[發明專利]基于主動配電網的無功電壓協調控制策略

在審

• 申請號: 201711342635.X
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107959296A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 劉浩文;徐曉春;劉東;王建春;黃玉輝;赫衛國
• 申請（專利權）人: 國網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: 淮安市科文知識產權事務所32223
• 代理人: 李鋒

技術領域

本發明涉及配電網電壓調控技術領域，具體涉及基于主動配電網的無功電壓協調控制策略。

背景技術

對于近年來在國外興起的主動配電網，其相對于傳統配電網來說，大量分布式能源、儲能系統和大量協調控制器的接入對配網運行管理提出了更高的要求。為適應對主動配電網的管理，主動配電網管理的目標是實現對整個網絡的靈活應用，提高現有網絡的資產利用率。要實施主動配電網的有效管理需要一系列的技術解決方案，特別是其賦予自動控制系統新的需求。

目前關于主動配電網電壓控制的方法主要分為基于“觸發式”電壓控制策略和基于整體協調的電壓控制策略兩種。在主動配電網的“觸發式”電壓控制中，通常通過控制對象及時序的不同將整個電壓控制分為一系列的控制環節，每個控制環節可以包含控制動作及計算等多部分組成，繼而通過一定的判定條件對不同的控制環節進行觸發，最終達到控制電壓的目的。基于整體協調的電壓控制策略是根據實時采集到的值，通過集中的運算統一輸出所有控制設備的動作方式，再進行控制指令的下發。這種控制策略需要選取一種合適的核心算法來進行控制結果的計算，如傳統的數學規劃算法和人工智能算法等。

在傳統配電網中，沿饋線潮流方向電壓逐漸降低，在進行電壓控制時通過首末端電壓量測就可以判斷該條饋線是否存在電壓越限，電壓控制相對簡單。主動配電網中由于DG的接入，饋線上各負荷節點處的電壓尤其是DG接入點處的電壓會被明顯抬高，與此同時，網絡中的網絡損耗、潮流分布等也會隨之改變，從而使得網絡中電壓控制關鍵節點和控制目標函數的選擇相比于傳統配電網在很多個方面發生了改變，增加了電壓控制的難度。因此，需要利用主動配電網能量管理技術，靈活接入大規模分布式能源、靈活安排運行方式，實現無功電壓協調控制。保證證電能質量和供電可靠性，保證網絡的安全可靠運行。

發明內容

本發明目的是提供一種基于主動配電網能量管理系統的電壓優化控制策略，全局優化以電壓偏差最低為目標，采用攝動法對全局電壓優化進行求解；對于區域電壓優化，利用區域參數對區域內各點電壓值進行估算，仍采用區域電壓越限偏差作為實時電壓優化參考量，對無功調節設備進行實時協調控制以確保網絡的實時電壓質量。

本發明通過以下技術方案實現：

基于主動配電網的無功電壓協調控制策略，包括如下步驟：

步驟1.建立主動配電網電壓優化模型；

步驟2.基于攝動法計算主動配電網中的電壓靈敏度及影響因子；

步驟3.根據影響因子實現主動配電網全局無功電壓優化計算；

步驟4.利用區域參數對區域內各點電壓值進行估算，采用區域電壓越限偏差作為實時電壓優化參考量，實現局部電壓優化。

本發明進一步技術改進方案是：

其中，步驟1包括：

1-1.確定電壓優化目標函數，主動配電網最優無功調節的目標函數是針對整個調度周期的電壓波動進行優化，其優化目標如下：

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

1-2.確定主動配電網無功電壓最優調節的約束條件，首先配電網需要滿足常規的節點電壓約束、支路潮流約束以及儲能單元的充放電功率約束函數；除此之外，主動配電網的無功電壓最優調節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度周期內任一時刻饋線的出口功率與該時刻每個分布式電源出力、儲能系統的充放電功率約束，其本質上是要求時時滿足含分布式能源的配網潮流等式約束；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的充放電功率約束函數，P_ESS-j(t)和Q_ESS-j(t)分別代表儲能系統的充放電有功和無功。

本發明進一步技術改進方案是：

步驟2包括：