网损产生的费用f_loss：

其中，S_L表示配电网中支路的集合，β表示单位电能电价，单位为元/kWh，P_ij(t)、Q_ij(t)分别表示t时段内支路ij上流向末端节点的有功功率和无功功率，R_ij表示支路ij的电阻；V_j(t)表示t时段内第j节点的电压幅值，Δt表示调压周期持续时长，单位为小时；

调压成本为配电系统综合调压成本f_M：

其中，分别表示第g台分布式电源单位有功调节成本和单位无功调节成本；ΔP_g、ΔQ_g分别表示在t时段内第g台分布式电源有功出力和无功出力；M_k、ΔT_k分别表示第k个有载调压变压器分接头档位单位调节成本和调节档位数；M_c、ΔQ_c分别表示第c台电容器组单位投切成本和投切容量；N_DG表示分布式电源总数量，N_k表示有载调压变压器总数量，N_c表示电容器组总数量，Δt表示调压周期持续时长，单位为小时；

目标函数为

minf＝w₁f_loss+w₂f_load+w₃f_M

其中，w₁、w₂、w₃表示权重因子，w₁+w₂+w₃＝1。

4.根据权利要求1所述的基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法，其特征在于，在步骤2)中系统潮流约束表示为：

式中，P_Gi(t)、Q_Gi(t)分别表示t时段内第i节点处发电机注入的有功功率和无功功率，P_Li(t)、Q_Li(t)分别表示t时段内第i节点处负荷消耗的有功功率和无功功率，P_DGi(t)表示t时段内第i节点处分布式电源注入的有功功率，Q_Ci(t)表示t时段内第i节点处无功补偿设备的无功出力，V_i(t)、V_j(t)分别表示t时段内第i、j节点的电压幅值，G_ij、B_ij分别表示支路ij的电导和电纳；δ_ij(t)表示t时段内支路ij首端与末端节点的电压相角差；N_b为系统节点总数；

系统运行约束表示为：

|I_ij(t)|≤I_ij,max

V_i,min≤V_i(t)≤V_i,max

式中，I_ij,max表示支路ij上允许通过电流的最大值，V_i,max、V_i,min分别表示第i节点处电压的最大值和最小值；I_ij(t)表示t时段内通过支路ij的电流幅值，V_i(t)为t时段内第i节点的电压幅值；

分布式电源有功出力和无功出力约束表示为：

式中，分别表示第g台分布式电源有功出力的上限和下限；

分别表示第g台分布式电源无功出力的上限和下限；P_g(t)、Q_g(t)分别表示t时段内第g台分布式电源的有功出力和无功出力；

电容器组投切容量约束表示为：

式中，为第c台电容器组最大投切容量，为第c台电容器组最小投切容量，Q_c(t)为t时段内电容器组投切容量；

有载调压变压器运行约束具体为有载调压变压器分接头档位约束，表示为：

式中，分别为第k个有载调压变压器的可调节档位上限和下限，ΔT_k(t)表示t时段内第k个有载调压变压器调节的档位数。

5.根据权利要求1所述的基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法，其特征在于，在步骤3)中对原始配电网拓扑进行简化的具体步骤为：

(31)含有DG分布式电源和调压设备的节点不简化，称为不可简化节点；

(32)相邻不可简化节点间的负荷节点简化为一个负荷节点；

(33)馈线上未包含不可简化节点的支路简化为一个负荷节点；

(34)馈线上包含不可简化节点的支路按(31)和(32)进行处理；

n个负荷节点简化为1个负荷节点，简化后的网损ΔS'表示为：

网损ΔS'分为有功网损和无功网损两个部分，有功网损ΔP_loss'表示为：

无功网损ΔQ_loss'表示为：

上式变换后得到节点简化后的线路阻抗值：

其中，ΔS_l、ΔP_lossl、ΔQ_lossl分别为简化前第l条支路的网损、有功网损和无功网损，N为需要简化的总支路数，R'和X'分别表示简化后线路电阻值和电抗值，C_p、C_q分别表示馈线简化前总有功网损和总无功网损，P₁＇和Q₁＇分别表示简化后从线路首端节点流出的传输功率有功值和无功值，由简化前后总功率与网损不变得到P₁′＝P₁、Q₁′＝Q₁，P₁和Q₁分别表示简化前从线路首端节点流出的传输功率有功值和无功值，V₀、V₀'分别表示简化前、后线路首端节点电压值。

6.根据权利要求1所述的基于配电网节能降损协调优化的电压控制方法，其特征在于，在步骤4)中采用的粒子群优化算法引入压缩因子，速度更新公式为：

x_id ^t+1＝x_id ^t+v_id ^t+1

C＝c₁+c₂

式中，分别表示t时刻d维搜索空间中的第i个粒子的位置和速度，分别表示t+1时刻d维搜索空间中的第i个粒子的位置和速度，为压缩因子系数，表示t时刻d维搜索空间中第i个粒子的最优位置，表示t时刻d维搜索空间中所有粒子中的最优位置，r₁、r₂为(0,1)区间内均匀分布的随机数，c₁、c₂为学习因子，C为学习因子之和，C大于4。