CN110277789B - 电网多时段无功优化方法及装置 - Google Patents

电网多时段无功优化方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种电网多时段无功优化方法及装置，属于电网无功优化技术领域。包括：根据线路参数及运行特征参数，计算日前计划控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日前计划控制模型，计算日内实时控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日内实时控制模型；对日前计划控制模型及日内实时控制模型的潮流约束方程进行二阶锥凸松弛处理，确定混合整数二阶锥规划多时段模型；对混合整数二阶锥规划多时段模型进行求解，确定最优控制策略。由于采用二阶锥松弛技术将其中的交流潮流方程作凸松弛处理，使非凸非线性问题转化为具有凸可行域的线性方程，大大降低了求解难度，从而可快速地计算出全局最优解，因此可得到协调无功控制设备的最优控制策略。

Description

电网多时段无功优化方法及装置
技术领域
本发明涉及电网无功优化技术领域，尤其涉及一种电网多时段无功优化方法及装置。
背景技术
目前，电力负荷的需求持续增长，传统能源短缺。在此情况下，电源侧大量的新能源基地发电并网，负荷侧可再生能源通过分布式的方式广泛、高密度地参与发电。然而，因其运行特性受环境影响，源荷双侧的出力具有明显的随机性，加之负荷波动的不确定性，给输电网的运行控制带来了挑战，诸如电压波动、网络损耗等问题。
为了稳定电压，减少网络损耗，现阶段大多采用动态无功优化的方法，通过综合考虑各种约束条件，决策发电机无功出力、无功补偿元件投切组数以及有载调压变压器的分接头档位等变量，达到网损最小，电压水平最优的目的。动态无功优化的数学本质是非凸非线性规划问题，对于这类问题，常用的优化算法有：粒子群算法、遗传算法、禁忌搜索算法、免疫算法、原始对偶内点法等，这些算法虽各有优点，但由于计算难度大，寻优较为困难，容易得到局部最优解，而不是全局最优解。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的电网多时段无功优化方法及装置。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种电网多时段无功优化方法，包括：
获取输电网的线路参数，并分别获取并联电容器组、有载分接开关及动态无功补偿设备的运行特征参数；
根据线路参数及运行特征参数，计算日前计划控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日前计划控制模型；
根据线路参数及运行特征参数，计算日内实时控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日内实时控制模型；
对日前计划控制模型及日内实时控制模型的潮流约束方程进行二阶锥凸松弛处理，得到基于二阶锥的潮流约束方程，并根据基于二阶锥的潮流约束方程，确定混合整数二阶锥规划多时段模型；
对混合整数二阶锥规划多时段模型进行求解，并根据求解结果确定最优控制策略。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种电网多时段无功优化装置，包括：
获取模块，用于获取输电网的线路参数，并分别获取并联电容器组、有载分接开关及动态无功补偿设备的运行特征参数；
第一建立模块，用于根据线路参数及运行特征参数，计算日前计划控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日前计划控制模型；
第二建立模块，用于根据线路参数及运行特征参数，计算日内实时控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日内实时控制模型；
第一确定模块，用于对日前计划控制模型及日内实时控制模型的潮流约束方程进行二阶锥凸松弛处理，得到基于二阶锥的潮流约束方程，并根据基于二阶锥的潮流约束方程，确定混合整数二阶锥规划多时段模型；
第二确定模块，用于对混合整数二阶锥规划多时段模型进行求解，并根据求解结果确定最优控制策略。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的电网多时段无功优化方法。
根据本发明的第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的电网多时段无功优化方法。
