過程狀態(tài)特征化方法及其在配網能耗計算與優(yōu)化中的應用.pdf

1、基于面向時間過程思想研究配電網分析與控制問題無論在基礎理論研究還是實際工程應用方面都具有十分重要的意義。在動態(tài)系統(tǒng)的觀測過程中，采集往往是以數據時間切片的形式，所以長期以來網絡能量損耗的計算均采用時間切片的積分形式計算，并無電能量損耗直接的評估方法，能量損耗計算所需的數據信息和計算量都較大，計算效率不高。而且，在工程實際中電力系統(tǒng)是廣域快速動態(tài)系統(tǒng)，常規(guī)的基于時間斷面信息的反饋控制方法無法解決控制變量受經濟性、安全性指標的制約不可能對每

2、個時間斷面做出反應的問題，控制中心決策過程緩慢與電網需要動態(tài)快速響應的矛盾也難以協(xié)調。因此，本文提出了時間過程特征狀態(tài)的概念，應用面向時間過程的思想進行理論分析并面向時間區(qū)間制定優(yōu)化控制策略?？紤]到單純地分析時間斷面數據會拋棄斷面間的聯(lián)系，無法準確描述系統(tǒng)的動態(tài)運行過程，而逐點計算的方法在斷面數據較多的情況下會遭遇計算量過大的困境，時間過程特征狀態(tài)的概念將面向時間過程的優(yōu)化控制問題對應等價為面向特征斷面的優(yōu)化控制問題，化繁為簡，動態(tài)問題

3、采用靜態(tài)方法求解，有助于依靠以點帶面的思想制定適用于某個時間區(qū)間的靜態(tài)控制策略，然后通過時序融合算法得到整個時間區(qū)間時間分段方案，從而生成整個時間區(qū)間有效的動態(tài)控制策略。
　　首先，基于時間過程特征狀態(tài)的概念，本文在配電網分析與優(yōu)化問題中引入了時序融合思想，為面向時間區(qū)間制定優(yōu)化方案問題提供了理想的過程分段規(guī)則。在此基礎上，通過對負荷波動對網絡能量損耗的靈敏度分析，建立了給定時段內配網有功能量損耗的評估模型，根據過程特征狀態(tài)對給定

4、時間區(qū)間內網絡的有功能量損耗進行直接評估，使有功能量損耗計算問題的求解在考慮負荷變化的情況下，在快速性與準確性之間達到了平衡。此外，該評估模型將網絡有功能量損耗分解成3個部分，包括1個基本項和兩個修正項，各部分物理意義清晰，可根據系統(tǒng)實際的量測配置分別簡單求取，極大地改善了算法適應性。
　　其次，在保證安全性的前提下，以網絡能量損耗作為經濟性指標制定了面向時間過程的配電網電容器規(guī)劃與控制策略。電容器規(guī)劃與控制問題的數學模型相似，本

5、文將這兩種問題結合起來進行討論。受到安全和經濟等因素的影響，電容器的安裝數量、位置、類型和容量都不能根據負荷變化無限制地更改，即應盡量避免控制變量過于頻繁的調節(jié)。因此，離散控制設備動作次數約束造成動態(tài)無功優(yōu)化問題的時空強耦合，使問題的復雜度大大增加，本文以包括配置電容器的節(jié)能降耗收益與控制變量調節(jié)代價的綜合運行費用最小為目標，面向時間過程特征狀態(tài)建立了求解電容器優(yōu)化配置問題的數學模型，從而得到了一段時間區(qū)間內的電容器優(yōu)化問題靜態(tài)配置方案

6、。然后，結合時序融合算法所提供的時間分段方案，可以得到整個時間區(qū)間的動態(tài)優(yōu)化策略。在電容器動態(tài)投切問題中，為便于時間切片數據的融合，本文將多節(jié)點電容器動態(tài)投切問題分解為一系列單節(jié)點電容器動態(tài)投切子問題，然后通過迭代依次求解子問題的方式得到整個時間區(qū)間內各節(jié)點電容器的最優(yōu)動作時間和投入容量。
　　再次，基于時間過程特征狀態(tài)的概念，本文提出了面向時間區(qū)間的配電網靜態(tài)重構和動態(tài)重構算法。在考慮負荷變化的情況下，依靠有功能量損耗評估模型，

7、提出一個以能量損耗最小為目標的靜態(tài)重構策略，在尋優(yōu)過程中將開關狀態(tài)的變化問題轉化為回路電流源的疊加問題，僅需要一次弱環(huán)網潮流計算，有效降低了求解面向時間過程的重構問題所需的計算量。針對動態(tài)重構問題，考慮到開關操作次數的約束，本文構造了開關動作成本函數并以罰函數的形式擴展到動態(tài)重構的模型當中，面向時間過程特征狀態(tài)建立了一個最大收益原則的時序融合算法，將傳統(tǒng)的數學規(guī)劃算法與現(xiàn)代智能算法相結合，根據每次開關操作在整個時間區(qū)間內的降損收益，確定