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一种基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法技术

技术编号:14418601 阅读:79 留言:0更新日期:2017-01-12 17:41
本发明专利技术公开了一种基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法,该控制方法包括下述步骤:步骤10)进行初始化:初始化分区无功优化参数;步骤20)进行分区无功优化求解:根据分区潮流计算结果利用等微增率准备求解各个分布式电源和无功补偿装置的无功功率调整量;步骤30)进行分区间信息交互:相邻分区交互信息,更新分区运行状态;步骤40)收敛性判断:判断主站节点有功功率偏差是否小于指定收敛阈值,若是则停止迭代,若否,则判断是否达到最大迭代次数,若是则停止迭代,若否,则迭代次数加1,转到步骤20)。该控制方法基于分布式通信架构和等网损微增率准则,收敛速度快,可以实现多个分区间无功分布式协调优化和全局网损的分布式优化,提高了主动配电网无功优化控制的鲁棒性和供电的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于配电网运行控制领域,具体来说,涉及一种基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法
技术介绍
化石能源的发掘和应用大大加快了人类文明的发展速度,然而传统的化石能源产生速度较慢,而且储量有限,同时化石能源的消耗也使人类的生存环境面临着巨大的挑战。能源枯竭问题和生态环境问题使得清洁可持续能源的研究和应用成为世界各国研究的重点内容。储量丰富的太阳能和风能成为新能源应用的热点,而基于新能源的分布式发电技术也得到了极大的发展。大量清洁能源以分布式电源的形式接入到配电网中既提高了清洁能源在能源使用中的比例,减少了传统能源对于环境的污染,但同时诸如风能、太阳能等可再生能源固有的间歇性和随机性也给配电网的稳定运行带来了较大的不确定性。为了应对高渗透率、大规模分布式电源接入对配电网稳定经济运行所提出的挑战,国内外学者在智能电网背景下提出了主动配电网的概念,即在主动配电网中,先进的通信技术、电力电子技术及智能控制技术的应用使得配电网可以协调所包含的分布式发电单元以及其他可控单元实现优化控制,保证配电网供电的安全性、可靠性和经济性。目前,配电网中分布式电源主要通过电力电子器件实现并网运行,尽管风光分布式电源具有一定的间歇性和随机性,给配电网的稳定运行带来了不利的影响,但有功的随机性也使得高渗透背景下配电网的无功控制具有较大的发掘潜力。分布式电源在可再生能源输出的低谷期可以输出较多的无功功率,给配电网提供无功电压支撑,降低配电网网损,提高配电网供电的经济性。当前配电网的无功优化控制建立在集中通信框架下,对于通信可靠性的要求较高,需要付出较大的通信成本,并且无功优化控制算法复杂,求解困难。而基于区内集中式、区间分布式的配电网分布式优化则有利于提高主动配电网无功优化控制策略对于通信的鲁棒性,且能简化集中式无功优化模型,有利于提高配电网控制的鲁棒性和供电的可靠性。
技术实现思路
技术问题:本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法,该控制方法基于等网损微增率法则和分布式通信架构,可以实现多个分区间的无功分布式协调优化,降低系统网损,提高主动配电网无功优化控制的鲁棒性和供电的可靠性。技术方案:为解决上述技术问题,本专利技术实施例采取一种基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法,该方法包括下述步骤:步骤10)进行初始化:根据主动配电网中分布式电源和无功补偿装置的分布位置,以及主动配电网的拓扑结构,将主动配电网分成Nz个分区,将所有两个相邻分区边界联络线上的任意一点复制到该两个相邻分区,并等效成两个虚拟发电单元,实现多个分区间相对独立;各个分区将与上游邻居分区相邻的边界节点作为平衡节点,分区控制器采集区内功率电压信息,初始化分区平衡节点的电压幅值和网损微增率,各分布式电源和无功补偿装置输出的无功功率初始值,以及分区边界节点的有功功率和无功功率,设置分区迭代次数k的初始值为1,并设定最大迭代次数;步骤20)进行分区无功优化求解:各个分区首先进行潮流计算,根据潮流计算的结果计算分区中各分布式电源和无功补偿装置的网损微增率,利用等网损微增率原则,求解各个分布式电源和无功补偿装置输出的无功功率调整量,得到第k次迭代的分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值,重新进行潮流计算,根据潮流计算结果计算分区平衡节点到分区边界节点的网损微增率;步骤30)进行分区间信息交互:各个分区根据最近一次潮流计算结果,将分区平衡节点的有功功率和无功功率信息传递至上游邻居分区,将分区边界节点的网损微增率信息以及电压信息传递至下游邻居分区;各个分区根据上游邻居分区传递的网损微增率信息和电压信息更新平衡节点的网损微增率和电压,根据下游邻居分区传递的有功功率和无功功率信息更新相应边界节点的有功功率和无功功率信息;步骤40)收敛性判断:判断主站节点有功功率偏差是否小于设定的收敛阈值,若是,则停止迭代,输出各分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值;若否,则判断是否达到最大迭代次数,若是,则停止迭代,输出各分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值,若否,则迭代次数加1,返回步骤20)。