CN114336618B - 配电网的控制方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种配电网的控制方法、装置及电子设备。该控制方法包括：确定配电网中变压器的负载率；若变压器的负载率大于设定值的时长大于设定时长，则确定配电网处于非安全等级；若配电网处于非安全等级，则基于预设的无功补偿目标函数计算最优解；无功补偿目标函数以变压器输出馈线的网损最小为目标；控制光伏逆变器输出最优解对应的无功补偿功率，对配电网进行无功补偿，以降低变压器的负载率。本发明能够在保证配电网安全运行的同时，降低配电网的控制成本。
Description
技术领域
本发明涉及配电网技术领域，尤其涉及一种配电网的控制方法、装置及电子设备。
背景技术
“双碳”目标驱动下我国正由以化石能源为主体的传统电力系统向以新能源为主体的新型电力系统过渡。分布式光伏是构建新型配电系统的主流新能源，新型电力系统的构建必将促使分布式光伏极高比例接入配电网。分布式光伏、负荷功率的强随机性使配电网有功潮流波动明显，天气、季节的变化进一步加剧了潮流波动，加大了配电设备的过载风险，使配电网载荷安全问题突出。此外，若基于配电网的潮流波动或基于配电网中节点的电压值直接进行无功补偿，可能导致重复补偿或过补偿问题，使得配电网中损耗增加，控制成本较大。
发明内容
本发明提供了一种配电网的控制方法、装置及电子设备，能够在保证配电网安全运行的同时，降低配电网的控制成本。
第一方面，本发明提供了一种配电网的控制方法，该控制方法包括：确定配电网中变压器的负载率；若变压器的负载率大于设定值的时长大于设定时长，则确定配电网处于非安全等级；若配电网处于非安全等级，则基于预设的无功补偿目标函数计算最优解；无功补偿目标函数以变压器输出馈线的网损最小为目标，以配电网中各节点注入的有功功率等于流出的有功功率为第一补偿约束条件，以配电网中各节点注入的无功功率等于流出的无功功率为第二补偿约束条件，以光伏逆变器输出的无功补偿功率满足预设范围为第三补偿约束条件；控制光伏逆变器输出最优解对应的无功补偿功率，对配电网进行无功补偿，以降低变压器的负载率。
本发明提供的配电网的控制方法，在变压器的负载率大于设定值的时长大于设定时长，确定配电网处于非安全等级，并基于以变压器输出馈线的网损最小为目标的无功补偿目标函数，从而基于该目标函数计算得到的最优解，可以使得配电网中馈线网损最小，降低了配电网的控制成本。此外，本发明通过对配电网进行无功补偿，降低了变压器的负载率，提高了配电网的安全性能。因此，本发明提供的配电网的控制方法能够在保证配电网安全运行的同时，降低配电网的控制成本。
在一种可能的实现方式中，在若配电网处于非安全等级，则基于预设的无功补偿目标函数计算最优解之前，该控制方法还包括：确定配电网中变压器输出馈线的负载率；若输出馈线的负载率大于预设值的时长大于预设时长，则确定变压器处于非安全等级。
在一种可能的实现方式中，预设的无功补偿目标函数为如下公式：
；
第一补偿约束条件为如下公式；
；
第二补偿约束条件为如下公式；
；
第三补偿约束条件为如下公式；
其中，为配电网总网损，/>为配电网中变压器第m条馈线的网损，/>为配电网中变压器输出馈线的数量，/>为配电网中变压器的数量，/>为配电网中节点/>注入的有功功率，/>为节点/>的电压，/>为节点/>和节点/>之间线路的电导，/>为节点/>和节点/>之间线路的电纳，/>为节点/>和节点/>之间电压的相位差，/>为第/>台光伏逆变器的容量，/>为第/>台光伏逆变器输出的有功功率，/>为第/>台光伏逆变器输出的无功补偿功率。
在一种可能的实现方式中，基于预设的无功补偿目标函数计算最优解，包括：以配电网中变压器第i条输出馈线的网损和第r台光伏逆变器输出的无功补偿功率为粒子，基于预设的无功补偿目标函数和粒子群算法，计算最优解。
在一种可能的实现方式中，基于预设的无功补偿目标函数和粒子群算法，计算最优解，包括：基于预设的无功补偿目标函数，对粒子进行迭代运算；在迭代过程中，根据如下公式更新粒子的速度和位置；
其中，为迭代次数为k时粒子的速度，/>为迭代次数为k+1时粒子的速度；/>为迭代次数为k时粒子的空间位置，/>迭代次数为k+1时粒子的空间位置，/>为粒子在第k次迭代时的自身最优解，/>为粒子在第k次迭代时的全局最优解，/>为第一学习因子，/>为第二学习因子，/>和/>为（0,1）之间的均匀分布的随机数，/>为惯性因子，/>为惯性因子的最大限值，/>为惯性因子的最小限值，/>为最大迭代次数。
若迭代次数k大于最大迭代次数，则退出迭代过程，将/>的取值确定为无功补偿目标函数的最优解。
