配电网运行包络确定方法、装置、存储介质及计算机设备与流程

本发明涉及配电网安全，尤其是涉及一种配电网运行包络确定方法、装置、存储介质及计算机设备。

背景技术：

1、随着分布式光伏等新能源大规模接入配电网，其出力的随机性与波动性给配电网安全运行带来严峻挑战。运行包络作为一种新型控制手段，将配电网全局安全约束映射为各分布式能源接入节点的有功-无功（p-q）功率安全边界，允许各节点在边界内自主调节出力，实现就地自治运行，有效降低了集中调度的通信开销与计算压力。

2、目前，通常基于人工经验来确定配电网运行包络。然而，人工确定的方式耗时耗力，且由于工作人员技术水平的参差不齐，会导致运行包络确定错误的情况。

技术实现思路

1、本发明提供了一种配电网运行包络确定方法、装置、存储介质及计算机设备，主要在于能够提高配电网运行包络的确定效率和确定精度。

2、根据本发明的第一个方面，提供一种配电网运行包络确定方法，包括：

3、获取目标配电网的电网属性信息，基于所述电网属性信息构建配电网线性化安全约束模型，其中，所述电网属性信息包括拓扑结构、线路参数和分布式电源设备容量；

4、基于所述配电网线性化安全约束模型确定所述目标配电网的高维可行域；

5、分别将所述高维可行域投影至所述目标配电网中每个分布式电源接入节点的有功-无功功率平面得到对应分布式电源接入节点的二维运行包络，并基于每个所述分布式电源接入节点的二维运行包络确定多节点功率组合的笛卡尔积空间；

6、基于所述二维运行包络中的各个功率顶点确定极端功率顶点，由每个所述极端功率顶点构成功率测试点集，基于所述功率测试点集对所述笛卡尔积空间进行全局安全运行约束校验，基于全局安全运行约束校验结果在所述笛卡尔积空间中确定满足全局安全运行约束的分布式电源接入节点的安全功率点；

7、分别动态确定每个分布式电源接入节点的平移中心和缩放系数，基于所述缩放系数和所述平移中心对对应分布式电源接入节点的安全功率点进行平移和缩放，基于平移和缩放结果确定所述目标配电网的最终运行包络。

8、可选地，基于所述电网属性信息构建配电网线性化安全约束模型，包括：

9、基于所述电网属性信息确定增广阻抗矩阵，确定所述目标配电网的节点-支路的导纳关联矩阵，基于所述增广阻抗矩阵、所述导纳关联矩阵确定分布式电源接入节点的节点电压平方与功率注入的线性映射关系：，其中，为节点电压平方向量、为增广阻抗矩阵（单位：）、为各分布式电源接入节点的有功功率注入向量、为各分布式电源接入节点的无功功率注入向量、为导纳关联矩阵、为常数向量；

10、分别确定每个分布式电源接入节点的节点功率约束：、，其中，和分别为第个分布式电源接入节点的有功功率注入和无功功率注入、和分别为第个分布式电源接入节点的有功功率注入的下限值和上限值、和分别为第个分布式电源接入节点的无功功率注入的下限值和上限值；

11、分别确定每个分布式电源接入节点的节点电压约束：，其中，和分别为节点电压的安全下限值和上限值、为第个分布式电源接入节点的电压平方值；

12、确定所述目标配电网的根节点功率约束：、、，其中，和分别为目标配电网根节点的有功功率和无功功率、和分别为目标配电网固定负荷的总有功功率和总无功功率、为目标配电网根节点变压器的额定视在功率、m为所述目标配电网中分布式电源接入节点的节点总数量；

13、确定所述目标配电网的线路潮流约束:，其中，和分别为所述目标配电网中第条线路第段的有功功率和无功潮流、为第条线路第段的分段角度、为第条线路的热稳定容量；

14、基于所述节点电压平方与功率注入的线性映射关系、所述节点功率约束、所述节点电压约束、所述根节点功率约束和所述线路潮流约束确定所述配电网线性化安全约束模型。

15、可选地，基于所述配电网线性化安全约束模型确定所述目标配电网的高维可行域，包括：

16、将所述节点电压约束代入至所述节点电压平方与功率注入的线性映射关系中得到关于每个分布式电源接入节点的节点有功功率和节点无功功率的线性不等式约束；

17、基于所述节点功率约束、所述根节点功率约束和所述线路潮流约束确定约束系数矩阵，基于所述约束系数矩阵和所述线性不等式约束确定所述目标配电网的高维可行域：，其中，为高维可行域、为约束系数矩阵、为目标配电网的有功功率和无功功率的决策变量向量、为约束右端向量。

18、可选地，基于每个所述分布式电源接入节点的二维运行包络确定多节点功率组合的笛卡尔积空间，包括：

19、针对每个所述分布式电源接入节点的二维运行包络，随机确定待加入功率顶点，并确定所述待加入功率顶点相对于所述二维运行包络表面点的超出距离，确定所述二维运行包络表面点与所述二维运行包络的中心点之间的中心距离，基于所述超出距离和所述中心距离确定所述待加入功率顶点的增量率，若所述增量率大于预设增量率阈值，则将所述待加入功率顶点作为新顶点加入所述二维运行包络的顶点集得到新顶点集，基于所述新顶点集确定新二维运行包络；