作为优选例,所述的步骤20)中,第k次迭代中第一次潮流计算后,分区m中各个分布式电源、无功补偿装置到平衡节点的网损微增率如式(1)所示:式中,表示第k次迭代中第一次潮流计算后,节点i处分布式电源或无功补偿装置到平衡节点的网损微增率;J(i)表示节点i到平衡节点的所有线路的集合;Rjl表示线路jl的电阻;表示第k次迭代中第一次潮流计算后,节点l处的电压幅值;表示第k次迭代中第一次潮流计算后,线路jl末端流向首端的无功功率;表示第k次迭代中第一次潮流计算后,线路jl首端流向末端的无功功率。作为优选例,所述的步骤20)中,分区m中分布式电源和无功补偿装置的总数量为Nm,各个分布式电源、无功补偿装置的无功功率调整量通过联立下述Nm个式(2)组成的方程组计算获得:式中,表示第k次迭代过程中线路jl末端流向首端的无功功率的变化量,其表达式如式(3)所示;若k=1,则表示分区m平衡节点处的网损微增率的初始值;若k>1,则表示第k-1次迭代后,与分区m平衡节点相邻的边界节点处的网损微增率;Rm0表示分区m平衡节点到配电网主站节点的线路电阻;若k=1,则表示分区m平衡节点输出的无功功率变化值的初始值;若k>1,表示第k-1次迭代过程中分区m平衡节点输出的无功功率的变化值,其表达式如式(4)所示;Bm表示与分区m相邻的分区标号集合;若k=1,则表示分区z平衡节点输出的无功功率变化量的初始值;若k>1,表示第k-1次迭代过程中,分区z平衡节点输出的无功功率变化量,其表达式如式(5)所示;表示第k次迭代过程中节点j处分布式电源或无功补偿装置的无功功率调整量;Gm表示分区m中分布式电源、无功补偿装置所在的节点集合;式中,u(j)表示分区m中线路j末端节点及线路j所有下游节点处存在的分布式电源或无功补偿装置所在的节点集合;表示第k次迭代过程中节点s处分布式电源或无功补偿装置的无功功率调整量;式中,若k=1,则表示分区m平衡节点输出的无功功率初始值;若k>1,则表示第k-1次迭代后分区m平衡节点输出的无功功率;若k=2,则表示分区m平衡节点输出的无功功率初始值,若k>2,则表示第k-2次迭代后分区m平衡节点输出的无功功率;式中,若k=1,则表示分区z平衡节点输出的无功功率初始值,若k>1,则表示第k-1次迭代后分区z平衡节点输出的无功功率;若k=2,则表示分区m平衡节点输出的无功功率初始值;若k>2,则表示第k-2次迭代后分区m平衡节点输出的无功功率;由于并联电容器输出的无功功率是离散值且动作次数有限,故设并联电容器的投切次数取整方式如式(6)所示:式中,表示节点i处并联电容器投入或切除的组数;函数fix(x)表示截尾取整函数;表示通过式(2)计算出节点i处分布式电源、无功补偿装置的无功功率调整量;Qci表示节点i处单组电容器的无功功率值;表示整数1、-1或0,由式(7)决定:式中,函数abs(x)表示取整函数;η表示阈值系数;校验无功功率调整量:对于分布式电源或无功出力连续的无功补偿装置,其无功功率调整量约束如式(8本文档来自技高网
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一种基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法

【技术保护点】
一种基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法,其特征在于,该方法包括下述步骤:步骤10)进行初始化:根据主动配电网中分布式电源和无功补偿装置的分布位置,以及主动配电网的拓扑结构,将主动配电网分成Nz个分区,将所有两个相邻分区边界联络线上的任意一点复制到该两个相邻分区,并等效成两个虚拟发电单元,实现多个分区间相对独立;各个分区将与上游邻居分区相邻的边界节点作为平衡节点,分区控制器采集区内功率电压信息,初始化分区平衡节点的电压幅值和网损微增率,各分布式电源和无功补偿装置输出的无功功率初始值,以及分区边界节点的有功功率和无功功率,设置分区迭代次数k的初始值为1,并设定最大迭代次数;步骤20)进行分区无功优化求解:各个分区首先进行潮流计算,根据潮流计算的结果计算分区中各分布式电源和无功补偿装置的网损微增率,利用等网损微增率原则,求解各个分布式电源和无功补偿装置输出的无功功率调整量,得到第k次迭代的分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值,重新进行潮流计算,根据潮流计算结果计算分区平衡节点到分区边界节点的网损微增率;步骤30)进行分区间信息交互:各个分区根据最近一次潮流计算结果,将分区平衡节点的有功功率和无功功率信息传递至上游邻居分区,将分区边界节点的网损微增率信息以及电压信息传递至下游邻居分区;各个分区根据上游邻居分区传递的网损