本发明实施例提供的电网多时段无功优化方法及装置，由于综合考虑了各类无功控制设备，采用二阶锥松弛技术将其中的交流潮流方程作凸松弛处理，使非凸非线性问题转化为具有凸可行域的线性方程，大大降低了求解难度，从而可快速地计算出全局最优解，因此可得到协调无功控制设备的最优控制策略。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述是示例性和解释性的，并不能限制本发明实施例。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电网多时段无功优化方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种改进后的IEEE14节点系统算例示意图；
图3为本发明实施例提供的一种节点2的有功及无功日负荷预测曲线示意图；
图4为本发明实施例提供的一种节点3的有功及无功日负荷预测曲线示意图；
图5为本发明实施例提供的一种节点4的有功及无功日负荷预测曲线示意图；
图6为本发明实施例提供的一种节点5的有功及无功日负荷预测曲线示意图；
图7为本发明实施例提供的一种节点6的有功及无功日负荷预测曲线示意图；
图8为本发明实施例提供的一种节点9的有功及无功日负荷预测曲线示意图；
图9为本发明实施例提供的一种节点10的有功及无功日负荷预测曲线示意图；
图10为本发明实施例提供的一种节点11的有功及无功日负荷预测曲线示意图；
图11为本发明实施例提供的一种节点13的有功及无功日负荷预测曲线示意图；
图12为本发明实施例提供的一种节点14的有功及无功日负荷预测曲线示意图；
图13为本发明实施例提供的一种并联电容器组投切在日内各时段的控制情况示意图；
图14为本发明实施例提供的一种OLTC分接头档位调整在日内各时段的控制情况示意图；
图15为本发明实施例提供的一种优化后系统的SVC日内出力曲线示意图；
图16为本发明实施例提供的一种优化前后系统电压分布示意图；
图17为本发明实施例提供的一种电网多时段无功优化装置的结构示意图；
图18为本发明实施例提供的一种电子设备的框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由于相关技术中的优化算法计算难度大，寻优较为困难，容易得到局部最优解，而不是全局最优解。而二阶锥规划能够将非凸非线性问题转化为具有凸可行域的线性问题，加快收敛速度，得到全局最优解。虽然二阶锥规划已广泛地应用于无功优化，但大多数研究是基于配电网，很少应用于输电网中。基于上述说明，本发明实施例提供了一种电网多时段无功优化方法。参见图1，该方法包括：
101、获取输电网的线路参数，并分别获取并联电容器组、有载分接开关及动态无功补偿设备的运行特征参数；
102、根据线路参数及运行特征参数，计算日前计划控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日前计划控制模型；
103、根据线路参数及运行特征参数，计算日内实时控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日内实时控制模型；
104、对日前计划控制模型及日内实时控制模型的潮流约束方程进行二阶锥凸松弛处理，得到基于二阶锥的潮流约束方程，并根据基于二阶锥的潮流约束方程，确定混合整数二阶锥规划多时段模型；
105、对混合整数二阶锥规划多时段模型进行求解，并根据求解结果确定最优控制策略。
其中，如表1和表2所示，可限制并联电容器组全天投切次数不超过6，有载分接开关(OLTC)的分接头档位调节次数不超过8。表1为IEEE14节点并联电容器组参数，表2为IEEE14节点有载调压变压器参数。另外，表3为电网无功调节设备特性对比，根据表3所列无功调节设备的特性对比，动态补偿装置采用SVC，其调节容量设置为[-10，10]Mvar。
表1
Figure BDA0002131753030000051
表2
Figure BDA0002131753030000052
表3
Figure BDA0002131753030000061
本发明实施例提供的方法，由于综合考虑了各类无功控制设备，采用二阶锥松弛技术将其中的交流潮流方程作凸松弛处理，使非凸非线性问题转化为具有凸可行域的线性方程，大大降低了求解难度，从而可快速地计算出全局最优解，因此可得到协调无功控制设备的最优控制策略。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，该方法还包括：根据时间尺度的长短，将无功优化控制划分为长时间尺度波动下的日前计划控制阶段及短时间尺度波动下的日内实时控制阶段。
具体地，第一阶段是日前控制阶段，优化求解周期设置为24h(精度为1h)，在优化周期内，依据次日的负荷预测结果，优化较长时间尺度下慢动态的离散无功设备控制方案，对电网无功电压进行计划性调节。其中，在日前控制阶段内，控制变量包括并联电容器组的投切组数和OLTC分接头档位。
