本发明属于电力系统配电网技术领域，尤其涉及一种基于配电网系统多维度九区最优控制策略分析方法。具体是将配电网系统的无功补偿控制装置，应用于配电网系统的无功调控。充分考虑实际负荷运行曲线峰、谷最大值，各负荷段时间划分等均会因为季节性、休假日和工作日差异等因素发生变化，将时间段整定与负荷段变化同步。
背景技术：
目前配网网损较高，且很少配置avc系统，尤其在10kv线路上，电压无功控制仍以人工调控为主，加大了区县级电网调度人员的劳动强度，对降低配电网损和提高供电质量也极为不利。
电压质量对电网稳定及电力设备安全运行有着直接的影响。目前我国配电网依然普遍存在由于网络结构、供电半径、潮流分布不均而引起的电压不合格现象。特别是农村电网，因电源点较少、供电半径较长、负荷随季节和时间变化大，用户受电端电压不合格及线路损耗大的现象尤为突出，导致负荷高峰期线路末端用户用电设备不能正常启动，迫切需要改善电压质量。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种基于配电网系统多维度九区最优控制策略分析方法，其目的是为了能够实现对配电网的电压无功及其时间的综合分析，对配电网的功率进行调控。
为实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于配电网系统多维度九区最优控制策略分析方法，其中配电网系统包含控制器，控制开关和电容器，其中控制开关一端连接电容器，控制开关的另一连接电源并安装电量采集装置；电量采集装置接入控制器，控制器控制端口与控制开关投切端口连接；
分析方法包括以下步骤：
步骤1：根据动态负荷曲线最大无功功率q和最小无功功率q1，优化无功容量分组；电容器a的容量为q1，电容器b、电容器c及电容器d的容量为(q-q1)/3；
步骤2：模拟负荷曲线中时间分段a，有功功率、无功功率均增加，多维度无功控制区域中此时为固定无功定值上下限值；当无功功率达到定值下限值时，无功电压控制器中对应容量电容器的控制开关投入，增加补偿量直至达到无功定值上限值；
步骤3：模拟负荷曲线中时间分段a到时间分段b，随着无功功率增加，如果超过步骤2中固定无功定值上限值不多时，不再调整无功电压控制器控制中的对应容量电容器的控制开关，等待无功定值回降到限值内；如果超过步骤2中固定无功定值上限值较多时，根据历史负荷曲线，利用定值边界的动态适应，提高定值上限值；无功电压控制器控制中对应容量电容器的控制开关继续投入，增加补偿量直至达到新的无功定值上限值；
步骤4：模拟负荷曲线中时间分段b，无功功率减少，当无功减少到步骤2中固定无功定值下限值时，开始切除无功电压控制器控制中对应容量电容器的控制开关，增加补偿量直至低于无功定值下限值；
步骤5：模拟负荷曲线中时间分段b到时间分段c，无功功率减小到最小值，如果低于步骤2中固定无功定值下限值不多时，不再调整无功电压控制器中控制容量电容器的控制开关，等待无功定值回升到限值内；如果低于步骤2中固定无功定值下限值较多时，据历史负荷曲线，利用定值边界的动态适应，提高定值下限值；无功电压控制器中控制开关继续切除，减少补偿量直至达到新的无功定值下限值；
步骤6：通过步骤2到步骤5的定值边界的动态适应，形成行的无功定值上下限值，在接下来的时间分段d、时间分段e、时间分段f以及时间分段g定值限值满足要求就可以，为避免无功定值上下限值扩充过大，同理采用电压定值限值作为控制目标参数进行定值边界的动态适应；时间分段a至时间分段g，时间比较短，则启动延长动作延时，避免限值调整，还能减少控制开关投切次数；
步骤7：模拟负荷曲线中时间分段g到时间分段i有功、无功功率均匀增加，负荷发生大幅度单调性变化，且趋势明确，收缩无功定值上下限值，定值随负荷曲线调整限值；