在一种可能的实现方式中，控制光伏逆变器输出最优解对应的无功补偿功率，对配电网进行无功补偿之后，方法还包括：若补偿后配电网处于非安全等级，则基于变压器的额定负荷，有功功率，无功功率，确定配电网需要削减的有功功率；基于预设的有功削减目标函数计算最优解，得到可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值；有功削减目标函数以调控总成本最小为目标，以可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值之和等于配电网需要削减的有功功率为第一削减约束条件，以可调控负荷的有功调节值小于可调控负荷的可调控限值为第二削减约数条件，以储能设备的有功调节值小于储能设备的可调控限值为第三削减约束条件；调控总成本包括可调控负荷的调控成本和储能设备的调控成本；基于可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值，进行有功功率削减，以降低变压器的负载率。
在一种可能的实现方式中，预设的有功削减目标函数为如下公式：
；
第一削减约束条件为如下公式：
；
第二削减约束条件为如下公式：
；
第三削减约束条件为如下公式：
；
其中，为配电网中可调控负荷与储能设备的调控总成本，/>为配电网中第y个可调控负荷的调控成本，/>配电网中第z个储能设备的调控成本，/>为配电网中第y台可调控负荷的有功调节值，/>为配电网中第z台储能设备的有功调节值，/>为配电网需要削减的有功功率，/>为第y台可调控负荷的可调控限值，/>为第z台储能设备的可调控限值，Y为可调控负荷的数量，Z为储能设备的数量。
第二方面，本发明实施例提供了一种配电网的控制装置，该控制装置包括通信模块和处理模块；通信模块，用于获取配电网的电参数；处理模块，用于基于配电网的电参数，确定配电网中变压器的负载率；若变压器的负载率大于设定值的时长大于设定时长，则确定配电网处于非安全等级；若配电网处于非安全等级，则基于预设的无功补偿目标函数计算最优解；无功补偿目标函数以变压器输出馈线的网损最小为目标，以配电网中各节点注入的有功功率等于流出的有功功率为第一补偿约束条件，以配电网中各节点注入的无功功率等于流出的无功功率为第二补偿约束条件，以光伏逆变器输出的无功补偿功率满足预设范围为第三补偿约束条件；控制光伏逆变器输出最优解对应的无功补偿功率，对配电网进行无功补偿，以降低变压器的负载率。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面中任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
上述第二方面至第四方面中任一种可能的实现方式所带来的技术效果可以参见第一方面或第一方面对应的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种配电网的控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种配电网的控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种配电网的控制方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种配电网的控制方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的一种控制装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念，便于理解。
此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选的还包括其他没有列出的步骤或模块，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
如背景技术所述，随着新能源技术的发展，配电网中新能源所占比例逐渐增加，导致配电网潮流波动加剧。目前存在一种配电网的控制方案，该方案以配电网中节点电压为基准，当节点电压较高时，进行无功补偿，降低节点电压，缓解了节点电压超限问题。但是该方案未考虑配电网整体负荷以及网损，使得配电网整体存在重复补偿或过补偿问题，导致配电网中损耗增加，控制成本较大。
为解决上述技术问题，如1所示，本发明实施例提供了一种配电网的控制方法，执行主体为配电网的控制装置，该配电网的控制方法包括步骤S101-S104。
S101、控制装置确定配电网中变压器的负载率。
在一些实施例中，变压器的负载率为变压器的实时负荷与变压器的额定容量的比值。示例性的，假设变压器的实时负荷为60MVA，变压器的额定容量为50MVA，则变压器的负载率为1.2。
作为一种可能的实现方式，控制装置可以获取变压器的功率参数，并基于功率参数确定变压器的负载率。
示例性的，步骤S101可以实现为步骤S1011-S1013。
S1011、控制装置获取配电网中变压器输出馈线的有功功率和无功功率。
S1012、控制装置基于变压器输出馈线的有功功率和无功功率计算变压器的负载率。
示例性的，以配电网中第n台变压器为例，控制装置可以根据公式确定配电网中第n台变压器的负载率。
