和潮流的同时 求解。建立了考虑开关动作费用的配电网联络开关和智能软开关协同运行的时序优化问题 的数学模型，不仅从单个时间断面考虑了开关动作和智能软开关运行约束，而且考虑了相 邻时间断面间开关变化的连续性和时序关系。
[0118] 下面给出具体实例：
[0119] 对于本实施例，首先输入如图2所示的IEEE33节点系统中线路元件的阻抗值， 负荷元件的有功功率、无功功率，网络拓扑连接关系，详细参数见表1和表2;然后设定5 台风电机组的接入位置为节点10、16、17、30、33，接入容量分别为5001^4、3001^4、2001^八、 200kVA、300kVA，3台光伏系统的接入位置为节点7、13、27,接入容量分别为500kVA、 300kVA、400kVA，功率因数均为1. 0;再次设定一组SN0P接入配电网，取代联络开关TS1，两 个换流器的容量均为500kVA，无功功率输出上限均为200kVar;然后，以天为单位，以1小时 为时间间隔，利用负荷预测方法来模拟负荷以及风电、光伏的日运行曲线，如图3所示；最 后设置系统的基准电压为12. 66kV、基准功率为1MVA，极大值M取9999。
[0120] 表1IEEE33节点算例负荷接入位置及功率
[0121]
[0122] 表2IEEE33节点算例线路参数
[0123]
[0124] 本实施例以1小时为一个时间断面对联络开关和智能软开关并存的配电网进行 时序优化，优化结果见表3,方案2的开关动作情况如图4所示。
[0125] 表3不同开关费用方案优化结果
[0126]
[0127] 执行优化计算的计算机硬件环境为Intel(R)Xeon(R)CPUE5-1620,主频为 3. 70GHz，内存为32GB;软件环境为Windows7操作系统。
[0128] 优化方案考虑不同的开关动作费用转换系数，对联络开关与智能软开关并存的配 电网运行进行时序优化，并考虑智能软开关传输功率过程中产生的损耗，智能软开关传输 的有功功率与在节点22出发出的无功功率见图5。随着开关动作费用转换系数的增大，开 关动作次数明显减少，有助于提高开关的使用寿命。另一方面，网络重构和智能软开关运行 优化可以在一定程度上改善系统的运行电压水平，如图6所示，进一步改善电能质量、提高 供电可靠性。
[0129] 配电网联络开关和智能软开关协同运行的时序优化问题的数学本质是大规模混 合整数非线性规划问题，目前已有的优化方法大多无法求解这一问题。本发明提出的一种 同时考虑开关动作的配电网智能软开关运行优化方法，能够快速、准确的求解此类问题，并 能保证解的最优性。针对方案二，同时采用一种基于模拟退火和锥优化的混合求解方法进 行求解，并对解的最优性和计算性能进行比较，比较结果见表4。
[0130] 表4不同求解方法计算性能比较
[0131]
【主权项】
1. 一种同时考虑开关动作的配电网智能软开关运行优化方法，其特征在于，包括如下 步骤： 1) 根据选定的配电系统，输入线路参数、负荷水平和网络拓扑连接关系，系统运行电压 水平和支路电流限制，分布式电源接入位置、类型和容量及参数，智能软开关接入位置和容 量及参数，运行优化周期内负荷及分布式电源运行特性预测曲线，以及系统基准电压和基 准功率初值； 2) 依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，同时考虑网络损耗、网络重构的开关动作 费用等效损耗及智能软开关的运行损耗，建立配电网联络开关和智能软开关协同运行的时 序优化模型，包括：选取根节点为平衡节点，设定配电系统运行损耗最小为目标函数，分别 考虑网络拓扑约束、系统潮流约束、系统运行约束、智能软开关运行约束； 3) 根据锥优化的标准形式对步骤2)所述的配电网联络开关和智能软开关协同运行的 时序优化模型中的目标函数和非线性约束进行锥模型转化； 4) 经过步骤3)的转化，分别将目标函数线性化，非线性约束转化为线性约束、二阶锥 约束或旋转锥约束，将得到的数学模型采用CPLEX求解器进行求解； 5) 输出步骤4)的求解结果，包括开关状态、智能软开关最优传输功率值、网络潮流结 果以及目标函数值。