一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法技术

本发明专利技术公开了一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法，包括：分别获取配电网工作点、运行域以及运行边界的定义，获取运行域的数学模型；获取DG出力约束及运行域边界、系统潮流等式约束及运行域边界、电压偏移约束及电压边界、反向潮流约束及反向潮流边界、馈线容量约束及馈线容量边界；根据计算结果，获取给定配电网中分布式电源和微网的运行域。本方法不需要进行N‑1仿真，而是通过潮流计算得出系统中各个工作点的工作状态，并判断各工作点是否处于安全运行状态；在潮流计算中，考虑了节点电压以及潮流损耗，得到精确的结果；给出了配电网中各个DG和微网的出力范围，方便调度人员对电网进行调控，因此具有快速准确实用的优点。

A method for computing the operating area of distributed power and Microgrid in distribution network

The invention discloses a distributed computing power distribution network and Microgrid operation domain solution method, including: the definition of distribution network were obtained, running and running work domain boundaries, the mathematical model for running the domain; get DG output constraints and operation system, the boundary flow equations and boundary voltage operation offset voltage, reverse power flow constraints and boundary constraints and reverse flow boundary, feeder capacity constraints and feeder capacity boundary; according to the calculation results, obtain the distributed power distribution network is given and Microgrid operation domain. This method does not require N 1 simulation, but through the power flow calculation of various working point in the system working state, and determine the working point is in a safe operating state; in power flow calculation, considering the node voltage and power loss, obtain accurate results; gives the output range of the distribution network and DG microgrid, convenient dispatch personnel to control power network, so as to have the advantages of fast and accurate and practical.

