一种电力系统无功优化控制策略的鲁棒性评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统无功优化领域，特别涉及一种电力系统无功优化控制策略的 鲁棒性评估方法。
【背景技术】
[0002] 传统的无功优化研究大多数基于确定性模型，即假定负荷水平、控制变量数值等 保持不变，在此前提下优化决策改善某些运行指标的无功调控方案。电力系统运行往往面 临些许不确定性问题：连续型控制变量受控制精度限制，不能完全被控制精确，存在随机误 差；状态变量负荷时刻变动，即使某一时间断面亦存在预测误差等。若无功优化控制策略对 控制变量及状态变量的不确定性扰动非常敏感，则其实施效果可能不佳，甚至导致不可行 运行方式或系统安全稳定状况恶化。
[0003] 相比于确定性无功优化的大量文献和丰富成果，考虑不确定性因素的无功优化研 究尚处于初步发展的阶段。
[0004] 文献"信息不确定性对电网无功优化的影响"提出的无功优化双层模型所得出的 优化方案比未计及负荷变动时的方案具有更多的冗余度。
[0005] 文献"计及负荷不确定性的无功优化模型与算法"提出一种计及负荷不确定性等 影响因素的无功优化模型与算法，以克服单一负荷水平下无功优化模型不能全面刻画其 负荷随机特性的不足。
[0006] 文南犬"Stochastic optimal reactive power dispatch:Formulation and solution method"提出了考虑负荷和支路故障等不确定性因素的随机无功优化机会约束 规划模型，所得的优化结果在牺牲一定程度目标函数的基础上提高了其在不确定性环境下 的可行性。
[0007] 文献"计及负荷不确定性的农网无功优化方法"考虑影响负荷统计的不确定性因 素，提出建立三阶梯负荷分布曲线模型，优化结果表明该方法在负荷变动时降损效果明显。
[0008] 文南犬 "Non-dominated sorting genetic algorithm-II for robust multi-objective optimal reactive power dispatch"米用蒙特卡罗积分形式的鲁棒优化 模型，但其提出的负荷样本抽样方法需要事先给定系统功率增长方向，因而优化结果的鲁 棒性能存在一定限制。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种电力系统无功优化控制策略的鲁棒性评估方法，在其 优化结果的基础上，强调搜索能够抵御一定程度参数波动的决策变量，选出鲁棒性优的策 略应用到工程中，有效弥补了无功优化方案常忽略控制变量及状态变量负荷等参数小扰动 这一弊端。
[0010] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0011] -种电力系统无功优化控制策略的鲁棒性评估方法，包括以下步骤：
[0012] 1)将待优化电力系统中由各个控制变量的取值范围和各个状态变量的变化范围 联合构成的空间定义为全局空间；将在某个待进行鲁棒性评估的无功优化控制策略C附 近，由各个控制变量的可控制精度范围和各个状态变量的变化范围联合构成的空间，定义 为鲁棒空间；
[0013] 2)针对单一性能指标，采用随机抽样优化方法得到全局空间内的最优性能指标 fb、最差性能指标为fw、以及待评估无功优化控制策略C鲁棒空间内的最优性能指标fbi。、最 差性能指标为对应的最小抽样数目N_，计算公式为：
[0014]
[0015] 对于全局空间，p%的取值为0. 1%~0.5% ;q%的取值为0.5%~1% ;
[0016] 对于鲁棒空间，p%的取值为1%~2% ;q%的取值为0.5%~1% ;
[0017] 3)全局空间内最优性能指标与最差性能指标之差Δ f为：
[0018] Af = fb-fw
[0019] 对于待评估无功优化控制策略C，在其鲁棒空间内，最优性能指标与最差性能指标 之差Δ f。为：
[0020] Afc= f bjC-fWjC
[0021 ] 定义控制策略C的鲁棒性指标R。为：
[0022]
[0023] 4)若R。〉阈值Rset，则认为无功优化控制策略C的鲁棒性满足要求。阈值R set大于 或等于0. 8,可由评估人员根据经验设定。
[0024] 本发明进一步的改进在于：对于多性能指标的情形，只有对于每个性能指标的鲁 棒性都满足要求时，认为该无功优化控制策略C的鲁棒性满足要求。
