一種電力系統(tǒng)無功優(yōu)化控制策略的魯棒性評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)無功優(yōu)化領(lǐng)域，特別涉及一種電力系統(tǒng)無功優(yōu)化控制策略的 魯棒性評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的無功優(yōu)化研究大多數(shù)基于確定性模型，即假定負(fù)荷水平、控制變量數(shù)值等 保持不變，在此前提下優(yōu)化決策改善某些運(yùn)行指標(biāo)的無功調(diào)控方案。電力系統(tǒng)運(yùn)行往往面 臨些許不確定性問題：連續(xù)型控制變量受控制精度限制，不能完全被控制精確，存在隨機(jī)誤 差；狀態(tài)變量負(fù)荷時(shí)刻變動(dòng)，即使某一時(shí)間斷面亦存在預(yù)測(cè)誤差等。若無功優(yōu)化控制策略對(duì) 控制變量及狀態(tài)變量的不確定性擾動(dòng)非常敏感，則其實(shí)施效果可能不佳，甚至導(dǎo)致不可行 運(yùn)行方式或系統(tǒng)安全穩(wěn)定狀況惡化。
[0003] 相比于確定性無功優(yōu)化的大量文獻(xiàn)和豐富成果，考慮不確定性因素的無功優(yōu)化研 究尚處于初步發(fā)展的階段。
[0004] 文獻(xiàn)"信息不確定性對(duì)電網(wǎng)無功優(yōu)化的影響"提出的無功優(yōu)化雙層模型所得出的 優(yōu)化方案比未計(jì)及負(fù)荷變動(dòng)時(shí)的方案具有更多的冗余度。
[0005] 文獻(xiàn)"計(jì)及負(fù)荷不確定性的無功優(yōu)化模型與算法"提出一種計(jì)及負(fù)荷不確定性等 影響因素的無功優(yōu)化模型與算法，以克服單一負(fù)荷水平下無功優(yōu)化模型不能全面刻畫其 負(fù)荷隨機(jī)特性的不足。
[0006] 文南犬"Stochastic optimal reactive power dispatch:Formulation and solution method"提出了考慮負(fù)荷和支路故障等不確定性因素的隨機(jī)無功優(yōu)化機(jī)會(huì)約束 規(guī)劃模型，所得的優(yōu)化結(jié)果在犧牲一定程度目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上提高了其在不確定性環(huán)境下 的可行性。
[0007] 文獻(xiàn)"計(jì)及負(fù)荷不確定性的農(nóng)網(wǎng)無功優(yōu)化方法"考慮影響負(fù)荷統(tǒng)計(jì)的不確定性因 素，提出建立三階梯負(fù)荷分布曲線模型，優(yōu)化結(jié)果表明該方法在負(fù)荷變動(dòng)時(shí)降損效果明顯。
[0008] 文南犬 "Non-dominated sorting genetic algorithm-II for robust multi-objective optimal reactive power dispatch"米用蒙特卡羅積分形式的魯棒優(yōu)化 模型，但其提出的負(fù)荷樣本抽樣方法需要事先給定系統(tǒng)功率增長(zhǎng)方向，因而優(yōu)化結(jié)果的魯 棒性能存在一定限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種電力系統(tǒng)無功優(yōu)化控制策略的魯棒性評(píng)估方法，在其 優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)搜索能夠抵御一定程度參數(shù)波動(dòng)的決策變量，選出魯棒性優(yōu)的策 略應(yīng)用到工程中，有效彌補(bǔ)了無功優(yōu)化方案常忽略控制變量及狀態(tài)變量負(fù)荷等參數(shù)小擾動(dòng) 這一弊端。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0011] -種電力系統(tǒng)無功優(yōu)化控制策略的魯棒性評(píng)估方法，包括以下步驟：
[0012] 1)將待優(yōu)化電力系統(tǒng)中由各個(gè)控制變量的取值范圍和各個(gè)狀態(tài)變量的變化范圍 聯(lián)合構(gòu)成的空間定義為全局空間；將在某個(gè)待進(jìn)行魯棒性評(píng)估的無功優(yōu)化控制策略C附 近，由各個(gè)控制變量的可控制精度范圍和各個(gè)狀態(tài)變量的變化范圍聯(lián)合構(gòu)成的空間，定義 為魯棒空間；
