基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法和系统与流程

1.本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法和系统。


背景技术：

2.配电网电压无功优化是电力系统安全稳定、经济运行的重要内容之一。电压无功优化的任务目标是满足电压质量在国家标准规定允许范围的条件下，尽量使配电网实现经济运行。随着分布式能源接入比例不断升高，配电网电压无功控制将面对空前的挑战。各种新型电力电子设备、电压调节设备、无功补偿设备越来越多地接入不同电压等级配电网，从而使高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网呈现出更为独特的形态和特点，现有的电压无功优化模型和方法无法满足新型配电网经济优质高效运行的需求。因此迫切需要提出一种新的电压无功优化方法，同时考虑高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网之间电压无功优化的相互作用、相互影响和相互支撑，建立混合粒度下的配电网电压无功优化模型，提高模型的准确性、经济性、实用性、灵活性和适应性，使系统电压无功达到良好的全局优化效果。
3.专利“一种基于层次分析法的配电网多目标动态无功优化方法”(申请号：202010520743.7)，提出了一种基于层次分析法的配电网多目标动态无功优化方法。首先，确定了配电网多目标动态无功优化的目标函数与约束条件，所述目标函数包括有功网损最小、电压偏差最小和无功补偿装置投入容量最小，所述约束条件包括潮流方程约束、节点电压约束、分布式电源无功出力范围约束、静止无功补偿器无功出力范围约束、电容器组无功出力范围约束和电容器组全天最大投切次数约束；然后，根据层次分析法的思想，基于目标函数的重要程度计算各目标函数的权重，并进行一致性检验；最后，基于权重计算结果确定各目标函数的系数，并进行无功优化。
4.该方法具有如下缺点：
5.(1)未针对高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网的形态和特点建立不同的电压无功优化模型。
6.高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网具有各自独特的形态和特点，不能笼统地采用同样的无功优化模型和方法。例如高压配电网的电压无功采用自动电压控制系统(avc)进行控制，控制手段包括有载调压变压器、电容器组、静止无功补偿装置和网络重构等。中压配电网的电压无功采用分布式自动化系统或配电自动化系统进行控制，控制手段包括分布式电源出力和电容器组等。一种基于层次分析法的配电网多目标动态无功优化方法的多目标动态无功优化方法是针对笼统意义上的“配电网”提出的，未考虑高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网各自独特的形态和特点，对任一电压等级配电网均采用统一的目标函数和约束条件，建立同一粒度下的相同模型，无法实现全局电压无功的最佳优化效果。
7.(2)未考虑高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网之间电压无功优化的
相互作用、相互影响和相互支撑。
8.一种基于层次分析法的配电网多目标动态无功优化方法所提出的方法时，高压配电网，中压配电网无功优化需分开独立计算，不考虑它们之间的相互作用、相互影响和相互支撑。高压配电网无功优化计算时，将中压配电网视为一个恒功率负荷，进行多目标动态无功优化；中压配电网无功优化计算时，将高压配电网视为一个平衡节点，进行多目标动态无功优化。所提出的优化方法无法充分利用整个配电系统中不同电压等级电网调节电压无功的能力，无法达到良好的电压无功优化效果。


技术实现要素：

9.为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法，包括：
10.获取输入参数并输入预先构建的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系；
11.采用相关求解器对所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系进行求解，得到求解结果作为输出参数；
12.其中，所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型和模型粒度控制器子模型构建的；所述模型粒度控制器子模型是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的内部联系构建的。
13.优选的，所述输入参数包括以下至少一个或多个：各电压等级电网网络结构和参数，开关种类、状态和参数，负荷种类和参数，分布式能源接入种类、位置和参数，有载调压变压器接入位置和参数，电容器组接入位置和参数，静止无功补偿装置接入位置和参数，安全电压水平和安全电流水平。
14.优选的，所述输出参数包括以下至少一个或多个：优化目标函数值，网络损耗，节点电压，系统潮流计算结果，有载调压变压器的分接头位置和动作次数，电容器投切组数和动作次数，开关状态和动作次数，分布式能源出力值，静止无功补偿装置的补偿值，电压是否越限及越限情况，分布式能源是否限电及限电情况。
15.优选的，所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系按下式确定：
16.cmf＝《xs,zs,κ,{n
p
},χ,n
χ
》
17.式中，xs为输入参数；zs为输出参数；κ为配电网实体的集合，κ＝{h,m}，h为高压配电网实体，m为中压配电网实体；n
p
为各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型；χ为模型粒度控制器；n
χ
为模型粒度控制器子模型，所述模型粒度控制器子模型n
χ
是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的内部联系构建的。
18.优选的，所述各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型n
p
包括高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh、中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm和/或含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
。
19.优选的，所述高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh按下式确定：
20.minfh(y)
21.s.t.y∈y
22.gh(y)≤0
23.式中，y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数；y表示y的取值范围；fh(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和最小的第一目标函数值；gh(y)表示对应y值的第一约束条件；
24.所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束。
25.优选的，所述中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm按下式确定：
[0026][0027]
式中，γm为粒度ri的集合，ri为第i个粒度，ri∈γm，i＝1,...,m，γm＝{r1,...,rm}，m为中压配电网电压无功优化的多粒度模型之中粒度的总个数；表示中压配电网实体m粒度为ri的电压无功优化子模型；为第j个粒度的电压无功优化子模型与第q个粒度的电压无功优化子模型之间的联系，其中，j,q∈γm，为与第q个粒度的电压无功优化子模型的粒度相关的输入，为与第j个粒度的电压无功优化子模型的粒度相关的输出。
[0028]
优选的，所述中压配电网实体m粒度为ri的电压无功优化子模型按下式确定：
[0029][0030]
s.t i＝1,
…
,m
[0031][0032][0033]
式中，表示中压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数；为的取值范围；表示对应值的中压配电网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和最小的第二目标函数值；为对应值的第二约束条件；
