一种主动配电网潮流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种主动配电网潮流计算方法，包括：获取配电系统的网络参数、节点负荷功率和配电系统概率模型的相关参数，根据机会约束规划方法，建立含间歇式DG的配电网动态无功优化模型；根据基于半不变量法的概率潮流计算方法计算该模型的概率潮流；根据补偿电容器组的配置信息，确定控制变量个数，采用整数编码方式对控制变量编码；采用带精英策略的遗传算法，对无功优化模型进行优化求解，得到配电系统的各节点电压、相角、支路功率和功率损耗。本发明专利技术公开的方法，以补偿电容器组作为无功补偿设备，通过无功优化方法充分考虑节点负荷功率和间歇性DG出力的时变性，使配电系统的潮流分布趋于稳定，运行效益和电压质量达到综合最优。

【技术实现步骤摘要】
一种主动配电网潮流计算方法
本专利技术涉及配电网分析、运行与控制
，尤其涉及一种主动配电网潮流计算方法。
技术介绍
主动配电网(Activedistributionnetwork，ADN)是由微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统。主动配电网可将多种类型的分布式发电单元组合在一起，有效发挥单一能源系统的优点，实现多种能源互补，提高整个微电网系统的效率、能源利用率和供电可靠性。接入主动配电网中的分布式发电单元包括清洁可再生能源发电的分布式风电(distributedwindgeneration，DWG)、光伏电池(photovoltaic，PV)等间歇性分布式电源(distributedgeneration，DG)，而间歇式DG的出力受环境气候的影响很大，具有明显的间歇性、随机性以及波动性，因此当间歇性DG接入主动配电网时会改变配电系统的潮流分布，从而对配电系统的节点电压和网络损耗产生极大的影响，因此，配电网的潮流计算对配电网的网损计算、规划、无功优化和运行控制都具有重大意义。现有技术中，针对配电网潮流计算中的动态无功优化方法包括以下几种：一是采用动态规划方法，确定未来24小时以内安装在馈线上的电容器的投切方案和有载调压变压器的档位控制方案；二是根据完整的非线性混合整数动态无功优化模型，采用非线性原对偶内点法内嵌罚函数的方法求解该模型，以解决变量离散化和控制设备动作次数限制之间的配合问题；三是将控制变量的动作次数约束还原为经济成本，并与当前时段下的电能损失费用共同构造目标函数，采用灾变遗传算法求解，以描述负荷动态变化时的无功优化问题；四是引入静止无功补偿器(SVC)作为配电网补偿设备，并考虑配电网中可控制无功输出的柴油发电机的无功贡献，以有功能耗费用、SVC安装费用、柴油发电机无功生产费用为目标函数，建立含分布式发电的配电网无功优化模型。但是，由于分布式电源自身表现出的间歇性和随机性的特点，使得这些电源仅仅依靠自身的调节能力很难满足负荷的功率平衡，尤其是在负荷突变的情况下，分布式电源出力无法响应这种变化，需要其他的电源或者储能装置来配合以提供支持和备用；多数的分布式电源需要通过电力电子接口并入配电网，容易影响用户的供电质量，外界的干扰还会导致频率和电压的不同步，从而拖垮整个系统。可见，现有的潮流计算方法优化对象单一，也未考虑间隙性DG输出功率的时变性，因此，现有的潮流计算方法采用确定性的变量和约束来处理间歇性DG出力，存在明显不确定性和波动性的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种主动配电网潮流计算方法，以解决现有的潮流计算方法采用确定性的变量和约束来处理间歇性DG出力，存在明显不确定性和波动性的问题。本专利技术提供了一种主动配电网潮流计算方法，该方法包括：获取配电系统的网络参数、节点负荷功率和配电系统概率模型的相关参数，根据机会约束规划方法，建立含间歇式DG的配电网动态无功优化模型；根据基于半不变量法的概率潮流计算方法，计算所述含间歇式DG的配电网动态无功优化模型的概率潮流；基于所述概率潮流的计算结果，根据投切到所述配电系统中补偿电容器组的配置信息，确定所述补偿电容器组的控制变量个数，采用整数编码方式，对所述补偿电容器组的控制变量进行编码；采用带精英策略的遗传算法，对编码后的所述含间歇式DG的配电网动态无功优化模型进行优化求解，得到所述配电系统的各节点电压、相角、支路功率和功率损耗。