一種基于漸進(jìn)學(xué)習(xí)的分級電壓調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及分級電壓控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于漸進(jìn)學(xué)習(xí)的分級電壓調(diào)控 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前分級電壓控制中應(yīng)用較廣的三級模式是通過不同時間尺度、全網(wǎng)分區(qū)和各自 不同目標(biāo)實現(xiàn)三維分解協(xié)調(diào)的電壓控制方式。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)負(fù)荷變化周期性和規(guī)律性較 強(qiáng)，實施該模式具有較好的運行效果。
[0003] 然而，可再生能源發(fā)電的大規(guī)模并入，加劇了電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的不確定性，使該 模式面臨困境。以風(fēng)電接入為例，由于風(fēng)速波動時間尺度為秒級，規(guī)模較大風(fēng)電場注入功率 的變化時間尺度一般為分鐘級，如果系統(tǒng)含多個風(fēng)場，其運行狀態(tài)隨機(jī)變化也是分鐘級。如 果按原有全網(wǎng)優(yōu)化計算模式將導(dǎo)致所得優(yōu)化結(jié)果將只針對計算時刻系統(tǒng)狀態(tài)，對于后續(xù)快 速變化的隨機(jī)運行狀態(tài)，該結(jié)果未必適用。若二級電壓控制在該周期內(nèi)還維持原有目標(biāo)值， 并不能保證系統(tǒng)處于優(yōu)化狀態(tài)甚至起反作用。但以改變?nèi)W(wǎng)優(yōu)化計算的時間周期來適應(yīng)系 統(tǒng)狀態(tài)的快速隨機(jī)變化，比如改為分鐘級，一是會使全網(wǎng)優(yōu)化計算變?yōu)閷崟r計算，對于規(guī)模 較大的電網(wǎng)實現(xiàn)較為困難，二是即使全網(wǎng)優(yōu)化實時計算得以完成，其目標(biāo)值下發(fā)過于頻繁， 造成二級電壓控制器對上一時刻目標(biāo)值維持調(diào)控尚未結(jié)束又收到新的目標(biāo)值，形成調(diào)控振 蕩。
[0004] 為解決這一矛盾，需要維持原有的全網(wǎng)優(yōu)化計算周期以保證與二級電壓控制在時 間上的解耦，但全網(wǎng)優(yōu)化計算必須考慮周期內(nèi)系統(tǒng)運行狀態(tài)的隨機(jī)波動，下發(fā)目標(biāo)值的維 持可以使周期內(nèi)累計效果在統(tǒng)計意義上最優(yōu)。由此，該問題變?yōu)閯討B(tài)隨機(jī)優(yōu)化決策問題。 國內(nèi)對于該領(lǐng)域的研究較少，現(xiàn)有技術(shù)中對這類優(yōu)化問題采用較為先進(jìn)的學(xué)習(xí)算法（ACD 等），利用DSOPF消除隨機(jī)波動取得了相當(dāng)?shù)男Ч?，但其?yīng)用必須要先進(jìn)行離線仿真訓(xùn)練， 才能在線應(yīng)用。其決策并不參考實際系統(tǒng)的歷史調(diào)控信息，僅僅依賴仿真訓(xùn)練難以滿足大 系統(tǒng)各種工況條件下實時控制的要求。
[0005] 隨著計算機(jī)和通訊技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)實現(xiàn)全景量測已是必然。即系統(tǒng)當(dāng)前狀 態(tài)可直接量測，歷史狀態(tài)和調(diào)控記錄均可獲取。為本發(fā)明方法的實現(xiàn)提供了必要的基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種基于漸進(jìn)學(xué)習(xí)的分級電壓調(diào)控 方法，該方法在保留原有分級電壓控制的框架基礎(chǔ)上，提出一種基于全景量測的漸進(jìn)學(xué)習(xí) 調(diào)控機(jī)制，為解決這類動態(tài)隨機(jī)優(yōu)化問題開辟一條便于工程實施的新思路。避免了現(xiàn)有應(yīng) 用強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控策略中必須大量離線仿真訓(xùn)練才能應(yīng)用的不足，保留了原有 的分級電壓控制的調(diào)控體系框架，無需額外的硬件設(shè)施，只需較少的軟件修正即可應(yīng)用于 實際工程，具有一定的理論價值和較為廣闊的應(yīng)用前景。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種基于漸進(jìn)學(xué)習(xí)的分級電壓調(diào)控方法，包括以下步驟：