[0034]
所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。
[0035]
优选的，所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
按下式确定：
[0036][0037]
s.t k＝1,
…
,n
[0038]
ik＝1,
…
,mk[0039]
[0040][0041]gh
(y)≤0
[0042][0043]
式中，n表示中压配电子网总个数，表示中压配电网中第k个子网采用粒度为r
ik
时电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，表示的取值范围，mk为中压配电网中第k个子网的粒度总个数，对应的电压无功优化子模型为表示对应值的中压配电子网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和；y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，y表示y的取值范围，fh(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和；gh(y)表示对应y值的第一约束条件；表示对应值的第二约束条件；表示高压配电网电压无功优化的关键变量为y且中压配电子网电压无功优化的关键变量为时，考虑高压配电网和中压配电网之间的边界节点电压、有功和无功平衡约束条件；
[0044]
所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束；
[0045]
所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。
[0046]
优选的，所述模型粒度控制器子模型n
χ
按下式确定：
[0047][0048]
式中，x
χ
为模型粒度控制器χ的输入；s
0,χ
为模型粒度控制器χ的初始状态；s
χ
为模型粒度控制器χ的状态集合；y
χ
为模型粒度控制器χ的输出；ψ为各电压等级电网电压无功优化子模型的所有粒度模式的集合；为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，表示粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构；δ
χ
为模型粒度控制器χ的状态转移函数；λ
χ
为模型粒度控制器χ的输出函数；τ
χ
为模型粒度控制器χ的时间推进函数；π为模型粒度控制器χ的输入及状态与各电压等级电网电压无功优化子模型的粒度模式间的对应关系；其中，模型粒度控制器χ的输入为含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的关系。
[0049]
优选的，所述粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构按下式确定：
[0050][0051]
式中，表示粒度模式为时各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的集合；表示对模型b有影响的模型的集合，表示对模型b有影响的模型的集合，表示需要和模型b进行一致性维护的模型的集合；表示各模型与模型b间的联系；表示不同粒度模型与模型b之间的关联函数。
[0052]
基于同一发明构思，本技术还提供一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化系统，包括：模型构建模块和优化计算模块；
[0053]
所述模型构建模块，用于获取输入参数并输入预先构建的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系；
[0054]
所述优化计算模块，用于采用相关求解器对所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系进行求解，得到求解结果作为输出参数；
[0055]
其中，所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型和模型粒度控制器子模型构建的；所述模型粒度控制器子模型是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的内部联系构建的。
[0056]
优选的，所述输入参数包括以下至少一个或多个：各电压等级电网网络结构和参数，开关种类、状态和参数，负荷种类和参数，分布式能源接入种类、位置和参数，有载调压变压器接入位置和参数，电容器组接入位置和参数，静止无功补偿装置接入位置和参数，安全电压水平和安全电流水平。
[0057]
优选的，所述输出参数包括以下至少一个或多个：优化目标函数值，网络损耗，节点电压，系统潮流计算结果，有载调压变压器的分接头位置和动作次数，电容器投切组数和动作次数，开关状态和动作次数，分布式能源出力值，静止无功补偿装置的补偿值，电压是否越限及越限情况，分布式能源是否限电及限电情况。
[0058]
优选的，所述模型构建模块中的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系按下式确定：
[0059]
cmf＝《xs,zs,κ,{n
p
},χ,n
χ
》
[0060]
式中，xs为输入参数；zs为输出参数；κ为配电网实体的集合，κ＝{h,m}，h为高压配电网实体，m为中压配电网实体；n
p
为各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型；χ为模型粒度控制器；n
χ
为模型粒度控制器子模型，所述模型粒度控制器子模型n
χ
是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的内部联系构建的。
[0061]
优选的，所述模型构建模块中的各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型n
p
包括高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh、中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm和/或含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
。
[0062]
优选的，所述模型构建模块中的高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh按下式确定：
[0063]
minfh(y)
[0064]
s.t.y∈y
[0065]gh
(y)≤0
[0066]
式中，y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数；y表示y的取值范围；fh(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和最小的第一目标函数值；gh(y)表示对应y值的第一约束条件；
[0067]
所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补
偿装置运行约束。
[0068]
优选的，所述模型构建模块中的中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm按下式确定：
[0069][0070]
式中，γm为粒度ri的集合，ri为第i个粒度，ri∈γm，i＝1,...,m，γm＝{r1,
…
,rm}，m为中压配电网电压无功优化的多粒度模型之中粒度的总个数；表示中压配电网实体m粒度为ri的电压无功优化子模型；r
j,qm
为第j个粒度的电压无功优化子模型与第q个粒度的电压无功优化子模型之间的联系，r
j,qm
:y
jm
→
x
qm
，其中，j,q∈γm，x
qm
为与第q个粒度的电压无功优化子模型的粒度相关的输入，y
jm
为与第j个粒度的电压无功优化子模型的粒度相关的输出。
[0071]
优选的，所述模型构建模块中的中压配电网实体m粒度为ri的电压无功优化子模型按下式确定：
[0072][0073]
s.t i＝1,
…
,m
[0074][0075][0076]