[0025] 本发明进一步的改进在于：对于几个无功优化控制策略都符合鲁棒性要求的情 形，逐渐采取等比例扩大各个控制变量的控制精度和状态变量的变化范围的方式扩大鲁棒 空间，并重新进行鲁棒性评估，先不符合鲁棒性要求的无功优化控制策略的鲁棒性弱于后 不符合鲁棒性要求的无功优化控制策略。
[0026] 本发明进一步的改进在于：对于几个无功优化制策略都不符合鲁棒性要求的情 形，将各个控制变量的控制精度和状态变量的变化范围均等比例缩小到β %，若在该范围 内的鲁棒性满足要求，则称该无功优化制策略的鲁棒性的接受率为β %。
[0027] 相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0028] 1)本发明有效弥补了无功优化方案常忽略控制变量及状态变量负荷等参数小扰 动这一弊端。
[0029] 2)本发明综合考虑控制变量的可实现精度和状态变量的不确定性，建立了对控制 策略的鲁棒性进行评估的指标，既适用于单性能指标优化问题也适用于多性能指标优化问 题。
【附图说明】
[0030] 图1为IEEE-30节点标准系统图。
【具体实施方式】
[0031] 本发明一种电力系统无功优化控制策略的鲁棒性评估方法，包括以下步骤：
[0032] 1)将待优化电力系统中由各个控制变量的取值范围和各个状态变量的变化范围 联合构成的空间定义为全局空间；将在某个待进行鲁棒性评估的无功优化控制策略附近， 由各个控制变量的可控制精度范围和各个状态变量的变化范围联合构成的空间，定义为鲁 棒空间。
[0033] 控制变量是指可以用于进行电力系统无功优化的控制对象，包括：各分组投切并 联电容器、各有载调压变压器、各发电机电压等。
[0034] 状态变量主要是指各节点的负荷。
[0035] 2)在单一性能指标的情况下（设该性能指标越大越好），设在全局空间内的最优 性能指标为f b、最差性能指标为fw，两者之差A f为：
[0036] Af = fb-fw
[0037] 对于一个具体无功优化控制策略C，在其鲁棒空间内，假设其最优性能指标为fbi。、 最差性能指标为。，两者之差Af。为：
[0038] Afc= f bjC-fWjC
[0039] 定义无功优化控制策略C的鲁棒性指标R。为：
[0040]
[0041] 3)根据实际需要设置一个阈值Rset，若Rc>RSet，则认为无功优化控制策略C的鲁 棒性满足要求。
[0042] 阈值可以人为设定，一般应大于或等于0· 8。
[0043] 4)对于多性能指标的情形，只有对于每个性能指标的鲁棒性都满足要求时，才认 为无功优化控制策略C的鲁棒性满足要求。
[0044] 5)对于几个无功优化控制策略都符合鲁棒性要求的情形，逐渐采取等比例扩大各 个控制变量的控制精度和状态变量的变化范围的方式扩大鲁棒空间，并重新进行鲁棒性评 估，先不符合鲁棒性要求的无功优化控制策略的鲁棒性弱于后不符合鲁棒性要求的无功优 化控制策略。对于几个控制策略都不符合鲁棒性要求的情形，将各个控制变量的控制精度 和状态变量的变化范围均等比例缩小到β %，若在该范围内的鲁棒性满足要求，则称该无 功优化控制策略的鲁棒性的接受率为β %，也可根据工程需要，结合各控制变量的可控性 和各个状态变量的不确定性，将各个控制变量的控制精度和状态变量的变化范围进行差异 化而非等比例缩小。
[0045] 全局空间内的最优性能指标fb、最差性能指标为fw、鲁棒空间内的最优性能指标 fbi。、最差性能指标为均采用随机抽样优化方法得到，对应的最小抽样数目N_，计算公 式为，
[0046；
[0047] 由于全局空间中的个体数目较多，p%-般可取0. 1 %~0. 5%，q%可取0. 5%~ 1 %，即可信度为99 %~99. 5 %，对各个控制变量和状态变量在其可能取值范围内随机抽 样构成不少于N_个可行的样本，分别对各个样本的性能指标进行计算，从中得出性能指标 的最优值和最差值即可；由于鲁棒空间中的个体数目较少，P% -般可取1%~2%，q%可 取0. 5%~1%，即可信度为99%~99. 5%，将各个离散控制变量固定为待评估的控制策略 中对应的取值，而对各个连续控制变量和状态变量在其鲁棒空间对应的取值范围内随机抽 样构成不少于N_个可行的样本，分别对各个样本的各项性能指标进行计算，从中得出性能 指标的最优值和最差值即可。
[0048] 以下将结合图1所示的IEEE30节点无功优化算例，对本发明提出的鲁棒性评估 方法作进一步说明。IEEE30节点系统中，有41条支路，6个发电机节点和21个负荷节点。 6个发电机节点分别为1