可选的，所述配电系统概率模型的生成方法包括：根据所述配电系统的网络参数，在无补偿电容器组和无间歇性DG并入配电系统时，计算所述配电系统的概率潮流；如果存在补偿电容器组和间歇性DG并入配电系统时，计算所述配电系统的当前概率潮流；根据所述概率潮流和所述当前概率潮流，建立配电系统概率模型；其中，所述配电系统概率模型包括：分布式风电概率模型和光伏电池概率模型。可选的，所述获取配电系统的网络参数、节点负荷功率和配电系统概率模型的相关参数，根据机会约束规划方法，建立含间歇式DG的配电网动态无功优化模型的过程，包括：将未来一天划分为若干个时段，获取各个时段内所述配电系统的网络参数、节点负荷功率和配电系统概率模型的相关参数；采用机会约束规划方法，优化在所述各个时段内投切到配电网的补偿电容器组的容量；确定所述优化容量的目标函数，根据约束条件，建立含间歇式DG的配电网动态无功优化模型；其中，所述配电系统的网络参数包括：配电网三相电流、电压和相位的矢量值；所述相关参数包括：节点数、节点电压、节点电流和节点功率。可选的，所述目标函数的表达式包括：式中，N为划分的时段数；Ti为i时段的运行时间；Closs为系统节约的网损电价；为i时段系统节约的网损期望值；Cgas为单位废气排放费用；为i时段减少的废气排放量期望值；δ为将电压改善指标转换成经济效益的衡量因素；为电压改善指标期望值。可选的，所述约束条件包括不等式约束条件和机会约束条件；其中，所述不等式约束条件的约束式包括：所述机会约束条件的约束式包括：式中，NDWG、NPV分别为配电系统安装分布式风电和光伏电池的节点数；PjDWG为第j号节点DWG有功输出；PkPV为第k号节点PV有功输出；为系统最大负荷功率；分别为第i号节点的电压上下限和期望值；P{·}表示{·}中事件成立的概率；分别为支路l的传输有功功率期望值及其上限；ρ、λi、ωl分别为穿透功率系数、节点i的电压约束置信水平和支路l的潮流约束置信水平；ηn、分别为第n号节点C的投切次数及其最大日允许投切次数。可选的，所述根据基于半不变量法的概率潮流计算方法，计算所述含间歇式DG的配电网动态无功优化模型的概率潮流的过程，包括：根据所述配电系统的节点负荷功率和间歇式DG的出力，采用功率方程矩阵，在基准运行点处利用泰勒级数展开公式对所述功率方程矩阵进行展开，再根据半不量法，计算所述含间歇式DG的配电网动态无功优化模型的状态变量和支路潮流的概率分布；其中，所述功率方程矩阵的表达式包括：式中，W为节点有功和无功注入列向量；Z为支路有功和无功潮流列向量；f为节点功率平衡方程；g为支路潮流方程。可选的，所述采用整数编码方式，对补偿电容器组的控制变量进行编码的过程，包括：根据每个所述补偿电容器组的可投切容量离散整数值，确定每个所述控制变量的基本字符，得到基本字符集；设定隶属于不同所述控制变量的基因的可选编码值与所述基本字符集中的元素一一对应，如果所述基因中存在与所述基本字符值不对应的编码值，则消除所述编码值；其中，所述基本字符集包括：所述控制变量的初始值、所述控制变量在每次投切之后的容量值和所述控制变量每次投切的时段；所述整数编码的格式包括：式中，Xn为第n号节点补偿电容器组的控制变量；为第n号节点补偿电容器组的控制变量的初始值；为第n号节点补偿电容器组的第k次投切之后的容量值；为第n号节点补偿电容器组的第k次投切的时段，且规定各投切时段互不相同。