CN110048431B - 配电网的无功功率优化方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

配电网的无功功率优化方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电网的无功功率优化方法，其特征在于，包括：获取多个配电网的无功功率，建立搜索方向集；其中，搜索方向集包括多个线性无关的搜索方向；从多个无功功率中选取初始点，初始点沿第一初始搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索得到搜索点，将搜索点作为初始点沿搜索方向集中的其他搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索，直到搜索完所述搜索方向集；其中，预设的搜索方式为黄金分割法的最小值一维搜索；若按照预设的搜索方式最后搜索得到的搜索点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。本发明采用多个实施例，解决现有技术网络损耗以及馈线负载过大，导致配电网***不安全的问题。

Description

配电网的无功功率优化方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及配电技术领域，尤其涉及一种配电网的无功功率优化方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
电力***无功优化是保证***安全、经济运行的一项有效手段，是降低网络有功损耗、提高网络运行质量的重要措施。传统配电网通常通过对电容器组进行分档优化投切，实现配电网的无功补偿优化，近年来，随着气候变化、环境污染等一系列问题日益严峻,清洁能源分布式发电作为一种环保、高效、可靠的供电方式成为了世界各国学者们的研究热点。目前大量分布式发电，如光伏、风电等通过电力电子装置接入电网，可提供灵活的电网潮流控制。其中，如何快速为电网提供连续可调节的无功功率支持是需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种配电网的无功功率优化方法、装置、设备及存储介质，能有效解决现有技术网络损耗以及馈线负载过大，导致配电网***不安全。
本发明一实施例提供一种配电网的无功功率优化方法，包括：
获取多个配电网的无功功率，建立搜索方向集；其中，搜索方向集包括多个线性无关的搜索方向；
从多个所述无功功率中选取初始点，所述初始点沿第一初始搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索得到搜索点，将所述搜索点作为所述初始点沿所述搜索方向集中的其他搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索，直到搜索完所述搜索方向集；其中，预设的搜索方式为黄金分割法的最小值一维搜索；
若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的搜索点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的搜索点不满足收敛条件，则根据所述最后搜索得到的搜索点与同一次搜索的初始点的第一关系得到共轭方向；
将初始点的值与搜索后的值进行比较，将初始点的值与搜索后的值差距最小的搜索方向替换为所述共轭方向；
沿所述共轭方向根据预设的搜索方式进行搜索得到终止点，若所述终止点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
作为上述方案的改进，所述黄金分割法的最小值一维搜索，具体包括：
通过预设的目标函数解出第一系数；将所述第一系数作为下一次计算得出下一初始点。
本发明另一实施例对应提供了一种配电网的无功功率优化方法装置，包括：
获取模块，用于获取多个配电网的无功功率，建立搜索方向集；其中，搜索方向集包括多个线性无关的搜索方向；
第一处理模块，用于从多个所述无功功率中选取初始点，所述初始点沿第一初始搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索得到下一初始点，将所述下一初始点沿所述搜索方向集中的其他搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索，直到搜索完所述搜索方向集；其中，预设的搜索方式为黄金分割法的最小值一维搜索；
第一判断模块，用于若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的下一初始点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
作为上述方案的改进，还包括：
第二处理模块，用于若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的所述下一初始点不满足收敛条件，则根据最后搜索得到的所述下一初始点与初始点的第一关系得到共轭方向；
将初始点的值与搜索后的值进行比较，将初始点的值与搜索后的值差距最小的搜索方向替换为所述共轭方向；
第二判断模块，用于沿所述共轭方向根据预设的搜索方式进行搜索得到终止点，若所述终止点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
本发明另一实施例对应提供了一种配电网的无功功率优化终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3中任意一项所述的配电网的无功功率优化方法。
本发明另一实施例对应提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至3中任意一项所述的配电网的无功功率优化方法。
与现有技术相比，本发明实施例公开的所述的配电网的无功功率优化方法，通过在建立的搜索集中每个方向搜索满足收敛条件的值，满足收敛条件即为无功功率的最优值，通过控制无功功率的值使得配电网的网损以及馈线负载最小，从而增加了配电网的可靠性。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的配电网的无功功率优化方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的配电网的无功功率优化方法的具体的实施图；
图3是本发明一实施例提供的配电网的无功功率优化装置的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的配电网的无功功率优化设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种方法的流程示意图。
一种配电网的无功功率优化方法，包括：
S1、获取多个配电网的无功功率，建立搜索方向集；其中，搜索方向集包括多个线性无关的搜索方向，其中，在本实施例中，所述无功功率具体为可实现无功功率控制的分布式发电机提供的无功功率支持值。
具体地，在X＝[QDG_1,…,QDG_n,]中选取一个无功功率为X1:其中，QDG表示无功功率，建立搜索方向集
Figure BDA0002016614350000041
其中，D1为搜索方向，搜索方向为预设的线性无关的坐标方向。
S2、从多个所述无功功率中选取初始点，所述初始点沿第一初始搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索得到搜索点，将所述搜索点作为所述初始点沿所述搜索方向集中的其他搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索，直到搜索完所述搜索方向集；其中，预设的搜索方式为黄金分割法的最小值一维搜索。