第二阶段是日内的实时控制与反馈校正阶段，滚动优化控制周期设置为1h(精度为15min)，根据母线无功负荷预测值，在控制周期内进一步优化SVC的出力，设定每5min将实时量测值反馈至无功控制模型，校正预测模型的母线有功、无功负荷预测值，实时更新无功调节设备指令，以平抑短时间尺度负荷波动引起的电网电压波动。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，日前计划控制阶段的目标函数为如下公式：
Figure BDA0002131753030000062
在上述公式(1)中，ploss,t为t时刻的网络损耗，rij为支路ij的电阻值，
Figure BDA0002131753030000063
为t时刻支路ij电流幅值的平方；
日内计划控制阶段的目标函数为如下公式：
Figure BDA0002131753030000071
其中，T为控制周期时段，ploss,t为t时刻的网络损耗，rij为支路ij的电阻值，
Figure BDA0002131753030000072
为t时刻支路ij电流幅值的平方。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，日前计划控制阶段的约束条件包括潮流约束条件、电网运行安全约束条件及无功控制变量约束条件。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，潮流约束条件对应的方程为如下公式：
Figure BDA0002131753030000073
在上述公式(2)中，
Figure BDA0002131753030000074
和
Figure BDA0002131753030000075
分别为节点i在t时段的净注入有功功率和无功功率，
Figure BDA0002131753030000076
和
Figure BDA0002131753030000077
分别为节点i在t时段的电压幅值及节点j在t时段的电压幅值，
Figure BDA0002131753030000078
为在t时段节点i与节点j之间电压的相角差，Gij为支路ij的电导值，Bij为支路ij的电纳值。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，电网运行安全约束条件对应的方程为如下公式：
Figure BDA0002131753030000079
在上述公式(3)中，Vjmax和Vjmin分别为节点j电压的允许上限值及允许下限值，Ijmax和Ijmin分别表示支路ij电流的上限值及下限值。
另外，约束条件可以包括OLTC分接头档位约束条件，本发明实施例将OLTC等效为节点处理，即OLTC所在节点电压为可调变量，具体可参考如下公式：
Figure BDA00021317530300000710
在上述公式(4)中，
Figure BDA00021317530300000711
为节点j的电压基准值，NOLTC表示OLTC所在节点的集合，
Figure BDA00021317530300000712
为OLTC当前档位变比的平方值，Mjmax及Mjmin分别表示其上及下限值。另外，
Figure BDA0002131753030000081
还满足如下公式：
Figure BDA0002131753030000082
在上述公式(5)中，
Figure BDA0002131753030000083
表示OLTC第k档与k-1档变比平方的差值，即OLTC相邻调节量，
Figure BDA0002131753030000084
是OLTC在时刻t的调节标识0-1变量，据此，OLTC动作次数限制约束为：
Figure BDA0002131753030000085
在上述公式(6)中，
Figure BDA0002131753030000086
及
Figure BDA0002131753030000087
为OLTC档位调节标识0-1变量。若
Figure BDA0002131753030000088
则表示在时刻t上，OLTC分接头档位向上调节，
Figure BDA0002131753030000089
同理。kmax表示OLTC档位的最大调节范围，
Figure BDA00021317530300000810
为控制周期内OLTC档位调节的最大动作次数。
另外，约束条件还包括并联电器组约束条件。具体地，可设定并联电容器组的每组容量一致，通过投切组数实现无功控制，其出力约束为：
Figure BDA00021317530300000811
在上述公式(7)中，
Figure BDA00021317530300000812
为t时刻节点j处并联电容器组投入容量，
Figure BDA00021317530300000813
为节点j处每组电容器的补偿容量，
Figure BDA00021317530300000814
为t时刻节点j处电容器投入数量，Kjmax是节点j电容器组的最大补偿运行组数，其动作次数约束为：