其中，为配电网中第n台变压器的负载率，/>为变压器第m条输出馈线的有功功率，/>为变压器第m条输出馈线的无功功率，/>为第n台变压器的额定容量。
S102、若变压器的负载率大于设定值的时长大于设定时长，则控制装置确定配电网处于非安全等级。
在一些实施例中，控制装置可以根据变压器的负载率和设定值的大小关系，确定变压器的状态。
示例性的，设定值可以为0.3、0.8、1、1.2、1.3和1.6等，对此不作限定。
示例性的，如表1所示，若，则变压器的状态为“过载”；若/>，则变压器的状态为“重载”；若/>，则变压器的状态为“中载”；若/>，则变压器的状态为“轻载”，其中，/>为第n台变压器的负载率。
表1
在一些实施例中，控制装置可以根据变压器的状态，以及变压器所处状态的持续时长与设定时长的大小关系，确定变压器的预警等级。例如，变压器的预警等级包括安全等级和非安全等级，其中非安全等级包括蓝色预警、橙色预警和红色预警。
示例性的，设定时长可以为0.75h、2h和3h，对此不作限定。
需要说明的是，配电网的预警等级包括变压器的预警等级，控制装置可以根据变压器的预警等级，确定配电网的预警等级。当变压器处于非安全等级时，配电网处于非安全等级。例如，若变压器的处于红色预警，则配电网处于红色预警。
示例性的，如表1所示，若变压器的状态为“轻载”，确定变压器的预警等级为“安全等级”；若变压器的状态为“中载”，确定变压器的预警等级为“安全等级”；若变压器的状态为“重载”，确定变压器的预警等级为“蓝色预警”；若变压器的状态为“过载”，同时满足和/>，确定变压器的预警等级为“橙色预警”；若变压器的状态为“过载”，同时满足/>和/>，确定变压器的预警等级为“橙色预警”；若变压器的状态为“过载”，同时满足/>和/>，确定变压器的预警等级为“橙色预警”；若变压器的状态为“过载”，同时满足/>和，确定变压器的预警等级为“橙色预警”；若变压器的状态为“过载”，同时满足/>和/>，确定变压器的预警等级为“红色预警”；若变压器的状态为“过载”，同时满足/>和/>，确定变压器的预警等级为“红色预警”；若变压器的状态为“过载”，同时满足/>和/>，确定变压器的预警等级为“红色预警”；若变压器的状态为“过载”，同时满足/>和，确定变压器的预警等级为“红色预警”，其中，/>为第n台变压器的负载率，/>为第n台变压器所处状态的持续时长。
可以理解的是，若变压器的安全等级为蓝色预警、橙色预警和红色预警，则控制装置可以确定变压器处于非安全等级，控制装置需要对配电网进行调整。
S103、若配电网处于非安全等级，则控制装置基于预设的无功补偿目标函数计算最优解。
其中，无功补偿目标函数以变压器输出馈线的网损最小为目标，以配电网中各节点注入的有功功率等于流出的有功功率为第一补偿约束条件，以配电网中各节点注入的无功功率等于流出的无功功率为第二补偿约束条件，以光伏逆变器输出的无功补偿功率满足预设范围为第三补偿约束条件。
在一些实施例中，预设的无功补偿目标函数为如下公式。
。
第一补偿约束条件为如下公式。
。
第二补偿约束条件为如下公式。
。
第三补偿约束条件为如下公式。
其中，为配电网总网损，/>为配电网中变压器第m条馈线的网损，/>为配电网中变压器输出馈线的数量，/>为配电网中变压器的数量，/>为配电网中节点/>注入的有功功率，/>为节点/>的电压，/>为节点/>和节点/>之间线路的电导，/>为节点/>和节点/>之间线路的电纳，/>为节点/>和节点/>之间电压的相位差，/>为第/>台光伏逆变器的容量，/>为第/>台光伏逆变器输出的有功功率，/>为第/>台光伏逆变器输出的无功补偿功率。
在一些实施例中，配电网中变压器第m条馈线的网损可以根据第m条馈线的电压和导纳确定，或者，还可以根据第m条馈线的电压和阻抗确定。本申请对此不做限定。
作为一种可能的实现方式，控制装置可以以配电网中变压器第i条输出馈线的网损和第r台光伏逆变器输出的无功补偿功率为粒子，基于预设的无功补偿目标函数和粒子群算法，计算最优解。
示例性的，控制装置可以基于预设的无功补偿目标函数，对粒子进行迭代运算；若迭代次数k大于最大迭代次数，则退出迭代过程，将/>的取值确定为无功补偿目标函数的最优解。
在迭代过程中，根据如下公式更新粒子的速度和位置。
其中，为迭代次数为k时粒子的速度，/>为迭代次数为k+1时粒子的速度；/>为迭代次数为k时粒子的空间位置，/>迭代次数为k+1时粒子的空间位置，/>为粒子在第k次迭代时的自身最优解，/>为粒子在第k次迭代时的全局最优解，/>为第一学习因子，/>为第二学习因子，/>和/>为（0,1）之间的均匀分布的随机数，/>为惯性因子，/>为惯性因子的最大限值，/>为惯性因子的最小限值，/>为最大迭代次数。
需要说明的是，自身最优解表征的是在迭代过程中，配电网中单一节点的最优解。例如，配电网中变压器第m条馈线的网损最小值。又例如，第/>台光伏逆变器输出的无功补偿功率的最大值。全局最优解/>表征的是在迭代过程中，配电网中变压器输出馈线的网损最小时对应的最优解。例如，配电网中变压器输出馈线的网损最小时，第m条馈线的网损。又例如，配电网中变压器输出馈线的网损最小时，第/>台光伏逆变器输出的无功补偿功率。