需要说明的是,之后出现在本实施例中的F均代表Minimize F(x)＝PT，Loss，
Figure BDA0002016614350000042
其中，rk是线路电阻,Pk是有功功率,Qk是无功功率,Vk支线k的电压，nl是网络总的支线数；有功功率是已知的，支线k的电压由电表读数所得。
通过Min
Figure BDA0002016614350000043
得出λ；
将得出的λ带入
Figure BDA0002016614350000051
中,
Figure BDA0002016614350000052
为
Figure BDA0002016614350000053
S3、若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的下一初始点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
具体地，收敛条件为
Figure BDA0002016614350000054
(自设极小数)，ε为预设的允许误差值。
工作原理：
通过在建立的搜索集中每个方向搜索满足收敛条件的值，满足收敛条件即为无功功率的最优值，通过控制无功功率的值使得配电网的网损以及馈线负载最小，从而增加了配电网的可靠性。
考虑到电网潮流计算的复杂性，在传统电网运行优化求解中，目标方程的可导性和求导复杂性是重要考虑因素，本发明方法不依托目标方程的导数求解，因此本发明可简单直接的适用于不同电网运行优化，包括最低网损，最优馈线平衡率等。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的所述下一初始点不满足收敛条件，则根据最后搜索得到的所述下一初始点与初始点的第一关系得到共轭方向；
具体地，第一关系为
Figure BDA0002016614350000055
得到共轭方向,
Figure BDA0002016614350000056
为共轭方向。
将初始点的值与搜索后的值进行比较，将初始点的值与搜索后的值差距最小的搜索方向替换为所述共轭方向。
具体地，通过
Figure BDA0002016614350000057
1≤m≤n得出初始点的值与搜索后的值差距最小的搜索方向。
沿所述共轭方向根据预设的搜索方式进行搜索得到终止点，若所述终止点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
将共轭方向加入搜索方向集
Figure BDA0002016614350000058
再应用
Min
Figure BDA0002016614350000059
继续沿共轭方向搜索，此时上述公式中的
Figure BDA0002016614350000061
为
Figure BDA0002016614350000062
找到最小值
Figure BDA0002016614350000063
即找到无功功率的最优解。
作为上述方案的改进，所述黄金分割法的最小值一维搜索，具体包括：
通过预设的目标函数解出第一系数；将所述第一系数作为下一次计算得出下一初始点。
示例性的，参照图2，搜索方向集中有沿X、Y、Z三个方向的搜索方向，以
Figure BDA0002016614350000064
为无功功率，沿X轴方向进行搜索得到
Figure BDA0002016614350000065
继续沿Y轴方向进行搜索得到
Figure BDA0002016614350000066
继续沿Z轴方向进行搜索得到
Figure BDA0002016614350000067
再得到共轭方向
Figure BDA0002016614350000068
沿
Figure BDA0002016614350000069
方向进行最小值搜索得到
Figure BDA00020166143500000610
同时更新搜索方向集合(即用共轭方向
Figure BDA00020166143500000611
取代原搜索方向集合中一维最优值搜索优化值最小的方向)，例如Y轴搜索最优值变化最小，新的搜索方向集合为X、
Figure BDA00020166143500000612
Z三个方向；
经计算验证，若收敛条件没达到，以
Figure BDA00020166143500000613
为初始点，X、
Figure BDA00020166143500000614
Z三个方向为新的进行第二轮迭代；
多次迭代直到达到收敛条件，停止搜索，输出结果。
参见图3，是本发明一实施例提供的配电网的无功功率优化装置的结构示意图。
本发明另一实施例对应提供了一种配电网的无功功率优化方法装置，包括：
获取模块1，用于获取多个配电网的无功功率，建立搜索方向集；其中，搜索方向集包括多个线性无关的搜索方向。
第一处理模块2，用于从多个所述无功功率中选取初始点，所述初始点沿第一初始搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索得到搜索点，将所述搜索点作为所述初始点沿所述搜索方向集中的其他搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索，直到搜索完所述搜索方向集；其中，预设的搜索方式为黄金分割法的最小值一维搜索。
第一判断模块3，用于若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的下一初始点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
作为上述方案的改进，还包括：
第二处理模块，用于若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的搜索点不满足收敛条件，则根据所述最后搜索得到的搜索点与同一次搜索的初始点的第一关系得到共轭方向。
将初始点的值与搜索后的值进行比较，将初始点的值与搜索后的值差距最小的搜索方向替换为所述共轭方向。
第二判断模块，用于沿所述共轭方向根据预设的搜索方式进行搜索得到终止点，若所述终止点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
本发明公开另一实施例所述的配电网的无功功率优化方法装置，通过在建立的搜索集中每个方向搜索满足收敛条件的值，满足收敛条件即为无功功率的最优值，通过控制无功功率的值使得配电网的网损以及馈线负载最小，从而增加了配电网的可靠性。
参见图4，是本发明一实施例提供的配电网的无功功率优化终端设备的示意图。