Figure BDA00021317530300000815
在上述公式(8)中，
Figure BDA00021317530300000816
及
Figure BDA00021317530300000817
是电容器投切状态标识0-1变量，
Figure BDA00021317530300000818
表示并联电容器组从t时刻到t+1时刻的动作次数，等于投切组数的数目变化；
Figure BDA00021317530300000819
表示t时刻并联电容器组增加运行数目，
Figure BDA00021317530300000820
表示t时刻并联电容器组减少运行数目，Cjmax为控制周期内电容器组的最大动作次数，Z取不小于Cjmax的正数。
综上，日前计划控制模型可表示为：
Figure BDA0002131753030000091
另外，日内实时控制模型的目标函数可参考如下公式：
Figure BDA0002131753030000092
在上述公式(9)中，T为控制周期时段，ploss,t为时段t的网络损耗；rij为支路ij的电阻值，
Figure BDA0002131753030000093
为支路ij电流幅值的平方。
日内实时控制模型的目标函数可包括潮流约束条件，电网运行安全约束条件和SVC动态无功补偿装置出力约束。其中，潮流约束条件及电网运行安全约束条件可参考上述内容，SVC动态无功补偿装置出力约束可参考如下公式：
Figure BDA0002131753030000094
结合上述内容，日内实时控制模型可表示为：
Figure BDA0002131753030000095
实际电网运行受到多种因素影响，约束条件中节点有功和无功的预测结果不可避免的与实际运行情况存在误差，为此本发明实施例还可以设置反馈校正环节，进一步修正预测模型偏差，如下式所示：
Figure BDA0002131753030000096
在上述公式中，P0(k+1)及Q0(k+1)分别表示k+1时刻的有功负荷预测值和无功负荷预测值，Preal(k+1)及Qreal(k+1)分别表示k+1时刻的有功负荷实际出力值和无功负荷实际出力值。
在得到日前计划控制模型及日内实时控制模型后，可对模型对应的约束条件中的潮流约束方程进行二阶锥凸松弛处理。具体地，输电网交流潮流模型如公式(1)所示，对其利用二阶锥松弛技术进行转化并进行凸松弛。引入变量v2i和i2ij，定义如下：
Figure BDA0002131753030000101
在上述公式(12)中，Vi为节点i的电压幅值，v2i为节点i电压幅值的平方，Iij为支路ij的电流幅值，i2ij为支路ij电流幅值的平方。在满足模型目标函数是i2ij的增函数和节点负荷无上界等条件下，进行凸松弛可得到如下方程:
Figure BDA0002131753030000102
其二阶锥表示形式如下：
||[2Pij 2Qij i2ij-v2i]||T 2≤i2ij+v2i； (14)
综合公式(11)至(13)，基于二阶锥的交流潮流约束方程为：
Figure BDA0002131753030000103
在上述公式(15)中，Pij为节点i到节点j的有功功率，Pjk节点j到节点k的有功功率；Qij为节点i到节点j的无功功率，Qjk节点j到节点k的无功功率；i∈(i,j)表示以节点j为末端的首端节点，k∈(j,k)表示以节点j为首端的末端节点；v2j表示为节点j电压幅值的平方，i2ij为支路ij电流幅值的平方；rij及xij分别是支路ij的电阻值和电抗值，gj及bj分别是节点j对地的电导值和电纳值；Pj及Qj分别是节点j的净注入有功功率和无功功率，其值可参考如下公式：
Figure BDA0002131753030000111
在上述公式(16)中，Pj.G和Qj.G分别是节点j上发电机的有功出力与无功出力；Pj.D及Qj.D分别为节点j上的有功负荷与无功负荷，Qj.Com表示节点j上无功补偿装置的出力值。
结合上述内容，混合整数二阶锥规划多时段模型可包括日前计划控制的二阶锥模型及日内实时控制的二阶锥模型。具体地，日前计划控制的二阶锥模型为：
Figure BDA0002131753030000112
日内实时控制的二阶锥模型为：
Figure BDA0002131753030000113
通过对上述模型进行求解，可得最优控制策略，具体包括并联电容器的投切组数、SVC的补偿容量和OLTC分接头档位调节。为了便于理解，本发明实施例以图2所示的IEEE14节点系统为例，算例测试的IEEE-14节点系统共5台发电机、3台变压器和11个负荷节点，系统共4个电压等级，其中节点1至节点5为132kV，节点6，节点9至节点14为33kV，节点7为1kV，节点8为11kV。在原有系统基础上设置无功调节设备，包括OLTC、并联电容器组和STATCOM动态无功补偿装置，动态无功补偿装置采用SVC，安装在节点14。