2. 根据权利要求1所述的一种同时考虑开关动作的配电网智能软开关运行优化方法， 其特征在于，步骤2)所述的配电系统运行损耗最小为目标函数，表示为 min f Eg, i〇ss+El，i〇ss+Esn〇p，i〇ss 式中，开关动作费用等效损耗Es,lc]SS、网络损耗Eulc]SS与智能软开关的运行损耗ESN(]P,lciss 分别用下式表示工VT，大5力1卞资州寺双符伏龙双；^t乃1儿tLTT舁tf」H、」权|H」丨補；T为优化计算的 时段数，Nn为系统中的节点总数，nSN(]P为系统中接入智能软开关的个数；Q⑴为节点i的 相邻节点的集合；a^ (t)为t时段支路ij的开关状态；rij为支路ij的电阻，Iu(t)为t时 段节点i流向节点j的电流幅值；Pnu(t)和Pm,2(t)为t时段第m个智能软开关的两个换流 器的有功输出功率，Am,:和A",2为第m个智能软开关的两个换流器的有功损耗系数。3. 根据权利要求1所述的一种同时考虑开关动作的配电网智能软开关运行优化方法， 其特征在于，步骤2)所述的网络拓扑约束表示为 a；1(t) = 0 il(t) + 0 1；(t)G {〇，l} 后^⑴G {〇，l} 式中，Ns为系统中的源节点个数；0ijt)表示t时段节点i与节点j关系，节点j为节 点i的母节点时为1，否则为0。4. 根据权利要求1所述的一种同时考虑开关动作的配电网智能软开关运行优化方法， 其特征在于，步骤2)所述的系统潮流约束表示为式中，O⑴以节点i为末端节点的支路首端节点集合，W⑴以节点i为首端节点的 支路末端节点集合；Ujt)为t时段节点i的电压幅值，Xu为支路ij的电抗；Pijt)为t时 段节点i流向节点j的有功功率，Qu⑴为t时段节点i流向节点j的无功功率；Q⑴为节 点i的相邻节点的集合七⑴为t时段节点i上注入的有功功率之和，、力）七^⑴、 Puwm(t)分别为t时段节点i上分布式电源注入的有功功率、SNOP传输的有功功率、负荷消 耗的有功功率，Qi(t)为t时段节点i上注入的有功功率之和，QD(；,i(t)、QSN(]P,i(t)、Q^d,i(t) 分别为t时段节点i上分布式电源注入的无功功率、SNOP发出的无功功率、负荷消耗的无 功功率;M为一个极大值。5. 根据权利要求1所述的一种同时考虑开关动作的配电网智能软开关运行优化方法， 其特征在于，步骤2)所述的智能软开关运行约束表示为 Pm.i(t)+P,".,(t)+Alll.1 IP,,,., (t) l+A^JP^^t) |= 0Qm, 1, maxQ m, 1 Qm, 1, max Q m,2(t) Qm,2，max 式中，(^dt)和Ut)为t时段第m个智能软开关的两个换流器输出的无功功率；Sm,i,_、&2,_、分别为第m个智能软开关两个换流器的接入容量和所能输出的 无功功率上限。
【专利摘要】一种同时考虑开关动作的配电网智能软开关运行优化方法：根据配电系统输入线路参数、负荷水平和网络拓扑连接关系，系统运行电压水平和支路电流限制，分布式电源接入位置、类型和容量及参数，智能软开关接入位置和容量及参数，运行优化周期内负荷及分布式电源运行特性预测曲线，系统基准电压和基准功率初值；建立配电网联络开关和智能软开关协同运行的时序优化模型；根据锥优化的标准形式对配电网联络开关和智能软开关协同运行的时序优化模型中的目标函数和非线性约束进行锥模型转化；分别将目标函数线性化，非线性约束转化为线性约束、二阶锥约束或旋转锥约束，将得到的数学模型采用CPLEX求解器进行求解。本发明避免了繁琐的迭代和大量的测试。
【IPC分类】G06Q10/04, G06Q50/06
【公开号】CN105023058
【申请号】CN201510395612
【发明人】王成山, 宋关羽, 李鹏, 冀浩然, 张小天
【申请人】天津大学, 海南电网公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月7日