步骤8：模拟负荷曲线中时间分段i，有功功率、无功功率为最高值，即使在步骤7后无功定值上下限值收缩后，无功和电压的上上限值均不提高，防止峰值波动；
步骤9：模拟负荷曲线中时间分段i到时间分段j，有功、无功功率由最高值开始下降，限值不变，启动延长动作延时，避免限值调整，还能减少控制开关投切；
步骤10：模拟负荷曲线中时间分段j到时间分段l，有功功率、无功功率由最高值下降，负荷发生大幅度单调性变化，且趋势明确，适当收缩无功定值上下限值，定值随负荷曲线调整限值；
步骤11：模拟负荷曲线中时间分段l到时间分段m，有功功率、无功功率由出现伪增长，按步骤7既定策略控制；在通过时间分段m、时间分段n时，可判断负荷为下降且存在波动，放宽无功定值上下限值，但考虑到模拟负荷曲线中时间分段n，无功功率和电压定值的上上限值均匀降低，防止谷值波动；
步骤12：模拟负荷曲线中时间分段n，启动延长动作延时，避免限值调整，还能减少控制开关投切；
经过一个完整峰谷变换的负荷曲线，分时段调整无功功率、电压定值上下限值，实现边界的动态适应，达到分层优化控制的目的。
所述基于配电网系统多维度九区最优控制策略的原则是：
(1)时间函数与九区控制的协调机制，为了尽可能减少装置动作次数，结合不同负荷段无功变化的不同规律，应在不同负荷段，采取不同的上下限值；考虑实际负荷运行曲线峰、谷最大值，各负荷段时间划分等均会因为季节、休假日和工作日差异等因素发生变化，将时间段整定与负荷段变化同步；按照1年4个季节及各法定休假日负荷变化的不同情况，分别采取不同的电压无功控制策略，每逢不同的季节及法定休假日系统自动切换至相应的控制策略；按负荷的变化规律，将一天分为4种时段：高峰负荷时段、低谷负荷时段、由谷荷转入峰荷时段和由峰荷转入谷荷时段；以日负荷为例，如峰转谷、谷转峰负荷段，负荷发生大幅度单调性变化，且趋势明确，适当收缩电压无功上下限值；使装置动作敏感；峰、谷负荷段，负荷发生不规律往返波动，放宽电压无功上下限值，减少装置动作次数；尖峰、低谷负荷与日平均负荷偏差最大，持续时间较短，该负荷段电压无功目标值不要求过高；变电站负荷越大、电压下限值越高，即在高峰负荷时适当提高运行电压，将电压下限值提高；同理，在低谷负荷时适当降低运行电压，将电压下限值降低；
(2)负荷率与功率因数定值边界的动态适应；最优函数与边界条件中所述的分析方法的计算，包括带条件约束的经济运行表达式：
其中：
φ[v,cosθ,t]为电压、功率因数与时间的函数；
通过回归分析和相关性分析，制定无功补偿的策略，实现多维度的九区图控制策略，满足配电网运行特性的补偿方式；通过回归分析，得到过去时段的无功功率的运行曲线，从而得出相关函数，根据负荷时间函数，选择投切电容器的时间和容量，实现快速跟踪配电网变化灵活调整运行控制参数的目的；
(3)通过延长动作延时，至少大于一个数据刷新周期，实际整定时，充分考虑系统波动的实际情况、提高装置灵敏度和减少装置的动作次数，合理确定延时时间，采用模糊控制的方法，根据电压无功越限值的大小，自动延长或缩短装置的调节时间。
所述控制器为智能无功电压控制器，智能无功电压控制器具有多维数的九区控制策略，包含时间、电压、无功、功率因数与负荷率能最大限度的满足配网系统的无功容量调控；根据历史数据的回归分析，进行边界定值的自动调整，自主控制补偿电容量的最优选择。
所述电容器为10kv电容器。
本发明的优点及有益效果在于：
本发明主要通过将10kv配网系统的无功补偿装置，应用于配电网系统的无功调控。通过对配电网时间因素与电气参数统计分析，建立配电网的电压、功率因数、时间及负荷率等多重维数学模型，形成多维立体的九域图分析方法，本发明提出了无功、电压、时间和负荷率的多维立体九域图分析方法，可以指导配电网的负荷供电的智能化经济性运行，实现对配电网的电压无功及其时间的综合分析，对配电网的功率进行调控，提高系统的稳定性和电力用户的供电质量。