其中，如表1和表2所示，可限制并联电容器组全天投切次数不超过6，有载分接开关(OLTC)的分接头档位调节次数不超过8。表1为IEEE14节点并联电容器组参数，表2为IEEE14节点有载调压变压器参数。另外，表3为电网无功调节设备特性对比，根据表3所列无功调节设备的特性对比，动态补偿装置采用SVC，其调节容量设置为[-10，10]Mvar。
表1
Figure BDA0002131753030000121
表2
Figure BDA0002131753030000122
表3
Figure BDA0002131753030000123
本发明实施例提供的基于混合整数二阶锥规划的电网多时段无功优化方法具体分为日前计划和日内实时控制的分时段优化问题。其中，在日前计划控制阶段内，对于长时间尺度下的负荷波动利用并联电容器组、OLTC分接头实施无功控制，依据次日负荷预测求解动态无功优化模型。图3为节点2的有功及无功负荷的预测曲线，图4为节点3的有功及无功负荷的预测曲线，图5为节点4的有功及无功负荷的预测曲线，图6为节点5的有功及无功负荷的预测曲线。图7为节点6的有功及无功负荷的预测曲线，图8为节点9的有功及无功负荷的预测曲线，图9为节点10的有功及无功负荷的预测曲线，图10为节点11的有功及无功负荷的预测曲线，图11为节点13的有功及无功负荷的预测曲线，图12为节点14的有功及无功负荷的预测曲线。
根据负荷预测曲线，求解并联电容器组和OLTC分接头的最优控制策略，如图13和图14所示，分别为并联电容器组和OLTC分接头档位调整在日内各时段的控制情况。在图13中，位于上方的折线为电容器组#1，位于下方的折线为电容器组#2。
日内实时控制与反馈校正阶段内，根据母线无功负荷预测模型，得到滚动优化控制时间窗内系统各节点的无功负荷预测值，综合日前阶段并联电容器、OLTC分接头的计划控制方案和SVC动态无功补偿装置共同实施优化控制，校正第一阶段的离散无功控制方案，并将实时量测值反馈至预测模型，形成满足电网在线应用的实时无功电压滚动优化闭环控制。如图15为优化后系统的SVC日内出力曲线。
图16给出了优化前后10:00的系统电压分布情况，可以看出在优化前，节点6、7、8、9均越过电压上限，系统电压质量差，而经优化控制后，各节点电压幅值分布在1.02p.u至1.04p.u，电压合格率达到100％。因此，本发明实施例提供的方法有效改善了系统电压分布。
表4给出了本实施例的计算时间，其中日前计划控制阶段(24h，每1h)平均计算时间115.85s，日内实时控制阶段(1h，每15min)平均计算时间5.516s。可知，本发明实施例所提供的方法能够在保障电压稳定条件下有效降低系统网损，计算快速准确。
表4
Figure BDA0002131753030000131
基于上述实施例的内容，本发明实施例提供了一种电网多时段无功优化装置，该电网多时段无功优化装置用于执行上述方法实施例中提供的电网多时段无功优化方法。参见图17，该装置包括：
获取模块1701，用于获取输电网的线路参数，并分别获取并联电容器组、有载分接开关及动态无功补偿设备的运行特征参数；
第一建立模块1702，用于根据线路参数及运行特征参数，计算日前计划控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日前计划控制模型；
第二建立模块1703，用于根据线路参数及运行特征参数，计算日内实时控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日内实时控制模型；
第一确定模块1704，用于对日前计划控制模型及日内实时控制模型的潮流约束方程进行二阶锥凸松弛处理，得到基于二阶锥的潮流约束方程，并根据基于二阶锥的潮流约束方程，确定混合整数二阶锥规划多时段模型；
第二确定模块1705，用于对混合整数二阶锥规划多时段模型进行求解，并根据求解结果确定最优控制策略。
作为一种可选实施例，该装置还包括：
划分模块，用于根据时间尺度的长短，将无功优化控制划分为长时间尺度波动下的日前计划控制阶段及短时间尺度波动下的日内实时控制阶段。
作为一种可选实施例，日前计划控制阶段的目标函数为如下公式：
Figure BDA0002131753030000141
其中，ploss,t为t时刻的网络损耗，rij为支路ij的电阻值，
Figure BDA0002131753030000142
为t时刻支路ij电流幅值的平方；
日内计划控制阶段的目标函数为如下公式：
Figure BDA0002131753030000143
其中，T为控制周期时段，ploss,t为t时刻的网络损耗，rij为支路ij的电阻值，
Figure BDA0002131753030000144
为t时刻支路ij电流幅值的平方。
作为一种可选实施例，日前计划控制阶段的约束条件包括潮流约束条件、电网运行安全约束条件及无功控制变量约束条件。