[0009] (1)通過三級電壓控制的基本模式，以當(dāng)前潮流斷面下網(wǎng)損最小為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建 全網(wǎng)無功優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，分別獲得主導(dǎo)節(jié)點目標(biāo)值與累計網(wǎng)損率的歷史調(diào)控樣本數(shù)據(jù)； [0010] (2)采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對獲得的歷史調(diào)控樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，獲得主導(dǎo)節(jié)點 電壓目標(biāo)值與三級電壓控制周期內(nèi)累計網(wǎng)損率之間的擬合函數(shù)；
[0011] (3)根據(jù)步驟（2)中得到的擬合函數(shù)對后續(xù)優(yōu)化過程的累計網(wǎng)損率進(jìn)行預(yù)估， 判斷累計網(wǎng)損率的預(yù)估精度是否滿足設(shè)定要求；如果滿足，進(jìn)入步驟（4)，否則，返回步驟 (1)，增加新的調(diào)控樣本數(shù)據(jù)后重新進(jìn)行函數(shù)擬合；
[0012] (4)在全網(wǎng)無功優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)中加入累計網(wǎng)損率部分，設(shè)定初始權(quán)重系數(shù)，對全網(wǎng) 無功優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行修正；
[0013] (5)逐步修正電壓目標(biāo)與累計網(wǎng)損率間的擬合函數(shù)并調(diào)整其權(quán)重系數(shù)，使得修正 后的全網(wǎng)無功優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)輸出結(jié)果與歷史樣本之差在設(shè)定的誤差精度之內(nèi)；
[0014] (6)重復(fù)步驟（1)-步驟（5)的過程，漸進(jìn)式向控制周期內(nèi)累計網(wǎng)損率最小的漸進(jìn) 學(xué)習(xí)式調(diào)控逼近，最終實現(xiàn)漸進(jìn)學(xué)習(xí)的分級電壓調(diào)控。
[0015] 所述三級電壓控制的基本模式是將大電網(wǎng)電壓控制分為三級：
[0016] -級電壓控制主要是電壓無功控制設(shè)備，通過維持電壓或無功設(shè)定值進(jìn)行電壓無 功瞬時快速控制；
[0017] 二級電壓控制是一種分區(qū)控制，將整個電力系統(tǒng)按照設(shè)定原則分成若干二級電壓 控制區(qū)域，每個控制區(qū)域中選擇一個主導(dǎo)節(jié)點并確定相應(yīng)的控制發(fā)電機(jī)和其他電壓無功控 制設(shè)備，二級電壓控制器按照一定的協(xié)調(diào)控制規(guī)律設(shè)定控制區(qū)域內(nèi)各一級電壓控制器的整 定值，接收并維持由三級電壓控制設(shè)定的主導(dǎo)節(jié)點電壓水平，從而平衡較慢、較大的無功變 化和電壓偏差；
[0018] 三級電壓控制以全系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行為優(yōu)化目標(biāo)，經(jīng)過最優(yōu)潮流計算之后，三級電 壓控制器給出每個主導(dǎo)節(jié)點電壓的設(shè)定參考值。
[0019] 所述步驟（1)中，構(gòu)建的全網(wǎng)無功優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)具體為：
[0021] 其中，匕為當(dāng)前潮流斷面下網(wǎng)損，G u為節(jié)點i與節(jié)點j之間的線路電導(dǎo)，U1為第 i個PQ節(jié)點的電壓幅值，Θ U為節(jié)點i與j之間的電壓相角差，U j為節(jié)點j的電壓幅值，\ 為輸電線路集合。
[0022] 所述全網(wǎng)無功優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的約束方程具體為：
[0023] 等式約束方程：
[0025] 不等式約束為：
[0027] 其中，NS、NPV和Nptj分別為發(fā)電機(jī)、PV節(jié)點集合和PQ節(jié)點集合；G Θ ^分別 為節(jié)點i與j之間的線路電導(dǎo)、電納和電壓相角差；
分別為第i個PQ節(jié)點的電 壓下限和電壓上限；PJPQ1分別為PQ節(jié)點的有功功率和無功功率；
分別為 發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓下限、機(jī)端電壓和機(jī)端電壓上限
分別為節(jié)點發(fā)電機(jī)無功 出力、無功出力上限和無功出力下限。
[0028] 所述步驟⑵中，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)由輸入層、隱含層和輸出層組成，該網(wǎng)絡(luò) 模型從輸入層到隱含層為非線性映射，隱含層到輸出層為線性映射，以電壓目標(biāo)值樣本序 列作為輸入Xn，以高斯核函數(shù)作為隱含層徑向基函數(shù)，以調(diào)控周期內(nèi)的累計網(wǎng)損率作為輸 出P 〇
