一种柔性配电网多级主动电压风险防控方法及系统与流程

本发明涉及配电网优化调度领域，特别是一种柔性配电网多级主动电压风险防控方法及系统。

背景技术：

1、近年来，随着新能源和电力系统的深度融合，配电网的性质和功能正在发生重大变化。在这种情况下，为了确保配电网的稳定、可靠和经济运行，必须对其进行有效的风险防控。然而，传统的配电网风险防控方法已经难以满足当前复杂和动态的电力系统需求。因此，发展一种新的风险防控方法成为了亟待解决的问题。

2、针对这个问题，基于交替方向乘子法(admm)的柔性配电网多级主动风险防控方法应运而生。admm是一种高效的优化算法，它能够处理包含约束的大规模优化问题，并且可以并行化处理，使得它特别适合用于配电网的风险防控。另外，当前的配电网正在逐步从传统的被动运行模式转向主动运行模式，即不再仅仅依赖传统电力设备，而是通过集成多种新型电力设备和技术，例如可再生能源、分布式发电、电力储存设备和需求侧管理等，实现对电力系统的主动控制。这种主动运行模式可以更好地满足当前电力系统的需求，但同时也引入了更多的不确定性和复杂性，因此需要进行更为精细的风险防控。

技术实现思路

1、鉴于现有的配电网风险防控方法中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于传统的配电网风险防控方法已经难以满足当前复杂和动态的电力系统需求。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种柔性配电网多级主动电压风险防控方法，其包括，

5、构建柔性配电网的潮流公式，并对潮流公式进行线性化处理；

6、利用线性化处理后的潮流公式构建无功电压优化模型，按vvo的广义表达方式对无功电压优化模型进行重构得到广义vvo模型；

7、利用admm算法对广义vvo模型进行转换得到基于admm算法的广义vvo模型；

8、对基于admm算法的广义vvo模型进行求解，得到各节点电压幅值相角数据、变压器挡位、电容器组数以及系统的总有功损耗，并将耦合约束分解为两个子问题求解，判断收敛性并输出结果。

9、作为本发明所述柔性配电网多级主动电压风险防控方法的一种优选方案，其中：所述潮流公式包括，

10、针对任一线路k，当线路k的导纳矩阵为yij＝gij+jbij，i、j为线路k两端的节点编号，bij表示线路ij的电纳，gij表示线路ij的电导，j表示虚数单位；

11、使用配电支路ij上的有功和无功功率表示潮流公式，配电支路上的有功和无功功率如下所示：

12、

13、

14、式中，pij、qij分别表示节点i到节点j线路传输的有功功率及无功功率；ui、uj分别表示节点i、j的电压幅值；θij表示节点i、j间的相角差。

15、作为本发明所述柔性配电网多级主动电压风险防控方法的一种优选方案，其中：所述对潮流公式进行线性化处理包括，设定cosθij＝1,sinθij＝θij，可得uiujθij≈θij，以对潮流公式进行线性化处理；

16、潮流公式进行线性化处理后的结果如下：

17、pij＝gij(ui-uj)-bijθij

18、qij＝-bij(ui-uj)-gijθij。

19、作为本发明所述柔性配电网多级主动电压风险防控方法的一种优选方案，其中：所述无功电压优化模型包括设置目标函数，目标函数的约束条件；

20、为最大限度地减少输电线路上的有功功率损耗构建所述目标函数，其中，所述目标函数的表达式如下：

21、

22、配电支路的有功功率损耗采用如下公式计算：

23、

24、式中，pij表示从节点i到节点j的有功功率，pji表示从节点j到节点i的有功功率，xn表示节点n电压幅值，x0表示所有节点电压基准值。

25、所述目标函数的约束条件包括功率平衡约束、线路安全传输容量约束、节点电压约束、换流器潮流约束、直流区域的零注入等式约束以及交流区域的零注入等式约束；

26、功率平衡约束为：

27、δpi(x)＝∑pig-∑pij(x)＝0

28、

29、线路安全传输容量约束为：

30、

31、节点电压的约束为：

32、

33、换流器潮流约束为：

34、

35、

36、

37、直流区域的零注入等式约束为：

38、

39、交流区域的零注入等式约束为：

40、

41、所述约束条件还包括ltcs模型和scbs模型；

42、所述ltcs模型公式如下：

43、

44、

45、

46、式中，分别表示当前ltc中分接头位置以及变比的增长值；ui分别表示节点i的电压幅值上限及下限；tk表示变压器中变比的最大值及最小值，为变压器次级侧的虚拟节点m的虚拟电压；tk表示ltc的调节变比；表示ltc的调节变比初值；k表示第k个变压器。