式中，表示中压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数；为的取值范围；表示对应值的中压配电网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和最小的第二目标函数值；为对应值的第二约束条件；
[0077]
所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。
[0078]
优选的，所述模型构建模块中的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
按下式确定：
[0079][0080]
s.t k＝1,
…
,n
[0081]
ik＝1,
…
,mk[0082][0083][0084]gh
(y)≤0
[0085][0086]
式中，n表示中压配电子网总个数，表示中压配电网中第k个子网采用粒度为r
ik
时电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，表示的取值范围，
mk为中压配电网中第k个子网的粒度总个数，对应的电压无功优化子模型为表示对应值的中压配电子网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和；y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，y表示y的取值范围，fh(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和；gh(y)表示对应y值的第一约束条件；表示对应值的第二约束条件；表示高压配电网电压无功优化的关键变量为y且中压配电子网电压无功优化的关键变量为时，考虑高压配电网和中压配电网之间的边界节点电压、有功和无功平衡约束条件；
[0087]
所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束；
[0088]
所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。
[0089]
优选的，所述模型构建模块中的模型粒度控制器子模型n
χ
按下式确定：
[0090][0091]
式中，x
χ
为模型粒度控制器χ的输入；s
0,χ
为模型粒度控制器χ的初始状态；s
χ
为模型粒度控制器χ的状态集合；y
χ
为模型粒度控制器χ的输出；ψ为各电压等级电网电压无功优化子模型的所有粒度模式的集合；为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，表示粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构；δ
χ
为模型粒度控制器χ的状态转移函数；λ
χ
为模型粒度控制器χ的输出函数；τ
χ
为模型粒度控制器χ的时间推进函数；π为模型粒度控制器χ的输入及状态与各电压等级电网电压无功优化子模型的粒度模式间的对应关系；其中，模型粒度控制器χ的输入为含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的关系。
[0092]
优选的，所述模型构建模块中的粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构按下式确定：
[0093][0094]
式中，表示粒度模式为时各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的集合；表示对模型b有影响的模型的集合，表示对模型b有影响的模型的集合，表示需要和模型b进行一致性维护的模型的集合；表示各模型与模型b间的联系；表示不同粒度模型与模型b之间的关联函数。
[0095]
本发明还提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；
[0096]
存储器，用于存储一个或多个程序；
[0097]
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如前所述的基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法。
[0098]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如前所述的基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法。
[0099]
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
[0100]
本发明提供了一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法和系统，包括：获取输入参数并输入预先构建的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系；采用相关求解器对含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系进行求解，得到求解结果作为输出参数；其中，所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型和模型粒度控制器子模型构建的；所述模型粒度控制器子模型是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的内部联系构建的；本发明解决了针对不同电压等级配电网的形态和特点建立不同粒度下的电压无功优化模型问题，以及不同粒度模型之间的匹配问题，有助于从不同层次、不同角度全面地反映系统电压无功的动态特性，提高了模型的准确性、经济性、实用性、灵活性和适应性，实现了配电网电压无功的最佳优化方案；本发明基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型及其内部联系构建含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系，充分利用了整个配电系统中不同电压等级电网对电压无功的调节能力，使系统电压无功达到了良好的全局优化效果。
附图说明
[0101]
图1为本发明提供的一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法流程示意图；
[0102]
图2为本发明提供的实施例1中粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构示意图；
[0103]
图3为本发明提供的实施例1中粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构示意图；
[0104]
图4为本发明提供的实施例1中粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构示意图；
[0105]
图5为本发明提供的一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化系统结构示意图。
具体实施方式
[0106]
针对现有技术的缺点，本发明提供一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法和系统，对含分布式能源配电网的电压无功进行优化，所要解决的技术问题包括：
[0107]
(1)解决针对高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网的形态和特点建立不同粒度下的配电网电压无功优化模型问题，以及不同粒度模型之间的匹配问题。
[0108]
应用本发明提出的方法时，根据高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网的形态和特点，建立了高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh和中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm，其中，nm包括中压配电网电压无功优化粗粒度模型n
d m
和细粒度模型n
g m
。上述不同粒度模型之间的匹配问题通过含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中模型粒度控制器子模型n
χ