该实施例的配电网的无功功率优化终端设备包括：处理器、存储器12以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个配电网的无功功率优化方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S1、获取多个配电网的无功功率，建立搜索方向集；其中，搜索方向集包括多个线性无关的搜索方向；S2、从多个所述无功功率中选取初始点，所述初始点沿第一初始搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索得到搜索点，将所述搜索点作为所述初始点沿所述搜索方向集中的其他搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索，直到搜索完所述搜索方向集；其中，预设的搜索方式为黄金分割法的最小值一维搜索；S3、若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的下一初始点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如获取模块1，用于获取多个配电网的无功功率，建立搜索方向集；其中，搜索方向集包括多个线性无关的搜索方向；第一处理模块2，用于从多个所述无功功率中选取初始点，所述初始点沿第一初始搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索得到搜索点，将所述搜索点作为所述初始点沿所述搜索方向集中的其他搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索，直到搜索完所述搜索方向集；其中，预设的搜索方式为黄金分割法的最小值一维搜索；第一判断模块，用于若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的下一初始点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述配电网的无功功率优化终端设备中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成获取模块1、第一处理模块2、第一判断模块3，各模块具体功能如下：获取模块1，用于获取多个配电网的无功功率，建立搜索方向集；其中，搜索方向集包括多个线性无关的搜索方向；第一处理模块2，用于从多个所述无功功率中选取初始点，所述初始点沿第一初始搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索得到搜索点，将所述搜索点作为所述初始点沿所述搜索方向集中的其他搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索，直到搜索完所述搜索方向集；其中，预设的搜索方式为黄金分割法的最小值一维搜索；第一判断模块3，用于若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的下一初始点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
所述配电网的无功功率优化终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述配电网的无功功率优化终端设备可包括，但不仅限于，处理器11、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是配电网的无功功率优化终端设备的示例，并不构成对配电网的无功功率优化终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述配电网的无功功率优化终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器11可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器11是所述配电网的无功功率优化终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个配电网的无功功率优化终端设备的各个部分。
所述存储器12可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器11通过运行或执行存储在所述存储器12内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述配电网的无功功率优化终端设备的各种功能。所述存储器12可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器12可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述配电网的无功功率优化终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器11执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种配电网的无功功率优化方法，其特征在于，包括：
获取多个配电网的无功功率，建立搜索方向集；其中，搜索方向集包括多个线性无关的搜索方向；
从多个所述无功功率中选取初始点，所述初始点沿第一初始搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索得到搜索点，将所述搜索点作为所述初始点沿所述搜索方向集中的其他搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索，直到搜索完所述搜索方向集；其中，预设的搜索方式为黄金分割法的最小值一维搜索；
若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的搜索点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值；
所述方法还包括：
若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的搜索点不满足收敛条件，则根据所述最后搜索得到的搜索点与同一次搜索的初始点的第一关系得到共轭方向；
将初始点的值与搜索后的值进行比较，将初始点的值与搜索后的值差距最小的搜索方向替换为所述共轭方向；
沿所述共轭方向根据预设的搜索方式进行搜索得到终止点，若所述终止点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
2.如权利要求1所述的配电网的无功功率优化方法，其特征在于，所述黄金分割法的最小值一维搜索，具体包括：
通过预设的目标函数解出第一系数；将所述第一系数作为下一次计算得出下一初始点。
3.一种配电网的无功功率优化方法装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取多个配电网的无功功率，建立搜索方向集；其中，搜索方向集包括多个线性无关的搜索方向；
第一处理模块，用于从多个所述无功功率中选取初始点，所述初始点沿第一初始搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索得到下一初始点，将所述下一初始点沿所述搜索方向集中的其他搜索方向按照预设的搜索方式进行搜索，直到搜索完所述搜索方向集；其中，预设的搜索方式为黄金分割法的最小值一维搜索；
第一判断模块，用于若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的下一初始点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值；
所述装置还包括：
第二处理模块，用于若按照所述预设的搜索方式最后搜索得到的所述下一初始点不满足收敛条件，则根据最后搜索得到的所述下一初始点与初始点的第一关系得到共轭方向；
将初始点的值与搜索后的值进行比较，将初始点的值与搜索后的值差距最小的搜索方向替换为所述共轭方向；
第二判断模块，用于沿所述共轭方向根据预设的搜索方式进行搜索得到终止点，若所述终止点满足收敛条件，则终止搜索，得到无功功率的最优值。
4.一种配电网的无功功率优化设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至2中任意一项所述的配电网的无功功率优化方法。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至2中任意一项所述的配电网的无功功率优化方法。
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