[发明专利]一种配电网的无功优化方法及系统

说明书

本发明提出一种配电网的无功优化方法及系统，包括：基于配电网建立高维随机矩阵并计算高维随机矩阵的协方差矩阵；利用协方差矩阵构造谱分布圆环，确定在谱分布圆环内的待测矩阵；基于待检测矩阵，确定配电网的无功补偿点和和无功补偿容量。本发明将高维随机矩阵理论引入配电网无功优化分析中，为配电网无功优化提供了新的分析方法。

技术领域

本发明涉及配电网的运行技术领域，具体涉及一种配电网的无功优化方法及系统。

背景技术

无功优化可以改善电压质量并减少网络损耗，它以无功补偿或调节设备为控制手段，属于非线性规划问题。传统的电压无功优化主要存在以下问题：

1)由于电网分级管理，存在无功电力重复性建设的问题，同时由于其繁琐的运行，不仅加大了电力成本，而且造成多级设备投资大利用率低及综合效果差的问题；2)现有无功补偿策略往往局限于就地无功补偿，不能考虑到全局电压稳定域的问题，对电网全局无功补偿鲜有涉及；3)传统的无功优化软件功能单一，不重视电压无功分析。

由于配电网处于电网的末端，节点多，接线复杂，使得上述问题变得更为突出。特别是无功的全局优化问题，在进行全网无功优化时，若将所有节点都考虑进去，则范围太大，优化速度慢，达不到理想效果。传统的无功优化方法已研究和应用多年，但往往需要某些假设条件，且容易陷入局部最优点，难于得到全局最优解。

随着大数据理论和技术的发展，将基于数据建模的理论分析方法用于电网全局优化，将以往对随机因素的假设和简化成为可能。随机矩阵理论是对复杂系统进行统计分析的重要数学工具之一。它通过对复杂系统的能谱及本征态进行统计分析，得出实际数据的随机程度，其揭示了实际数据中整体关联的行为特征。

随机矩阵理论通过比较随机的多维时间序列统计特性，可以体现实际数据中对随机的偏离程度，并揭示实际数据中整体关联的行为特性。正是这种特定的视角，使得随机矩阵理论被广泛应用在物理、金融、数学、生物统计和网络科学等光裸领域，并逐渐在电力系统领域得到应用。

目前，大数据技术在配电网无功优化技术领域的应用寥寥无几，因此，本发明的目的在于，提供一种电压无功优化和随机矩阵理论相结合的技术方案以满足现有技术的需要。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种配电网的无功优化方法及系统。

一种配电网的无功优化方法包括步骤：基于配电网建立高维随机矩阵并计算高维随机矩阵的协方差矩阵；利用协方差矩阵构造谱分布圆环，确定在谱分布圆环内的待测矩阵；基于待检测矩阵，确定配电网的无功补偿点和和无功补偿容量。

基于配电网建立高维随机矩阵，包括：利用采集到的数据为时间窗，归一化处理后得到的有功功率矩阵P、无功补偿容量矩阵Q和电压矩阵V，建立高维随机矩阵Y＝[P；Q；V]；时间窗包括：有功功率矩阵P、无功补偿容量矩阵Q和电压矩阵V。

协方差矩阵为S，其计算公式如下所示：

S＝1/N*Y'*Y；

令Sx＝λx；

其中，x为N维列向量，λ为协方差矩阵S的特征根，Y'为高维随机矩阵Y的转置矩阵。

利用协方差矩阵构造谱分布圆环包括：基于谱分布函数f_Y(t)构造外径为内径为的谱分布圆环；谱分布圆环满足下式：

其中，c为高维随机矩阵Y的长宽比、a为谱分布圆环内径的平方、b为谱分布圆环外径的平方，t为待检测矩阵的特征根。