[0013] 2)針對(duì)單一性能指標(biāo)，采用隨機(jī)抽樣優(yōu)化方法得到全局空間內(nèi)的最優(yōu)性能指標(biāo) fb、最差性能指標(biāo)為fw、以及待評(píng)估無功優(yōu)化控制策略C魯棒空間內(nèi)的最優(yōu)性能指標(biāo)fbi。、最 差性能指標(biāo)為對(duì)應(yīng)的最小抽樣數(shù)目N_，計(jì)算公式為：
[0014]
[0015] 對(duì)于全局空間，p%的取值為0. 1%~0.5% ;q%的取值為0.5%~1% ;
[0016] 對(duì)于魯棒空間，p%的取值為1%~2% ;q%的取值為0.5%~1% ;
[0017] 3)全局空間內(nèi)最優(yōu)性能指標(biāo)與最差性能指標(biāo)之差Δ f為：
[0018] Af = fb-fw
[0019] 對(duì)于待評(píng)估無功優(yōu)化控制策略C，在其魯棒空間內(nèi)，最優(yōu)性能指標(biāo)與最差性能指標(biāo) 之差Δ f。為：
[0020] Afc= f bjC-fWjC
[0021 ] 定義控制策略C的魯棒性指標(biāo)R。為：
[0022]
[0023] 4)若R。〉閾值Rset，則認(rèn)為無功優(yōu)化控制策略C的魯棒性滿足要求。閾值R set大于 或等于0. 8,可由評(píng)估人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定。
[0024] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：對(duì)于多性能指標(biāo)的情形，只有對(duì)于每個(gè)性能指標(biāo)的魯 棒性都滿足要求時(shí)，認(rèn)為該無功優(yōu)化控制策略C的魯棒性滿足要求。
[0025] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：對(duì)于幾個(gè)無功優(yōu)化控制策略都符合魯棒性要求的情 形，逐漸采取等比例擴(kuò)大各個(gè)控制變量的控制精度和狀態(tài)變量的變化范圍的方式擴(kuò)大魯棒 空間，并重新進(jìn)行魯棒性評(píng)估，先不符合魯棒性要求的無功優(yōu)化控制策略的魯棒性弱于后 不符合魯棒性要求的無功優(yōu)化控制策略。
[0026] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：對(duì)于幾個(gè)無功優(yōu)化制策略都不符合魯棒性要求的情 形，將各個(gè)控制變量的控制精度和狀態(tài)變量的變化范圍均等比例縮小到β %，若在該范圍 內(nèi)的魯棒性滿足要求，則稱該無功優(yōu)化制策略的魯棒性的接受率為β %。
[0027] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0028] 1)本發(fā)明有效彌補(bǔ)了無功優(yōu)化方案常忽略控制變量及狀態(tài)變量負(fù)荷等參數(shù)小擾 動(dòng)這一弊端。
[0029] 2)本發(fā)明綜合考慮控制變量的可實(shí)現(xiàn)精度和狀態(tài)變量的不確定性，建立了對(duì)控制 策略的魯棒性進(jìn)行評(píng)估的指標(biāo)，既適用于單性能指標(biāo)優(yōu)化問題也適用于多性能指標(biāo)優(yōu)化問 題。
【附圖說明】
[0030] 圖1為IEEE-30節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本發(fā)明一種電力系統(tǒng)無功優(yōu)化控制策略的魯棒性評(píng)估方法，包括以下步驟：
[0032] 1)將待優(yōu)化電力系統(tǒng)中由各個(gè)控制變量的取值范圍和各個(gè)狀態(tài)變量的變化范圍 聯(lián)合構(gòu)成的空間定義為全局空間；將在某個(gè)待進(jìn)行魯棒性評(píng)估的無功優(yōu)化控制策略附近， 由各個(gè)控制變量的可控制精度范圍和各個(gè)狀態(tài)變量的變化范圍聯(lián)合構(gòu)成的空間，定義為魯 棒空間。
[0033] 控制變量是指可以用于進(jìn)行電力系統(tǒng)無功優(yōu)化的控制對(duì)象，包括：各分組投切并 聯(lián)電容器、各有載調(diào)壓變壓器、各發(fā)電機(jī)電壓等。
[0034] 狀態(tài)變量主要是指各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷。