S104、控制装置控制光伏逆变器输出最优解对应的无功补偿功率，对配电网进行无功补偿，以降低变压器的负载率。
可以理解的是，控制装置基于最优解对应的无功补偿功率，对配电网进行无功补偿，可以实现对配电网的最优补偿，在降低变压器负载率的同时，保证配电网的网损最小，降低配电网的控制成本。
本发明提供一种配电网的控制方法，在变压器的负载率大于设定值的时长大于设定时长，确定配电网处于非安全等级，并基于以变压器输出馈线的网损最小为目标的无功补偿目标函数，从而基于该目标函数计算得到的最优解，可以使得配电网中馈线网损最小，降低了配电网的控制成本。此外，本发明通过对配电网进行无功补偿，降低了变压器的负载率，提高了配电网的安全性能。因此，本发明提供的配电网的控制方法能够在保证配电网安全运行的同时，降低配电网的控制成本。
可选的，如图2所示，在步骤S103之前，该配电网的控制方法还包括步骤S201-S202。
S201、控制装置确定配电网中变压器输出馈线的负载率。
在一些实施例中，输出馈线的负载率为输出馈线的实时电流与输出馈线的额定电流之间的比值。示例性的，假设输出馈线的实时电流为1200A，输出馈线的额定电流为1000A，则输出馈线的负载率为1.2。
作为一种可能的实现方式，控制装置可以获取输出馈线的电流参数，并基于电流参数确定输出馈线的负载率。
示例性的，步骤S201可以实现为步骤S2011-S2013。
S2011、控制装置获取配电网中变压器输出馈线的实时电流。
S2012、控制装置基于变压器输出馈线的实时电流计算变压器输出馈线的负载率。
示例性的，以变压器的第m条输出馈线为例，控制装置可以根据如下公式计算第m条输出馈线的负载率。
。
其中，为变压器第m条输出馈线的负载率，/>为变压器第m条输出馈线的实时电流，/>为变压器第m条输出馈线的额定电流。
S202、若输出馈线的负载率大于预设值的时长大于预设时长，则控制装置确定变压器处于非安全等级。
在一些实施例中，控制装置可以根据变压器输出馈线的负载率与预设值的大小关系，确定输出馈线的状态。例如，输出馈线的状态可以包括轻载、中载、重载和过载。
示例性的，预设值可以为0.3、0.8和1等，对此不作限定。
示例性的，如表2所示，若，则变压器输出馈线的状态为“过载”；若，则变压器输出馈线的状态为“重载”；若/>，则变压器输出馈线的状态为“中载”；若/>，则变压器输出馈线的状态为“轻载”，其中，/>为第m条输出馈线的负载率。
表2
在一些实施例中，控制装置可以根据变压器输出馈线的状态，以及输出馈线所处状态的持续时长与预设时长的大小关系，确定输出馈线的预警等级。例如，输出馈线的预警等级包括安全等级和非安全等级，其中非安全等级包括蓝色预警、橙色预警和红色预警。
在一些实施例中，预设时长可以为第m条输出馈线处于“过载”状态允许持续时长，用于表征第m条输出馈线的过载能力。
作为一种可能的实现方式，控制装置可以基于如下公式确定第m条输出馈线处于“过载”状态允许持续时长。
；
其中，为第m条输出馈线处于“过载”状态允许持续时长，/>为第m条输出馈线过电流保护的时间整定系数，/>为第m条输出馈线过电流保护的启动电流，/>为第m条输出馈线的实时电流。
需要说明的是，配电网的预警等级还包括输出馈线的预警等级，控制装置可以根据变压器的预警等级和输出馈线的预警等级，综合确定配电网的预警等级。例如，控制装置可以将变压器的预警等级和输出馈线的预警等级中危险程度最高的预警等级确定为配电网的预警等级。如，变压器的预警等级为蓝色预警，输出馈线的预警等级为橙色预警，则配电网的预警等级为橙色预警。
示例性的，如表2所示，若输出馈线的状态为“轻载”，确定输出馈线的预警等级为“安全等级”；若输出馈线的状态为“中载”，确定输出馈线的预警等级为“安全等级”；若输出馈线的状态为“重载”，确定输出馈线的预警等级为“蓝色预警”；若输出馈线的状态为“过载”，同时 “过载”状态持续时长，确定输出馈线的预警等级为“橙色预警”；若输出馈线的状态为“过载”，同时“过载”状态持续时长/>，确定输出馈线的预警等级为“红色预警”，其中，/>为第m条输出馈线处于“过载”状态持续时长，/>为第m条输出馈线处于“过载”状态允许持续时长。
可以理解的是，若输出馈线的安全等级为蓝色预警、橙色预警和红色预警，则控制装置可以确定输出馈线处于非安全等级，控制装置需要对配电网进行调整。
如此一来，控制装置可以基于变压器的负载率和输出馈线的负载率综合确定配电网的安全等级，使得最终确定的配电网的安全等级更准确，提高配电网的安全可靠性。
需要说明的是，在对配电网进行无功补偿之后，配电网的状态可能仍处于非安全等级，需要对配电网进一步进行有功功率调整。如此，在步骤S104之后，控制装置可以对配电网的状态进行检测，若补偿后的配电网处于非安全等级，则控制装置需要对配电网进行有功功率调整，以降低配电网中变压器和输出馈线的负载率，保证配电网安全可靠运行。
