基于主动配电网的无功电压协调控制策略制造技术

本发明专利技术公开了基于主动配电网的无功电压协调控制策略，包括如下步骤：建立主动配电网电压优化模型；基于摄动法计算主动配电网中的电压灵敏度及影响因子；根据影响因子实现主动配电网全局无功电压优化计算；利用区域参数对区域内各点电压值进行估算，采用区域电压越限偏差作为实时电压优化参考量，实现局部电压优化；本发明专利技术通过全局优化以电压偏差最低为目标，采用摄动法对全局电压优化进行求解；对于区域电压优化，利用区域参数对区域内各点电压值进行估算，仍采用区域电压越限偏差作为实时电压优化参考量，对无功调节设备进行实时协调控制以确保网络的实时电压质量。

【技术实现步骤摘要】
基于主动配电网的无功电压协调控制策略
本专利技术涉及配电网电压调控
，具体涉及基于主动配电网的无功电压协调控制策略。
技术介绍
对于近年来在国外兴起的主动配电网，其相对于传统配电网来说，大量分布式能源、储能系统和大量协调控制器的接入对配网运行管理提出了更高的要求。为适应对主动配电网的管理，主动配电网管理的目标是实现对整个网络的灵活应用，提高现有网络的资产利用率。要实施主动配电网的有效管理需要一系列的技术解决方案，特别是其赋予自动控制系统新的需求。目前关于主动配电网电压控制的方法主要分为基于“触发式”电压控制策略和基于整体协调的电压控制策略两种。在主动配电网的“触发式”电压控制中，通常通过控制对象及时序的不同将整个电压控制分为一系列的控制环节，每个控制环节可以包含控制动作及计算等多部分组成，继而通过一定的判定条件对不同的控制环节进行触发，最终达到控制电压的目的。基于整体协调的电压控制策略是根据实时采集到的值，通过集中的运算统一输出所有控制设备的动作方式，再进行控制指令的下发。这种控制策略需要选取一种合适的核心算法来进行控制结果的计算，如传统的数学规划算法和人工智能算法等。在传统配电网中，沿馈线潮流方向电压逐渐降低，在进行电压控制时通过首末端电压量测就可以判断该条馈线是否存在电压越限，电压控制相对简单。主动配电网中由于DG的接入，馈线上各负荷节点处的电压尤其是DG接入点处的电压会被明显抬高，与此同时，网络中的网络损耗、潮流分布等也会随之改变，从而使得网络中电压控制关键节点和控制目标函数的选择相比于传统配电网在很多个方面发生了改变，增加了电压控制的难度。因此，需要利用主动配电网能量管理技术，灵活接入大规模分布式能源、灵活安排运行方式，实现无功电压协调控制。保证证电能质量和供电可靠性，保证网络的安全可靠运行。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种基于主动配电网能量管理系统的电压优化控制策略，全局优化以电压偏差最低为目标，采用摄动法对全局电压优化进行求解；对于区域电压优化，利用区域参数对区域内各点电压值进行估算，仍采用区域电压越限偏差作为实时电压优化参考量，对无功调节设备进行实时协调控制以确保网络的实时电压质量。本专利技术通过以下技术方案实现：基于主动配电网的无功电压协调控制策略，包括如下步骤：步骤1.建立主动配电网电压优化模型；步骤2.基于摄动法计算主动配电网中的电压灵敏度及影响因子；步骤3.根据影响因子实现主动配电网全局无功电压优化计算；步骤4.利用区域参数对区域内各点电压值进行估算，采用区域电压越限偏差作为实时电压优化参考量，实现局部电压优化。本专利技术进一步技术改进方案是：其中，步骤1包括：1-1.确定电压优化目标函数，主动配电网最优无功调节的目标函数是针对整个调度周期的电压波动进行优化，其优化目标如下：上式F为以调度周期内所有关键节点电压波动最小为目标函数，其中ΔU(t)代表某一关键节点某一时刻的电压波动，∑表示对各个节点各个时段的电压差进行求和,l代表关键节点的个数，k代表选取的时间断面的个数，min代表求取最小值；1-2.