[發(fā)明專利]基于主動配電網(wǎng)的無功電壓協(xié)調(diào)控制策略

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• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107959296A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設計）人: 劉浩文;徐曉春;劉東;王建春;黃玉輝;赫衛(wèi)國
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司淮安供電分公司;上海交通大學;中國電力科學研究院有限公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/16;H02J3/06;H02J3/28
• 代理公司: 淮安市科文知識產(chǎn)權事務所32223
• 代理人: 李鋒

1.基于主動配電網(wǎng)的無功電壓協(xié)調(diào)控制策略，其特征在于：所述控制策略包括如下步驟：

步驟1.建立主動配電網(wǎng)電壓優(yōu)化模型；

步驟2.基于攝動法計算主動配電網(wǎng)中的電壓靈敏度及影響因子；

步驟3.根據(jù)影響因子實現(xiàn)主動配電網(wǎng)全局無功電壓優(yōu)化計算；

步驟4.利用區(qū)域參數(shù)對區(qū)域內(nèi)各點電壓值進行估算，采用區(qū)域電壓越限偏差作為實時電壓優(yōu)化參考量，實現(xiàn)局部電壓優(yōu)化。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于主動配電網(wǎng)的無功電壓協(xié)調(diào)控制策略，其特征在于：所述步驟1包括：

1-1.確定電壓優(yōu)化目標函數(shù)，主動配電網(wǎng)最優(yōu)無功調(diào)節(jié)的目標函數(shù)是針對整個調(diào)度周期的電壓波動進行優(yōu)化，其優(yōu)化目標如下：

上式F為以調(diào)度周期內(nèi)所有關鍵節(jié)點電壓波動最小為目標函數(shù)，其中ΔU(t)代表某一關鍵節(jié)點某一時刻的電壓波動，∑表示對各個節(jié)點各個時段的電壓差進行求和,l代表關鍵節(jié)點的個數(shù)，k代表選取的時間斷面的個數(shù)，min代表求取最小值；

1-2.確定主動配電網(wǎng)無功電壓最優(yōu)調(diào)節(jié)的約束條件，首先配電網(wǎng)需要滿足常規(guī)的節(jié)點電壓約束、支路潮流約束以及儲能單元的充放電功率約束函數(shù)；除此之外，主動配電網(wǎng)的無功電壓最優(yōu)調(diào)節(jié)的約束條件還包括如下；

P_f(t)＝PF(P_ESS-j(t)，Q_ESS-j(t))

Q_f(t)＝PF(P_ESS-j(t)，Q_ESS-j(t))

上面兩式的含義是指在整個調(diào)度周期內(nèi)任一時刻饋線的出口功率與該時刻每個分布式電源出力、儲能系統(tǒng)的充放電功率約束，其本質(zhì)上是要求時時滿足含分布式能源的配網(wǎng)潮流等式約束；其中P_f(t)和Q_f(t)分別代表任一時刻饋線出口的有功和無功，PF代表饋線出口功率與儲能系統(tǒng)的充放電功率約束函數(shù)，P_ESS-j(t)和Q_ESS-j(t)分別代表儲能系統(tǒng)的充放電有功和無功。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于主動配電網(wǎng)的無功電壓協(xié)調(diào)控制策略，其特征在于：所述步驟2包括：

2-1.初始狀態(tài)的求解和記錄，讀取各儲能系統(tǒng)的有功和無功出力，讀取電網(wǎng)的初試運行參數(shù)，包括光伏的出力情況以及負荷的狀態(tài)；利用外部平臺的潮流計算函數(shù)對配電網(wǎng)內(nèi)的初始潮流進行計算并記錄其初始狀態(tài)；

2-2.利用攝動法為系統(tǒng)設置微小的攝動，并對產(chǎn)生攝動后的系統(tǒng)重新進行潮流計算，具體來說，將各節(jié)點注入的無功作為攝動量，計算攝動后系統(tǒng)的變化；

2-3.根據(jù)加入攝動后的潮流計算結果，計算電壓靈敏度矩陣和影響因子；靈敏度矩陣表示系統(tǒng)電壓與功率變化的關系；影響因子可由靈敏度矩陣求得，代表節(jié)點之間電力聯(lián)系的緊密程度。

4.根據(jù)權利要求1或2所述的基于主動配電網(wǎng)的無功電壓協(xié)調(diào)控制策略，其特征在于：所述步驟3包括：

3-1.讀取各節(jié)點的初始狀態(tài)，通過量測裝置讀取各節(jié)點的電壓以及無功功率，同時讀取由步驟2計算所得的電壓靈敏度數(shù)據(jù)；

3-2.目標電壓的設置，用戶通過控制界面選擇優(yōu)化的目標電壓作為電壓控制的目標，若用戶未設置目標電壓，則選擇平均電壓作為計算基礎；

3-3.目標功率的估算，求取目標電壓與實際電壓的差值，當目標電壓大于實際電壓時，選用增加方向的靈敏度矩陣進行計算；反之使用減少方向的靈敏度矩陣；由各節(jié)點電壓差值按照靈敏度矩陣求出功率差值，從而得到目標功率；

3-4.按照全局電壓優(yōu)化計算的結果，根據(jù)目標功率對各節(jié)點進行無功調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)配電網(wǎng)全局無功電壓優(yōu)化。

5.根據(jù)權利要求1或2所述的基于主動配電網(wǎng)的無功電壓協(xié)調(diào)控制策略，其特征在于：所述步驟4包括：

4-1.估算饋線最大電壓值和最小電壓值，分布式發(fā)電接入饋線之前，饋線的電壓最低點位于饋線的末端，饋線電壓調(diào)節(jié)裝置SVR在監(jiān)測到電壓最低點的電壓低于電壓下限值時，會調(diào)節(jié)SVR的分接頭位置，抬高SVR下游節(jié)點的電壓水平而當DG接入饋線以后，特別是靠近末端的位置時，饋線的電壓最低點位置將會向上游前移，此時末端節(jié)點的電壓由于DG的作用并不越限，因此SVR此時會拒動，而實際上饋線的電壓最低點可能還是有發(fā)生電壓越下限的現(xiàn)象，因此，為計算電壓越限制，必須預先估計饋線上最大及最小電壓值；

4-2.由于分布式發(fā)電會提升接入點的電壓，當分布式發(fā)電的出力過大時，其電壓甚至會超過首端電壓，因此饋線的最大電壓值肯定存在于分布式發(fā)電接入點或者饋線首端；

4-3.饋線的最小電壓值需要根據(jù)饋線的潮流大小及方向進行判斷得出，通過饋線在分段點以及T接分支節(jié)點安裝的饋線終端裝置(FTU)，其采集的功率及電壓信息為饋線的最小電壓值估計提供了必要的數(shù)據(jù)基礎；

4-4.通過饋線電壓最大值及電壓最小值的估算，可以計算出饋線電壓的最大越限值ΔU_f，最終經(jīng)過死區(qū)控制和PI控制實現(xiàn)饋線無功-電壓的實時閉環(huán)控制，對無功調(diào)節(jié)設備進行實時協(xié)調(diào)控制以確保網(wǎng)絡的實時電壓質(zhì)量，實現(xiàn)區(qū)域的電壓優(yōu)化。