可选的，如图3所示，在步骤S104之后，该配电网的控制方法还包括步骤S301-S302。
S301、若补偿后配电网处于非安全等级，则控制装置基于变压器的额定负荷、有功功率和无功功率，确定配电网需要削减的有功功率。
作为一种可能的实现方式，控制装置可以根据补偿后变压器的功率参数和输出馈线的电流参数，确定补偿后变压器的负载率和输出馈线的负载率，并基于补偿后变压器的负载率和输出馈线的负载率，确定配电网是否处于非安全等级。
示例性的，控制装置可以获取补偿后变压器的功率参数和输出馈线的电流参数，并基于步骤S101-S102和步骤S201-S202确定配电网是否处于非安全等级。
作为一种可能的实现方式，控制装置可以基于如下公式确定配电网需要削减的有功功率。
；
其中，为第n台变压器需要削减的有功功率，/>为进行无功补偿后后第n台配电变压器的有功功率，/>为进行无功补偿后后第n台配电变压器的无功功率，/>为第n台变压器的额定负荷，/>为配电网需要削减的有功功率。
在一些实施例中，控制装置可以基于变压器的额定电压和额定电流，确定变压器的额定负荷。
示例性的，控制装置可以基于如下公式，确定变压器的额定负荷。
；
其中，为第n台变压器的额定负荷，/>为第n台变压器的额定电压，/>为第n台变压器的额定电流。
S302、控制装置基于预设的有功削减目标函数计算最优解，得到可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值。
其中，有功削减目标函数以调控总成本最小为目标，以可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值之和等于配电网需要削减的有功功率为第一削减约束条件，以可调控负荷的有功调节值小于可调控负荷的可调控限值为第二削减约数条件，以储能设备的有功调节值小于储能设备的可调控限值为第三削减约束条件；调控总成本包括可调控负荷的调控成本和储能设备的调控成本；
在一些实施例中，预设的有功削减目标函数为如下公式：
。
第一削减约束条件为如下公式：
。
第二削减约束条件为如下公式：
。
第三削减约束条件为如下公式：
。
其中，为配电网中可调控负荷与储能设备的调控总成本，/>为配电网中第y个可调控负荷的调控成本，/>配电网中第z个储能设备的调控成本，/>为配电网中第y台可调控负荷的有功调节值，/>为配电网中第z台储能设备的有功调节值，/>为配电网需要削减的有功功率，/>为第y台可调控负荷的可调控限值，/>为第z台储能设备的可调控限值，Y为可调控负荷的数量，Z为储能设备的数量。
在一些实施例中，控制装置可以基于可调控负荷和储能设备的调控单价，以及可调控负荷和储能设备的有功调节值，分别确定可调控负荷和储能设备的调控成本。
示例性的，如表3所示，以节点8、节点13和节点16三个位置的可调控负荷为例。假设节点8处可调控负荷的调控单价为0.20万元/kW，有功调节值为100 kW，则节点8处可调控负荷的调控成本为20万元。假设节点13处可调控负荷的调控单价为0.12万元/kW，有功调节值为50 kW，则节点13处可调控负荷的调控成本为6万元。假设节点16处可调控负荷的调控单价为0.27万元/kW，有功调节值为120 kW，则节点16处可调控负荷的调控成本为32.4万元。
表3
又一示例性的，如表4所示，以节点6、节点19和节点22三个位置的储能设备为例。假设节点6处储能设备的调控单价为0.52万元/kW，有功调节值为120 kW，则节点6处储能设备的调控成本为62.4万元。假设节点19处储能设备的调控单价为0.66万元/kW，有功调节值为60 kW，则节点19处储能设备的调控成本为39.6万元。假设节点22处储能设备的调控单价为0.63万元/kW，有功调节值为80kW，则节点22处储能设备的调控成本为50.4万元。
表4
在一些实施例中，第y台可调控负荷的可调控限值为第y台可调控负荷的最大可调控值。
在一些实施例中，第z台储能设备的可调控限值可以为第z台储能设备的最大可调控值。
S303、控制装置基于可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值，进行有功功率削减，以降低变压器的负载率。
如此一来，本发明实施例提供的配电网的控制方法，在对配电网进行无功补偿，降低变压器的负载率之后，可以对配电网进一步进行有功削减，进一步降低变压器和输出馈线的负载率，提高配电网的安全可靠性。同时，在调整过程中，无功补偿以配电网网损最小为目标，有功削减以调控成本最小为目标，最终获得的最优解可以使调控过程成本最小化，降低了配电网的控制成本。
如图4所示，本发明实施例还提供了一种配电网的控制方法，该控制方法包括S401-S409。
S401、控制装置获取配电网的实时数据。
