[发明专利]基于混合整数锥规划的智能配电网综合电压无功优化方法

权利要求书

1.一种基于混合整数锥规划的智能配电网综合电压无功优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)输入配电系统的线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，可调度的分布式电源和储能装置的接入位置、类型、容量及参数，智能软开关的接入位置、容量及参数，有载调压变压器的接入位置及参数，可投切电容器组的接入位置、容量及参数，静止无功补偿器的接入位置、容量及参数，电压无功优化优化周期内负荷及分布式电源运行特性预测曲线，系统运行电压水平和支路电流限制，系统基准电压和基准功率；

2)依据步骤1)提供的配电系统结构及参数，同时考虑系统电压越限和系统网络损耗及智能软开关的运行损耗，建立考虑多种调节手段的配电网综合电压无功控制问题的时序优化模型，包括：选取根节点为平衡节点，设定配电系统总损耗和电压越限的加权和最小为目标函数，分别考虑系统交流潮流约束、系统安全运行约束、智能软开关运行约束、分布式电源和储能装置运行约束、有载调压变压器运行约束、静止无功补偿器运行约束和可投切电容器组运行约束；

3)根据混合整数锥规划的标准形式对步骤2)所建立的考虑多种调节手段的配电网综合电压无功控制问题的时序优化模型中非线性目标函数和非线性约束条件进行线性化和锥转换，转化为混合整数二阶锥模型；具体转化方法包括：

(1)目标函数中智能软开关运行损耗和智能软开关运行约束条件中含有绝对值项|P_m,1(t)|和|P_m,2(t)|，引入辅助变量M₁(t)＝|P_m,1(t)|＝max{P_m,1(t),-P_m,1(t)}和M₂(t)＝|P_m,2(t)|＝max{P_m,2(t),-P_m,2(t)}，并增加约束进行线性化：

M₁(t)≥0，M₂(t)≥0

M₁(t)≥P_m，1(t)，M₁(t)≥-p_m，1(t)

M₂(t)≥P_m，2(t)，M₂(t)≥-P_m，2(t)；

式中，P_m,1(t)和P_m,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；

(2)目标函数中系统电压越限情况f_V是阈值函数，即当节点电压U_i(t)不在节点电压幅值的优化区间[U_thr,min,U_thr,max]内时，目标函数中f_v产生作用，引入表示电压越限情况的辅助变量并增加约束进行线性化

式中，U_2,i(t)代表t时段节点i的电压幅值的二次项，U_thr,max和U_thr,min分别为节点电压幅值的优化区间上、下限；

(3)目标函数中系统网络损耗与系统交流潮流约束条件中的含有二次项和采用U_2,i(t)和I_2,ij(t)替换二次项和进行线性化；

系统交流潮流约束经替换二次项后，松弛为二阶锥约束

||[2P_ij(t) 2Q_ij(t)I_2,ij(t)-U_2,i(t)]^T||₂≤I_2，ij(t)-U_2，i(t)

式中，U_2,i(t)和I_2,ij(t)分别代表t时段节点i的电压幅值二次项和支路ij电流幅值二次项，P_ij(t)为t时段支路上节点i流向节点j的有功功率，Q_ij(t)为t时段支路上节点i流向节点j的无功功率；

(4)智能软开关容量约束为非线性约束，转换为旋转锥约束

式中，P_m,1(t)和P_m,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；Q_m,1(t)和Q_m,₂(t)为t时段第m个智能软开关两个换流器输出的无功功率；S_m,1,max和S_m,2,max、分别为第m个智能软开关两个换流器的接入容量；

(5)有载调压变压器运行约束采用U_2,i(t)和I_2,ij(t)替换二次项和后表示为

k_ij(t)＝k_ij，0+K_ij(t)Δk_ij

式中，U_2,i(t)代表t时段节点i的电压幅值的二次项，k_ij(t)为t时段支路ij上有载调压变压器的变比，K_ij(t)为t时段支路ij上有载调压式变压器的档位；k_ij,0、Δk_ij分别为支路ij上有载调压变压器的标准变比和调节步长；

整数变量K_ij(t)可用一组二进制变量b_ij,k(t)表示为

式中，k代表有载调压变压器档位的索引变量，为支路ij上有载调压式变压器可调的最大档位；

代入有载调压变压器运行约束后可得

式中，U_2,i(t)和U_2,j(t)代表t时段节点i和j的电压幅值的二次项，k代表有载调压变压器档位的索引变量，为支路ij上有载调压式变压器可调的最大档位，k_ij,0、Δk_ij分别为支路ij上有载调压变压器的标准变比和调节步长，b_ij,k(t)为二进制变量；

连续变量和二进制整数变量的非线性乘积U_2,j(t)b_ij,k(t)可采用辅助变量表示，并增加约束进行线性化

0≤b_ij，k(t)≤1 b_ij，k(t)∈Z

式中，U_j,min和U_j,max分别为节点j的最小允许电压值和最大允许电压值，U_2,i(t)和U_2,j(t)代表t时段节点i和j的电压幅值的二次项，k代表有载调压变压器档位的索引变量，为支路ij上有载调压式变压器可调的最大档位，k_ij,0、Δk_ij分别为支路ij上有载调压变压器的标准变比和调节步长；b_ij,k(t)为二进制变量；

4)将得到的混合整数二阶锥模型采用可解混合整数二阶锥规划的数学求解器进行求解；

5)输出步骤4)的求解结果，包括智能软开关的传输功率值和两端的无功出力值、分布式电源和储能装置的有功无功出力值、投切的电容器组数、静止无功补偿器的无功补偿值、有载调压变压器的分接头位置、网络潮流结果以及系统总损耗和系统电压越限情况。