本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術領域，具體涉及一種地區(qū)電網電壓無功工程化控制方法及裝置。

背景技術：

隨著中國電力體制改革的不斷深化，對電網安全穩(wěn)定運行的要求越來越高。而電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，電網互聯(lián)緊密程度不斷加強，系統(tǒng)復雜程度不斷提高，系統(tǒng)的電壓安全穩(wěn)定問題卻越來越突出。做好系統(tǒng)的無功優(yōu)化和控制是提高系統(tǒng)電壓質量和穩(wěn)定的重要措施之一，是確保系統(tǒng)安全、經濟運行的有效手段。無功、線損、電壓是電力公司考核電能質量的重要指標，關乎國民生產和用戶用電滿意度。

目前國內主要應用的電壓無功控制系統(tǒng)、設備包括：自動電壓控制AVC系統(tǒng)、變電站VQC裝置等。這些系統(tǒng)和設備應用的方法、理論和流程，起到了一定的作用，取得了較為顯著的效益，但是受以往的電網各個不同因素限制，具體應用時，最優(yōu)化算法單一，適用性較差，無法適用地縣級的區(qū)域電網的電網參數(shù)和數(shù)據(jù)準確性、精度不足的情況，專家系統(tǒng)由于過度簡化和設計固化等問題而導致求得的解為次次優(yōu)，難以達到更優(yōu)的水平，導致經常出現(xiàn)電壓無功控制無解可參考或控制效果欠佳。

近年來，隨著用戶對電能質量的要求進一步提高，以及大量分布式電源的快速接入，原有的方法、系統(tǒng)和設備已經不能較好地適用實際需求，區(qū)域電網電壓無功控制存在安全隱患，電網運行風險較大。

傳統(tǒng)的區(qū)域電網電壓無功控制沒有或未充分考慮、涵蓋分布式小電源。近年來小電源(含分布式新能源)大量接入，原有方法和系統(tǒng)(含方法、模型、軟件等)不再適用，區(qū)域電網電壓無功控制存在安全隱患，電網運行風險較大。

現(xiàn)有的區(qū)域電網電壓無功控制優(yōu)化決策模式包括最優(yōu)化算法和專家系統(tǒng)兩種，最優(yōu)化算法由于算法單一，適用性較差，無法適用地縣級的區(qū)域電網的電網參數(shù)和數(shù)據(jù)準確性、精度不足的情況，專家系統(tǒng)由于過度簡化和設計固化等問題而導致求得的解為次次優(yōu)，難以達到更優(yōu)的水平，導致經常出現(xiàn)電壓無功控制無解可參考或控制效果欠佳。

傳統(tǒng)的區(qū)域電網電壓無功控制執(zhí)行后考慮面向設備的風險防范(主要是閉鎖機制、回退機制)，沒有面向系統(tǒng)級的風險評估和防范，存在缺失一環(huán)，沒有實現(xiàn)真正的全閉環(huán)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)區(qū)域電網電壓無功精細化控制，適應不同電網結構、自動化水平和管理要求，提高電網電壓合格率、功率因數(shù)和降低損耗，提高電能質量和用戶用電滿意度，優(yōu)化設備動作，操作最合理，動作次數(shù)最少，以最小的代價實現(xiàn)最大的效益的地區(qū)電網電壓無功工程化控制方法及裝置。

為了解決背景技術所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術方案：一種地區(qū)電網電壓無功工程化控制方法及裝置，它的控制方法包含如下步驟：

(1)基于多智能體技術建立電壓無功控制全閉環(huán)體系，全程貫徹申請、許可、協(xié)調、交互機制；

(2)電壓無功控制對象狀態(tài)評估及自動序列，兼容國內區(qū)域電網中現(xiàn)有的電壓無功控制對象，在對控制對象的傳統(tǒng)評估基礎上，引入面向分布式小電源的全工況狀態(tài)評價，適應大量分布式新能源接入對電網電壓無功控制帶來的影響和要求，完成后自動生成電壓無功可控對象序列；

(3)電壓無功優(yōu)化決策引入主備設計和解耦疊加優(yōu)化的思想，優(yōu)先采用最優(yōu)化算法決策電壓無功控制策略，最優(yōu)化算法決策失敗或超時自動切換為專家系統(tǒng)決策；