多维度九区控制策略恰好符合自调整、自组织和自适应模糊控制的特点。本发明能最大限度提高电网的功率因数，且不发生过补偿，无投切振荡，无冲击投切，控制过程反应灵敏、迅速。
本发明能够实现各级电网间avc系统协调控制，从而达到提高电网电压质量、降低网损、减轻调度人员劳动强度的目的。基于主网avc无功电压控制技术，构建分布集中式的馈线无功电压智能控制系统。结合移动式无功电压控制技术，开发分布式馈线无功电压智能控制器，以达到占用硬件资源少，捕获速度快，功耗低等目的。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
附图说明
图1为多维度无功控制区域示意图的结构示意图；
图2为无功电压控制器控制原理意图；
图3为模拟负荷曲线。
图中：电容器a1，电容器b2，电容器c3，电容器d4，控制开关a5，控制开关b6，控制开关c7，控制开关d8，时间分段a，时间分段b，时间分段c，时间分段d，时间分段e，时间分段f，时间分段g，时间分段h，时间分段i，时间分段j，时间分段k，时间分段l,时间分段m,时间分段n。
具体实施方式
本发明是一种基于配电网系统多维度九区最优控制策略分析方法，如图1所示，本发明配电网系统主要包含控制器，控制开关和电容器：控制开关一端连接电容器，控制开关的另一连接电源并安装电量采集装置；电量采集装置接入控制器，控制器控制端口与控制开关投切端口连接。所述控制器为智能无功电压控制器，智能无功电压控制器具有多维数的九区控制策略，包含时间、电压、无功、功率因数与负荷率等能最大限度的满足配网系统的无功容量调控。根据历史数据的回归分析，进行边界定值的自动调整，自主控制补偿电容量的最优选择。所述电容器为10kv电容器。
智能无功电压控制器是现有设备，是根据电网无功功率或电压需求，控制投切开关来调试无功补偿量，如图2所示。该装置可采用固定整组投切电容器组和小型mcr式svc设备相结合的补偿方式，并根据无功负荷的波动情况，由整组投切电容器应对持续时间长、幅度大的无功波动。
本发明基于配电网系统多维度九区最优控制策略原则是：
1、时间函数与九区控制的协调机制，为了尽可能减少装置动作次数，结合不同负荷段无功变化的不同规律，应在不同负荷段，采取不同的上下限值。考虑实际负荷运行曲线峰、谷最大值，各负荷段时间划分等均会因为季节、休假日和工作日差异等因素发生变化，将时间段整定与负荷段变化同步；按照1年4个季节及各法定休假日负荷变化的不同情况，分别采取不同的电压无功控制策略，每逢不同的季节及法定休假日系统自动切换至相应的控制策略；按负荷的变化规律，将一天分为4种时段：高峰负荷时段、低谷负荷时段、由谷荷转入峰荷时段和由峰荷转入谷荷时段。以日负荷为例，如峰转谷、谷转峰负荷段，负荷发生大幅度单调性变化，且趋势明确，适当收缩电压无功上下限值，如图1所示，使装置动作敏感；峰、谷负荷段，负荷发生不规律往返波动，适当放宽电压无功上下限值，尽量减少装置动作次数；尖峰、低谷负荷与日平均负荷偏差最大，持续时间较短，该负荷段电压无功目标值不宜要求过高。变电站负荷越大、电压下限值越高，即在高峰负荷时适当提高运行电压，将电压下限值提高；同理，在低谷负荷时适当降低运行电压，将电压下限值降低。
2、负荷率与功率因数定值边界的动态适应。最优函数与边界条件中所述的分析方法的计算，包括带条件约束的经济运行表达式：
其中：
φ[v,cosθ,t]为电压、功率因数与时间的函数。
通过回归分析和相关性分析，可以制定无功补偿的策略，实现多维度的九区图控制策略，满足配电网运行特性的补偿方式。通过回归分析，得到过去时段的无功功率的运行曲线，从而得出相关函数，根据负荷时间函数，选择投切电容器的时间和容量，实现快速跟踪配电网变化灵活调整运行控制参数的目的。