[0029] 所述步驟⑵中，主導(dǎo)節(jié)點電壓目標(biāo)值與三級電壓控制周期內(nèi)累計網(wǎng)損率之間的 擬合函數(shù)具體為：
[0031] 其中，Prate為累計網(wǎng)損率，Vgcial為主導(dǎo)節(jié)點電壓目標(biāo)值，N h為隱含層神經(jīng)元的個數(shù)， C,、δ ,分別為第j個隱含層神經(jīng)元的中心和擴(kuò)展常數(shù)，w ,為第j個隱含層神經(jīng)元與輸出的 權(quán)重系數(shù)。
[0032] 所述步驟（4)中，修正后全網(wǎng)無功優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)具體為：
[0033] minF = (I- a ) PL/Pgs+ a Prate ；
[0034] 其中，匕為當(dāng)前斷面的網(wǎng)損，Pgs為總發(fā)電量，Prate為根據(jù)主導(dǎo)節(jié)點電壓目標(biāo)值 與三級電壓控制周期內(nèi)累計網(wǎng)損率之間的擬合函數(shù)預(yù)估的本調(diào)控周期內(nèi)的累計網(wǎng)損率，α 為權(quán)重系數(shù)，OS a <1;F表示考慮累計網(wǎng)損率和當(dāng)前網(wǎng)損率加權(quán)的目標(biāo)函數(shù)。
[0035] 本發(fā)明的有益效果是：
[0036] 本發(fā)明提出的基于漸進(jìn)學(xué)習(xí)的分級電壓調(diào)控方法，通過學(xué)習(xí)歷史樣本擬合電壓目 標(biāo)值與累計網(wǎng)損率之間的函數(shù)關(guān)系，漸進(jìn)調(diào)整累計網(wǎng)損率在全網(wǎng)優(yōu)化目標(biāo)中的比例系數(shù)并 修正電壓目標(biāo)值與累計網(wǎng)損率的擬合函數(shù)，逐步向累計調(diào)控效果最優(yōu)策略逼近。該方法避 免了已有應(yīng)用強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控策略中必須大量離線仿真訓(xùn)練才能應(yīng)用的不足， 保留了原有的分級電壓控制的調(diào)控體系框架，無需額外的硬件設(shè)施，只需較少的軟件修正 即可應(yīng)用于實際工程，具有一定的理論價值和較為廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0037] 圖1為RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖2為本發(fā)明漸進(jìn)學(xué)習(xí)的方法流程圖；
[0039] 圖3為本發(fā)明實施例New England 39節(jié)點系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0040] 圖4為本發(fā)明實施例主導(dǎo)節(jié)點28的電壓目標(biāo)值與實際值。
【具體實施方式】：
[0041] 下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：
[0042] 本發(fā)明公開了一種基于漸進(jìn)學(xué)習(xí)的分級電壓調(diào)控方法，包括以下步驟：
[0043] (1)通過三級電壓控制的基本模式，以當(dāng)前潮流斷面下網(wǎng)損最小為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建 全網(wǎng)無功優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，分別獲得主導(dǎo)節(jié)點目標(biāo)值與累計網(wǎng)損率的歷史調(diào)控樣本數(shù)據(jù)；
[0044] (2)采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對獲得的歷史調(diào)控樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，獲得主導(dǎo)節(jié)點 電壓目標(biāo)值與三級電壓控制周期內(nèi)累計網(wǎng)損率之間的擬合函數(shù)；
[0045] (3)根據(jù)步驟（2)中得到的擬合函數(shù)對后續(xù)優(yōu)化過程的累計網(wǎng)損率進(jìn)行預(yù)估， 判斷累計網(wǎng)損率的預(yù)估精度是否滿足設(shè)定要求；如果滿足，進(jìn)入步驟（4)，否則，返回步驟 (1)，增加新的調(diào)控樣本數(shù)據(jù)后重新進(jìn)行函數(shù)擬合；
[0046] (4)在全網(wǎng)無功優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)中加入累計網(wǎng)損率部分，設(shè)定初始權(quán)重系數(shù)，對全網(wǎng) 無功優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行修正；
[0047] (5)