(4)電壓無功最優(yōu)化尋優(yōu)時自動解耦和疊加為離散優(yōu)化、線性優(yōu)化，優(yōu)化算法自適應，基礎算法自適應；

(5)電壓無功專家決策求解時引入自定義規(guī)則設計和多智能體技術；

(6)電壓無功控制動作代價評估設計，包括電壽命和機械壽命；

(7)電壓無功控制執(zhí)行后進行面向系統(tǒng)級的風險評估和防范，實現(xiàn)真正的電壓無功控制全閉環(huán)。

作為本發(fā)明的進一步改進；所述的電壓無功控制全閉環(huán)體系包含：核心總控智能體、電網研究模型智能體、控制對象狀態(tài)評估及自動序列智能體、優(yōu)化決策智能體、執(zhí)行后風險評估及防范智能體、控制執(zhí)行智能體和信息管理智能體；其中，核心總控智能體采用申請、許可、交互機制分別與電網研究模型智能體、控制對象狀態(tài)評估及自動序列智能體、優(yōu)化決策智能體、執(zhí)行后風險評估及防范智能體、控制執(zhí)行智能體和信息管理智能體連接；電網研究模型智能體、控制對象狀態(tài)評估及自動序列智能體之間通過協(xié)調、交互機制連接；控制對象狀態(tài)評估及自動序列智能體、優(yōu)化決策智能體之間通過協(xié)調、交互機制連接；優(yōu)化決策智能體、執(zhí)行后風險評估及防范智能體之間通過協(xié)調、交互機制連接；執(zhí)行后風險評估及防范智能體、控制執(zhí)行智能體之間通過協(xié)調、交互機制連接。

作為本發(fā)明的進一步改進；所述的優(yōu)化決策智能體包含離散優(yōu)化智能子體、線性優(yōu)化智能子體、專家系統(tǒng)智能子體、基礎算法智能子體和動作代價評估智能子體；離散優(yōu)化智能子體、線性優(yōu)化智能子體、專家系統(tǒng)智能子體、基礎算法智能子體和動作代價評估智能子體均通過交互、協(xié)調機制與優(yōu)化決策智能體連接。

作為本發(fā)明的進一步改進；所述的電壓無功控制對象包括但不限于變壓器分接頭、容抗器、SVC/SVG、發(fā)電機。

采用上述技術方案后，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、適應大量分布式新能源接入對電網電壓無功控制帶來的影響和要求，完成后自動生成電壓無功可控對象序列；

2、提高算法的最優(yōu)性、收斂性和魯棒性，最大程度保證優(yōu)化有解；

3、配置靈活，耦合緊密，結合精細化流程控制，極大提高專家系統(tǒng)的先進性和可靠性；

4、實現(xiàn)動作代價的量化，為電壓無功控制評估提供科學依據(jù)；

5、實現(xiàn)真正的電壓無功控制全閉環(huán)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供的實施例電壓無功控制全閉環(huán)流程圖；

圖2為本發(fā)明所提供的實施例系統(tǒng)結構圖；

圖3為本發(fā)明所提供的實施例電壓無功控制對象狀態(tài)評估及自動序列圖；

圖4為本發(fā)明所提供的實施例電壓無功優(yōu)化決策核心流程圖；

圖5為本發(fā)明所提供的實施例系統(tǒng)架構圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1-圖5，本具體實施方式采用以下技術方案：一種地區(qū)電網電壓無功工程化控制方法及裝置，它的控制方法包含如下步驟：

(1)基于多智能體技術建立電壓無功控制全閉環(huán)體系，全程貫徹申請、許可、協(xié)調、交互機制；

(2)電壓無功控制對象狀態(tài)評估及自動序列，兼容國內區(qū)域電網中現(xiàn)有的電壓無功控制對象，在對控制對象的傳統(tǒng)評估基礎上，引入面向分布式小電源的全工況狀態(tài)評價，適應大量分布式新能源接入對電網電壓無功控制帶來的影響和要求，完成后自動生成電壓無功可控對象序列；

(3)電壓無功優(yōu)化決策引入主備設計和解耦疊加優(yōu)化的思想，優(yōu)先采用最優(yōu)化算法決策電壓無功控制策略，最優(yōu)化算法決策失敗或超時自動切換為專家系統(tǒng)決策；