47、所述scbs模型的公式如下：

48、

49、

50、

51、式中，表示节点i处注入的无功功率量化值，表示连接的第k个电容器组的电纳；qic,min表示节点i注入无功容量的最小值，qic,max表示节点i注入无功容量的最大值；表示第k个电容器中当前整数抽头位置，表示电容器组的增量变化值。

52、作为本发明所述柔性配电网多级主动电压风险防控方法的一种优选方案，其中：所述按vvo的广义表达方式对无功电压优化模型进行重构得到广义vvo模型，包括：

53、将和为将集合x和z中的变量连接在一起的根方程，所述根方程是两组整数和连续变量之间的耦合约束；

54、设h表示这些耦合约束的向量：

55、

56、广义vvo模型为：

57、

58、subject to:h(x,z)＝0:λ

59、式中x表示由如下约束指定的可行域：

60、

61、

62、

63、

64、δpi(x)＝∑pig-∑pij(x)＝0

65、

66、

67、

68、z是由约束和指定的可用域，对偶变量λ耦合约束相关的拉格朗日乘子的向量。

69、作为本发明所述柔性配电网多级主动电压风险防控方法的一种优选方案，其中：所述基于admm算法形式的广义vvo模型包括，将耦合约束向量h(x,z)合并为常正惩罚项，以利用常正惩罚项惩罚与最优解的偏差将广义vvo模型进行转换得到基于admm算法的广义vvo模型，求得广义vvo问题的拉格朗日函数形式：

70、

71、η＝λ/ρ

72、式中，λ是耦合约束的拉格朗日乘子的向量；表示向量平方的2范数，表示惩罚参数，η为比例拉格朗日乘数。

73、作为本发明所述柔性配电网多级主动电压风险防控方法的一种优选方案，其中：对基于admm算法的广义vvo模型进行求解，包括：将基于admm算法的广义vvo模型分解为两个子问题，并对分解后的两个子问题交替求解和协调，得到基于admm算法的广义vvo模型的求解结果；

74、其中，所述两个子问题中的第一个子问题以为目标函数，以所述输电线路有功功率损耗、配电支路的有功功率损耗和功率平衡约束作为约束条件，第一个子问题的具体公式如下：

75、

76、所述两个子问题中的第二个子问题以为目标函数，以为约束条件，第二个子问题的具体公式如下：

77、

78、第二方面，本发明实施例提供了一种柔性配电网多级主动电压风险防控方法，其包括设备控制模型构建及线性化处理模块，用于构建柔性配电网的潮流公式包括ltcs模型和scbs模型，并对潮流公式进行线性化处理；无功电压控制模型构建模块，用于利用线性化处理后的潮流公式构建无功电压优化模型，按vvo的广义表达方式对无功电压优化模型进行重构得到广义vvo模型；控制模型转化模块，用于利用admm算法对广义vvo模型进行转换得到基于admm算法的广义vvo模型；算法求解模块，用于对基于admm算法的广义vvo模型进行求解，得到各节点电压幅值相角等数据，以及变压器挡位、电容器组数以及系统的总有功损耗。

79、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的柔性配电网多级主动电压风险防控方法的任一步骤。

80、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述的柔性配电网多级主动电压风险防控方法的任一步骤。

81、本发明有益效果为将ltcs模型和scbs模型结合到潮流计算中，能够更准确的模拟柔性配电网的电力流动，将线性化处理后的潮流公式应用到vvo模型中更准确地反映了电力系统中无功功率和电压之间的关系,并重构广义vvo模型适应更复杂的电力系统，并提高系统的稳定以及鲁棒性，再结合配电网的主动运行特性和admm的优化能力，提供一种有效的配电网风险防控方案，保证当前电力系统的安全稳定运行。