实现。由此可见，本发明所提出的方法和系统可以从根本上解决针对高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网的形态和特点建立不同粒度下的配电网电压无功优化模型问题，以及不同粒度模型之间的匹配问题。
[0109]
(2)解决考虑高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网之间相互作用、相互影响和相互支撑条件下配电网电压无功优化问题。
[0110]
应用本发明提出的方法时，一方面，在配电网电压无功优化多粒度模型中考虑高压配电网和中压配电网之间的边界节点电压、有功和无功平衡约束作为约束条件；另一方面，粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构中表示模块(即模型或子模型)间的内部联系，通过可以充分考虑高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网之间相互作用、相互影响和相互支撑条件。通过上述两方面可以较好地解决考虑高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网之间相互作用、相互影响和相互支撑条件下配电网电压无功优化问题。
[0111]
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
[0112]
实施例1：
[0113]
本发明提供的一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法流程示意图如图1所示，包括：
[0114]
步骤1：获取输入参数并输入预先构建的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系；
[0115]
步骤2：采用相关求解器对含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系进行求解，得到求解结果作为输出参数；
[0116]
其中，含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型和模型粒度控制器子模型构建的；所述模型粒度控制器子模型是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的内部联系构建的。
[0117]
首先，简要说明一下本发明的技术原理。
[0118]
混合粒度建模，是指在一个实例应用中建立不同粒度的模型，包括不同实体的单粒度模型和多粒度模型，或同一实体的粗粒度模型、中粒度模型和细粒度模型，这些不同粒度的模型相互作用，协调运行完成特定的目标任务，以达到提高精度或提高效率的目的。其中，模型的粒度是指模型所描述实体的属性、行为、输入、输出等方面的详细程度。
[0119]
根据粒度的多少，可以分为单粒度模型和多粒度模型；根据粒度的粗细程度，可以分为粗粒度模型、中粒度模型和细粒度模型。粗粒度模型能更好地揭示研究对象宏观的、本质的属性，但有时无法满足高精度的要求；细粒度模型能够抓住研究对象的细节，但有时无法满足时间限制、经济性及简易性等要求。因此，建立混合粒度模型能够提高模型解决问题的能力，有助于从不同层次、不同角度全面地、客观地描述研究对象。
[0120]
此外，针对同一问题，不同级别的人员关心的角度和详细程度不同。因此，通过建立混合粒度模型，给出对模型的不同层次的解释，更加符合人们的思维习惯，而且可以根据具体的需求选用不同粒度的模型。
[0121]
针对配电网电压无功优化问题，完成不同目标任务的人员关心的角度和详细程度不同。例如对于高压配电网规划运行人员，可以采用由高压配电网细粒度模型和中压配电网粗粒度模型组成的混合粒度模型；对于中低压侧分布式能源管控人员，可以采用由高压配电网粗粒度模型和中压配电网细粒度模型组成的混合粒度模型；对于整个配电系统规划运行人员，可以采用由高压配电网单粒度模型和中压配电网多粒度模型组成的混合粒度模型。此外，高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网具有各自独特的形态和特点，不
能笼统地采用同一粒度下的电压无功优化模型和方法。因此，本发明通过建立含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系实现配电网电压无功优化。
[0122]
本实施例步骤1中含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系按下式确定：
[0123]
cmf＝《xs,zs,κ,{n
p
},χ,n
χ
》
[0124]
式中，xs为系统(即含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系)的输入参数；zs为系统的输出参数；κ为配电网实体的集合；n
p
为各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型；χ为模型粒度控制器；n
χ
为模型粒度控制器子模型。
[0125]
所述配电网实体的集合κ按下式确定：
[0126]
κ＝{h,m}
[0127]
式中，h为高压配电网实体，m为中压配电网实体。
[0128]
步骤1中，各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型，包括：
[0129]
高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh、中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm和/或含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
。
[0130]
所述高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh按下式确定：
[0131]
minfh(y)
[0132]
s.t.y∈y
[0133]gh
(y)≤0
[0134]
式中，y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，如电压、电流、功率；y表示y的取值范围；fh(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和最小的第一目标函数值；gh(y)表示对应y值的第一约束条件；
[0135]
所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束。
[0136]
所述中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm按下式确定：
[0137][0138]
式中，nm为中压配电网电压无功优化的多粒度模型，γm为粒度ri的集合，ri为第i个粒度，ri∈γm，i＝1,...,m，γm＝{r1,...,rm}，m为中压配电网电压无功优化的多粒度模型之中粒度的总个数；表示中压配电网实体m粒度为ri的电压无功优化子模型；r
j,qm
为第j个粒度的电压无功优化子模型与第q个粒度的电压无功优化子模型之间的联系，r
j,qm
:y
jm
→
x
qm
，其中，j,q∈γm，x
qm
为与第q个粒度的电压无功优化子模型的粒度相关的输入，y
jm
为与第j个粒度的电压无功优化子模型的粒度相关的输出。
[0139]
所述中压配电网实体m粒度为ri的电压无功优化子模型按下式确定：
[0140][0141]
s.t i＝1,
…
,m
[0142]
[0143][0144]
式中，表示中压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，如电压、电流、功率；为的取值范围；表示对应值的中压配电网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和最小的第二目标函数值；为对应值的第二约束条件；
[0145]
所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。
[0146]
所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
按下式确定：
[0147][0148]
s.t k＝1,
…
,n
[0149]
ik＝1,
…
,mk[0150][0151][0152]gh
(y)≤0
[0153][0154]
式中，n表示中压配电子网总个数，表示中压配电网中第k个子网采用粒度为r
ik
