配电网快慢速设备协同电压控制方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及配电网运行控制，特别是涉及一种配电网快慢速设备协同电压控制方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、大规模接入高比例分布式电源与电动汽车的主动配电网极易因节点功率的随机波动引发电压频繁越限与剧烈波动，严重威胁系统安全运行。配电网调压设备主要分为两类：一是以有载调压变压器、电容器组为代表的慢速调压设备，调压能力强但动作迟缓，且受每日最大动作次数等物理限制；二是以光伏逆变器为代表的快速调压设备，响应快但无功补偿容量有限。如何利用慢速调压设备和快速调压设备实现复杂工况下电压的高效调节已成为智能电网背景下的研究重点。

2、现有配电网快慢速设备协同控制策略多采用“日前定慢速、日内调快速”的物理调节方式，这种调控方法容易导致慢速调压设备在日内失去灵活性，发生源荷激烈波动时，快速调压设备的无功裕度易耗竭，且可能与慢速调压设备产生反向调节的控制冲突，不仅加剧了机械设备的磨损，还可能造成新能源弃光削峰以维持电压；尽管有研究提出通过引入分布式模型预测控制等优化算法，将调控任务转化为统一的混合整数非线性规划模型来解决快慢速设备日内协同难题，但其在面向实际工程时会遇到通信与算力双重瓶颈，不仅会因非对称延迟和频繁丢包等通信问题导致控制迭代被无限拉长，使得快速设备丧失响应优势，乃至引发控制系统瘫痪，而且融合快慢速设备的优化模型计算复杂度较大，无法直接部署于算力有限的配电网边缘侧智能终端使用。因此，提供一种能够感知适应弱通信环境，且通过低算力消耗的控制机制实现快慢速设备间灵活协同的电压控制方法具有重要意义。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种配电网快慢速设备协同电压控制方法、系统、设备及介质，以通过引入信道状态感知矩阵实时感知弱通信环境，对节点状态数据进行可用性分析处理，并基于低算力消耗的异步解耦调控机制实现快慢速设备的高效灵活协同调控，进而保障配电网的安全经济运行。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种配电网快慢速设备协同电压控制方法，应用于各个配电网节点的边缘智能终端，所述方法包括：

3、根据实时获取的本地节点状态数据进行电压越限风险检测，当判定存在电压越限风险时，获取当前控制周期的信道状态感知矩阵，并根据所述信道状态感知矩阵，对获取的每一相邻节点的状态数据进行可用性分析处理，得到相邻节点有效状态数据；

4、根据所述本地节点状态数据和所述相邻节点有效状态数据，对目标局部调控区域内的快速调压设备进行分布式无功输出连续优化，得到对应的区域无功连续调控指令并下发至对应的快速调压设备；

5、根据所述区域无功连续调控指令对应的快调设备连续无功输出进行快调能力饱和评估，当判定当前快调能力趋于饱和时，向所述目标局部调控区域下发区域慢调动作指令，以执行区域电压基准调整；

6、响应于所述区域慢调动作指令执行完成，动态更新所述目标局部调控区域的快速设备无功参考控制点，以实现快速调压设备与慢速调压设备的日内接力调节。

7、进一步地，所述获取当前控制周期的信道状态感知矩阵，包括：

8、对所述当前控制周期内各个所述配电网节点与每一相邻节点间的通信数据包进行解析分析，得到所述配电网节点与每一相邻节点间的信道丢包率与非对称传输时延；所述通信数据包包括节点标识、状态数据、发送时间戳、接收时间戳和包序号；

9、分别判断各个所述配电网节点与每一相邻节点间的信道丢包率与非对称传输时延是否均在对应的预设阈值范围内，若否，则将各个所述配电网节点与对应相邻节点间的信道状态设为零值，反之，则根据对应的信道丢包率与非对称传输时延，基于指数衰减模型进行可信权重映射，得到对应的信道状态；

10、根据各个所述配电网节点与每一相邻节点间的信道状态，生成所述信道状态感知矩阵。

11、进一步地，所述根据所述信道状态感知矩阵，对获取的每一相邻节点的状态数据进行可用性分析处理，得到相邻节点有效状态数据，包括：

12、根据所述信道状态感知矩阵，获取所述配电网节点与每一相邻节点的信道状态，并分别判断所述配电网节点与每一相邻节点的信道状态是否为零值；

13、当所述配电网节点与每一相邻节点的信道状态为非零值时，判定对应相邻节点的状态数据为可用数据，将对应相邻节点的状态数据作为所述相邻节点有效状态数据中对应相邻节点的有效状态数据；

14、当所述配电网节点与每一相邻节点的信道状态为零值时，判定对应相邻节点的状态数据为不可用数据，根据所述相邻节点对应历史状态数据的一阶变化率和二阶变化率，基于二阶泰勒展开进行当前状态估计，并将得到的对应相邻节点的状态估计数据作为所述相邻节点有效状态数据中对应相邻节点的有效状态数据。

15、进一步地，所述根据所述本地节点状态数据和所述相邻节点有效状态数据，对目标局部调控区域的快速调压设备进行分布式无功输出优化，得到对应的区域无功调控指令，包括：

16、根据所述本地节点状态数据中的有功功率、无功功率和慢速调压设备动作数据分别进行电压灵敏度分析，得到对应的当前本地节点影响电压量；

17、根据基于所述相邻节点有效状态数据得到的相邻节点当前状态变化数据，以及对应的相邻节点信道状态数据和当前状态变化电压耦合灵敏度数据进行邻居节点耦合影响电压分析，得到对应的当前邻居耦合影响电压量；