可选的，所述带精英策略的遗传算法，对编码后的所述含间歇式DG的配电网动态无功优化模型进行优化求解，得到所述配电系统的各节点电压和功率损耗的过程，包括：根据所述编码后的含间歇式DG的配电网动态无功优化模型设定遗传参数，生成初始种群；其中，将所述初始种群作为父代种群；对所述初始种群中的各个个体进行概率潮流计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动配电网潮流计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取配电系统的网络参数、节点负荷功率和配电系统概率模型的相关参数，根据机会约束规划方法，建立含间歇式DG的配电网动态无功优化模型；根据基于半不变量法的概率潮流计算方法，计算所述含间歇式DG的配电网动态无功优化模型的概率潮流；基于所述概率潮流的计算结果，根据投切到所述配电系统中补偿电容器组的配置信息，确定所述补偿电容器组的控制变量个数，采用整数编码方式，对所述补偿电容器组的控制变量进行编码；采用带精英策略的遗传算法，对编码后的所述含间歇式DG的配电网动态无功优化模型进行优化求解，得到所述配电系统的各节点电压、相角、支路功率和功率损耗。

【技术特征摘要】
1.一种主动配电网潮流计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取配电系统的网络参数、节点负荷功率和配电系统概率模型的相关参数，根据机会约束规划方法，建立含间歇式DG的配电网动态无功优化模型；根据基于半不变量法的概率潮流计算方法，计算所述含间歇式DG的配电网动态无功优化模型的概率潮流；基于所述概率潮流的计算结果，根据投切到所述配电系统中补偿电容器组的配置信息，确定所述补偿电容器组的控制变量个数，采用整数编码方式，对所述补偿电容器组的控制变量进行编码；采用带精英策略的遗传算法，对编码后的所述含间歇式DG的配电网动态无功优化模型进行优化求解，得到所述配电系统的各节点电压、相角、支路功率和功率损耗。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配电系统概率模型的生成方法包括：根据所述配电系统的网络参数，在无补偿电容器组和无间歇性DG并入配电系统时，计算所述配电系统的概率潮流；如果存在补偿电容器组和间歇性DG并入配电系统时，计算所述配电系统的当前概率潮流；根据所述概率潮流和所述当前概率潮流，建立配电系统概率模型；其中，所述配电系统概率模型包括：分布式风电概率模型和光伏电池概率模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取配电系统的网络参数、节点负荷功率和配电系统概率模型的相关参数，根据机会约束规划方法，建立含间歇式DG的配电网动态无功优化模型的过程，包括：将未来一天划分为若干个时段，获取各个时段内所述配电系统的网络参数、节点负荷功率和配电系统概率模型的相关参数；采用机会约束规划方法，优化在所述各个时段内投切到配电网的补偿电容器组的容量；确定所述优化容量的目标函数，根据约束条件，建立含间歇式DG的配电网动态无功优化模型；其中，所述配电系统的网络参数包括：配电网三相电流、电压和相位的矢量值；所述相关参数包括：节点数、节点电压、节点电流和节点功率。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标函数的表达式包括：式中，N为划分的时段数；Ti为i时段的运行时间；Closs为系统节约的网损电价；为i时段系统节约的网损期望值；Cgas为单位废气排放费用；为i时段减少的废气排放量期望值；δ为将电压改善指标转换成经济效益的衡量因素；为电压改善指标期望值。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括不等式约束条件和机会约束条件；其中，所述不等式约束条件的约束式包括：所述机会约束条件的约束式包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：沈鑫，马红升，关文举，闫永梅，唐立军，常亚东，毛天，张林山，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53