3、通过适当延长动作延时，至少大于一个数据刷新周期，实际整定时，充分考虑系统波动的实际情况、尽量提高装置灵敏度和减少装置的动作次数，合理确定延时时间，采用模糊控制的方法，根据电压无功越限值的大小，自动延长或缩短装置的调节时间。
本发明一种基于配电网系统多维度九区最优控制策略分析方法，包括以下步骤：
步骤一：根据动态负荷曲线最大无功功率q和最小无功功率q1，优化无功容量分组；如图2所示,电容器a1的容量为q1，电容器b2、电容器c3及电容器d4的容量为(q-q1)/3。
步骤二：图3中时间分段a，有功功率、无功功率均增加，图1中此时为固定无功定值上下限值；当无功功率达到定值下限值时，图2中对应容量电容器的控制开关，即控制开关a5，控制开关b6，控制开关c7以及控制开关d8投入，增加补偿量直至达到无功定值上限值。
步骤三：图3中时间分段a到时间分段b，随着无功功率增加，如果超过步骤二中固定无功定值上限值不多时，不再调整图2中的对应容量电容器的控制开关，等待无功定值回降到限值内；如果超过步骤二中固定无功定值上限值较多时，根据历史负荷曲线，利用定值边界的动态适应，提高定值上限值；图2中对应容量电容器的控制开关继续投入，增加补偿量直至达到新的无功定值上限值。
步骤四：图3中时间分段b，无功功率减少，当无功减少到步骤二中固定无功定值下限值时，开始切除图2中对应容量电容器的控制开关，增加补偿量直至低于无功定值下限值。
步骤五：图3中时间分段b到时间分段c，无功功率减小到最小值，如果低于步骤二中固定无功定值下限值不多时，不再调整图2中控制容量电容器的控制开关，等待无功定值回升到限值内；如果低于步骤二中固定无功定值下限值较多时，据历史负荷曲线，利用定值边界的动态适应，提高定值下限值；图2中控制开关继续切除，减少补偿量直至达到新的无功定值下限值。
步骤六：通过步骤二到五的定值边界的动态适应，形成行的无功定值上下限值，在接下来的时间分段d、时间分段e、时间分段f以及时间分段g定值限值满足要求就可以，为避免无功定值上下限值扩充过大，同理采用电压定值限值作为控制目标参数进行定值边界的动态适应；时间分段a至时间分段g，时间比较短，则启动延长动作延时，避免限值调整，还能减少控制开关投切次数。
步骤七：图3中时间分段g到时间分段i有功、无功功率均匀增加，负荷发生大幅度单调性变化，且趋势明确，适当收缩无功定值上下限值，定值随负荷曲线调整限值。
步骤八：图3中时间分段i，有功功率、无功功率为最高值，即使在步骤七后无功定值上下限值收缩后，无功和电压的上上限值均不要提高，防止峰值波动。
步骤九：图3中时间分段i到时间分段j，有功、无功功率由最高值开始下降，限值不变，启动延长动作延时，避免限值调整，还能减少控制开关投切。
步骤十：图3中时间分段j到时间分段l，有功功率、无功功率由最高值下降，负荷发生大幅度单调性变化，且趋势明确，适当收缩无功定值上下限值，定值随负荷曲线调整限值。
步骤十一：图3中时间分段l到时间分段m，有功功率、无功功率由出现伪增长，按步骤七既定策略控制；在通过时间分段m、时间分段n时，可判断负荷为下降且存在波动，适当放宽无功定值上下限值，但考虑到图3中时间分段n，无功功率和电压定值的上上限值均匀降低，防止谷值波动；
步骤十二：图3中时间分段n，启动延长动作延时，避免限值调整，还能减少控制开关投切。
经过一个完整峰谷变换的负荷曲线，分时段调整无功功率、电压定值上下限值，实现边界的动态适应，达到分层优化控制的目的。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。