作为一种可选实施例，潮流约束条件对应的方程为如下公式：
Figure BDA0002131753030000145
其中，
Figure BDA0002131753030000146
和
Figure BDA0002131753030000147
分别为节点i在t时段的净注入有功功率和无功功率，
Figure BDA0002131753030000148
和
Figure BDA0002131753030000149
分别为节点i在t时段的电压幅值及节点j在t时段的电压幅值，
Figure BDA00021317530300001410
为在t时段节点i与节点j之间电压的相角差，Gij为支路ij的电导值，Bij为支路ij的电纳值。
作为一种可选实施例，电网运行安全约束条件对应的方程为如下公式：
Figure BDA0002131753030000151
其中，Vjmax和Vjmin分别为节点j电压的允许上限值及允许下限值，Ijmax和Ijmin分别表示支路ij电流的上限值及下限值。
作为一种可选实施例，基于二阶锥的潮流约束方程为如下公式：
Figure BDA0002131753030000152
其中，Pij为节点i到节点j的有功功率，Pjk节点j到节点k的有功功率；Qij为节点i到节点j的无功功率，Qjk节点j到节点k的无功功率；i∈(i,j)表示以节点j为末端的首端节点，k∈(j,k)表示以节点j为首端的末端节点；v2j表示为节点j电压幅值的平方，i2ij为支路ij电流幅值的平方；rij及xij分别是支路ij的电阻值和电抗值，gj及bj分别是节点j对地的电导值和电纳值；Pj及Qj分别是节点j的净注入有功功率和无功功率。
本发明实施例提供的装置，由于综合考虑了各类无功控制设备，采用二阶锥松弛技术将其中的交流潮流方程作凸松弛处理，使非凸非线性问题转化为具有凸可行域的线性方程，大大降低了求解难度，从而可快速地计算出全局最优解，因此可得到协调无功控制设备的最优控制策略。
图18示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图18所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1810、通信接口(Communications Interface)1820、存储器(memory)1830和通信总线1840，其中，处理器1810，通信接口1820，存储器1830通过通信总线1840完成相互间的通信。处理器1810可以调用存储器1830中的逻辑指令，以执行如下方法：获取输电网的线路参数，并分别获取并联电容器组、有载分接开关及动态无功补偿设备的运行特征参数；根据线路参数及运行特征参数，计算日前计划控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日前计划控制模型；根据线路参数及运行特征参数，计算日内实时控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日内实时控制模型；对日前计划控制模型及日内实时控制模型的潮流约束方程进行二阶锥凸松弛处理，得到基于二阶锥的潮流约束方程，并根据基于二阶锥的潮流约束方程，确定混合整数二阶锥规划多时段模型；对混合整数二阶锥规划多时段模型进行求解，并根据求解结果确定最优控制策略。
此外，上述的存储器1830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：获取输电网的线路参数，并分别获取并联电容器组、有载分接开关及动态无功补偿设备的运行特征参数；根据线路参数及运行特征参数，计算日前计划控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日前计划控制模型；根据线路参数及运行特征参数，计算日内实时控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日内实时控制模型；对日前计划控制模型及日内实时控制模型的潮流约束方程进行二阶锥凸松弛处理，得到基于二阶锥的潮流约束方程，并根据基于二阶锥的潮流约束方程，确定混合整数二阶锥规划多时段模型；对混合整数二阶锥规划多时段模型进行求解，并根据求解结果确定最优控制策略。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电网多时段无功优化方法，其特征在于，包括：
获取输电网的线路参数，并分别获取并联电容器组、有载分接开关及动态无功补偿设备的运行特征参数；
根据所述线路参数及所述运行特征参数，计算日前计划控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日前计划控制模型；
