一种低压配电网的智能软开关在线优化方法与流程

本发明涉及配电网规划，具体涉及一种低压配电网的智能软开关在线优化方法。

背景技术：

1、近年来，全球气候变换引起了世界各国关注。减少化石能源消耗、降低温室气体排放成为重要挑战。同时随着全球气候变化导致的极端炎热天气愈加频繁和空调的迅速普及，空调产生的用电负荷在逐年猛增，目前暖通空调系统能源消耗约占建筑能耗的30％～50％。因此，在配电网的运行规划中，充分考虑空调设备的灵活性，对降低空调能耗有重要意义。

2、同时，电力电子器件近几年发展迅速并广泛应用在配电网领域中，其中智能软开关(sop)是可用于替代传统配电网中物理开关的代表性电力电子柔性互联器件。sop在配电网中代替传统物理开关，可以起到控制线路潮流和电压水平的作用，从而增加配电网的灵活性已有一些学者针对空调设备在配电网的经济安全运行方面做出研究。然而，在兼顾空调设备灵活性和应用sop的配电网优化运行方面尚未有公开的成果。为了填补这一空白，亟需提出一种考虑空调设备灵活性的配电网智能软开关在线优化管理方法，从而降低空调设备能耗，增强空调运行灵活性，提高配电网运行的经济性和电压稳定性。

技术实现思路

1、本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种对空调设备负荷进行优化调节，并采用智能软开关替代传统开关的方法。

2、本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种低压配电网的智能软开关在线优化方法，包括如下步骤：

4、a)计算得到节点i第n台空调设备的运行状态时间ton,n,i及节点i第n台空调设备的关闭状态时间toff,n,i；

5、b)计算得到t时刻节点i空调设备的总功率

6、c)建立sop模型，得到sop有功功率损失约束条件、有功功率的二阶锥规划模型、sop无功功率损失约束条件、无功功率的二阶锥规划模型；

7、d)建立基于distflow的配电网线性化潮流模型；

8、e)建立考虑空调设备灵活性的配电网智能软开关在线优化总目标函数；

9、f)利用matlab中的cplex求解器，在配电网智能软开关在线优化总目标函数下根据节点i第n台空调设备的运行状态时间ton,n,i、节点i第n台空调设备的关闭状态时间toff,n,i、t时刻节点i空调设备的总功率sop有功功率损失约束条件、有功功率的二阶锥规划模型、sop无功功率损失约束条件、无功功率的二阶锥规划模型及基于distflow的配电网线性化潮流模型求解得到考虑空调设备灵活性的配电网智能软开关在线优化管理方法。

10、进一步的，步骤a)中通过公式计算得到节点i第n台空调设备的运行状态时间ton,n,i，式中c为等效热容量，r为等效热阻，η为性能系数，pn,i为节点i第n台空调设备的额定功率，θset为设定温度，δ为温度死区的范围，θout,t为t时刻环境温度，通过公式计算得到节点i第n台空调设备的关闭状态时间toff,n,i，θset-δ/2表示温度下限，θset+δ/2表示温度上限。

11、进一步的，步骤b)中通过公式计算得到t时刻节点i空调设备的总功率式中nac,i为节点i空调设备的数量，pon,t,n,i为t时刻节点i第n台空调设备的开启状态概率，进一步的，步骤c)包括如下步骤：

12、c-1)通过公式建立sop有功功率约束条件，式中为t时刻sop从节点i处注入的有功功率，为t时刻sop从节点j处注入的有功功率，为t时刻sop在节点i的有功功率损失，为t时刻sop在节点j的有功功率损失；

13、c-2)通过公式计算得到t时刻sop在节点i的有功功率损失，通过公式计算得到t时刻sop在节点j的有功功率损失，完成sop有功功率损失约束条件的建立，式中为t时刻sop在节点i处sop损耗系数，为t时刻sop在节点j处sop损耗系数，为t时刻sop从节点i处注入的无功功率，为t时刻sop从节点j处注入的无功功率；

14、c-3)通过公式及采用旋转二阶锥松弛方法得到有功功率的二阶锥规划模型；

15、c-4)通过公式及建立sop无功功率损失约束条件，其中，为sop在节点i无功功率的下限，为sop在节点i无功功率的上限，为sop在节点j无功功率的下限，为sop在节点j无功功率的上限；

