[发明专利]考虑控制设备动作次数约束的三阶段动态无功优化方法

权利要求书

1.考虑控制设备动作次数约束的三阶段动态无功优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：建立各时段解耦的静态无功优化模型；

具体实施步骤如下：假设系统有N_B个节点、N_T台有载调压变压器、N_G台可调发电机、有N_C个节点装设可投切电容器组，全天时段为T；

建立目标函数，静态无功优化的目标为系统全天有功网损最小：

式中：P_loss为系统全天有功网损；p_loss,t为各时段的系统有功网损；

目标函数的约束条件包括：

(1)功率平衡约束：

式中：P_Gi,t和Q_Gi,t分别为t时段节点i机组有功、无功出力；P_Di,t和Q_Di,t分别为t时段节点i有功、无功负荷；Q_Ci,t为t时段节点i无功补偿注入的无功功率；U_i,t为t时段节点i的电压幅值；θ_ij,t为t时段线路ij首末两端电压的相角差；G_ij和B_ij分别为节点导纳矩阵中的第i行第j列的电导和电纳值；

(2)状态变量的不等式约束：

式中：U_i,t和分别表示节点电压幅值的最小和最大值；P_Gi,t和分别表示发电机组有功出力的最小和最大值；

(3)控制变量的不等式约束：

式中：Q_Gi,t表示第i台发电机无功出力；Q_Gi,t和分别表示发电机i无功出力的最小和最大值；Q_Ci,t表示第i台无功补偿设备补偿的无功容量；Q_Ci,t和分别表示第i台无功补偿设备补偿无功的最小和最大值；k_Ti,t表示第i台可调变压器的变比；k_Ti,t和分别表示可调变压器变比的最小和最大值；

步骤2：建立计及控制设备动作次数约束的动态无功优化模型；

步骤3：求解考虑控制设备动作次数约束的动态无功优化模型：

步骤3.1：不考虑调节约束的静态无功优化：

本阶段不考虑无功补偿设备和变压器的调节次数约束，把无功补偿投切组数和变压器分接头档位等离散变量松弛为连续变量，求解全天多个时间断面的无功优化问题，得到系统在不考虑设备调节次数约束的情况下理想的无功补偿容量曲线和理想的变压器变比曲线

步骤3.2：得到阶梯化理想曲线

在本阶段将理想曲线Y^*阶梯化，所述理想曲线包括理想的无功补偿容量曲线和理想的变压器变比曲线得到相对应的阶梯曲线(包括无功补偿容量阶梯曲线变压器变比阶梯曲线)，使其满足调节次数约束；

将一条理想曲线Y^*记为点列Y^*＝{y₁^*,y₂,^*…,y_T}^*，同时将各个时段记为下标集I₀＝{0,1,…,T}，此处存在的0时刻是为了确定离散变量的初始量；设置这台设备的调节次数上限为M^adj；

阶梯化理想曲线可视为用一个含有(M^adj+1)个分段的阶梯曲线函数来对理想曲线Y^*作最小二乘拟合，而且Y要满足相对应变量的上下限约束，作为一个优化问题，决策变量为阶梯曲线各分段首端点的下标集和各个分段内的变量值

式中：S表示满足变量上下限约束的可行集合；

步骤3.3：分配失配功率

求解以下优化模型来得到最终的发电机有功和无功出力值：

式中：表示阶梯化后的无功补偿容量值；表示阶梯化后的变压器变比值。

2.如权利要求1所述的考虑控制设备动作次数约束的三阶段动态无功优化方法，其特征在于：所述步骤2的具体实施步骤如下：动态无功优化的目标函数为一天24个小时段的有功网损之和最小，约束条件除了各个时段自身的运行约束外，还要考虑无功补偿装置的最大调节次数约束，设置实际系统允许一天内第i台电容器组最大的投切次数为第i台变压器分接头档位的最大允许调节次数为如果投切n组电容器或调节n档变压器分接头，则记为动作n次：

式中：u_Ci,t和u_Ti,t分别表示第i台电容器和第i台变压器在t时刻动作的次数。

考虑调节次数约束的动态无功优化问题可以表达为以下模型：