[发明专利]基于内点法和变领域搜索的动态规划法的二阶段区域电网无功优化方法

说明书

本发明公开基于内点法和变领域搜索的动态规划法的二阶段区域电网无功优化方法，步骤包括：1)建立区域电网动态无功优化模型M；2)利用内点法对区域电网动态无功优化模型M进行解算，得到连续最优解；3)利用变领域搜索动态规划法对连续最优解进行解算，得到区域电网动态无功优化模型M的最优潮流。本发明通过采用基于内点法与变领域搜索动态规划法的二阶段方法能够对区域电网动态无功优化问题高效求解，实现设备动作次数与网络有功损耗的综合最优。

技术领域

本发明涉及电力系统调度自动化领域，具体是基于内点法和变领域搜索的动态规划法的二阶段区域电网无功优化方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展和科学技术的不断进步，地铁、动车等冲击负荷以及风电、光伏等分布式新能源直接接入区域电网已成为一种普遍现象，使得网络有功无功潮流分布变化更加频繁。由于区域电网中的无功补偿电容器和有载调压变压器无法连续调节以动态跟踪网络潮流的频繁变化，因此若设备控制不当，网络中极有可能出现无功分布不均甚至电压安全问题。区域电网动态无功优化是指负荷曲线和上级电网虚拟电源电压曲线已知的情况下，对各时段无功补偿设备和有载调压变压器的运行状态进行合理规划，达到提高电能质量、有效降低网络损耗以及实现不同设备相互协调的目的。

然而由于时段内各控制设备运行状态和网络潮流状态之间的耦合以及时段间设备动作次数的耦合，使得区域电网动态无功优化属于大规模混合整数非线性优化问题，直接对该问题进行求解较为困难。因此，有必要研究一种新的区域电网动态无功优化方法，实现区域电网动态无功优化问题的高效求解。

发明内容

本发明的目的是提供基于内点法和变领域搜索的动态规划法的二阶段区域电网无功优化方法，包括以下步骤：

1)建立区域电网动态无功优化模型M。

区域电网动态无功优化模型M的目标函数如下所示：

minf＝α₁f₁+α₂f₂ (1)

式中，f₁表示归一化处理后的网络总有功损耗。f₂表示一个控制周期内离散设备动作成本。a₁和a₂为权重。

其中，网络总有功损耗目标函数如下所示：

式中，f₁表示归一化处理后的网络总有功损耗。T为融合后的时段总数。ΔT_t为融合后第t个时段的时间长度。N_L为负荷节点集合。 P_S,t为t时段平衡节点即上级电网等值电源节点对该区域注入的有功功率。P_L,t,i为第i个负荷节点的负荷有功功率。P_loss,t为第t个时段损失的有功功率。

离散设备动作成本目标函数如下所示：

式中，f₂表示一个控制周期内离散设备动作总成本数。N_c和N_k分别表示无功补偿点和有载调压变压器集合。m_T,k和m_c,a分别表示第 k台变压器和第a个无功补偿点补偿设备周期内动作总次数。ω_T,k和ω_c,a分别表示变压器分接头和补偿电容器的动作成本系数。C(x,ω)表示计算函数。

区域电网动态无功优化模型M的约束条件包括功率平衡约束、控制变量不等式约束、状态变量不等式约束和并联变压器档位一致约束。

其中，功率平衡约束如下所示：