專利名稱：調(diào)壓優(yōu)化的制作方法
調(diào)壓優(yōu)化本申請要求2008年11月5日提交的臨時申請序號61/111，585的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容被整體地結(jié)合到本文中。
背景技術(shù)：
在配電系統(tǒng)中，當電流流過系統(tǒng)中的導(dǎo)體時發(fā)生損耗?？梢愿鶕?jù)1 來計算通過導(dǎo)體的此能量損耗，其中I是通過導(dǎo)體的電流，該導(dǎo)體的電阻是R。凈需求或電流流動還取決于饋電線(feeder)上的電壓分布。無功補償能夠減少不必要的電流流動并因此減少損耗。 電壓調(diào)節(jié)由于負載的電壓相關(guān)特性影響?zhàn)侂娋€的有效負載以及能量損耗。在配電系統(tǒng)中采用電壓和無功(Var)優(yōu)化(VVO)系統(tǒng)來對配電系統(tǒng)上的電壓和電流的分配進行優(yōu)化。VVO系統(tǒng)致力于通過采用在線系統(tǒng)模型和需求預(yù)測通過控制調(diào)壓器 (電壓)和無功功率源(無功)來使能量遞送的效率最大化(使MW損耗最小化或MW需求最小化)。參考圖1，示出了配電網(wǎng)絡(luò)。如可以看到的，變電站通過變電站變壓器、饋電線和支線向多個負載提供功率。分布在配電網(wǎng)絡(luò)中的各種點處的是可以被固定或被投切 (switching)的電容器組C，和可以被本地或遠程地控制以改變抽頭設(shè)置的調(diào)壓器。經(jīng)由傳感器和通信基礎(chǔ)設(shè)施來監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的連接和諸如變壓器、負載、電容器、調(diào)壓器的各種設(shè)備的狀態(tài)。被監(jiān)視數(shù)據(jù)可以包括各種點或?qū)w處或通過各種點或?qū)w的電壓、電流和/或功率。 此信息被傳送到配電管理系統(tǒng)(DMS)或變電站自動化系統(tǒng)(SAS)。在接收到已更新狀態(tài)信息時，更新DMS內(nèi)的系統(tǒng)模型(潮流(load flow)模型)?；赟CADA數(shù)據(jù)、客戶帳單數(shù)據(jù)和/或從先進計量基礎(chǔ)設(shè)施(AMI)收集的數(shù)據(jù)來執(zhí)行負載預(yù)測。VVO然后基于負載預(yù)測、系統(tǒng)模型和可用控制信息來確定用于調(diào)壓器和有載抽頭變換器(OLTC)變壓器的最佳抽頭設(shè)置以及諸如投切的并聯(lián)電容器或電抗器的無功源。然后向其中執(zhí)行控制動作的配電網(wǎng)中的各種元件傳送回控制命令，將系統(tǒng)帶入更高效的操作狀態(tài)。VVO是分析來自現(xiàn)場的輸入數(shù)據(jù)并生成將被傳送到現(xiàn)場中的控制器的控制信號的決策過程。調(diào)壓優(yōu)化(VRO)是VVO系統(tǒng)的子系統(tǒng)。VRO可以獨立地或與無功優(yōu)化(VARO)相結(jié)合地工作以提供整體VVO解決方案。配電系統(tǒng)上的需求降低的概念追溯到幾十年前，并且行業(yè)和研究團體中的許多人已經(jīng)嘗試開發(fā)有效的解決方法和過程。節(jié)能降壓(ECVR)的一般實踐嘗試通過如服務(wù)協(xié)議允許的那樣多地降低饋電線上的電壓來減少對配電系統(tǒng)的需求。這種方法不是非常有效的，因為基本的假設(shè)是最終用戶負載隨著電壓的降低而降低，其只是部分真實的。實際上， 某些負載像恒定的阻抗，其負載在電壓降低時降低。某些負載表現(xiàn)得像無論電壓降低還是增加都保持恒定的恒定功率負載一樣。當在主要具有恒定功率負載的饋電線上降低電壓時，電壓降低的影響是增加的凈需求，因為為了保持恒定的功率，負載將吸取更多的電流， 這增加在恒定功率之外的損耗。需要系統(tǒng)化的方法以便當在配電網(wǎng)絡(luò)上的不同位置處確定是應(yīng)增加還是降低電壓和增加或降低多少時考慮電壓對負載的影響。這是具有苛刻約束的困難的整數(shù)非線性優(yōu)化問題。到目前為止提出的大多數(shù)解決方法適用于小的、非常簡化的學(xué)術(shù)模型，而不適合于在真實配電網(wǎng)絡(luò)中常見的大規(guī)模、網(wǎng)狀、多源、多相不平衡配電系統(tǒng)。 常規(guī)方法中的不足是由于(1)通過假設(shè)徑向拓撲結(jié)構(gòu)、平衡構(gòu)造和操作，或忽視變壓器連接(例如，星角接法)的影響，模型過于簡化而不能表示真實系統(tǒng)，(2)計算效率如此低，以至于不能針對用于大型系統(tǒng)的在線或離線應(yīng)用進行縮放，或者(3)方法一般是不夠的，并且具有有限的優(yōu)化能力。