根据所述线路参数及所述运行特征参数，计算日内实时控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日内实时控制模型；
对所述日前计划控制模型及所述日内实时控制模型的潮流约束方程进行二阶锥凸松弛处理，得到基于二阶锥的潮流约束方程，并根据所述基于二阶锥的潮流约束方程，确定混合整数二阶锥规划多时段模型；
对所述混合整数二阶锥规划多时段模型进行求解，并根据求解结果确定最优控制策略；
所述日前计划控制阶段的目标函数为如下公式：
Figure FDA0003072130810000011
其中，ploss,t为t时刻的网络损耗，rij为支路ij的电阻值，
Figure FDA0003072130810000012
为t时刻支路ij电流幅值的平方；
所述日内实时控制阶段的目标函数为如下公式：
Figure FDA0003072130810000013
其中，T为控制周期时段，ploss,t为t时刻的网络损耗，rij为支路ij的电阻值，
Figure FDA0003072130810000014
为t时刻支路ij电流幅值的平方；
所述日前计划控制阶段的约束条件包括OLTC分接头档位约束条件及并联电器组约束条件；
其中，所述OLTC分接头档位约束条件对应的方程为如下公式：
Figure FDA0003072130810000021
其中，
Figure FDA0003072130810000022
及
Figure FDA0003072130810000023
为OLTC档位调节标识0-1变量，若
Figure FDA0003072130810000024
则表示在时刻t上，OLTC分接头档位向上调节，
Figure FDA0003072130810000025
同理，kmax表示OLTC档位的最大调节范围，
Figure FDA0003072130810000026
为控制周期内OLTC档位调节的最大动作次数；
所述并联电器组约束条件对应的方程为如下公式：
Figure FDA0003072130810000027
其中，
Figure FDA0003072130810000028
及
Figure FDA0003072130810000029
是电容器投切状态标识0-1变量，
Figure FDA00030721308100000210
表示并联电容器组从t时刻到t+1时刻的动作次数，等于投切组数的数目变化；
Figure FDA00030721308100000211
表示t时刻并联电容器组增加运行数目，
Figure FDA00030721308100000212
表示t时刻并联电容器组减少运行数目，Cjmax为控制周期内电容器组的最大动作次数，Z取不小于Cjmax的正数；
所述日内实时控制模型的目标函数包括潮流约束条件，电网运行安全约束条件和SVC动态无功补偿装置出力约束条件；
其中，所述SVC动态无功补偿装置出力约束条件为如下公式：
Figure FDA00030721308100000213
设置反馈校正环节，进一步修正预测模型偏差，如下式所示：
Figure FDA00030721308100000214
其中，P0(k+1)及Q0(k+1)分别表示k+1时刻的有功负荷预测值和无功负荷预测值，Preal(k+1)及Qreal(k+1)分别表示k+1时刻的有功负荷实际出力值和无功负荷实际出力值。
2.根据权利要求1所述的电网多时段无功优化方法，其特征在于，还包括：
根据时间尺度的长短，将无功优化控制划分为长时间尺度波动下的日前计划控制阶段及短时间尺度波动下的日内实时控制阶段。
3.根据权利要求1所述的电网多时段无功优化方法，其特征在于，所述日前计划控制阶段的约束条件包括潮流约束条件、电网运行安全约束条件及无功控制变量约束条件。
4.根据权利要求3所述的电网多时段无功优化方法，其特征在于，所述潮流约束条件对应的方程为如下公式：
Figure FDA0003072130810000031
其中，Pi t和
Figure FDA0003072130810000032
分别为节点i在t时段的净注入有功功率和无功功率，Vi t和
Figure FDA0003072130810000033
分别为节点i在t时段的电压幅值及节点j在t时段的电压幅值，
Figure FDA0003072130810000034
为在t时段节点i与节点j之间电压的相角差，Gij为支路ij的电导值，Bij为支路ij的电纳值。
5.根据权利要求3所述的电网多时段无功优化方法，其特征在于，所述电网运行安全约束条件对应的方程为如下公式：
Figure FDA0003072130810000035
其中，Vjmax和Vjmin分别为节点j电压的允许上限值及允许下限值，Ijmax和Ijmin分别表示支路ij电流的上限值及下限值。
6.根据权利要求1所述的电网多时段无功优化方法，其特征在于，所述基于二阶锥的潮流约束方程为如下公式：
