[发明专利]一种基于模糊时间聚类的配电网动态无功优化方法

说明书

本发明提供了一种基于模糊时间聚类的配电网动态无功优化方法，首先，以次日各时刻的静态无功优化结果为基础，采用模糊时间聚类算法对有载调压变压器分接头OLTC和电容器组的投切序列进行有序聚类，得到二者的动作时刻；其次，提出静态优化—OLTC档位优化—电容器组动作时刻优化—电容器组投切容量与分布式电源DG联合优化的求解思路，实现三者的协调控制；本发明通过模糊时间聚类算法实现控制设备在时间上的解耦，考虑OLTC、电容器组以及DG的无功出力特性及其可调范围确定其最优出力的动态无功优化方法，有效降低控制设备的动作次数，充分发挥OLTC的电压控制能力以及电容器组和DG的无功调节能力，有效降低系统损耗，提升电压质量。

技术领域

本发明涉及配电网领域，尤其涉及一种基于模糊时间聚类的配电网动态无功优化方法。

背景技术

DG在配电网的接入比重逐渐增大，DG的接入可以有效改善配电网无功功率不足的情况，但DG与传统无功设备的协调控制也给配电网无功优化提出了新的挑战：由于不同时间的负荷需求水平、DG出力大小不同，以及无功设备的动作次数存在约束，因而造成了无功优化中的时空耦合问题。

考虑未来一日内负荷时序变化和控制设备动作次数限制的无功优化称之为动态无功优化，然而，动态无功优化问题是一个非线性混合整数规划问题，由于其复杂性，多年以来其优化求解方法一直是该领域的研究热点。

动态无功优化目前的求解方法可大致分为4类：

1)状态解空间的简化，通过模型简化缩小最优解的搜索空间，但是当控制设备数量增加时，求解规模会急剧上升，不易收敛；

2)通过负荷分段实现控制设备动作次数约束在时间上的解耦，进而将动态优化转化为若干个静态优化问题求解，此方法一般是对系统的总负荷进行分段，但是当各节点的负荷变化趋势不一致时会影响负荷分段结果的合理性；

3)将控制设备的动作次数约束折算为调节费用，建立以总费用最小为目标函数的优化模型，由于调节费用需考虑设备投资费、提前折旧费、维护费、人工费及故障损失费等，在实际中较难计算；

4)通过制定控制设备的预动作表将动态优化转化为若干个静态优化问题求解，该方法根据次日各相邻时刻的负荷波动或电容器组静态最优投切容量的差值等指标的排序来分配控制设备的动作权限。

以上4种方法是传统的动态无功优化求解方法，均未考虑DG接入后与传统控制设备的协调优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模糊时间聚类的配电网动态无功优化方法，能够与传统控制设备OLTC和电容器组进行协调优化，有效降低控制设备的动作次数，充分发挥OLTC的电压控制能力以及电容器组和DG的无功调节能力，有效降低系统损耗，提升电压质量。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于模糊时间聚类的配电网动态无功优化方法，包括以下步骤：

步骤1：对次日各时刻分别进行静态无功优化，采用以下方法：

以次日各时刻OLTC档位、电容器组和DG无功出力为控制变量，以次日各时刻的网络损耗最小为目标分别进行静态无功优化，得到次日24个时刻OLTC档位、电容器组以及DG无功出力的静态最优值；

步骤2：计算OLTC的日前计划，采用以下方法：先确定OLTC动作时刻，再确定OLTC动作档位；

步骤2.1：通过模糊时间聚类对步骤1中静态无功优化得到的次日24个时刻OLTC的动作序列进行分段，使其满足动作次数约束；具体的，假设某OLTC档位的动作序列为[T₁,T₂,…,T₂₄]，最大允许动作次数为n_T，则其聚类的结果为：