其中，实时数据包括配电网中输出馈线的有功功率、无功功率和实时电流。
S402、控制装置确定变压器的负载率和输出馈线的负载率。
S403、控制装置确定变压器和输出馈线的状态，以及持续时间。
S404、控制装置基于变压器和输出馈线的状态，以及持续时间，确定配电网的状态。
S405、控制装置判断配电网是否处于非安全等级。若是，则执行S406，若否，则执行S409。
S406、控制装置对配电网进行无功补偿。
S407、控制装置判断配电网是否处于非安全等级。若是，则执行S408，若否，则执行S409。
S408、控制装置对配电网进行有功削减。
S409、配电网正常运行。
如此一来，本发明实施例提供的配电网的控制方法可以在配电网处于非安全等级时，对配电网进行无功补偿，降低变压器的负载率。之后，对配电网的安全等级进行判断，若配电网仍处于非安全等级，则对配电网进一步进行有功削减，进一步降低变压器和输出馈线的负载率，提高配电网的安全可靠性。同时，在调整过程中，无功补偿以配电网网损最小为目标，有功削减以调控成本最小为目标，最终获得的最优解可以使调控过程成本最小化，降低了配电网的控制成本。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图5示出了本发明实施例提供的一种配电网的控制装置的结构示意图，该控制装置500包括通信模块501和处理模块502。
通信模块501，用于获取配电网的电参数；
处理模块502，用于基于配电网的电参数，确定配电网中变压器的负载率；若变压器的负载率大于设定值的时长大于设定时长，则确定配电网处于非安全等级；若配电网处于非安全等级，则基于预设的无功补偿目标函数计算最优解；无功补偿目标函数以变压器输出馈线的网损最小为目标，以配电网中各节点注入的有功功率等于流出的有功功率为第一补偿约束条件，以配电网中各节点注入的无功功率等于流出的无功功率为第二补偿约束条件，以光伏逆变器输出的无功补偿功率满足预设范围为第三补偿约束条件；控制光伏逆变器输出最优解对应的无功补偿功率，对配电网进行无功补偿，以降低变压器的负载率。
在一种可能的实现方式中，处理模块502，还用于确定配电网中变压器输出馈线的负载率；若输出馈线的负载率大于预设值的时长大于预设时长，则确定变压器处于非安全等级。
在一种可能的实现方式中，预设的无功补偿目标函数为如下公式：
；
第一补偿约束条件为如下公式；
；
第二补偿约束条件为如下公式；
；
第三补偿约束条件为如下公式；
其中，为配电网总网损，/>为配电网中变压器第m条馈线的网损，/>为配电网中变压器输出馈线的数量，/>为配电网中变压器的数量，/>为配电网中节点/>注入的有功功率，/>为节点/>的电压，/>为节点/>和节点/>之间线路的电导，/>为节点/>和节点/>之间线路的电纳，/>为节点/>和节点/>之间电压的相位差，/>为第/>台光伏逆变器的容量，/>为第/>台光伏逆变器输出的有功功率，/>为第/>台光伏逆变器输出的无功补偿功率。
在一种可能的实现方式中，处理模块502，具体用于以配电网中变压器第i条输出馈线的网损和第r台光伏逆变器输出的无功补偿功率为粒子，基于预设的无功补偿目标函数和粒子群算法，计算最优解。
在一种可能的实现方式中，处理模块502，具体用于基于预设的无功补偿目标函数，对粒子进行迭代运算；在迭代过程中，根据如下公式更新粒子的速度和位置。
其中，为迭代次数为k时粒子的速度，/>为迭代次数为k+1时粒子的速度；/>为迭代次数为k时粒子的空间位置，/>迭代次数为k+1时粒子的空间位置，/>为粒子在第k次迭代时的自身最优解，/>为粒子在第k次迭代时的全局最优解，/>为第一学习因子，/>为第二学习因子，/>和/>为（0,1）之间的均匀分布的随机数，/>为惯性因子，/>为惯性因子的最大限值，/>为惯性因子的最小限值，/>为最大迭代次数。
在一种可能的实现方式中，控制模块，还用于若补偿后配电网处于非安全等级，则基于变压器的额定负荷，有功功率，无功功率，确定配电网需要削减的有功功率；基于预设的有功削减目标函数计算最优解，得到可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值；有功削减目标函数以调控总成本最小为目标，以可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值之和等于配电网需要削减的有功功率为第一削减约束条件，以可调控负荷的有功调节值小于可调控负荷的可调控限值为第二削减约数条件，以储能设备的有功调节值小于储能设备的可调控限值为第三削减约束条件；调控总成本包括可调控负荷的调控成本和储能设备的调控成本；基于可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值，进行有功功率削减，以降低变压器的负载率。
在一种可能的实现方式中，预设的有功削减目标函数为如下公式：
；
第一削减约束条件为如下公式：
；
第二削减约束条件为如下公式：