【技术实现步骤摘要】
一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法
本专利技术涉及配电网领域，尤其涉及一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法。
技术介绍
近年来，分布式电源(DG)以其高效、环保的优点正大量接入配电网中[1]。但由于DG的接入，使得配电网由原来单一的电能分配角色转变为集电能收集、传输、存储和分配于一体的新型电力交换系统，这必然在以下方面引起一系列的问题：电力系统负荷预测、系统规划、系统潮流、电网调度、电网稳定性、保护装置等。其中，潮流反向、过流和节点电压越限问题最为突出[2]。目前，配电网对DG接纳能力的研究主要集中在光伏发电的最大准入容量以及渗透率方面，根据传统机组调节范围、潮流等限制条件，可以得出配电网的最大消纳能力，并通过负荷转移、储能、弃光等手段提高电网的消纳能力[3]。但其研究的消纳能力是安装在系统内所有DG的出力总和，并未给出每个DG的出力大小。此外，由于很多DG具有间歇性特征，在单机接入之外，研究人员提出一种新的DG组织形式和结构，即微电网。微电网的提出增强了DG的可控性，但对微网出力范围控制研究也很少[4]。利用安全域理念可以观察工作点与安全域边界的相对关系，从而得出工作点的安全裕度和最优控制信息[5]。目前配电网安全域的研究取得了一定的成果，通过考虑N-1安全性准则等约束条件得到常规配电系统安全域[6]。在DG大量接入配电网后的安全域研究尚显缺乏。参考文献：[1]余贻鑫,栾文鹏.智能电网述评[J].中国电机工程学报,2009,29(34):1-8.[2]裴玮,盛鹍,孔力,等.分布式电源对配网供电电压质量的影响与改善[J].中国电机工程学报,2008,28(13):152-157.[3]赵波,韦立坤,徐志成,等.计及储能系统的馈线光伏消纳能力随即场景分析[J].电力系统自动化,2015,39(9):34-40.[4]鲁宗相,王彩霞,闵勇,等.微电网研究综述[J].电力系统自动化,2007,31(19):100-107.[5]肖峻，谷文卓，王成山.面向智能配电系统的安全域模型[J].电力系统自动化，2013，37(8)：14-19[6]肖峻,贺琪博,苏歩芸.基于安全域的智能配电网安全高效运行模式[J].电力系统自动化,2014,38(19):52-60.
技术实现思路
本专利技术提供了一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法，本专利技术对给定配电网，能计算得到配电网中DG和微网的运行域，详见下文描述：一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法，所述运行域求解方法包括以下步骤：分别获取配电网工作点、运行域以及运行边界的定义，并获取运行域的数学模型；获取DG出力约束及运行域边界、系统潮流等式约束及运行域边界、电压偏移约束及电压边界、反向潮流约束及反向潮流边界、馈线容量约束及馈线容量边界；根据上述步骤中的计算结果，获取给定配电网中分布式电源和微网的运行域。其中，所述运行域的数学模型具体为：ΩDGDR＝{Z|W(fi)≤0},i＝1,2...,n其中，Z表示DG或微网的功率值；W(fi)表示满足系统安全运行的约束条件，n为约束条件的个数；i代表第i个约束条件。其中，所述DG出力约束具体为：式中：表示DG出力，分别表示DG出力上下限，所有DG出力大小不能超过额定容量。其中，所述系统潮流等式约束具体为：式中：Gij为节点间导纳的实部，Bij为节点间导纳的虚部，Ωn为与负荷节点i直接相连的所有负荷节点集合，Ωl为负荷节点集合；θij为节点间电压相角差；Ui为负荷节点i的节点电压；Uj为负荷节点j的节点电压；Pi为节点i的有功功率；Qi为节点i的无功功率。其中，所述电压偏移约束具体为：Vmin≤V≤Vmax式中：Vmax和Vmin分别表示电压偏移上下限，V表示节点电压，所有节点电压不超过电压偏移上下限。其中，所述反向潮流约束具体为：L1≥0式中：L1为馈线出口处的线路容量，馈线出口潮流不反向。其中，所述馈线容量约束具体为：L≤Lmax式中：Lmax为馈线额定容量；L为馈线容量，所有馈线容量不超过其额定容量。其中，所述分布式电源和微网的运行域具体为：本专利技术提供的技术方案的有益效果是：本专利技术提出了一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域的方法，本方法不需要进行N-1仿真，而是通过潮流计算得出系统中各个工作点的工作状态，并判断各工作点是否处于安全运行状态；本方法在潮流计算中，考虑了节点电压以及潮流损耗，可以得到更为精确的结果；本方法给出了配电网中各个DG和微网的出力范围，方便调度人员对电网进行调控，因此这种方法具有快速准确实用的优点。附图说明图1为一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法的流程图；图2为电压边界求解计算的流程图；图3为反向潮流边界求解计算的流程图；图4为馈线容量边界求解计算的流程图；图5为算例的示意图；图6为DG和微网二维运行域的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例1本专利技术实施例提出运行域的概念，得到了配电网中DG和微网的运行域，为高渗透率可再生能源配电系统的安全高效运行提供理论指导，参见图1，该方法包括以下步骤：101：分别获取配电网工作点、运行域以及运行边界的定义，并获取运行域的数学模型；102：获取DG出力约束及运行域边界、系统潮流等式约束及运行域边界、电压偏移约束及电压边界、反向潮流约束及反向潮流边界、馈线容量约束及馈线容量边界；103：根据步骤101和步骤102中的计算结果，获取给定配电网中分布式电源(DG)和微网的运行域。综上所述，本专利技术实施例提出计及电压约束和网损等潮流条件的运行域概念，通过分布式电源(DG)出力范围、节点电压、支路容量等约束条件，得出配电网中DG的运行范围，并扩展到接入配电网的微网(MG)。通过该方法，可以得到任意给定配电网中分布式电源DG和微网的运行域。实施例2下面结合具体的计算公式、实例、图2-图4对实施例1中的方案进行详细介绍，详见下文描述：201：配电网运行域的定义与数学模型；(1)工作点的定义配电网某个运行状态简称工作点，即某个瞬态下所有节点支路的功率电压数据以及运行方式。(2)运行域的定义及数学模型配电网运行域(DSDR)定义：运行中使所有节点均满足安全运行约束条件工作点的集合。如果工作点满足运行约束条件，则称其为运行安全的或N-0安全，否则称其不安全。运行域给出了电力系统满足安全约束的最大利用范围，能够非常方便进行安全评价并优化系统状态。如果观察DG或微网出力范围，以DG或微网功率为变量，所得出的运行域即称为DG或微网运行域，记为ΩDGDR，数学模型如下：ΩDGDR＝{Z|W(fi)≤0},i＝1,2...,n(1)其中，Z表示DG或微网的功率值；W(fi)表示满足系统安全运行的约束条件，i代表约束条件的个数。(3)运行边界的定义运行边界定义为使W(fi)＝0的工作点的集合。安全工作点和不安全工作点之间存在一个运行边界，运行边界构成封闭的区域，即为配电网运行域。运行域边界内部工作点都是安全的，外部工作点都是不安全的。其中，电压边界定义为使系统节点电压极值等于电压偏移上下限的工作点的集合；反向潮流边界定义为馈线出口处潮流为0的工作点的集合；线路容量边界本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法，其特征在于，所述运行域求解方法包括以下步骤：分别获取配电网工作点、运行域以及运行边界的定义，并获取运行域的数学模型；获取DG出力约束及运行域边界、系统潮流等式约束及运行域边界、电压偏移约束及电压边界、反向潮流约束及反向潮流边界、馈线容量约束及馈线容量边界；根据上述步骤中的计算结果，获取给定配电网中分布式电源和微网的运行域。

【技术特征摘要】
1.一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法，其特征在于，所述运行域求解方法包括以下步骤：分别获取配电网工作点、运行域以及运行边界的定义，并获取运行域的数学模型；获取DG出力约束及运行域边界、系统潮流等式约束及运行域边界、电压偏移约束及电压边界、反向潮流约束及反向潮流边界、馈线容量约束及馈线容量边界；根据上述步骤中的计算结果，获取给定配电网中分布式电源和微网的运行域。2.根据权利要求1所述的一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法，其特征在于，所述运行域的数学模型具体为：ΩDGDR＝{Z|W(fi)≤0},i＝1,2...,n其中，Z表示DG或微网的功率值；W(fi)表示满足系统安全运行的约束条件，n为约束条件的个数；i代表第i个约束条件。3.根据权利要求2所述的一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法，其特征在于，所述DG出力约束具体为：式中：表示DG出力，分别表示DG出力上下限，所有DG出力大小不能超过额定容量。4.根据权利要求3所述的一种计算配电网中分布式电源和微网的运行域求解方法，其特征在于，所述系统潮流等式约束具体为：式中：Gij为节点间导纳的实部，Bij为节点间导纳的虚部，Ωn为与负荷节点i直...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖峻，王博，张泽群，祖国强，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12