本發(fā)明涉及配電網(wǎng)無功優(yōu)化領(lǐng)域，具體涉及一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)中的有功功率電源大多集中在各個發(fā)電廠，無功電源除發(fā)電機(jī)外，還包括電容器和各類靜止無功補(bǔ)償設(shè)備，其分散在各個變電所。供應(yīng)有功功率和電能必須消耗能源，但無功電源一旦設(shè)置既可以隨時使用，系統(tǒng)中的無功功率消耗遠(yuǎn)大于有功功率消耗，無功功率損耗主要包括無功功率負(fù)荷、變壓器無功功率損耗和電力線路無功功率損耗。電力系統(tǒng)的運(yùn)行或設(shè)計部門一般編制無功功率平衡表或各樞紐點(diǎn)電壓曲線，根據(jù)無功平衡關(guān)系定期做無功功率平衡計算，其大致內(nèi)容包括：1、參考累計運(yùn)行資料預(yù)測有功日負(fù)荷；2、確定無功最大負(fù)荷時系統(tǒng)的有功負(fù)荷分配；3、假設(shè)各無功電源的電源容量、配置和各樞紐點(diǎn)電壓水平，計算系統(tǒng)的潮流分布；4、根據(jù)潮流分布情況統(tǒng)計平衡關(guān)系式中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，判斷系統(tǒng)中無功是否平衡；5、如果系統(tǒng)中有無功缺額，則變更假設(shè)條件，重新做潮流分布計算，如果無功始終無法平衡則考慮增加無功功率電源。

傳統(tǒng)無功優(yōu)化在進(jìn)行優(yōu)化過程中，多采用分層分區(qū)控制，針對每個配電網(wǎng)子區(qū)域內(nèi)建立含有拉格朗日乘子的目標(biāo)函數(shù)，一次針對每個子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化求解，根據(jù)計算結(jié)果更新配電網(wǎng)區(qū)域數(shù)據(jù)。通過主成分分析或多代理方法降低優(yōu)化計算矩陣維數(shù)，但在維數(shù)降低的過程中常會忽略影響因素，在矩陣維數(shù)較大的情況下，會損失重要影響因素，造成局部最優(yōu)或無法收斂。利用大維統(tǒng)計分析理論則可以全面評估所有影響因素的相關(guān)性，提高配網(wǎng)無功補(bǔ)償設(shè)備的投運(yùn)率、在線率，并提高節(jié)能效果，降低網(wǎng)絡(luò)損耗，避免常規(guī)全局優(yōu)化方法降維后部分重要影響因素被忽略導(dǎo)致的優(yōu)化效果較差和計算不收斂問題。

在電改背景下的配網(wǎng)資產(chǎn)精益化管理要求投資回報，優(yōu)化無功功率電源分布的目的在于降低網(wǎng)絡(luò)的有功功率損耗，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)損耗設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)平衡條件、電壓條件和注入無功等建立約束條件，根據(jù)等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則導(dǎo)出網(wǎng)損微增率的計算公式，并反復(fù)作常規(guī)的潮流分布計算以求取無功功率電源的最優(yōu)分布。隨著配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)較多，增加了選點(diǎn)方法的計算復(fù)雜度，另一方面配電網(wǎng)中大量的歷史數(shù)據(jù)容易被忽視，在無功優(yōu)化時不能得到有效利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法及裝置，其目的是利用配電網(wǎng)大量歷史數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)實(shí)時優(yōu)化，由配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)構(gòu)造大數(shù)據(jù)隨機(jī)矩陣架構(gòu)，通過對該矩陣協(xié)方差的分析，得出無功補(bǔ)償結(jié)果，隨著數(shù)據(jù)量的增加，使得系統(tǒng)分析運(yùn)算更加準(zhǔn)確、簡化高效。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法，其改進(jìn)之處在于，包括：

獲取歷史數(shù)據(jù)中歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率；

根據(jù)所述歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率確定歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量；

利用所述歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量與歷史數(shù)據(jù)中其他歷史時刻各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量的協(xié)方差確定當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量。

優(yōu)選的，按下式確定歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量

上式中，n為歷史數(shù)據(jù)天數(shù)，qk_i為歷史數(shù)據(jù)中歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率。

優(yōu)選的，所述利用所述歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量與歷史數(shù)據(jù)中其他歷史時刻各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量的協(xié)方差確定當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量，包括：

確定歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量與歷史數(shù)據(jù)中其他歷史時刻各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量的協(xié)方差；

若歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量與歷史數(shù)據(jù)中第k天歷史時刻j各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量qk_j的協(xié)方差最大，則當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量為δqi＝qi-qk_j，其中，qi為當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量，qk_j為歷史數(shù)據(jù)中第k天時刻j各節(jié)點(diǎn)的無功功率。

優(yōu)選的，歷史數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)記錄間隔為15分鐘，每天96個采樣點(diǎn)，數(shù)據(jù)長度不小于1年。

優(yōu)選的，所述方法還包括：

若當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量中當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量qim小于第m個節(jié)點(diǎn)的最小投切值qmin-m，則令qmin-m作為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量。

進(jìn)一步的，所述方法還包括：

確定當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的電壓偏差；

若當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓偏差大于第m個節(jié)點(diǎn)的額定電壓的5％，則以5％為步長調(diào)整當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量，直至當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓偏差不大于第m個節(jié)點(diǎn)的額定電壓的5％。

進(jìn)一步的，按下式確定當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓偏差fim：

上式中，為節(jié)點(diǎn)給定電壓值，uim為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓值，為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的最大電壓，為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的最小電壓，n為節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化裝置，其改進(jìn)之處在于，所述裝置包括：