18、将所述配电网节点的当前本地节点影响电压量和当前邻居耦合影响电压量进行累加，得到对应的当前电压偏差值；

19、根据所述配电网节点的当前电压偏差值，得到对应的绝对预测电压值 ，并根据所述绝对预测电压值 ，以最小化电压跟踪偏差与无功调节代价为优化目标，对所述快速调压设备进行分布式无功输出连续优化，得到所述区域无功连续调控指令。

20、进一步地，所述根据所述本地节点状态数据中的有功功率、无功功率和慢速调压设备动作数据分别进行电压灵敏度分析，得到对应的本地节点影响电压量，包括：

21、根据所述本地节点状态数据中的有功功率、无功功率和慢速调压设备动作数据分别计算得到所述配电网节点对应的当前有功变化、当前无功变化和当前慢调设备动作变化数据；

22、根据所述配电网节点的当前有功电压灵敏度、当前无功电压灵敏度、当前有功变化和当前无功变化进行功率影响电压分析，得到当前本地功率影响电压量；

23、根据所述配电网节点的当前慢调设备动作变化数据和对应的当前慢调设备动作电压灵敏度数据进行慢调设备动作影响电压分析，得到当前慢调设备影响电压量；

24、将所述配电网节点的当前本地功率影响电压量和当前慢调设备影响电压量进行累加，得到所述当前本地节点影响电压量。

25、进一步地，所述根据所述区域无功连续调控指令对应的快调设备连续无功输出进行快调能力饱和评估，当判定当前快调能力趋于饱和时，向所述目标局部调控区域下发慢速动作指令，包括：

26、根据所述快调设备连续无功输出中各个时刻下所有快速调压设备的无功出力值和对应的最大额定无功容量，基于预设无功裕度耗竭指标计算得到区域无功裕度连续耗竭指标；

27、分别判断所述区域无功裕度连续耗竭指标中各个时刻的区域无功裕度耗竭指标是否大于预设无功裕度耗竭阈值；

28、当所述区域无功裕度耗竭指标大于所述预设无功裕度耗竭阈值且持续预设时长时，判定当前快调能力趋于饱和，基于区域电压偏差确定所述目标局部调控区域的区域慢调动作指令并下发至对应的慢速调压设备。

29、进一步地，所述动态更新所述目标局部调控区域的快速设备无功参考控制点，包括：

30、根据所述区域慢调动作指令，获取对应的区域电压基准变化量；

31、根据所述区域电压基准变化量、所述配电网节点的当前无功电压灵敏度和预设无功修正平滑系数，得到所述配电网节点的无功参考修正量；

32、根据所述配电网节点的无功参考修正量对当前无功参考值进行修正，得到对应的快速设备无功参考控制点。

33、第二方面，本发明实施例提供了一种配电网快慢速设备协同电压控制系统，应用于各个配电网节点的边缘智能终端，所述系统包括：

34、数据处理模块，用于根据实时获取的本地节点状态数据进行电压越限风险检测，当判定存在电压越限风险时，获取当前控制周期的信道状态感知矩阵，并根据所述信道状态感知矩阵，对获取的每一相邻节点的状态数据进行可用性分析处理，得到相邻节点有效状态数据；

35、快速调压模块，用于根据所述本地节点状态数据和所述相邻节点有效状态数据，对目标局部调控区域内的快速调压设备进行分布式无功输出连续优化，得到对应的区域无功连续调控指令并下发至对应的快速调压设备；

36、慢速调压模块，用于根据所述区域无功连续调控指令对应的快调设备连续无功输出进行快调能力饱和评估，当判定当前快调能力趋于饱和时，向所述目标局部调控区域下发区域慢调动作指令，以执行区域电压基准调整；

37、快调参考更新模块，用于响应于所述区域慢调动作指令执行完成，动态更新所述目标局部调控区域的快速设备无功参考控制点，以实现快速调压设备与慢速调压设备的日内接力调节。

38、第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，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计算机程序时实现上述方法的步骤。

39、第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

40、本发明提供了一种配电网快慢速设备协同电压控制方法、系统、计算机设备和存储介质，所述方法实现了各个配电网节点的边缘智能终端根据实时获取的本地节点状态数据进行电压越限风险检测，当判定存在电压越限风险时，获取当前控制周期的信道状态感知矩阵，根据信道状态感知矩阵，对获取的每一相邻节点的状态数据进行可用性分析处理，得到相邻节点有效状态数据后，根据本地节点状态数据和相邻节点有效状态数据，对目标局部调控区域内的快速调压设备进行分布式无功输出连续优化，得到对应的区域无功连续调控指令并下发至对应的快速调压设备，并根据区域无功连续调控指令对应的快调设备连续无功输出进行快调能力饱和评估，当判定当前快调能力趋于饱和时，向目标局部调控区域下发区域慢调动作指令，以执行区域电压基准调整，响应于区域慢调动作指令执行完成，动态更新目标局部调控区域的快速设备无功参考控制点的技术方案。与现有技术相比，该配电网快慢速设备协同电压控制方法，不仅能通过引入信道状态感知矩阵实时感知弱通信环境，对节点状态数据进行可用性分析处理，有效克服弱通信环境下数据失效风险，而且能通过基于将配电网电压控制任务基于双时间尺度解耦划分为毫秒级快速异步调控和分钟级慢速调控的异步解耦调控机制，降低控制算力消耗，实现快慢速设备的高效灵活协同调控，在保障电压安全的同时，延长调压设备的使用寿命，有效保障配电网的安全经济运行。