时电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，如电压、电流、功率，表示的取值范围，mk为中压配电网中第k个子网的粒度总个数，对应的电压无功优化子模型为表示对应值的中压配电子网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和；y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，y表示y的取值范围，fh(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和；gh(y)表示对应y值的第一约束条件；表示对应值的第二约束条件；表示高压配电网电压无功优化的关键变量为y且中压配电子网电压无功优化的关键变量为时，考虑高压配电网和中压配电网之间的边界节点电压、有功和无功平衡约束条件；
[0155]
所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束；
[0156]
所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。
[0157]
步骤1中，模型粒度控制器子模型n
χ
按下式确定：
[0158][0159]
式中，χ表示模型粒度控制器，n
χ
表示χ对应的模型粒度控制器子模型，x
χ
为模型粒
度控制器χ的输入；s
0,χ
为模型粒度控制器χ的初始状态；s
χ
为模型粒度控制器χ的状态集合；y
χ
为模型粒度控制器χ的输出；ψ为各电压等级电网电压无功优化子模型的所有粒度模式的集合；为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，表示粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构；δ
χ
为模型粒度控制器χ的状态转移函数；λ
χ
为模型粒度控制器χ的输出函数；τ
χ
为模型粒度控制器χ的时间推进函数；π为模型粒度控制器χ的输入及状态与各电压等级电网电压无功优化子模型的粒度模式间的对应关系；其中，模型粒度控制器χ的输入为含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各模型间的关系。
[0160]
所述模型粒度控制器χ的输入x
χ
按下式确定：
[0161][0162]
式中，为对χ有影响的所有模块(即模型或子模型)间的内部联系。
[0163]
所述模型粒度控制器χ的状态集合s
χ
，包括：
[0164]
根据模型粒度控制器χ的前一时刻状态和状态转移函数δ
χ
得到χ的当前状态；
[0165]
根据模型粒度控制器χ的历史状态和当前状态按时序组合为状态集合s
χ
。
[0166]
所述模型粒度控制器χ的输出y
χ
，包括：
[0167]
根据模型粒度控制器χ的输入x
χ
、状态集合s
χ
、输出函数λ
χ
和时间推进函数τ
χ
得到y
χ
。
[0168]
所述模型的一种粒度模式按下式确定：
[0169][0170]
π:x
χ
,s
χ
→
ψ
[0171]
ψ为各电压等级电网电压无功优化子模型的所有粒度模式的集合；为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，π为模型粒度控制器χ的输入及状态与各电压等级电网电压无功优化子模型的粒度模式间的对应关系。
[0172]
所述粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构按下式确定：
[0173][0174]
式中，粒度模式为高压配电网电压无功优化的单粒度模式和/或中压配电网电压无功优化多粒度模型中粒度为ri的模式；表示系统中模块(即模型或子模型)的集合，表示系统中模块(即模型或子模型)的集合，h为高压配电网电压无功优化的模块，m
rik
为第k个中压配电网的粒度为r
ik
的电压无功优化模块，k＝1,...,n，ik＝1,...,mk；表示对模块b有影响的模块的集合，χ为模型粒度控制器；表示需要和模块b进行一致性维护的模块集合，表示需要和模块b进行一致性维护的模块集合，表示模块间的内部联系，表示模块间的内部联系，表示不同粒度模块之间的关联函数，
[0175]
本实施例步骤2中，采用相关求解器，包括：
[0176]
采用可解混合整数非线性规划的求解器。
[0177]
本发明提供一种混合粒度耦合模型系构建方法，所提出的技术改进点包括：
[0178]
a1:建立中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm，具体包括若干个中压配电网粒度为ri的电压无功优化子模型n
rim
，ri∈γm，i＝1,...,m，有助于从不同层次、不同角度全面地解决中压配电网电压无功优化问题，细粒度模型能够抓住细节，满足高精度的要求，粗粒度模型能够揭示宏观的、本质的属性，满足高效率的要求。
[0179]
a2:建立含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
，具体包括高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh和中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm，从根本上解决针对高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网的形态和特点建立不同粒度下的配电网电压无功优化模型问题，并且考虑了高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网之间相互作用、相互影响和相互支撑。
[0180]
a3:建立含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系，具体包括模型粒度控制器子模型n
χ
、高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh、中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm和/或含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
，通过模型粒度控制器子模型n
χ
从根本上解决不同粒度模型之间的匹配问题。
[0181]
下面给出含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系构建过程的实例，具体过程如下：
[0182]
含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系按下式确定：
[0183]
cmf＝《xs,zs,κ,{n
p
},χ,n
χ
》
[0184]
式中，xs为系统的输入；zs为系统的输出；κ为配电网实体的集合；n
p
为各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型；χ为模型粒度控制器；n
χ
为模型粒度控制器子模型。
[0185]
系统的输入参数xs，包括：各电压等级电网网络结构和参数，开关种类、状态和参数，负荷种类和参数，分布式能源接入种类、位置和参数，有载调压变压器接入位置和参数，电容器组接入位置和参数，静止无功补偿装置接入位置和参数，安全电压水平和安全电流水平。
[0186]
系统的输出参数zs，包括：优化目标函数值，网络损耗，节点电压，系统潮流计算结果，有载调压变压器/电容器组/开关/分布式能源的运行策略，静止无功补偿装置的补偿值，电压是否越限及越限情况，分布式能源是否限电及限电情况。
[0187]
有载调压变压器/电容器组/开关/分布式能源的运行策略，包括：有载调压变压器的分接头位置和动作次数，电容器投切组数和动作次数，开关状态和动作次数，分布式能源出力值(包括分布式能源有功功率和无功功率)。
[0188]
配电网实体的集合κ按下式确定：
[0189]
κ＝{h,m}
[0190]
式中，h为高压配电网实体，m为中压配电网实体。
[0191]
各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型n
p
，包括：高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh、中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm和/或含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