獲取模塊，用于獲取歷史數(shù)據(jù)中歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率；

第一確定模塊，用于根據(jù)所述歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率確定歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量；

第二確定模塊，用于利用所述歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量與歷史數(shù)據(jù)中其他歷史時刻各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量的協(xié)方差確定當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量。

進(jìn)一步的，所述裝置還包括：

優(yōu)化模塊，用于若當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量中當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量qim小于第m個節(jié)點(diǎn)的最小投切值qmin-m，則令qmin-m作為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量。

進(jìn)一步的，所述裝置還包括：

驗(yàn)證模塊，用于確定當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的電壓偏差，若當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓偏差大于第m個節(jié)點(diǎn)的額定電壓的5％，則以5％為步長調(diào)整當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量，直至當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓偏差不大于第m個節(jié)點(diǎn)的額定電壓的5％。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的技術(shù)方案，利用配電網(wǎng)大量運(yùn)行數(shù)據(jù)建立隨機(jī)矩陣，隨機(jī)矩陣中系統(tǒng)狀態(tài)為隨機(jī)變量，可通過歷史積累的大數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)其概率分布并估算未來狀態(tài)。由配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)構(gòu)造大數(shù)據(jù)隨機(jī)矩陣架構(gòu)，通過對該矩陣協(xié)方差的分析，可直接從歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計信息快速地得到無功補(bǔ)償選點(diǎn)的結(jié)果，能夠基于配電網(wǎng)大量歷史數(shù)據(jù)確定無功補(bǔ)償結(jié)果，且隨著數(shù)據(jù)量的增加，系統(tǒng)分析運(yùn)算結(jié)果更加準(zhǔn)確、過程更加簡化高效。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供的一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法，如圖1所示，包括：

101.獲取歷史數(shù)據(jù)中歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率；

其中，歷史數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)記錄間隔為15分鐘，每天96個采樣點(diǎn)，數(shù)據(jù)長度不小于1年。

102.根據(jù)所述歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率確定歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量；

103.利用所述歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量與歷史數(shù)據(jù)中其他歷史時刻各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量的協(xié)方差確定當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量。

具體的，所述步驟102中，按下式確定歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量

上式中，n為歷史數(shù)據(jù)天數(shù)，qk_i為歷史數(shù)據(jù)中歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率。

確定歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量之后，所述步驟103，包括：

確定歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量與歷史數(shù)據(jù)中其他歷史時刻各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量的協(xié)方差；

若歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量與歷史數(shù)據(jù)中第k天歷史時刻j各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量qk_j的協(xié)方差最大，則當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量為δqi＝qi-qk_j，其中，qi為當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量，qk_j為歷史數(shù)據(jù)中第k天時刻j各節(jié)點(diǎn)的無功功率。

進(jìn)一步的，在所述步驟103之后，還包括：

若當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量中當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量qim小于第m個節(jié)點(diǎn)的最小投切值qmin-m，則令qmin-m作為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量。

最終，所述方法還包括：

確定當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的電壓偏差；

若當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓偏差大于第m個節(jié)點(diǎn)的額定電壓的5％，則以5％為步長調(diào)整當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量，直至當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓偏差不大于第m個節(jié)點(diǎn)的額定電壓的5％。

其中，按下式確定當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓偏差fim：

上式中，為節(jié)點(diǎn)給定電壓值，uim為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓值，為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的最大電壓，為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的最小電壓，n為節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

本發(fā)明還提供一種配電網(wǎng)無功優(yōu)化裝置，如圖2所示，所述裝置包括：

獲取模塊，用于獲取歷史數(shù)據(jù)中歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率；

第一確定模塊，用于根據(jù)所述歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率確定歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量；

第二確定模塊，用于利用所述歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量與歷史數(shù)據(jù)中其他歷史時刻各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量的協(xié)方差確定當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量。

其中，所述第一確定模塊中，按下式確定歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量

上式中，n為歷史數(shù)據(jù)天數(shù)，qk_i為歷史數(shù)據(jù)中歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率。

所述第二確定模塊，用于確定歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量與歷史數(shù)據(jù)中其他歷史時刻各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量的協(xié)方差；

若歷史時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率均值向量與歷史數(shù)據(jù)中第k天歷史時刻j各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量qk_j的協(xié)方差最大，則當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量為δqi＝qi-qk_j，其中，qi為當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功功率向量，qk_j為歷史數(shù)據(jù)中第k天時刻j各節(jié)點(diǎn)的無功功率。

其中，歷史數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)記錄間隔為15分鐘，每天96個采樣點(diǎn)，數(shù)據(jù)長度不小于1年。

所述裝置還包括：

優(yōu)化模塊，用于若當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量向量中當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量qim小于第m個節(jié)點(diǎn)的最小投切值qmin-m，則令qmin-m作為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量。

所述裝置還包括：

驗(yàn)證模塊，用于確定當(dāng)前時刻i各節(jié)點(diǎn)的電壓偏差，若當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓偏差大于第m個節(jié)點(diǎn)的額定電壓的5％，則以5％為步長調(diào)整當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償量，直至當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓偏差不大于第m個節(jié)點(diǎn)的額定電壓的5％。

其中，按下式確定當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓偏差fim：

上式中，為節(jié)點(diǎn)給定電壓值，uim為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的電壓值，為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的最大電壓，為當(dāng)前時刻i第m個節(jié)點(diǎn)的最小電壓，n為節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機(jī)可用程序代碼的計算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學(xué)存儲器等)上實(shí)施的計算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本申請是參照根據(jù)本申請實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機(jī)程序指令到通用計算機(jī)、專用計算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機(jī)器，使得通過計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機(jī)可讀存儲器中，使得存儲在該計算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機(jī)程序指令也可裝載到計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。