[发明专利]一种考虑控制模式转换的配电网柔性软开关优化配置方法

权利要求书

1.一种考虑控制模式转换的配电网柔性软开关优化配置方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)根据柔性软开关控制模式，建立柔性软开关控制模型，包括以下步骤：

(1-1)建立在有功-无功控制模式下的柔性软开关运行控制模型如下：

式中：分别为柔性软开关连接配电网节点i的变流器和连接配电网节点j的变流器在t时刻的有功功率；分别为柔性软开关连接配电网节点i的变流器和连接配电网节点j的变流器在t时刻的无功功率；分别为柔性软开关连接配电网节点i的变流器和连接配电网节点j的变流器无功输出的上限和下限，分别为柔性软开关连接配电网节点i的变流器和连接配电网节点j的变流器的接入容量；

(1-2)建立在有功-电压控制模式下的柔性软开关运行控制模型如下：

式中：分别为柔性软开关连接配电网节点i的变流器和连接配电网节点j的变流器在t时刻的电压，分别为柔性软开关连接配电网节点i的变流器和连接配电网节点j的变流器的电压上限和下限，分别为柔性软开关连接配电网节点i的变流器和连接配电网节点j的变流器在t时刻的电压与输出无功的函数关系；

(2)建立基于柔性软开关控制模式转换的二层规划模型，包括以下步骤：

(2-1)建立上层规划模型，包括以下步骤：

(2-1-1)以配电公司的年综合成本最小为目标函数，建立上层规划模型的目标函数如下：

min F_upper＝C^SOP+C^OP

式中：F_upper为配电公司的年综合成本，C^SOP是柔性软开关的年运行维护费用，C^OP是配电公司年运行费用，包括从上级电网购电成本、从分布式电源发电商购电成本以及削减分布式电源发电商出力的赔偿成本，α是柔性软开关投资费用的贴现率，为柔性软开关经济使用年限，β为柔性软开关年运行维护费用系数，μ^SOP为柔性软开关单位容量投资成本，为配电网中节点i和节点j之间的线路ij上柔性软开关的安装容量，为季节s的天数；μ^G为从上级电网购电的电价，为季节s时段t上级电网购电功率，N^DG为配电网中的分布式电源数量，为从第m个分布式电源发电商购电的电价，为季节s时段t第m个分布式电源发电商购电功率，为削减1kWh电量赔偿分布式电源发电商的费用，为季节s时段t内第m个分布式电源发电商最大发电功率；

(2-1-2)建立上层规划模型的柔性软开关安装容量约束如下：

式中：为配电网中线路ij上允许安装的最大柔性软开关容量；

(2-2)建立下层规划模型，包括如下步骤：

(2-2-1)柔性软开关采用有功-无功控制模式，以配电公司年运行费用最小为目标函数，建立正常状态下下层规划模型的目标函数如下：

(2-2-2)正常状态下下层规划模型约束条件采用与步骤(1-1)中有功-无功控制模式下的柔性软开关运行控制模型相同；

(2-2-3)建立正常状态下下层规划模型系统潮流约束如下：

式中：Φ_i为在配电网中以节点i为末端节点支路的首端节点集合，Ψ_i为以节点i为首端节点支路的末端节点集合，R_ji和X_ji分别为配电网中支路ji的电阻和电抗，P_t,ji和Q_t,ji分别为t时段节点j流向节点i的有功功率和无功功率，P_t,i和Q_t,i分别为t时段节点i上注入的净有功功率之和和净无功功率之和，分别为t时段节点i上可再生能源注入的有功功率和无功功率以及负荷的有功功率和无功功率，U_t,i和U_t,j分别为t时段节点i的电压幅值和节点j的电压幅值，I_t,ji为t时段节点j向节点i的电流幅值；