。
[0192]
高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh按下式确定：
[0193]
minfh(y)
[0194]
s.t.y∈y
[0195]gh
(y)≤0
[0196]
式中，y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，如电压、电流、功率；fh(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和最小的第一目标函数值；gh(y)表示对应y值的第一约束条件；所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束；高压配电网电压无功优化单粒度模型的粒度为rh。
[0197]
中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm按下式确定：
[0198][0199]
式中，γm为中压配电网电压无功优化子模型的所有粒度的集合，γm＝{rd,rg}，rd为粗粒度模型的粒度，rg为细粒度模型的粒度；为中压配电网的电压无功优化子模型，包括粗粒度模型n
dm
和细粒度模型n
gm
；r
j,qm
为不同粒度模型之间的联系，包括r
g,dm
和r
d,gm
。
[0200][0201][0202]
中压配电网电压无功优化的粗粒度模型n
dm
按下式确定：
[0203][0204]
s.t.x
rd
∈x
rd
[0205][0206]
式中，表示中压配电网电压无功优化粗粒度模型的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，如电压、电流、功率；为的取值范围；表示对应值的中压配电网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和最小的第二目标函数值；为对应值的第二约束条件；所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。
[0207]
中压配电网电压无功优化的细粒度模型n
gm
按下式确定：
[0208][0209][0210][0211]
式中，表示中压配电网电压无功优化细粒度模型的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，如电压、电流、功率；为的取值范围；表示对应值的中压配电网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和最小的第二目标函数值；为对应值的第二约束条件；所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。
[0212]
含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
按下式确定：
[0213][0214]
s.t k＝1,
…
,n
[0215][0216][0217][0218]gh
(y)≤0
[0219][0220][0221]
式中，配电网包括高压配电网和n个中压配电子网，其中高压配电网采用电压无功优化单粒度模型nh，n-1个中压配电子网采用粒度为rd的电压无功优化粗粒度模型n
dm
，1个中压配电子网采用粒度为rg的电压无功优化细粒度模型n
gm
。n表示中压配电子网总个数，表示中压配电子网电压无功优化粗粒度模型的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，如电压、电流、功率，为的取值范围，对应的电压无功优化粗粒度模型n
dm
，表示对应值的中压配电子网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和；表示中压配电网电压无功优化细粒度模型的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，如电压、电流、功率，为的取值范围，对应的电压无功优化细粒度模型n
gm
，表示对应值的中压配电子网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和；y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，y表示y的取值范围，fh(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和；gh(y)表示对应y值的第一约束条件；表示对应值的第二约束条件；表示对应值的第二约束条件；表示高压配电网电压无功优化的关键变量为y且中压配电子网电压无功优化的关键变量为时，考虑高压配电网和中压配电网之间的边界节点电压、有功和无功平衡约束条件；表示高压配电网电压无功优化的关键变量为y且中压配电子网电压无功优化的关键变量为时，考虑高压配电网和中压配电网之间的边界节点电压、有功和无功平衡约束条件；所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束；所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。
[0222]
模型粒度控制器子模型n
χ
按下式确定：
[0223][0224]
式中，x
χ
为模型粒度控制器χ的输入；s
0,χ
为模型粒度控制器χ的初始状态；s
χ
为模型
粒度控制器χ的状态集合；y
χ
为模型粒度控制器χ的输出；ψ为各电压等级电网电压无功优化子模型的所有粒度模式的集合；为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，式，表示粒度模式为时系统(即含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系)中各子模型间的运行结构；δ
χ
为模型粒度控制器χ的状态转移函数；λ
χ
为模型粒度控制器χ的输出函数；τ
χ
为模型粒度控制器χ的时间推进函数。
[0225]
模型粒度控制器χ的输入x
χ
按下式确定：
[0226][0227]
式中，为对χ有影响的所有模块(即模型或子模型)间的内部联系。
[0228]
模型粒度控制器χ的状态集合s
χ
，包括：
[0229]
根据模型粒度控制器χ的前一时刻状态和状态转移函数δ
χ
得到χ的当前状态；
[0230]
根据模型粒度控制器χ的历史状态和当前状态按时序组合为状态集合s
χ
。
[0231]
模型粒度控制器χ的输出y
χ
，包括：
[0232]
根据模型粒度控制器χ的输入x
χ
、状态集合s
χ
、输出函数λ
χ
和时间推进函数τ
χ
得到y
χ
。
[0233]
各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式按下式确定：
[0234][0235]
π:x
χ
,s
χ
→
ψ
[0236]
所述系统的所有粒度模式包括三种：{rh,rd}，{rh,rg}，{rh,(rd,rg)}。建立不同粒度模式下含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间运行结构模型包括：
[0237]
粒度模式1：
[0238][0239][0240]
表示粒度模式为时系统(即含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系)中各子模型间的运行结构，如图2所示。
[0241]
表示系统中模块的集合，h为高压配电网电压无功优化的单粒度模块，d为中压配电网电压无功优化的粗粒度模块；
[0242]
表示对模块b有影响的模块的集合，
[0243]
表示需要和模块b进行一致性维护的模块集合，
[0244]
表示模块间的内部联系，包含和
[0245][0246][0247][0248]
表示不同粒度模块之间的关联函数，
[0249]
粒度模式2：
[0250][0251]s′
χ
＝δ(s
0,χ
,x
χ
)
[0252][0253][0254]
表示粒度模式为时系统(即含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系)中各子模型间的运行结构，如图3所示。
[0255]
表示系统中模块的集合，h为高压配电网电压无功优化的单粒度模块，g为中压配电网电压无功优化的细粒度模块；
[0256]
表示对模块b有影响的模块的集合，
[0257]