Figure FDA0003072130810000041
其中，Pij为节点i到节点j的有功功率，Pjk节点j到节点k的有功功率；Qij为节点i到节点j的无功功率，Qjk节点j到节点k的无功功率；i∈(i,j)表示以节点j为末端的首端节点，k∈(j,k)表示以节点j为首端的末端节点；v2j表示为节点j电压幅值的平方，i2ij为支路ij电流幅值的平方；rij及xij分别是支路ij的电阻值和电抗值，gj及bj分别是节点j对地的电导值和电纳值；Pj及Qj分别是节点j的净注入有功功率和无功功率。
7.一种电网多时段无功优化装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取输电网的线路参数，并分别获取并联电容器组、有载分接开关及动态无功补偿设备的运行特征参数；
第一建立模块，用于根据所述线路参数及所述运行特征参数，计算日前计划控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日前计划控制模型；
第二建立模块，用于根据所述线路参数及所述运行特征参数，计算日内实时控制阶段的目标函数和约束条件，并建立日内实时控制模型；
第一确定模块，用于对所述日前计划控制模型及所述日内实时控制模型的潮流约束方程进行二阶锥凸松弛处理，得到基于二阶锥的潮流约束方程，并根据所述基于二阶锥的潮流约束方程，确定混合整数二阶锥规划多时段模型；
第二确定模块，用于对所述混合整数二阶锥规划多时段模型进行求解，并根据求解结果确定最优控制策略；
所述日前计划控制阶段的目标函数为如下公式：
Figure FDA0003072130810000051
其中，ploss,t为t时刻的网络损耗，rij为支路ij的电阻值，
Figure FDA0003072130810000052
为t时刻支路ij电流幅值的平方；
所述日内实时控制阶段的目标函数为如下公式：
Figure FDA0003072130810000053
其中，T为控制周期时段，ploss,t为t时刻的网络损耗，rij为支路ij的电阻值，
Figure FDA0003072130810000054
为t时刻支路ij电流幅值的平方；
所述日前计划控制阶段的约束条件包括OLTC分接头档位约束条件及并联电器组约束条件；
其中，所述OLTC分接头档位约束条件对应的方程为如下公式：
Figure FDA0003072130810000055
其中，
Figure FDA0003072130810000056
及
Figure FDA0003072130810000057
为OLTC档位调节标识0-1变量，若
Figure FDA0003072130810000058
则表示在时刻t上，OLTC分接头档位向上调节，
Figure FDA0003072130810000059
同理，kmax表示OLTC档位的最大调节范围，
Figure FDA00030721308100000510
为控制周期内OLTC档位调节的最大动作次数；
所述并联电器组约束条件对应的方程为如下公式：
Figure FDA00030721308100000511
其中，
Figure FDA0003072130810000061
及
Figure FDA0003072130810000062
是电容器投切状态标识0-1变量，
Figure FDA0003072130810000063
表示并联电容器组从t时刻到t+1时刻的动作次数，等于投切组数的数目变化；
Figure FDA0003072130810000064
表示t时刻并联电容器组增加运行数目，
Figure FDA0003072130810000065
表示t时刻并联电容器组减少运行数目，Cjmax为控制周期内电容器组的最大动作次数，Z取不小于Cjmax的正数；
所述日内实时控制模型的目标函数包括潮流约束条件，电网运行安全约束条件和SVC动态无功补偿装置出力约束条件；
其中，所述SVC动态无功补偿装置出力约束条件为如下公式：
Figure FDA0003072130810000066
设置反馈校正环节，进一步修正预测模型偏差，如下式所示：
Figure FDA0003072130810000067
其中，P0(k+1)及Q0(k+1)分别表示k+1时刻的有功负荷预测值和无功负荷预测值，Preal(k+1)及Qreal(k+1)分别表示k+1时刻的有功负荷实际出力值和无功负荷实际出力值。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至6任一所述的方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至6任一所述的方法。
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