(2-2-4)建立正常状态下下层规划模型分布式电源出力约束如下：

式中：为时段t内节点i上的分布式电源发电商最大有功功率；为时段t内节点i上的分布式电源发电商最大无功功率；

(2-2-5)建立正常状态下下层规划模型节点电压约束如下：

U_imin＜U_t,i＜U_imax i∈B

式中：U_imin和U_imax分别为节点i电压的下限和上限值，B为配电网中所有的节点的集合；

(2-2-6)建立正常状态下下层规划模型支路电流约束如下：

I_t,ij≤I_ijmax i,j∈B

式中：I_ijmax为节点i流向节点j的电流幅值上限；

(2-2-7)采用二阶锥方法，对步骤(2-2-1)的正常状态下的下层规划模型进行求解，得到各时刻配电网的最低节点电压，并以此作为依据对配电网的运行状态进行判断：若某时刻配电网的最低节点电压标幺值在[σ_l，σ_h]之间，则定义该时刻状态为配电网为正常运行状态，若某时刻配电网的最低节点电压标幺值在[0.93，σ_l)或(σ_h，1.07]之间，则定义该时刻状配电网的运行状态为风险状态，其中σ_l为正常状态下配电网最低节点电压标幺值下限，σ_h为正常状态下配电网最低节点电压标幺值上限；

(2-2-8)对于风险状态下的时刻t_r，柔性软开关采用有功-电压控制模式，以该时刻t_r内配电网节点偏差最小为目标函数，建立风险状态下下层规划模型的目标函数为：

式中：为在风险时刻t_r下节点i的电压，U_N为额定电压；

(2-2-9)风险状态下下层规划模型的约束条件采用(1-2)中有功-电压控制模式下柔性软开关运行约束；

(2-2-10)风险状态下下层规划模型约束条件采用(2-2-3)中的系统潮流约束；

(2-2-11)风险状态下下层规划模型约束条件采用(2-2-5)中节点电压约束；

(2-2-12)风险状态下下层规划模型约束条件采用(2-2-6)中支路电流约束；

(3)采用粒子群-二阶锥混合方法，对柔性软开关二层规划模型进行求解，包括如下步骤：

(3-1)采用二阶锥规划方法，对步骤(2-2)的下层规划模型进行求解，包括如下步骤：

(3-1-1)采用I_2,t,ij和U_2,t,i替换步骤(2-2-3)公式中的二次项(I_t,ij)²和(U_t,i)²，对步骤(2-2-3)配电网潮流约束进行二阶锥转化如下：

(3-2-2)采用U_2,t,i替换二次项(U_t,i)²的形式，对步骤(2-2-5)的节点电压约束进行二阶锥转化如下：

(3-2-3)采用I_2,t,ij替换二次项(I_t,ij)²的形式，对步骤(2-2-6)的支路电流约束进行二阶锥转化如下：

(3-2-4)将步骤(3-1-1)的配电网潮流约束松弛并等价变形为二阶锥形式如下：

||[2P_t,ij 2Q_t,ij I_t,2,ij-U_t,2,ij]^T||₂≤I_t,2,ij+U_t,2,ij

(3-2-5)将步骤(1-1)的柔性软开关运行约束条件转换为旋转锥约束如下：

(3-2-6)经过上述步骤的转化，得到下层规划模型转化为二阶锥规划模型，采用CPLEX方法对二阶锥规划模型进行求解，得到SOP的出力调度结果和配电网的运行费用；

(3-3)采用(3-2)的二阶锥方法，分别对步骤(2-2-1)中正常状态下的下层规划模型和步骤(2-2-8)中风险状态下的下层规划模型进行求解，获得各个运行时刻SOP的出力调度结果并将各时刻总的配电网运行费用(C^OP)返回到步骤(3-1)的上层规划模型中，重新对上层规划模型进行优化计算；

(3-4)重复步骤(3-1)-(3-3)，当上层规划模型两次前后迭代优化结果相同时，结束循环，获得柔性软开关最优的规划位置与容量。