表示需要和模块b进行一致性维护的模块集合，
[0258]
表示模块间的内部联系，包含和
[0259][0260][0261][0262]
表示不同粒度模块之间的关联函数，
[0263]
粒度模式3：
[0264][0265]s″
χ
＝δ(s
0,χ
,x
′
χ
)
[0266][0267][0268]
表示粒度模式为时系统(即含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系)中各子模型间的运行结构，如图4所示。
[0269]
表示系统中模块的集合，h为高压配电网电压无功优化的单粒度模块，d为中压配电网电压无功优化的粗粒度模块，g为中压配电网电压无功优化的细粒度模块。
[0270]
表示对模块b有影响的模块的集合，表示对模块b有影响的模块的集合，
[0271]
表示需要和模块b进行一致性维护的模块集合，
[0272]
表示模块间的内部联系，包含和
[0273][0274][0275][0276]
[0277]
表示不同粒度模块之间的关联函数，包含和
[0278][0279][0280]
将获取的输入参数带入构建好的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系，采用相关求解器对含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系进行求解，得到求解结果作为输出参数；其中，相关求解器具体为可解混合整数非线性规划的求解器。
[0281]
输出参数包括：优化目标函数值，网络损耗，节点电压，系统潮流计算结果，有载调压变压器、电容器组、开关以及分布式能源的运行策略，静止无功补偿装置的补偿值，电压是否越限及越限情况，分布式能源是否限电及限电情况；
[0282]
有载调压变压器的运行策略，包括有载调压变压器的分接头位置和动作次数；
[0283]
电容器组的运行策略包括电容器投切组数和动作次数；
[0284]
开关的运行策略包括开关状态和动作次数；
[0285]
分布式能源的运行策略包括分布式能源有功和无功出力值。
[0286]
与现有技术相比，本发明技术方案带来的有益效果包括：
[0287]
b1:解决了考虑高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网之间相互作用、相互影响和相互支撑条件下配电网电压无功优化问题，充分利用了整个配电系统中不同电压等级电网对电压无功的调节能力，使系统电压无功达到了良好的全局优化效果。
[0288]
b2:解决了针对高压配电网、中压配电网等不同电压等级配电网的形态和特点建立不同粒度下的配电网电压无功优化模型问题，以及不同粒度模型之间的匹配问题，有助于从不同层次、不同角度全面地反映系统电压无功的动态特性，针对系统中重要部分的微观的、细节的属性建立细粒度模型，针对次要部分的宏观的、本质的属性建立粗粒度模型，有利于解决模型不准确不全面的问题，提高了模型的准确性、经济性和实用性，实现了配电网电压无功的最佳优化方案。
[0289]
b3:可以满足不同级别人员对电压无功优化的不同需求。考虑目标任务、经济因素、时间因素、人员关心的角度和详细程度等多方面影响，建立含粗粒度模型和细粒度模型的混合粒度模型系，粗粒度模型的成本低、时间少、复杂度低、效率高，舍弃了不必要的细节，易于人员理解，细粒度模型能够充分体现人员所关心的内部细节属性，具有高精确度、高质量的优点，将它们完美的结合起来可以使模型更加灵活，适应性更强，提高了模型解决不同层次问题的能力。
[0290]
本发明技术方案中的部分步骤的可替代方案如下：
[0291]
c1:高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh可以替代为高压配电网电压无功优化的多粒度模型n
h’。
[0292]
所述高压配电网电压无功优化的多粒度模型n
h’按下式确定：
[0293][0294]
式中，γh为高压配电网电压无功优化子模型粒度ri的集合，ri∈γh，i＝1,
…
,m，γh＝{r1,...,rm}；n
rih
表示高压配电网实体h粒度为ri的电压无功优化子模型；r
j,kh
为不同
粒度子模型之间的联系，r
j,kh
:其中，j,k∈γh，和为与子模型的粒度相关的输入和输出。
[0295]
所述高压配电网实体h粒度为ri的电压无功优化子模型按下式确定：
[0296][0297]
s.t i＝1,
…
,m
[0298][0299][0300]
式中，为第一目标函数，设定网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和最小作为目标函数；为第一约束条件，考虑系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束作为第一约束条件。
[0301]
c2:中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm可以替代为中压配电网电压无功优化的单粒度模型n
m’。
[0302]
所述中压配电网电压无功优化的单粒度模型n
m’按下式确定：
[0303]
minfm(x)
[0304]
s.t.x∈x
[0305]gm
(x)≤0
[0306]
式中，fm(x)为第二目标函数，设定网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和最小作为目标函数；gm(x)为第二约束条件，考虑系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束作为约束条件。
[0307]
c3：含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
可以替代为n
h’+m’或者n
h’+m
。
[0308]
所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h’+m’按下式确定：
[0309][0310]
s.t k＝1,
…
,n
[0311]
ik＝1,
…
,mk[0312][0313][0314]gm
(x)≤0
[0315]
式中，配电网包括n个高压配电子网和1个中压配电网，其中n个高压配电子网中第k个子网采用粒度为r
ik
的电压无功优化子模型n
rikh
，中压配电网采用电压无功优化单粒度模型
[0316]
nm′
。
[0317]
所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h’+m
按下式确定：
[0318][0319]
s.t k＝1,
…
,n k’＝1,
…
,n’[0320]
ik＝1,
…
,m
k ik′
＝1,
…
,mk′
[0321][0322][0323][0324][0325]
式中，配电网包括n个高压配电子网和n’个中压配电网，其中n个高压配电子网中第k个子网采用粒度为r
ik
的电压无功优化子模型n
rikh
，n’个中压配电子网中第k’个子网采用粒度为r
ik’的电压无功优化子模型n
rik’m
。目标函数和约束条件如前所述，不再赘述。
[0326]
实施例2：
[0327]
基于同一发明构思，本发明还提供了一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化系统，该系统如图5所示，包括：模型构建模块和优化计算模块；
[0328]
所述模型构建模块，用于获取输入参数并输入预先构建的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系；
[0329]
所述优化计算模块，用于采用相关求解器对所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系进行求解，得到求解结果作为输出参数；
[0330]
其中，所述含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型和模型粒度控制器子模型构建的；所述模型粒度控制器子模型是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的内部联系构建的。
[0331]
其中，所述输入参数包括以下至少一个或多个：各电压等级电网网络结构和参数，开关种类、状态和参数，负荷种类和参数，分布式能源接入种类、位置和参数，有载调压变压器接入位置和参数，电容器组接入位置和参数，静止无功补偿装置接入位置和参数，安全电压水平和安全电流水平。
[0332]