；
第三削减约束条件为如下公式：
；
其中，为配电网中可调控负荷与储能设备的调控总成本，/>为配电网中第y个可调控负荷的调控成本，/>配电网中第z个储能设备的调控成本，/>为配电网中第y台可调控负荷的有功调节值，/>为配电网中第z台储能设备的有功调节值，/>为配电网需要削减的有功功率，/>为第y台可调控负荷的可调控限值，/>为第z台储能设备的可调控限值，Y为可调控负荷的数量，Z为储能设备的数量。
图6是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图6所示，该实施例的电子设备600包括：处理器601、存储器602以及存储在所述存储器602中并可在所述处理器601上运行的计算机程序603。所述处理器601执行所述计算机程序603时实现上述各方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤104。或者，所述处理器601执行所述计算机程序603时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如，图5所示通信模块501和处理模块502的功能。
示例性的，所述计算机程序603可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器602中，并由所述处理器601执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序603在所述电子设备600中的执行过程。例如，所述计算机程序603可以被分割成图5所示通信模块501和处理模块502。
所称处理器601可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器602可以是所述电子设备600的内部存储单元，例如电子设备600的硬盘或内存。所述存储器602也可以是所述电子设备600的外部存储设备，例如所述电子设备600上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（SecureDigital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器602还可以既包括所述电子设备600的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器602用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器602还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（RandomAccess Memory，RAM）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种配电网的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
确定配电网中变压器的负载率；若所述变压器的负载率大于设定值的时长大于设定时长，则确定所述配电网处于非安全等级；
确定所述配电网中变压器输出馈线的负载率；若所述输出馈线的负载率大于预设值的时长大于预设时长，则确定所述变压器处于非安全等级；
若所述配电网处于非安全等级，则基于预设的无功补偿目标函数计算最优解；所述无功补偿目标函数以所述变压器输出馈线的网损最小为目标，以所述配电网中各节点注入的有功功率等于流出的有功功率为第一补偿约束条件，以所述配电网中各节点注入的无功功率等于流出的无功功率为第二补偿约束条件，以光伏逆变器输出的无功补偿功率满足预设范围为第三补偿约束条件；
控制所述光伏逆变器输出所述最优解对应的无功补偿功率，对所述配电网进行无功补偿，以降低所述变压器的负载率；
所述预设的无功补偿目标函数为如下公式：
所述第一补偿约束条件为如下公式；
所述第二补偿约束条件为如下公式；
所述第三补偿约束条件为如下公式；
其中，ΔPloss为所述配电网总网损，ΔPloss,m为所述配电网中变压器第m条馈线的网损，M为所述配电网中变压器输出馈线的数量，N为所述配电网中变压器的数量，Pi为所述配电网中节点i注入的有功功率，Ui为节点i的电压，Gij为节点i和节点j之间线路的电导，Bij为节点i和节点j之间线路的电纳，θij为节点i和节点j之间电压的相位差，SPVNr为第r台光伏逆变器的容量，PPVr为第r台光伏逆变器输出的有功功率，QPVr为第r台光伏逆变器输出的无功补偿功率。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述基于预设的无功补偿目标函数计算最优解，包括：
以所述配电网中变压器第i条输出馈线的网损和第r台光伏逆变器输出的无功补偿功率为粒子，基于所述预设的无功补偿目标函数和粒子群算法，计算所述最优解。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述预设的无功补偿目标函数和粒子群算法，计算所述最优解，包括：