确定主动配电网无功电压最优调节的约束条件，首先配电网需要满足常规的节点电压约束、支路潮流约束以及储能单元的充放电功率约束函数；除此之外，主动配电网的无功电压最优调节的约束条件还包括如下；Pf(t)＝PF(PESS-j(t)，QESS-j(t))Qf(t)＝PF(PESs-j(t),QEss-j(t))上面两式的含义是指在整个调度周期内任一时刻馈线的出口功率与该时刻每个分布式电源出力、储能系统的充放电功率约束，其本质上是要求时时满足含分布式能源的配网潮流等式约束；其中Pf(t)和Qf(t)分别代表任一时刻馈线出口的有功和无功，PF代表馈线出口功率与储能系统的充放电功率约束函数，PESS-j(t)和QESS-j(t)分别代表储能系统的充放电有功和无功。本专利技术进一步技术改进方案是：步骤2包括：2-1.初始状态的求解和记录，读取各储能系统的有功和无功出力，读取电网的初试运行参数，包括光伏的出力情况以及负荷的状态；利用外部平台的潮流计算函数对配电网内的初始潮流进行计算并记录其初始状态；2-2.利用摄动法为系统设置微小的摄动，并对产生摄动后的系统重新进行潮流计算，具体来说，将各节点注入的无功作为摄动量，计算摄动后系统的变化；2-3.根据加入摄动后的潮流计算结果，计算电压灵敏度矩阵和影响因子；灵敏度矩阵表示系统电压与功率变化的关系；影响因子可由灵敏度矩阵求得，代表节点之间电力联系的紧密程度。本专利技术进一步技术改进方案是：步骤3包括：3-1.读取各节点的初始状态，通过量测装置读取各节点的电压以及无功功率，同时读取由步骤2计算所得的电压灵敏度数据；3-2.目标电压的设置，用户通过控制界面选择优化的目标电压作为电压控制的目标，若用户未设置目标电压，则选择平均电压作为计算基础；3-3.目标功率的估算，求取目标电压与实际电压的差值，当目标电压大于实际电压时，选用增加方向的灵敏度矩阵进行计算；反之使用减少方向的灵敏度矩阵；由各节点电压差值按照灵敏度矩阵求出功率差值，从而得到目标功率；3-4.按照全局电压优化计算的结果，根据目标功率对各节点进行无功调节，从而实现配电网全局无功电压优化。本专利技术进一步技术改进方案是：步骤4包括：4-1.估算馈线最大电压值和最小电压值，分布式发电接入馈线之前，馈线的电压最低点位于馈线的末端，馈线电压调节装置SVR在监测到电压最低点的电压低于电压下限值时，会调节SVR的分接头位置，抬高SVR下游节点的电压水平而当DG接入馈线以后，特别是靠近末端的位置时，馈线的电压最低点位置将会向上游前移，此时末端节点的电压由于DG的作用并不越限，因此SVR此时会拒动，而实际上馈线的电压最低点可能还是有发生电压越下限的现象，因此，为计算电压越限制，必须预先估计馈线上最大及最小电压值；4-2.由于分布式发电会提升接入点的电压，当分布式发电的出力过大时，其电压甚至会超过首端电压，因此馈线的最大电压值肯定存在于分布式发电接入点或者馈线首端；4-3.馈线的最小电压值需要根据馈线的潮流大小及方向进行判断得出，通过馈线在分段点以及T接分支节点安装的馈线终端装置(FTU)，其采集的功率及电压信息为馈线的最小电压值估计提供了必要的数据基础；4-4.通过馈线电压最大值及电压最小值的估算，可以计算出馈线电压的最大越限值ΔUf，最终经过死区控制和PI控制实现馈线无功-电压的实时闭环控制，对无功调节设备进行实时协调控制以确保网络的实时电压质量，实现区域的电压优化。