[0035] 2)在單一性能指標(biāo)的情況下（設(shè)該性能指標(biāo)越大越好），設(shè)在全局空間內(nèi)的最優(yōu) 性能指標(biāo)為f b、最差性能指標(biāo)為fw，兩者之差A(yù) f為：
[0036] Af = fb-fw
[0037] 對(duì)于一個(gè)具體無功優(yōu)化控制策略C，在其魯棒空間內(nèi)，假設(shè)其最優(yōu)性能指標(biāo)為fbi。、 最差性能指標(biāo)為。，兩者之差A(yù)f。為：
[0038] Afc= f bjC-fWjC
[0039] 定義無功優(yōu)化控制策略C的魯棒性指標(biāo)R。為：
[0040]
[0041] 3)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置一個(gè)閾值Rset，若Rc>RSet，則認(rèn)為無功優(yōu)化控制策略C的魯 棒性滿足要求。
[0042] 閾值可以人為設(shè)定，一般應(yīng)大于或等于0· 8。
[0043] 4)對(duì)于多性能指標(biāo)的情形，只有對(duì)于每個(gè)性能指標(biāo)的魯棒性都滿足要求時(shí)，才認(rèn) 為無功優(yōu)化控制策略C的魯棒性滿足要求。
[0044] 5)對(duì)于幾個(gè)無功優(yōu)化控制策略都符合魯棒性要求的情形，逐漸采取等比例擴(kuò)大各 個(gè)控制變量的控制精度和狀態(tài)變量的變化范圍的方式擴(kuò)大魯棒空間，并重新進(jìn)行魯棒性評(píng) 估，先不符合魯棒性要求的無功優(yōu)化控制策略的魯棒性弱于后不符合魯棒性要求的無功優(yōu) 化控制策略。對(duì)于幾個(gè)控制策略都不符合魯棒性要求的情形，將各個(gè)控制變量的控制精度 和狀態(tài)變量的變化范圍均等比例縮小到β %，若在該范圍內(nèi)的魯棒性滿足要求，則稱該無 功優(yōu)化控制策略的魯棒性的接受率為β %，也可根據(jù)工程需要，結(jié)合各控制變量的可控性 和各個(gè)狀態(tài)變量的不確定性，將各個(gè)控制變量的控制精度和狀態(tài)變量的變化范圍進(jìn)行差異 化而非等比例縮小。
[0045] 全局空間內(nèi)的最優(yōu)性能指標(biāo)fb、最差性能指標(biāo)為fw、魯棒空間內(nèi)的最優(yōu)性能指標(biāo) fbi。、最差性能指標(biāo)為均采用隨機(jī)抽樣優(yōu)化方法得到，對(duì)應(yīng)的最小抽樣數(shù)目N_，計(jì)算公 式為，
[0046；
[0047] 由于全局空間中的個(gè)體數(shù)目較多，p%-般可取0. 1 %~0. 5%，q%可取0. 5%~ 1 %，即可信度為99 %~99. 5 %，對(duì)各個(gè)控制變量和狀態(tài)變量在其可能取值范圍內(nèi)隨機(jī)抽 樣構(gòu)成不少于N_個(gè)可行的樣本，分別對(duì)各個(gè)樣本的性能指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，從中得出性能指標(biāo) 的最優(yōu)值和最差值即可；由于魯棒空間中的個(gè)體數(shù)目較少，P% -般可取1%~2%，q%可 取0. 5%~1%，即可信度為99%~99. 5%，將各個(gè)離散控制變量固定為待評(píng)估的控制策略 中對(duì)應(yīng)的取值，而對(duì)各個(gè)連續(xù)控制變量和狀態(tài)變量在其魯棒空間對(duì)應(yīng)的取值范圍內(nèi)隨機(jī)抽 樣構(gòu)成不少于N_個(gè)可行的樣本，分別對(duì)各個(gè)樣本的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，從中得出性能 指標(biāo)的最優(yōu)值和最差值即可。
[0048] 以下將結(jié)合圖1所示的IEEE30節(jié)點(diǎn)無功優(yōu)化算例，對(duì)本發(fā)明提出的魯棒性評(píng)估 方法作進(jìn)一步說明。IEEE30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中，有41條支路，6個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和21個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。 6個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)分別為1