(4)電壓無功最優(yōu)化尋優(yōu)時自動解耦和疊加為離散優(yōu)化、線性優(yōu)化，優(yōu)化算法自適應，基礎算法自適應；

(5)電壓無功專家決策求解時引入自定義規(guī)則設計和多智能體技術；

(6)電壓無功控制動作代價評估設計，包括電壽命和機械壽命；

(7)電壓無功控制執(zhí)行后進行面向系統(tǒng)級的風險評估和防范，實現(xiàn)真正的電壓無功控制全閉環(huán)。

請參閱圖2，所述的電壓無功控制全閉環(huán)體系包含：核心總控智能體1、電網研究模型智能體2、控制對象狀態(tài)評估及自動序列智能體3、優(yōu)化決策智能體4、執(zhí)行后風險評估及防范智能體5、控制執(zhí)行智能體6和信息管理智能體7；其中，核心總控智能體1采用申請、許可、交互機制分別與電網研究模型智能體2、控制對象狀態(tài)評估及自動序列智能體3、優(yōu)化決策智能體4、執(zhí)行后風險評估及防范智能體5、控制執(zhí)行智能體6和信息管理智能體7連接；電網研究模型智能體2、控制對象狀態(tài)評估及自動序列智能體3之間通過協(xié)調、交互機制連接；控制對象狀態(tài)評估及自動序列智能體3、優(yōu)化決策智能體4之間通過協(xié)調、交互機制連接；優(yōu)化決策智能體4、執(zhí)行后風險評估及防范智能體5之間通過協(xié)調、交互機制連接；執(zhí)行后風險評估及防范智能體5、控制執(zhí)行智能體6之間通過協(xié)調、交互機制連接。

核心總控智能體1是整體閉環(huán)體系的核心，是整體方法和流程的控制中樞，首先，啟動電網研究模型智能體2，遵循標準規(guī)約從調度自動化系統(tǒng)自動獲取信息以及手動完善，應用網絡建模、狀態(tài)估計等技術，建立區(qū)域電網電壓無功控制研究模型；其次，啟動控制狀態(tài)評估及自動序列智能體3，建立電壓無功可控對象序列；再其次，啟動核心業(yè)務優(yōu)化決策智能體4，采取離散優(yōu)化、線性優(yōu)化、最優(yōu)化算法、專家系統(tǒng)、基礎算法和動作代價評估技術和模塊，提高算法的最優(yōu)性、收斂性和魯棒性，得出電壓無功控制策略；最后，啟動執(zhí)行后風險評估及防范智能體5和控制執(zhí)行智能體6，控制執(zhí)行智能體6自動執(zhí)行，執(zhí)行后風險評估及防范智能體5面向系統(tǒng)級的預先給出風險評估和防范，防范電壓無功控制后的風險，實現(xiàn)電壓無功控制的全閉環(huán)；此外，信息管理智能體7實現(xiàn)對電壓無功整體體系的信息化展示，所見即所得，友好、方便。

所述的優(yōu)化決策智能體4包含離散優(yōu)化智能子體41、線性優(yōu)化智能子體42、專家系統(tǒng)智能子體43、基礎算法智能子體44和動作代價評估智能子體45；離散優(yōu)化智能子體41、線性優(yōu)化智能子體42、專家系統(tǒng)智能子體43、基礎算法智能子體44和動作代價評估智能子體45均通過交互、協(xié)調機制與優(yōu)化決策智能體4連接。

本發(fā)明的應用，解決了以往區(qū)域電網電壓無功控制方法、系統(tǒng)和裝置不能適應目前分布式小電源大量接入所帶來的控制難題，有效解決了以往最優(yōu)化算法求解過程中算法的最優(yōu)性、收斂性和魯棒性，以及專家系統(tǒng)求解的先進性和可靠性，更好地實現(xiàn)區(qū)域電網電壓無功控制過程中電壓合格、力率合格、線損最低、動作次數(shù)最少的綜合目標。實現(xiàn)區(qū)域電網電壓無功精細化控制，適應不同電網結構、自動化水平和管理要求，提高電網電壓合格率、功率因數(shù)和降低損耗，提高電能質量和用戶用電滿意度，優(yōu)化設備動作，操作最合理，動作次數(shù)最少，以最小的代價實現(xiàn)最大的效益。

實施例：

請參閱圖5，基于本發(fā)明，可設計開發(fā)獨立的《區(qū)域電網電壓無功精細化控制系統(tǒng)/裝置》或者集成到現(xiàn)有、待開發(fā)的第三方應用平臺中，軟件開發(fā)環(huán)境為Windows，開發(fā)語言采用Qt，數(shù)據(jù)庫采用MySQL或Sql Server。運行環(huán)境支持Windows、Unix和Linux。

本實施例中，所述的區(qū)域電網電壓無功精細化控制系統(tǒng)/裝置包括：

1、數(shù)據(jù)存儲層：文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)存儲接口與基礎管理層交互；

2、基礎管理層：電網建模、通信管理、數(shù)據(jù)接口、權限管理，通過數(shù)據(jù)接口與業(yè)務支撐層交互；

3、業(yè)務支撐層：網絡拓撲、數(shù)據(jù)處理、最優(yōu)潮流、專家系統(tǒng)、離散優(yōu)化、線性優(yōu)化、基礎算法、可控對象狀態(tài)評估與自動序列、動作代價評價、風險評估及防范、安全控制，通過業(yè)務接口與高級應用層交互；

4、高級應用層：電壓無功精細化控制、可視化運行態(tài)、統(tǒng)計查詢。

對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。