[发明专利]一种基于数据驱动的配电网动态自主重构方法及系统

权利要求书

1.一种基于数据驱动的配电网动态自主重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取电力系统的节点负荷数据以及分布式电源出力数据；

将获取到的数据输入到训练好的长短期记忆网络中，得到实时重构解；

根据当前节点负荷、分布式电源出力和上一控制时段的拓扑结构，得到第二运行成本，根据前节点负荷、分布式电源出力和实时重构解，得到第一运行成本；

当第二运行成本大于第一运行成本时，拓扑结构更新，否则维持当前拓扑结构不变；

数据集获取方式为：

将配电网的稳态潮流约束转换为二阶锥形式，然后结合功率矩和基本环路矩阵，得到一种改进的二阶锥规划方法，结合历史数据和改进的二阶锥规划方法，获得满足DL需求的DNR控制策略数据集；

具体包括：

S1：配电网重构模型

S1.1：数学模型

在目标函数中引入开关的动作成本，目标函数表述为：

式中，为t时刻的电价，I_k,t为t时刻的支路k的电流，R_k为支路k的阻抗，c_s为开关动作成本，Δd_t为t时刻的动作开关数；

在优化目标函数的同时，需满足以下约束条件：

S1.1.1：潮流方程约束

采用径向交流网络的DistFlow方程计算潮流，表述为：

式中，P_k,t和Q_k,t分别为t时刻流过支路k的有功和无功功率，和分别为t时刻节点i的有功和无功注入功率，U_i,t为t时刻的节点i的电压，和分别为t时刻与节点i相连的DG的有功和无功出力，和分别为t时刻节点i发电机的有功和无功出力；和分别为t时刻节点i的有功和无功负荷需求；Ω(b)为支路集合；k(i,j)为首节点是i末节点为j的支路；

S1.1.2：电压安全约束

节点电压约束确保DNR期间所有节点电压均在安全工作范围内；

表述为：

U_imin≤U_i,t≤U_imax

式中，U_i,max和U_i,min分别为节点i电压上下限；

S1.1.3：支路功率和电流约束

支路功率和电流约束确保DNR期间所有支路功率和电流都在安全运行范围内；

表述为：

式中，S_k,max为支路k视在功率的上限，S_k,t为时刻t支路k的视在功率，I_k,max为流过支路k的电流的上限；α_k为表示支路状态的布尔变量，如果支路k断开，α_k＝0；

S1.1.4：DG出力约束

假设DG出力是可控的，且DG应该在有限的功率范围内工作；

表述为：

式中，和分别为连接到节点i的DG的有功和无功输出功率上限；

S1.1.5：网络辐射状结构约束

配电网为辐射状运行；

表述为：

β(i,j)+β(j,i)＝α_k

β(i,j)∈{0,1},i＝1,2,...,n,j∈Ω(i)

α_k∈{0,1},k∈Ω(b)

式中，H_κ表示环路κ，Ω(l)表示环路集合，Ω(i)表示节点集合，在DNR过程中，对于支路l，α_l＝1表示该支路是连通状态，否则，支路为断开状态；β中的元素为二进制变量，β(i,j)＝1表示节点i为节点j的父节点；

S1.2：混合整数二阶锥转化方法

采用二阶锥松弛和Big-M方法对目标函数进行求解得到最优的重构解；所述二阶锥松弛为：定义两个变量以代替目标函数和潮流约束中的电压和电流的二次项；所述的Big-M方法为：引入一个大的正数M，将二阶锥松弛变换为标准二阶锥松弛中的不等式，所述的标准二阶锥松弛中的不等式，表述为：

其中，||·||₂为二范数方程，P_k,t和Q_k,t分别为t时刻流过支路k的有功和无功功率，为支路电流平方，为节点电压平方；

S1.3：基于启发式算法的编码规则

基于基本环路矩阵的变量约简方法，缩减二阶锥松弛得到的最优解的可行域；

根据网络拓扑构建基本环路矩阵，根据功率矩的方法删除基本环路矩阵中的重复支路，将解空间表示为一个预设形式的矩阵；

使用LSTM训练数据集，以自动提取系统状态与最佳重构方案之间的关系；

采用一种基于实时运行成本差异的开关动作函数，以最小化实时运行成本为目标来动态更新开关状态；

所述第一运行成本与第二运行成本的计算公式为：

式中，为第一运行成本，为第二运行成本，为t时刻的电价。