[发明专利]调压优化

说明书

本申请要求2008年11月5日提交的临时申请序号61/111,585的优先权，其内容被整体地结合到本文中。

背景技术

在配电系统中，当电流流过系统中的导体时发生损耗。可以根据I²R来计算通过导体的此能量损耗，其中I是通过导体的电流，该导体的电阻是R。净需求或电流流动还取决于馈电线(feeder)上的电压分布。无功补偿能够减少不必要的电流流动并因此减少损耗。电压调节由于负载的电压相关特性影响馈电线的有效负载以及能量损耗。

在配电系统中采用电压和无功(Var)优化(VVO)系统来对配电系统上的电压和电流的分配进行优化。VVO系统致力于通过采用在线系统模型和需求预测通过控制调压器(电压)和无功功率源(无功)来使能量递送的效率最大化(使MW损耗最小化或MW需求最小化)。

参考图1，示出了配电网络。如可以看到的，变电站通过变电站变压器、馈电线和支线向多个负载提供功率。分布在配电网络中的各种点处的是可以被固定或被投切(switching)的电容器组C，和可以被本地或远程地控制以改变抽头设置的调压器。经由传感器和通信基础设施来监视网络的连接和诸如变压器、负载、电容器、调压器的各种设备的状态。被监视数据可以包括各种点或导体处或通过各种点或导体的电压、电流和/或功率。此信息被传送到配电管理系统(DMS)或变电站自动化系统(SAS)。在接收到已更新状态信息时，更新DMS内的系统模型(潮流(load flow)模型)。基于SCADA数据、客户帐单数据和/或从先进计量基础设施(AMI)收集的数据来执行负载预测。VVO然后基于负载预测、系统模型和可用控制信息来确定用于调压器和有载抽头变换器(OLTC)变压器的最佳抽头设置以及诸如投切的并联电容器或电抗器的无功源。然后向其中执行控制动作的配电网中的各种元件传送回控制命令，将系统带入更高效的操作状态。

VVO是分析来自现场的输入数据并生成将被传送到现场中的控制器的控制信号的决策过程。调压优化(VRO)是VVO系统的子系统。VRO可以独立地或与无功优化(VARO)相结合地工作以提供整体VVO解决方案。

配电系统上的需求降低的概念追溯到几十年前，并且行业和研究团体中的许多人已经尝试开发有效的解决方法和过程。节能降压(ECVR)的一般实践尝试通过如服务协议允许的那样多地降低馈电线上的电压来减少对配电系统的需求。这种方法不是非常有效的，因为基本的假设是最终用户负载随着电压的降低而降低，其只是部分真实的。实际上，某些负载像恒定的阻抗，其负载在电压降低时降低。某些负载表现得像无论电压降低还是增加都保持恒定的恒定功率负载一样。当在主要具有恒定功率负载的馈电线上降低电压时，电压降低的影响是增加的净需求，因为为了保持恒定的功率，负载将吸取更多的电流，这增加在恒定功率之外的损耗。需要系统化的方法以便当在配电网络上的不同位置处确定是应增加还是降低电压和增加或降低多少时考虑电压对负载的影响。这是具有苛刻约束的困难的整数非线性优化问题。到目前为止提出的大多数解决方法适用于小的、非常简化的学术模型，而不适合于在真实配电网络中常见的大规模、网状、多源、多相不平衡配电系统。常规方法中的不足是由于(1)通过假设径向拓扑结构、平衡构造和操作，或忽视变压器连接(例如，星角接法)的影响，模型过于简化而不能表示真实系统，(2)计算效率如此低，以至于不能针对用于大型系统的在线或离线应用进行缩放，或者(3)方法一般是不够的，并且具有有限的优化能力。

因此在本领域中需要一种可适用于大规模、网状、多源、多相不平衡配电系统的优化解决方案。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种用于确定配电网络中的用于调压变压器的可控抽头的最佳设置的方法。该方法包括：接收网络模型并对不平衡潮流求解以使用初始控制变量u来确定一组状态变量x；在初始控制变量u或用于u的试探解下计算网络的整体目标值；基于一阶近似来构造二次方程序(quadratic programs)(QP)的序列，以生成试探解，并在接受该试探解之前对该试探解执行全非线性不平衡潮流以确定目标函数中的实际改善；对非整数QP解进行离散化并执行系统化调整以在非线性不平衡潮流模拟中识别产生性能改善的试探解；初始生成最佳控制设置和相关目标值，迭代地更新最佳解和目标值；以及将最佳控制设置输出到配电控制系统。

附图说明

图1是采用DMS系统的配电系统的部分示意图。

图2是示出调压优化过程概观的流程图。

图3是示出VRO过程的初始化步骤的详图的流程图。