微增率信息和电压信息更新平衡节点的网损微增率和电压,根据下游邻居分区传递的有功功率和无功功率信息更新相应边界节点的有功功率和无功功率信息;步骤40)收敛性判断:判断主站节点有功功率偏差是否小于设定的收敛阈值,若是,则停止迭代,输出各分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值;若否,则判断是否达到最大迭代次数,若是,则停止迭代,输出各分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值,若否,则迭代次数加1,返回步骤20)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法,其特征在于,该方法包括下述步骤:步骤10)进行初始化:根据主动配电网中分布式电源和无功补偿装置的分布位置,以及主动配电网的拓扑结构,将主动配电网分成Nz个分区,将所有两个相邻分区边界联络线上的任意一点复制到该两个相邻分区,并等效成两个虚拟发电单元,实现多个分区间相对独立;各个分区将与上游邻居分区相邻的边界节点作为平衡节点,分区控制器采集区内功率电压信息,初始化分区平衡节点的电压幅值和网损微增率,各分布式电源和无功补偿装置输出的无功功率初始值,以及分区边界节点的有功功率和无功功率,设置分区迭代次数k的初始值为1,并设定最大迭代次数;步骤20)进行分区无功优化求解:各个分区首先进行潮流计算,根据潮流计算的结果计算分区中各分布式电源和无功补偿装置的网损微增率,利用等网损微增率原则,求解各个分布式电源和无功补偿装置输出的无功功率调整量,得到第k次迭代的分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值,重新进行潮流计算,根据潮流计算结果计算分区平衡节点到分区边界节点的网损微增率;步骤30)进行分区间信息交互:各个分区根据最近一次潮流计算结果,将分区平衡节点的有功功率和无功功率信息传递至上游邻居分区,将分区边界节点的网损微增率信息以及电压信息传递至下游邻居分区;各个分区根据上游邻居分区传递的网损微增率信息和电压信息更新平衡节点的网损微增率和电压,根据下游邻居分区传递的有功功率和无功功率信息更新相应边界节点的有功功率和无功功率信息;步骤40)收敛性判断:判断主站节点有功功率偏差是否小于设定的收敛阈值,若是,则停止迭代,输出各分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值;若否,则判断是否达到最大迭代次数,若是,则停止迭代,输出各分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值,若否,则迭代次数加1,返回步骤20)。2.按照权利要求1所述的基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法,其特征在于,所述的步骤20)中,第k次迭代中第一次潮流计算后,分区m中各个分布式电源、无功补偿装置到平衡节点的网损微增率如式(1)所示:式中,表示第k次迭代中第一次潮流计算后,节点i处分布式电源或无功补偿装置到平衡节点的网损微增率;J(i)表示节点i到平衡节点的所有线路的集合;Rjl表示线路jl的电阻;表示第k次迭代中第一次潮流计算后,节点l处的电压幅值;表示第k次迭代中第一次潮流计算后,线路jl末端流向首端的无功功率;表示第k次迭代中第一次潮流计算后,线路jl首端流向末端的无功功率。3.按照权利要求1所述的基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法,其特征在于,所述的步骤20)中,分区m中分布式电源和无功补偿装置的总数量为Nm,各个分布式电源、无功补偿装置的无功功率调整量通过联立下述Nm个式(2)组成的方程组计算获得:式中,表示第k次迭代过程中线路jl末端流向首端的无功功率的变化量,其表达式如式(3)所示;若k=1,则表示分区m平衡节点处的网损微增率的初始值;若k>1,则表示第k-1次迭代后,与分区m平衡节点相邻的边界节点处的网损微增率;Rm0表示分区m平衡节点到配电网主站节点的线路电阻;若k=1,则表示分区m平衡节点输出的无功功率变化值的初始值;若k>1,表示第k-1次迭代过程中分区m平衡节点输出的无功功率的变化值,其表达式如式(4)所示;Bm表示与分区m相邻的分区标号集合;若k=1,则表示分区z平衡节点输出的无功功率变化量的初始值;若k>1,表示第k-1次迭代过程中,分区z平衡节点输出的无功功率变化量,其表达式如式(5)所示;表示第k次迭代过程中节点j处分布式电源或无功补偿装置的无功功率调整量;Gm表示分区m中分布式电源、无功补偿装置所在的节点集合;式中,u(j)表示分区m中线路j末端节点及线路j所有下游节点处存在的分布式电源或无功补偿装置所在的节点集合;表示第k次迭代过程中节点s处分布式电源或无功补偿装置的无功功...

【专利技术属性】
技术研发人员:顾伟陈明柳伟楼冠男曹戈
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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