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

背景技術(shù)：

隨著中國電力體制改革的不斷深化，對電網(wǎng)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(wǎng)互聯(lián)緊密程度不斷加強，系統(tǒng)復(fù)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(zhì)量和穩(wěn)定的重要措施之一，是確保系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的有效手段。無功、線損、電壓是電力公司考核電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，關(guān)乎國民生產(chǎn)和用戶用電滿意度。

目前國內(nèi)主要應(yīng)用的電壓無功控制系統(tǒng)、設(shè)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(shè)備應(yīng)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(wǎng)各個不同因素限制，具體應(yīng)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(wǎng)的電網(wǎng)參數(shù)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、精度不足的情況，專家系統(tǒng)由于過度簡化和設(shè)計固化等問題而導(dǎo)致求得的解為次次優(yōu)，難以達到更優(yōu)的水平，導(dǎo)致經(jīng)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(zhì)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(shè)備已經(jīng)不能較好地適用實際需求，區(qū)域電網(wǎng)電壓無功控制存在安全隱患，電網(wǎng)運行風(fēng)險較大。

傳統(tǒng)的區(qū)域電網(wǎng)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(wǎng)電壓無功控制存在安全隱患，電網(wǎng)運行風(fēng)險較大。

現(xiàn)有的區(qū)域電網(wǎng)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(wǎng)的電網(wǎng)參數(shù)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、精度不足的情況，專家系統(tǒng)由于過度簡化和設(shè)計固化等問題而導(dǎo)致求得的解為次次優(yōu)，難以達到更優(yōu)的水平，導(dǎo)致經(jīng)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(wǎng)電壓無功控制執(zhí)行后考慮面向設(shè)備的風(fēng)險防范(主要是閉鎖機制、回退機制)，沒有面向系統(tǒng)級的風(fēng)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(shù)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(wǎng)電壓無功精細化控制，適應(yīng)不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、自動化水平和管理要求，提高電網(wǎng)電壓合格率、功率因數(shù)和降低損耗，提高電能質(zhì)量和用戶用電滿意度，優(yōu)化設(shè)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(wǎng)電壓無功工程化控制方法及裝置。

為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案：一種地區(qū)電網(wǎng)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(shù)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(diào)、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(nèi)區(qū)域電網(wǎng)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(chǔ)上，引入面向分布式小電源的全工況狀態(tài)評價，適應(yīng)大量分布式新能源接入對電網(wǎng)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(shè)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(yīng)，基礎(chǔ)算法自適應(yīng)；

(5)電壓無功專家決策求解時引入自定義規(guī)則設(shè)計和多智能體技術(shù)；

(6)電壓無功控制動作代價評估設(shè)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(fēng)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(wǎng)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(fēng)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(wǎng)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(fēng)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(wǎng)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(diào)、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(diào)、交互機制連接；優(yōu)化決策智能體、執(zhí)行后風(fēng)險評估及防范智能體之間通過協(xié)調(diào)、交互機制連接；執(zhí)行后風(fēng)險評估及防范智能體、控制執(zhí)行智能體之間通過協(xié)調(diào)、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(chǔ)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(chǔ)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(diào)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(shù)方案后，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、適應(yīng)大量分布式新能源接入對電網(wǎng)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(jié)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(xué)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(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)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(jié)構(gòu)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(gòu)圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)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(shù)方案：一種地區(qū)電網(wǎng)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(shù)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(diào)、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(nèi)區(qū)域電網(wǎng)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(chǔ)上，引入面向分布式小電源的全工況狀態(tài)評價，適應(yīng)大量分布式新能源接入對電網(wǎng)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(shè)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(yīng)，基礎(chǔ)算法自適應(yīng)；

(5)電壓無功專家決策求解時引入自定義規(guī)則設(shè)計和多智能體技術(shù)；

(6)電壓無功控制動作代價評估設(shè)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(fēng)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(wǎng)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(fēng)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(wǎng)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(fēng)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(wǎng)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(diào)、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(diào)、交互機制連接；優(yōu)化決策智能體4、執(zhí)行后風(fēng)險評估及防范智能體5之間通過協(xié)調(diào)、交互機制連接；執(zhí)行后風(fēng)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(diào)、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(wǎng)研究模型智能體2，遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約從調(diào)度自動化系統(tǒng)自動獲取信息以及手動完善，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)建模、狀態(tài)估計等技術(shù)，建立區(qū)域電網(wǎng)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(wù)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(chǔ)算法和動作代價評估技術(shù)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(fēng)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(fēng)險評估及防范智能體5面向系統(tǒng)級的預(yù)先給出風(fēng)險評估和防范，防范電壓無功控制后的風(fēng)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(chǔ)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(chǔ)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(diào)機制與優(yōu)化決策智能體4連接。

本發(fā)明的應(yīng)用，解決了以往區(qū)域電網(wǎng)電壓無功控制方法、系統(tǒng)和裝置不能適應(yīng)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(wǎng)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(biāo)。實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)電壓無功精細化控制，適應(yīng)不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、自動化水平和管理要求，提高電網(wǎng)電壓合格率、功率因數(shù)和降低損耗，提高電能質(zhì)量和用戶用電滿意度，優(yōu)化設(shè)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(shè)計開發(fā)獨立的《區(qū)域電網(wǎng)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(yīng)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(wǎng)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(chǔ)管理層交互；

2、基礎(chǔ)管理層：電網(wǎng)建模、通信管理、數(shù)據(jù)接口、權(quán)限管理，通過數(shù)據(jù)接口與業(yè)務(wù)支撐層交互；

3、業(yè)務(wù)支撐層：網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)算法、可控對象狀態(tài)評估與自動序列、動作代價評價、風(fēng)險評估及防范、安全控制，通過業(yè)務(wù)接口與高級應(yīng)用層交互；

4、高級應(yīng)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(lǐng)域技術(shù)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(yīng)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(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)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(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。