因此在本領(lǐng)域中需要一種可適用于大規(guī)模、網(wǎng)狀、多源、多相不平衡配電系統(tǒng)的優(yōu)化解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于確定配電網(wǎng)絡(luò)中的用于調(diào)壓變壓器的可控抽頭的最佳設(shè)置的方法。該方法包括接收網(wǎng)絡(luò)模型并對不平衡潮流求解以使用初始控制變量U來確定一組狀態(tài)變量X ；在初始控制變量U或用于U的試探解下計算網(wǎng)絡(luò)的整體目標值；基于一階近似來構(gòu)造二次方程序(quadratic programs) (QP)的序列，以生成試探解，并在接受該試探解之前對該試探解執(zhí)行全非線性不平衡潮流以確定目標函數(shù)中的實際改善；對非整數(shù)QP解進行離散化并執(zhí)行系統(tǒng)化調(diào)整以在非線性不平衡潮流模擬中識別產(chǎn)生性能改善的試探解；初始生成最佳控制設(shè)置和相關(guān)目標值，迭代地更新最佳解和目標值； 以及將最佳控制設(shè)置輸出到配電控制系統(tǒng)。


圖1是采用DMS系統(tǒng)的配電系統(tǒng)的部分示意圖。圖2是示出調(diào)壓優(yōu)化過程概觀的流程圖。圖3是示出VRO過程的初始化步驟的詳圖的流程圖。圖4是示出VRO過程的解調(diào)整步驟的詳圖的流程圖。圖5是示出VRO過程的解性能評估步驟的流程圖。
具體實施例方式VRO的目的是找到用于調(diào)壓變壓器的可控抽頭的最佳整數(shù)解以便使能量損耗或由配電線路從(一個或多個)變電站吸取的總需求最小化。在以下討論中，將可投切旁路電容器/電抗器的設(shè)置假設(shè)為是固定的。狀態(tài)變量是極坐標或直角坐標中的系統(tǒng)的每個節(jié)點處的相特定電壓。用χ來指定狀態(tài)變量向量。用于VRO的控制變量是調(diào)壓變壓器的聯(lián)動(全部的三個相一致地操作)或非聯(lián)動(單獨地控制每個相)抽頭變換器控制。用u來指定控制變量向量。VRO的目的是使目標函數(shù)最小化，根據(jù)用戶偏好和選擇，其為能量損耗或配電線路的總需求。損耗和需求是系統(tǒng)狀態(tài)變量的函數(shù)。用f(x，U)來指定目標函數(shù)。根據(jù)總需求還是總損耗被最小化，可能存在f(x，u)的表達式的多個變體。以下示例性實施例描述了使總需求最小化以舉例說明求解過程。在這種情況下
「00171 f(x,U) = total — demand = Yj ^ (AiIj+vIiIj)
kGK jeB(k)
5 其中
K是源節(jié)點組并且B(k)是源自于源節(jié)點k的分支組。是源節(jié)點k處的電壓
的實部和虛部。//，y.，g，y.是從源節(jié)點k到節(jié)點j的分支上的電流的實部和虛部。所涉及的每
個量是狀態(tài)變量和控制變量的函數(shù)。我們可以使用ν- yK /K,^來表示用于源自于源節(jié)點的源節(jié)點電壓和電流的向量。對于存在的每個相而言，必須在每個節(jié)點處滿足功率潮流(power flow)平衡約束。節(jié)點功率平衡等式是非線性等式約束。以向量形式用g(x，u) =0來表示功率潮流等式。在每個負載連接或相關(guān)的其它點處約束電壓幅值。對于星形連接負載而言，使用相對中性線(phase to neutral)電壓幅值。對于三角形連接負載而言，使用相對相電壓幅值。 每個電壓幅值必須在用戶指定的上限和下限(例如+/-5%)或標稱值內(nèi)操作。以向量形式用Vlb彡ν (x, u)彡Vub來指定電壓約束。還存在用于流過電纜、架空線路和變壓器的電流的約束。流過導(dǎo)體的電流必須在用戶指定最大值內(nèi)。以向量形式用i(x，u) Siub來指定電流約束。對于每個獨立的控制而言，還存在對控制變量的約束。用Jb < u < Uub來指定這些約束。在不影響求解過程的設(shè)計的情況下可以將附加約束結(jié)合到問題中?，F(xiàn)在參考圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的概觀。如可以看到的，在第一步驟102 中，對過程進行初始化。圖3示出初始化過程的更詳細說明，其中，在104處對優(yōu)化迭代計數(shù)器進行初始化。此計數(shù)器稍后在迭代過程中遞增以出于算法終止的目的跟蹤執(zhí)行和使用的迭代的數(shù)目。在106處，對控制進行初始化。將控制變量初始化城某些起始值，其可以是默認值、系統(tǒng)模型中的當前設(shè)置或來自同一個系統(tǒng)的先前的解。在108處，評估初始控制設(shè)置下的控制性能。針對給定的控制變量值來計算目標函數(shù)。參考圖5，示出了在任何指定控制設(shè)置下如何評估性能的更詳細說明。在140處，對多相不平衡潮流求解以在控制變量 u被設(shè)置在給定值的情況下確定狀態(tài)變量χ?？梢杂弥T如在某些配電管理系統(tǒng)(DMS)中找到的任何不平衡潮流求解器來對不平衡潮流求解。在142處，針對正在分析中的電路計算總MW需求。在144處，計算任何電壓和電流越界(violation)。最后，在146處，計算整體目標值作為總需求與由足夠大的可配置懲罰因子加權(quán)的個別越界的絕對值的和。再次參考圖3，在110處，將用于VARO的最佳解和目標初始化成初始控制和相應(yīng)的性能評估。再次參考圖1，在初始化之后，在112處計算矩陣J1, J2, J3。在電流u和χ下根據(jù)以下定義來計算雅可比矩陣J1。
