過程狀態(tài)特征化方法及其在配網(wǎng)能耗計(jì)算與優(yōu)化中的應(yīng)用.pdf

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

2、個(gè)時(shí)間斷面做出反應(yīng)的問題，控制中心決策過程緩慢與電網(wǎng)需要?jiǎng)討B(tài)快速響應(yīng)的矛盾也難以協(xié)調(diào)。因此，本文提出了時(shí)間過程特征狀態(tài)的概念，應(yīng)用面向時(shí)間過程的思想進(jìn)行理論分析并面向時(shí)間區(qū)間制定優(yōu)化控制策略?？紤]到單純地分析時(shí)間斷面數(shù)據(jù)會(huì)拋棄斷面間的聯(lián)系，無法準(zhǔn)確描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程，而逐點(diǎn)計(jì)算的方法在斷面數(shù)據(jù)較多的情況下會(huì)遭遇計(jì)算量過大的困境，時(shí)間過程特征狀態(tài)的概念將面向時(shí)間過程的優(yōu)化控制問題對應(yīng)等價(jià)為面向特征斷面的優(yōu)化控制問題，化繁為簡，動(dòng)態(tài)問題

3、采用靜態(tài)方法求解，有助于依靠以點(diǎn)帶面的思想制定適用于某個(gè)時(shí)間區(qū)間的靜態(tài)控制策略，然后通過時(shí)序融合算法得到整個(gè)時(shí)間區(qū)間時(shí)間分段方案，從而生成整個(gè)時(shí)間區(qū)間有效的動(dòng)態(tài)控制策略。
　　首先，基于時(shí)間過程特征狀態(tài)的概念，本文在配電網(wǎng)分析與優(yōu)化問題中引入了時(shí)序融合思想，為面向時(shí)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(chǔ)上，通過對負(fù)荷波動(dòng)對網(wǎng)絡(luò)能量損耗的靈敏度分析，建立了給定時(shí)段內(nèi)配網(wǎng)有功能量損耗的評估模型，根據(jù)過程特征狀態(tài)對給定

4、時(shí)間區(qū)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的有功能量損耗進(jìn)行直接評估，使有功能量損耗計(jì)算問題的求解在考慮負(fù)荷變化的情況下，在快速性與準(zhǔn)確性之間達(dá)到了平衡。此外，該評估模型將網(wǎng)絡(luò)有功能量損耗分解成3個(gè)部分，包括1個(gè)基本項(xiàng)和兩個(gè)修正項(xiàng)，各部分物理意義清晰，可根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的量測配置分別簡單求取，極大地改善了算法適應(yīng)性。
　　其次，在保證安全性的前提下，以網(wǎng)絡(luò)能量損耗作為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)制定了面向時(shí)間過程的配電網(wǎng)電容器規(guī)劃與控制策略。電容器規(guī)劃與控制問題的數(shù)學(xué)模型相似，本

5、文將這兩種問題結(jié)合起來進(jìn)行討論。受到安全和經(jīng)濟(jì)等因素的影響，電容器的安裝數(shù)量、位置、類型和容量都不能根據(jù)負(fù)荷變化無限制地更改，即應(yīng)盡量避免控制變量過于頻繁的調(diào)節(jié)。因此，離散控制設(shè)備動(dòng)作次數(shù)約束造成動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化問題的時(shí)空強(qiáng)耦合，使問題的復(fù)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(diào)節(jié)代價(jià)的綜合運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)，面向時(shí)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(shù)學(xué)模型，從而得到了一段時(shí)間區(qū)間內(nèi)的電容器優(yōu)化問題靜態(tài)配置方案

6、。然后，結(jié)合時(shí)序融合算法所提供的時(shí)間分段方案，可以得到整個(gè)時(shí)間區(qū)間的動(dòng)態(tài)優(yōu)化策略。在電容器動(dòng)態(tài)投切問題中，為便于時(shí)間切片數(shù)據(jù)的融合，本文將多節(jié)點(diǎn)電容器動(dòng)態(tài)投切問題分解為一系列單節(jié)點(diǎn)電容器動(dòng)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(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)各節(jié)點(diǎn)電容器的最優(yōu)動(dòng)作時(shí)間和投入容量。
　　再次，基于時(shí)間過程特征狀態(tài)的概念，本文提出了面向時(shí)間區(qū)間的配電網(wǎng)靜態(tài)重構(gòu)和動(dòng)態(tài)重構(gòu)算法。在考慮負(fù)荷變化的情況下，依靠有功能量損耗評估模型，

7、提出一個(gè)以能量損耗最小為目標(biāo)的靜態(tài)重構(gòu)策略，在尋優(yōu)過程中將開關(guān)狀態(tài)的變化問題轉(zhuǎn)化為回路電流源的疊加問題，僅需要一次弱環(huán)網(wǎng)潮流計(jì)算，有效降低了求解面向時(shí)間過程的重構(gòu)問題所需的計(jì)算量。針對動(dòng)態(tài)重構(gòu)問題，考慮到開關(guān)操作次數(shù)的約束，本文構(gòu)造了開關(guān)動(dòng)作成本函數(shù)并以罰函數(shù)的形式擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)重構(gòu)的模型當(dāng)中，面向時(shí)間過程特征狀態(tài)建立了一個(gè)最大收益原則的時(shí)序融合算法，將傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)規(guī)劃算法與現(xiàn)代智能算法相結(jié)合，根據(jù)每次開關(guān)操作在整個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)的降損收益，確定