技术摘要：
本发明公开了一种STATCOM的配置规划方法，通过扫描电网薄弱区域，以获得所述电网的短期电压失稳故障集，从而建立所述电网的STATCOM定点及定容的混合整数规划模型。通过针对所述混合整数规划模型的每一预设安装节点引入相应的决策替代变量，并对所述混合整数规划模型进  全部
背景技术：
随着电力技术的迅猛发展和用户生活水平的提高，许多新型用电器出现在千家万 户，对供电安全和供电质量都提出了较高的要求。在电力系统运行过程中，若发生较为严重 的三相短路故障，需要快速切除故障并恢复正常电压水平的供电，以保证用户的用电需求。 通过负荷侧安装一定数量和容量的STATCOM，可以在故障清除以后，提供充足的无功功率并 恢复电网电压的稳定，提高电网供电的质量，并且避免无功功率的远距离输送，降低电网的 整体电能损耗。因此，目前一些经济条件允许的电网，已经逐渐在负荷端配置STATCOM。但是 STATCOM作为一种新兴的电力电子无功补偿装置，其造价比较高，在电网中配置STATCOM必 须精打细算，避免电网投资的浪费。 在考虑STATCOM的规划时，需要考虑STATCOM的安装地点以及安装容量，即对应定 点和定容的规划。传统的做法是先计算每个预设安装节点安装STATCOM的轨迹灵敏度，然后 选取灵敏度比较大的预设安装节点直接指定为STATCOM的目标安装节点，最后再通过二次 规划求解STATCOM的规划容量。然而，在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在 如下问题：STATCOM的定点和定容规划是混合整数规划问题，现有技术的配置规划方法将 STATCOM的定点和定容规划完全割裂开来，不能从整体上统一考虑定点和定容的规划，配置 STATCOM的方案效果不佳。
技术实现要素：
本发明实施例的目的是提供一种STATCOM的配置规划方法、装置和设备，其能统一 考虑STATCOM的安装地点和安装容量的规划，提供更优化的规划方案，极大地节省了配置 STATCOM的经济成本。 为实现上述目的，本发明实施例提供了一种STATCOM的配置规划方法，包括： 扫描电网薄弱区域，以获得所述电网的短期电压失稳故障集； 根据所述电网的短期电压失稳故障集，建立所述电网的STATCOM定点及定容的混 合整数规划模型；其中，所述混合整数规划模型以安装费用最小为目标函数，以电网的电压 安全为约束条件； 获取预设安装节点的二进制决策变量的所有组合；并为每一组合引进新的二进制 决策变量，作为组合二进制决策变量；其中，所述二进制决策变量用于表示所述预设安装节 点的安装决策；所述安装决策包括安装STATCOM和不安装STATCOM； 整体凸化所述混合整数规划模型，以将所述混合整数规划模型转换为关于所述二 进制决策变量的线性叠加；并针对每一预设安装节点引入决策替代变量，得到凸化后的混 合整数规划模型；其中，所述决策替代变量为所述预设安装节点在不同组合下表示同一安 装决策的组合二进制决策变量的叠加； 5 CN 111598718 A 说　明　书 2/11 页 松弛所述决策替代变量至预设的连续取值区间，以将所述凸化后的混合整数规划 模型转换为连续优化模型； 采用预设的求解器求解所述连续优化模型，计算STATCOM的配置规划结果； 判断每一所述决策替代变量是否满足二进制条件；当每一所述决策替代变量均满 足二进制条件时，输出所述STATCOM的配置规划结果。 作为上述方案的改进，所述STATCOM的配置规划方法还包括： 当任一所述决策替代变量不满足所述二进制条件时，在所述连续优化模型的目标 函数上叠加预设的罚函数；并重新求解所述连续优化模型，计算STATCOM的配置规划结果。 作为上述方案的改进，所述混合整数规划模型目标函数为： min  J(·)＝vT[c1e c2·(QCmax-QLmax)]； 其中，J(·)为所述混合整数规划模型的目标函数；v为所述预设安装节点的二进 制决策变量；e为单位列向量，QCmax为STATCOM的容性容量；QLmax为STATCOM的感性容量上限； c1为预设安装节点的固定安装费用单价；c2为STATCOM安装容量的容量费用单价；T为矩阵转 置运算。 作为上述方案的改进，所述混合整数规划模型的约束条件包括网络动态、电网潮 流方程、变量上下限和短期电压安全约束、二进制约束和边界约束。 