權(quán)利要求
1.一種用于確定用于配電網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)壓變壓器的可控抽頭的最佳設(shè)置的計算機程序產(chǎn)品，包括計算機可讀介質(zhì)，其具有嵌入其中的計算機可讀代碼，該計算機可讀介質(zhì)包括接收網(wǎng)絡(luò)模型并對不平衡潮流求解以使用初始控制變量U來確定一組狀態(tài)變量X的程序指令；在初始控制變量U或用于U的試探解下計算網(wǎng)絡(luò)的整體目標值的程序指令； 基于一階近似來構(gòu)造二次方程序(QP)的序列以產(chǎn)生試探解并對該試探解執(zhí)行全非線性不平衡潮流以在接受該試探解之前確定目標函數(shù)中的實際改善的程序指令；以及對非整數(shù)QP解進行離散化并執(zhí)行系統(tǒng)化調(diào)整以在非線性不平衡潮流模擬中識別產(chǎn)生性能改善的試探解的程序指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機程序產(chǎn)品，其中，所述計算機可讀介質(zhì)還包括初始生成最佳控制設(shè)置和相關(guān)目標值，并迭代地更新最佳解和目標直至不能再發(fā)現(xiàn)為止的程序指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機程序產(chǎn)品，其中，所述計算機可讀介質(zhì)還包括根據(jù)以下等式來計算雅克比矩陣J1-J9的程序指令，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的計算機程序產(chǎn)品，其中，所述計算機可讀介質(zhì)還包括使用所述J1-J9來構(gòu)建所述二次方問題的程序指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的計算機程序產(chǎn)品，其中，所述計算機可讀介質(zhì)還包括檢查收斂的程序指令，其中，如果確定收斂，則輸出最佳控制組，并且如果未收斂，則程序返回到計算雅克比矩陣J1-J9并構(gòu)造新的QP且通過對QP求解來提出對控制變量的退曳修正的所述步驟。
6.一種用于確定用于配電網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)壓變壓器的可控抽頭的最佳設(shè)置的方法，包括 接收網(wǎng)絡(luò)模型并對不平衡潮流求解以使用初始控制變量u來確定一組狀態(tài)變量χ ； 在初始控制變量u或用于u的試探解下計算網(wǎng)絡(luò)的整體目標值；基于一階近似來構(gòu)造二次方程序(QP)的序列以產(chǎn)生試探解并對該試探解執(zhí)行全非線性不平衡潮流以在接受該試探解之前確定目標函數(shù)中的實際改善；對非整數(shù)QP解進行離散化并執(zhí)行系統(tǒng)化調(diào)整以在非線性不平衡潮流模擬中識別產(chǎn)生性能改善的試探解；初始生成最佳控制設(shè)置和相關(guān)目標值，并迭代地更新最佳解和目標值；以及將所述最佳控制設(shè)置輸出到配電控制系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括根據(jù)以下等式來計算雅克比矩陣 J1-J9,
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括使用所述J1-J9來構(gòu)建所述二次方問題。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括檢查收斂，其中，如果確定收斂， 則輸出最佳控制組，并且如果未收斂，則程序返回到計算雅克比矩陣J1-J9并構(gòu)造新的QP且通過對QP求解來提出對控制變量的退曳修正的所述步驟。
全文摘要
公開了一種執(zhí)行化學(xué)分析的方法。該方法包括形成具有多個孔隙大小、表面化學(xué)和表面電氣性質(zhì)的碳化物衍生碳(CDC)材料的步驟。表面功能化的CDC的陣列被用于大氣采樣，其中大氣中的化學(xué)成分被吸收在CDC上。被吸收的樣本隨后被釋放以便由多個獨立的質(zhì)譜儀進行分析。
文檔編號H02J3/00GK102204055SQ200980144140
公開日2011年9月28日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者馮曉鳴, 楊芳 申請人:Abb研究有限公司