[發明專利]一種基于在線靈敏度的分布式電壓控制方法

有效

• 申請號: 201711296786.6
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108173272B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 路學剛;王珍意;葉華;韓校;趙川;趙瑩
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/16;H02J3/06
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所 53106
• 代理人: 李云

1.一種基于在線靈敏度的分布式電壓控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S1，建立配電網綜合測試饋線模型，包括：

將所述配電網的上級變電站出口母線視為無窮大電源，作為潮流計算中平衡節點，等值為電壓幅值和相角為恒定已知量并假定三相電壓對稱；將支路上所有負荷等效為支路末節點集中負荷；所述支路采用集中參數模型，考慮三相之間的耦合電抗；

步驟S2，構成配電網綜合測試饋線簡化系統，對簡化系統模型中的節點和總線進行編號，整個系統包括三相變壓器、單相變壓器和具有中心抽頭連接和二次回路的三相不平衡變壓器組，還包括無功功率源以及帶抽頭的調壓器；

所述對簡化系統模型中的節點和總線進行編號的方法包括：對所述配電網綜合測試饋線系統，將所述平衡節點的編號設為0，按照深度優先或者廣度優先對其他節點進行編號；對所述配電網綜合測試饋線系統，按照各總線末端節點編號對各支路進行編號；

步驟S3，按節點的編號順序確定系統中無功功率源和調壓器位置，

存儲支路Li的三相阻抗參數為其中，各相阻抗含實部電阻和虛部電抗，兩相間耦合阻抗只有虛部電抗；按總線的編號順序存儲各個支路的三相阻抗參數；

步驟S4，針對節點注入的有功、無功功率和調壓器抽頭位置進行靈敏度計算，定義某一節點電壓對某一節點注入有功/無功功率或調壓器抽頭位置的靈敏度并給出計算方法；

進行靈敏度計算時，為了在無功功率源和SVR之間進行適當的協調，任何時刻k處，受控節點電壓幅值相對于節點注入的無功功率的靈敏度矩陣S_q(k)由下式計算得到：

其中，V_i(k)是節點i處電壓的大小，q_j(k)是節點j處的注入無功功率，n是受控電壓節點的數量，n_q是無功功率源的數量；同樣地，受控電壓的幅值對SVR的抽頭的靈敏度矩陣S_r(k)用下式計算：

其中t_j(k)是調壓器j的抽頭，n_r是電壓調節器的數量；

節點j處的電壓幅值對同一節點處注入的有功和無功功率的靈敏度由下式計算得到：

若受控電壓節點與注入有功和無功功率的節點不是同一個節點，則計算靈敏度時將(3)式中的阻抗替換為兩節點到源節點公共路徑的阻抗之和；

在不平衡配電饋線的情況下，發送端和接收端之間的ABCD參數由下式確定：

在回代時：

V_s＝aV_r+bI_r (4)；

I_s＝cV_r+dI_r (5)；

其中V_s,I_s分別為發送端電壓和電流；V_r,I_r分別為接收端電壓和電流；a，b，c，d矩陣的大小為3×3；

在前推時：

V_r＝AV_s+BI_r (6)；

其中，A＝a^-1,B＝-a^-1b；對于某個總線j，源節點和總線j之間的等效ABCD參數為：

其中Ω_j表示源節點和節點j之間的路徑上所有分量的集合；可以假設路徑中的負載電流恒定，并考慮疊加原理；負載也可以被視為恒定阻抗，在這種情況下，線路ABCD參數中的分路導納應加上負載分流導納，由(7)式可得：

V_j＝A_jV₀+B_jI_j (8)

其中，A＝a_j^-1,B＝-a_j^-1b_j；如果無功電源連接到總線j的g相，并用于控制總線j的h相，則等效電阻和電抗為：

R_eq＝-Re([B_j]_h,g) (9)；

X_eq＝-Im([B_j]_h,g) (10)；

其中符號[U]_h,g表示矩陣U的行h和列g中的元素；電壓靈敏度系數如下所示：

其中V_jh是總線j的相位h的電壓幅度，V_jg是總線j的相位g的電壓幅值，q_jg是在總線j的相位g處注入的無功功率；

對于電壓靈敏度與調壓器抽頭間的關系，一個星形連接具有32個抽頭和±10％電壓調節范圍的SVR，a相發送端電壓向量和a相接收端電壓向量之間的關系如下：

g_ra＝1/(1+0.00625t_ra) (13)；

t_ra是調壓器a相抽頭，將(12)式分別對t_ra,t_rb,t_rc求微分可得下式：

對于b相和c相可以得到類似于(14)的等式；假設由于發送端電流的影響不大，調壓器的發送端電壓沒有變化，調壓器只會影響接收端的電壓，所以可以得到：

這樣可以得到9個聯立方程；針對p₁＝a,b,c；p₂＝a,b,c，方程的解即為接收端電壓的靈敏度系數，將其儲存在3×3的矩陣S_reg中；

步驟S5，提出基于靈敏度的分布式電壓控制方法；初始狀態下，無功功率源和調壓器抽頭位置帶來的無功功率注入都假定為0，沒有負荷的歷史數據或是預測數據，在該控制模式中，每個無功功率節點負責控制其自身的電壓，只需要考慮電壓對相同節點無功功率注入的靈敏度；

步驟S6，給出改進的在線電壓控制和優化方法，對每個采樣/控制時刻進行優化，并對受控電壓和注入功率進行約束；受控節點的電壓需要保持在最大和最小極限之間；

步驟S7，選取IEEE綜合試驗饋線得出電壓調節結果，優化問題采用混合整數規劃進行求解或采用線性規劃求解，最終結果取最接近的整數。