本专利技术与现有技术相比，具有以下明显优点：一、本专利技术所提供的技术方案中，就全局和局部的电压优化分别提出了对应的控制策略，在全局优化的层面，主要通过摄动法对配电网电压优化进行计算，保证主动配电网关键节点24小时电压波动尽量的平缓；在局部优化控制层面，通过馈线电压协调控制器通过馈线FTU的采集数据估算馈线最大电压值和最小电压值，并求解出电压越限值，使得配电网局部保持电压不越限的稳定运行状态。二、本专利技术所提供的技术方案，在保证配电网短时间电压稳定的前提下，针对整个调度周期的电压波动进行优化，能提高主动配电网运行的稳定性，对主动配电网的发展有重大意义。附图说明图1为本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于主动配电网的无功电压协调控制策略，其特征在于：所述控制策略包括如下步骤：步骤1.建立主动配电网电压优化模型；步骤2.基于摄动法计算主动配电网中的电压灵敏度及影响因子；步骤3.根据影响因子实现主动配电网全局无功电压优化计算；步骤4.利用区域参数对区域内各点电压值进行估算，采用区域电压越限偏差作为实时电压优化参考量，实现局部电压优化。

【技术特征摘要】
1.基于主动配电网的无功电压协调控制策略，其特征在于：所述控制策略包括如下步骤：步骤1.建立主动配电网电压优化模型；步骤2.基于摄动法计算主动配电网中的电压灵敏度及影响因子；步骤3.根据影响因子实现主动配电网全局无功电压优化计算；步骤4.利用区域参数对区域内各点电压值进行估算，采用区域电压越限偏差作为实时电压优化参考量，实现局部电压优化。2.根据权利要求1所述的基于主动配电网的无功电压协调控制策略，其特征在于：所述步骤1包括：1-1.确定电压优化目标函数，主动配电网最优无功调节的目标函数是针对整个调度周期的电压波动进行优化，其优化目标如下：上式F为以调度周期内所有关键节点电压波动最小为目标函数，其中ΔU(t)代表某一关键节点某一时刻的电压波动，∑表示对各个节点各个时段的电压差进行求和,l代表关键节点的个数，k代表选取的时间断面的个数，min代表求取最小值；1-2.确定主动配电网无功电压最优调节的约束条件，首先配电网需要满足常规的节点电压约束、支路潮流约束以及储能单元的充放电功率约束函数；除此之外，主动配电网的无功电压最优调节的约束条件还包括如下；Pf(t)＝PF(PESS-j(t)，QESS-j(t))Qf(t)＝PF(PESS-j(t)，QESS-j(t))上面两式的含义是指在整个调度周期内任一时刻馈线的出口功率与该时刻每个分布式电源出力、储能系统的充放电功率约束，其本质上是要求时时满足含分布式能源的配网潮流等式约束；其中Pf(t)和Qf(t)分别代表任一时刻馈线出口的有功和无功，PF代表馈线出口功率与储能系统的充放电功率约束函数，PESS-j(t)和QESS-j(t)分别代表储能系统的充放电有功和无功。3.根据权利要求1或2所述的基于主动配电网的无功电压协调控制策略，其特征在于：所述步骤2包括：2-1.初始状态的求解和记录，读取各储能系统的有功和无功出力，读取电网的初试运行参数，包括光伏的出力情况以及负荷的状态；利用外部平台的潮流计算函数对配电网内的初始潮流进行计算并记录其初始状态；2-2.利用摄动法为系统设置微小的摄动，并对产生摄动后的系统重新进行潮流计算，具体来说，将各节点注入的无功作为摄动量，计算摄动后系统的变化；2-3.根据加入摄动后的潮流计算结果，计算电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩文，徐晓春，刘东，王建春，黄玉辉，赫卫国，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司，上海交通大学，中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32