基于所述预设的无功补偿目标函数，对所述粒子进行迭代运算；在迭代过程中，根据如下公式更新所述粒子的速度和位置；
其中，vk为迭代次数为k时粒子的速度，vk+1为迭代次数为k+1时粒子的速度；xk为迭代次数为k时粒子的空间位置，xk+1迭代次数为k+1时粒子的空间位置，pbestk为粒子在第k次迭代时的自身最优解，gbestk为粒子在第k次迭代时的全局最优解，c1为第一学习因子，c2为第二学习因子，r1和r2为(0,1)之间的均匀分布的随机数，ω为惯性因子，ωmax为惯性因子的最大限值，ωmin为惯性因子的最小限值，kmax为最大迭代次数；
若迭代次数k大于最大迭代次数kmax，则退出迭代过程，将gbestk的取值确定为所述无功补偿目标函数的最优解。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述光伏逆变器输出所述最优解对应的无功补偿功率，对所述配电网进行无功补偿之后，所述方法还包括：
若补偿后所述配电网处于非安全等级，则基于所述变压器的额定负荷，有功功率，无功功率，确定配电网需要削减的有功功率；
基于预设的有功削减目标函数计算最优解，得到可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值；所述有功削减目标函数以调控总成本最小为目标，以可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值之和等于所述配电网需要削减的有功功率为第一削减约束条件，以所述可调控负荷的有功调节值小于所述可调控负荷的可调控限值为第二削减约数条件，以所述储能设备的有功调节值小于所述储能设备的可调控限值为第三削减约束条件；所述调控总成本包括所述可调控负荷的调控成本和所述储能设备的调控成本；
基于所述可调控负荷的有功调节值和储能设备的有功调节值，进行有功功率削减，以降低所述变压器的负载率。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述预设的有功削减目标函数为如下公式：
所述第一削减约束条件为如下公式：
所述第二削减约束条件为如下公式：
ΔPLy≤ΔPLymax；
所述第三削减约束条件为如下公式：
ΔPSz≤ΔPSzmax；
其中，C为配电网中可调控负荷与储能设备的调控总成本，CLy为配电网中第y个可调控负荷的调控成本，CSz配电网中第z个储能设备的调控成本，ΔPLy为配电网中第y台可调控负荷的有功调节值，ΔPSz为配电网中第z台储能设备的有功调节值，ΔPT为配电网需要削减的有功功率，ΔPLymax为第y台可调控负荷的可调控限值，ΔPSzmax为第z台储能设备的可调控限值，Y为可调控负荷的数量，Z为储能设备的数量。
6.一种配电网的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括通信模块和处理模块；
所述通信模块，用于获取所述配电网的电参数；
所述处理模块，用于基于所述配电网的电参数，确定配电网中变压器的负载率，或，确定所述配电网中变压器输出馈线的负载率；若所述变压器的负载率大于设定值的时长大于设定时长，则确定所述配电网处于非安全等级；若所述输出馈线的负载率大于预设值的时长大于预设时长，则确定所述变压器处于非安全等级；若所述配电网处于非安全等级，则基于预设的无功补偿目标函数计算最优解；所述无功补偿目标函数以所述变压器输出馈线的网损最小为目标，以所述配电网中各节点注入的有功功率等于流出的有功功率为第一补偿约束条件，以所述配电网中各节点注入的无功功率等于流出的无功功率为第二补偿约束条件，以光伏逆变器输出的无功补偿功率满足预设范围为第三补偿约束条件；控制所述光伏逆变器输出所述最优解对应的无功补偿功率，对所述配电网进行无功补偿，以降低所述变压器的负载率；
所述预设的无功补偿目标函数为如下公式：
所述第一补偿约束条件为如下公式；
所述第二补偿约束条件为如下公式；
所述第三补偿约束条件为如下公式；
其中，ΔPloss为所述配电网总网损，ΔPloss,m为所述配电网中变压器第m条馈线的网损，M为所述配电网中变压器输出馈线的数量，N为所述配电网中变压器的数量，Pi为所述配电网中节点i注入的有功功率，Ui为节点i的电压，Gij为节点i和节点j之间线路的电导，Bij为节点i和节点j之间线路的电纳，θij为节点i和节点j之间电压的相位差，SPVNr为第r台光伏逆变器的容量，PPVr为第r台光伏逆变器输出的有功功率，QPVr为第r台光伏逆变器输出的无功补偿功率。
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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