16、c-5)通过公式及建立sop容量约束条件，式中为节点i和节点j之间的sop容量；

17、c-6)通过公式及采用旋转二阶锥松弛方法得到无功功率的二阶锥规划模型。

18、进一步的，步骤d)包括如下步骤：

19、d-1)通过公式

20、建立基于distflow的配电网线性化潮流模型，式中ωb为配电网中含联络线的所有支路集合，pt,ji为t时刻从节点j到节点i的有功功率，qt,ji为t时刻从节点j到节点i的无功功率，rji为节点j与节点i形成的支路的电阻，xji为节点j与节点i形成的支路的电抗，it,ij为t时刻从节点i到节点j的电流幅度，为t时刻节点i从电网的购电量，为t时刻节点i常规负载的有功功率，为t时刻节点i常规负载的无功功率，pt,ik为t时刻节点i到节点k的有功功率，qt,ik为t时刻节点i到节点k的无功功率，ut,i为t时刻节点i处的电压幅度，ut,j为t时刻节点j处的电压幅度，||·||2为l2范数，umax为节点i电压的上限，umin为节点i电压的下限，imax为节点j与节点i形成的支路的电流上限。

21、进一步的，步骤e)包括如下步骤：

22、e-1)通过公式计算得到网络损耗成本cl，式中kloss为网络损耗的系数，nt为每天总时间，nt＝24h，nn为节点总数，δt为时间间隔，δt＝1h；

23、e-2)通过公式计算得到电压偏移度成本cv，uv为所需电压振幅范围，vt,i≥0，为所需电压振幅范围的上限，为所需电压振幅范围的下限；

24、e-3)通过公式minc＝βlcl+βvcv建立考虑空调设备灵活性的配电网智能软开关在线优化总目标函数，式中c为总成本，βl为网络损耗成本的权重系数，βv为电压偏移度成本的权重系数。

25、本发明的有益效果是：采用智能软开关替代传统开关，构建适用于配电网运行状态优化的智能软开关运行约束方程，以提升配电网经济效益和减小电压偏移度为目标建立目标函数。通过绝对值线性化、二阶锥松弛将考虑空调设备灵活性的配电网智能软开关优化问题转换为混合整数二阶锥规划问题，采用cplex求解器进行求解，从而能减少配电网运行损耗，提高电网运行的经济性和电压稳定性。

技术特征：

1.一种低压配电网的智能软开关在线优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的低压配电网的智能软开关在线优化方法，其特征在于：步骤a)中通过公式计算得到节点i第n台空调设备的运行状态时间ton,n,i，式中c为等效热容量，r为等效热阻，η为性能系数，pn,i为节点i第n台空调设备的额定功率，θset为设定温度，δ为温度死区的范围，θout,t为t时刻环境温度，通过公式计算得到节点i第n台空调设备的关闭状态时间toff,n,i，θset-δ/2表示温度下限，θset+δ/2表示温度上限。

3.根据权利要求2所述的低压配电网的智能软开关在线优化方法，其特征在于：步骤b)中通过公式计算得到t时刻节点i空调设备的总功率式中nac,i为节点i空调设备的数量，pon,t,n,i为t时刻节点i第n台空调设备的开启状态概率，

4.根据权利要求1所述的低压配电网的智能软开关在线优化方法，其特征在于，步骤c)包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的低压配电网的智能软开关在线优化方法，其特征在于，步骤d)包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的低压配电网的智能软开关在线优化方法，其特征在于，步骤e)包括如下步骤：

技术总结
一种低压配电网的智能软开关在线优化方法，建立了具备灵活性的空调设备模型约束方程，采用智能软开关替代传统开关，构建适用于配电网运行状态优化的智能软开关运行约束方程，以提升配电网经济效益和减小电压偏移度为目标建立目标函数。通过绝对值线性化、二阶锥松弛将考虑空调设备灵活性的配电网智能软开关优化问题转换为混合整数二阶锥规划问题，采用CPLEX求解器进行求解，从而能减少配电网运行损耗，提高电网运行的经济性和电压稳定性。

技术研发人员：李万彬,刘春秀,李龙潭,周在彦,刘璇,刘奕敏,张玉琪,王文新,张政
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司德州供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13