作为上述方案的改进，所述混合整数规划模型的约束条件满足： 网络动态的约束条件： 电网潮流方程：0＝gk(xk(t) ,yk(t) ,u,v)； 变量上下限和短期电压安全约束：0≤hk(xk(t) ,yk(t) ,u)； 二进制约束：v∈{0,1}； 边界约束：t∈[t0,tf]； 其中，上标k代表所述短期电压失稳故障集中的故障编号；xk(t)、yk(t)和u分别代 表网络状态变量、代数变量以及连续决策变量；t0和tf分别代表暂态起始时刻和结束时刻；v 为所述预设安装节点的二进制决策变量，v中元素0表示所述预设安装节点不安装STATCOM； v中元素1表示所述预设安装节点安装STATCOM。 作为上述方案的改进，所述组合二进制决策变量满足的约束条件为： αw∈{0,1}； 其中，αw为所述组合二进制决策变量，Nw为所述预设安装节点的二进制决策变量v 的所有组合的个数，w＝1，2，…，Nw；αw＝0表示不选择对应的决策组合；αw＝1表示选择对应 的决策组合。 作为上述方案的改进，所述预设的罚函数满足： 其中， 为所述预设的罚函数；λ为惩罚因子； 为预设安装节点j的第i个决策 6 CN 111598718 A 说　明　书 3/11 页 替代变量；NC为所述预设安装节点的个数；j＝1，2，…，NC。 本发明实施例还提供了一种STATCOM的配置规划装置，包括： 电压失稳故障集获取模块，用于扫描电网薄弱区域，以获得所述电网的短期电压 失稳故障集； 混合整数规划模型建立模块，用于根据所述电网的短期电压失稳故障集，建立所 述电网的STATCOM定点及定容的混合整数规划模型；其中，所述混合整数规划模型以安装费 用最小为目标函数，以电网的电压安全为约束条件； 决策变量组合获取模块，获取预设安装节点的二进制决策变量的所有组合；并为 每一组合引进新的二进制决策变量，作为组合二进制决策变量；其中，所述二进制决策变量 用于表示所述预设安装节点的安装决策；所述安装决策包括安装STATCOM和不安装 STATCOM； 混合整数规划模型凸化模块，用于整体凸化所述混合整数规划模型，以将所述混 合整数规划模型转换为关于所述二进制决策变量的线性叠加；并针对每一预设安装节点引 入决策替代变量，得到凸化后的混合整数规划模型；其中，所述决策替代变量为所述预设安 装节点在不同组合下表示同一安装决策的组合二进制决策变量的叠加； 连续优化模型转换模块，用于松弛所述决策替代变量至预设的连续取值区间，以 将所述凸化后的混合整数规划模型转换为连续优化模型； 配置规划结果计算模块，用于采用预设的求解器求解所述连续优化模型，计算 STATCOM的配置规划结果； 配置规划结果输出模块，用于判断每一所述决策替代变量是否满足二进制条件； 当每一所述决策替代变量均满足二进制条件时，输出所述STATCOM的配置规划结果。 作为上述方案的改进，所述STATCOM的配置规划装置还包括： 罚函数叠加模块，用于当任一所述决策替代变量不满足所述二进制条件时，在所 述连续优化模型的目标函数上叠加预设的罚函数；并重新求解所述连续优化模型，计算 STATCOM的配置规划结果。 本发明实施例还提供了一种STATCOM的配置规划设备，包括处理器、存储器以及存 储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算 机程序时实现如上任意一项所述的一种STATCOM的配置规划方法。 与现有技术相比，本发明公开的一种STATCOM的配置规划方法、装置和设备，通过 扫描电网薄弱区域，以获得所述电网的短期电压失稳故障集，从而建立所述电网的STATCOM 定点及定容的混合整数规划模型。通过针对所述混合整数规划模型的每一预设安装节点引 入相应的决策替代变量，并对所述混合整数规划模型进行凸化，然后将所述决策替代变量 松弛到连续取值区间，最终得到连续优化模型。通过求解所述连续优化模型，当所述决策替 代变量满足二进制条件时，输出STATCOM的配置规划结果。采用本发明实施例的技术手段， 能够统一考虑STATCOM的安装节点和安装容量的规划，得到STATCOM的安装节点和安装容量 整体最优的配置规划结果，有效地节省了配置STATCOM的经济成本。同时，本发明实施例提 供的STATCOM的配置规划方法的计算简洁，能够有效节省计算时间，提高配置规划的效率。 7 CN 111598718 A 说　明　书 4/11 页 附图说明 图1是本发明实施例一中一种STATCOM的配置规划方法的步骤流程示意图； 图2是本发明实施例二中一种优化的STATCOM的配置规划方法的步骤流程示意图； 图3是本发明实施例三中一种STATCOM的配置规划装置的结构示意图； 图4是本发明实施例四中一种STATCOM的配置规划设备的结构示意图。