20、针对每个所述新二维运行包络，重新随机确定新待加入功率顶点，并确定所述新待加入功率顶点相对于所述新二维运行包络表面点的新超出距离，确定所述新二维运行包络表面点与所述新二维运行包络的中心点之间的新中心距离，基于所述新超出距离和所述新中心距离确定所述新待加入功率顶点的新增量率，若所述新增量率大于预设增量率阈值，则将所述新待加入功率顶点作为又一新顶点加入所述新二维运行包络的新顶点集得到又一新顶点集，基于所述又一新顶点集确定又一新二维运行包络，由此不断向二维运行包络中增加新顶点直至满足顶点加入终止条件为止，得到每个所述二维运行包络对应的扩充二维运行包络；

21、基于所述扩充二维运行包络确定每个所述分布式电源接入节点包络的功率组合集合，基于所述功率组合集合确定所述笛卡尔积空间。

22、可选地，基于所述二维运行包络中的各个功率顶点确定极端功率顶点，包括：

23、将所述约束系数矩阵按分布式电源接入节点进行分解得到每个所述分布式电源接入节点对每个约束的的功率贡献函数：，其中，、分别为约束系数矩阵中第行对应第个分布式电源接入节点的有功功率和无功功率的系数、为第个分布式电源接入节点对第条约束的功率贡献；

24、将所述二维运行包络中的各个功率顶点代入至所述功率贡献函数中得到对应功率顶点的功率贡献，基于所述功率贡献在各个功率顶点中确定极端功率顶点。

25、可选地，基于所述功率测试点集对所述笛卡尔积空间进行全局安全运行约束校验，基于全局安全运行约束校验结果在所述笛卡尔积空间中确定满足全局安全运行约束的分布式电源接入节点的安全功率点，包括：

26、针对所述功率测试点集中的每个功率测试点，判断所述功率测试点是否满足全局安全运行约束：，其中，为所述功率测试点集中的功率测试点总数量、为第个功率测试点的有功功率和无功功率组合；

27、若所述功率测试点满足所述全局安全运行约束，则判定所述功率测试点为所述笛卡尔积空间中中的安全功率点。

28、可选地，分别动态确定每个分布式电源接入节点的平移中心和缩放系数，包括：

29、确定每个分布式电源接入节点的缩放系数约束：，其中，为第个分布式电源接入节点的权重系数、为第个分布式电源接入节点的缩放系数、为分布式电源接入节点的节点总数量；

30、确定平移和缩放后每个分布式电源接入节点的二维运行包络面积之和约束：，其中，为第个分布式电源接入节点的二维运行包络面积；

31、确定平移和缩放后的每个分布式电源接入节点的二维运行包络确定的笛卡尔积空间的空间约束：，其中，为平移和缩放后的笛卡尔积空间中的功率点；

32、基于所述缩放系数约束、所述二维运行包络面积之和约束和所述笛卡尔积空间的空间约束确定每个分布式电源接入节点的平移中心和缩放系数。

33、根据本发明的第二个方面，提供一种配电网运行包络确定装置，包括：

34、构建单元，用于获取目标配电网的电网属性信息，基于所述电网属性信息构建配电网线性化安全约束模型，其中，所述电网属性信息包括拓扑结构、线路参数和分布式电源设备容量；

35、确定单元，用于基于所述配电网线性化安全约束模型确定所述目标配电网的高维可行域；

36、投影单元，用于分别将所述高维可行域投影至所述目标配电网中每个分布式电源接入节点的有功-无功功率平面得到对应分布式电源接入节点的二维运行包络，并基于每个所述分布式电源接入节点的二维运行包络确定多节点功率组合的笛卡尔积空间；

37、约束校验单元，用于基于所述二维运行包络中的各个功率顶点确定极端功率顶点，由每个所述极端功率顶点构成功率测试点集，基于所述功率测试点集对所述笛卡尔积空间进行全局安全运行约束校验，基于全局安全运行约束校验结果在所述笛卡尔积空间中确定满足全局安全运行约束的分布式电源接入节点的安全功率点；

38、缩放平移单元，用于分别动态确定每个分布式电源接入节点的平移中心和缩放系数，基于所述缩放系数和所述平移中心对对应分布式电源接入节点的安全功率点进行平移和缩放，基于平移和缩放结果确定所述目标配电网的最终运行包络。

39、根据本发明的第三个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上配电网运行包络确定方法。

40、根据本发明的第四个方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以上配电网运行包络确定方法。

41、根据本发明提供的一种配电网运行包络确定方法、装置、存储介质及计算机设备，与目前通过人工经验来确定配电网运行包络的方式相比，本发明通过获取配电网的拓扑结构、线路参数和分布式电源设备容量，构建线性化安全约束模型，并确定高维可行域，通过整合电网的物理属性，将描述电网安全运行的非线性方程转化为线性的凸多面体可行域，将难以直接处理的复杂物理问题，转变为了一个可以用数学规划高效求解的线性问题，降低了后续计算的复杂度；通过将高维可行域分别投影至每个节点的有功-无功功率平面，得到二维运行包络，并基于此构建多节点功率组合的笛卡尔积空间，将复杂的、所有节点相互关联的高维安全域分解为每个分布式电源节点独立的二维运行范围，构建笛卡尔积空间则是穷举了所有可能的节点组合状态，在配电网运行包络确定过程中实现了单节点和组合节点安全性的综合分析，从而能够提高配电网运行包络的确定准确性；通过选择极端顶点来进行安全运行约束校验，能够避免对运行包络中的所有顶点进行校验所耗费的时间和资源，从而能够提高校验效率和节约校验资源；通过动态确定平移中心和缩放系数，能够在满足所有极端情况都不越限的条件下，让每个分布式电源拥有尽可能大的功率调节自由度，避免了过小的包络设定，最大化了新能源的消纳能力和电网的灵活性；本发明的配电网运行包络的确定全称无需人工参与，从而能够提高配电网运行包络的确定效率和确定准确度。