其中，所述输出参数包括以下至少一个或多个：优化目标函数值，网络损耗，节点电压，系统潮流计算结果，有载调压变压器的分接头位置和动作次数，电容器投切组数和动作次数，开关状态和动作次数，分布式能源出力值，静止无功补偿装置的补偿值，电压是否越限及越限情况，分布式能源是否限电及限电情况。
[0333]
其中，所述模型构建模块中的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系按下式确定：
[0334]
cmf＝《xs,zs,κ,{n
p
},χ,n
χ
》
[0335]
式中，xs为输入参数；zs为输出参数；κ为配电网实体的集合，κ＝{h,m}，h为高压配电网实体，m为中压配电网实体；n
p
为各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型；χ为模型粒度控制器；n
χ
为模型粒度控制器子模型，所述模型粒度控制器子模型n
χ
是基于各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的内部联系构建的。
[0336]
其中，所述模型构建模块中的各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型n
p
包括高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh、中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm和/或含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
。
[0337]
其中，所述模型构建模块中的高压配电网电压无功优化的单粒度模型nh按下式确定：
[0338]
minfh(y)
[0339]
s.t.y∈y
[0340]gh
(y)≤0
[0341]
式中，y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数；y表示y的取值范围；fh(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和最小的第一目标函数值；gh(y)表示对应y值的第一约束条件；
[0342]
所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束。
[0343]
其中，所述模型构建模块中的中压配电网电压无功优化的多粒度模型nm按下式确定：
[0344][0345]
式中，γm为粒度ri的集合，ri为第i个粒度，ri∈γm，i＝1,...,m，γm＝{r1,...,rm}，m为中压配电网电压无功优化的多粒度模型之中粒度的总个数；表示中压配电网实体m粒度为ri的电压无功优化子模型；r
j,qm
为第j个粒度的电压无功优化子模型与第q个粒度的电压无功优化子模型之间的联系，r
j,qm
:y
jm
→
x
qm
，其中，j,q∈γm，x
qm
为与第q个粒度的电压无功优化子模型的粒度相关的输入，y
jm
为与第j个粒度的电压无功优化子模型的粒度相关的输出。
[0346]
其中，所述模型构建模块中的中压配电网实体m粒度为ri的电压无功优化子模型按下式确定：
[0347][0348]
s.t i＝1,
…
,m
[0349][0350][0351]
式中，表示中压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数；为的取值范围；表示对应值的中压配电网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和最小的第二目标函数值；为对应值的第二约束条件；
[0352]
所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。
[0353]
其中，所述模型构建模块中的含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度模型n
h+m
按下式确定：
[0354][0355]
s.t k＝1,
…
,n
[0356]
ik＝1,
…
,mk[0357][0358][0359]gh
(y)≤0
[0360][0361]
式中，n表示中压配电子网总个数，表示中压配电网中第k个子网采用粒度为r
ik
时电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，表示的取值范围，mk为中压配电网中第k个子网的粒度总个数，对应的电压无功优化子模型为表示对应值的中压配电子网的网络损耗、分布式能源发电损耗和电压偏差的加权和；y表示高压配电网电压无功优化的关键变量，所述关键变量包括电网潮流参数，y表示y的取值范围，fh(y)表示对应y值的高压配电网的网络损耗费用、有载调压变压器分接开关动作费用、电容器组动作费用、开关动作费用之和；gh(y)表示对应y值的第一约束条件；表示对应值的第二约束条件；表示高压配电网电压无功优化的关键变量为y且中压配电子网电压无功优化的关键变量为时，考虑高压配电网和中压配电网之间的边界节点电压、有功和无功平衡约束条件；
[0362]
所述第一约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束、有载调压变压器运行约束、电容器组运行约束、开关运行约束和/或静止无功补偿装置运行约束；
[0363]
所述第二约束条件包括以下至少一个或多个：系统潮流约束、安全电压约束、安全电流约束和/或分布式能源运行约束。
[0364]
其中，所述模型构建模块中的模型粒度控制器子模型n
χ
按下式确定：
[0365][0366]
式中，x
χ
为模型粒度控制器χ的输入；s
0,χ
为模型粒度控制器χ的初始状态；s
χ
为模型粒度控制器χ的状态集合；y
χ
为模型粒度控制器χ的输出；ψ为各电压等级电网电压无功优化子模型的所有粒度模式的集合；为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，为各电压等级电网电压无功优化子模型的一种粒度模式，表示粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构；δ
χ
为模型粒度控制器χ的状态转移函数；λ
χ
为模型粒度控制器χ的输出函数；τ
χ
为模型粒度控制器χ的时间推进函数；π为模型粒度控制器χ的输入及状态与各电压等级电网电压无功优化子模型的粒度模式间的对应关系；其中，模型粒度控制器χ的输入为含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的关系。
[0367]
其中，所述模型构建模块中的粒度模式为时含分布式能源配电网电压无功优化的混合粒度耦合模型系中各子模型间的运行结构按下式确定：
[0368][0369]
式中，表示粒度模式为时各电压等级电网电压无功优化的不同粒度子模型的集合；表示对模型b有影响的模型的集合，表示对模型b有影响的模型的集合，表示需要和模型b进行一致性维护的模型的集合；表示各模型与模型b间的联系；表示不同粒度模型与模型b之间的关联函数。
[0370]
实施例3：
[0371]
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor、dsp)、专用集成电路(application specificintegrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法的步骤。
[0372]
实施例4：
[0373]
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种基于混合粒度耦合模型系的电网电压无功优化方法的步骤。
[0374]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0375]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序
指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0376]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0377]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0378]
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。