一种多时间尺度协调电压无功控制方法技术

本发明专利技术提供一种多时间尺度协调电压无功控制方法，利用多个电压无功控制设备的不同响应速度，采用两个时间尺度来调节电压，通过两阶段功率损失预测模型协调所述两个时间尺度，在满足不同时间尺度上的电压限制的同时减少总预期功率损失。在负载变化和可再生能源功率输出波动的情况下保持安全的电压水平，并且能够减少总预期功率损失。

A multi time scale coordinated voltage and reactive power control method

The invention provides a multi-time-scale coordinated voltage and reactive power control method, which utilizes different response speeds of multiple voltage and reactive power control devices, adopts two time scales to regulate voltage, and coordinates the two time scales by a two-stage power loss prediction model, while satisfying voltage limitations on different time scales. Reduce total expected power loss. Safe voltage levels are maintained with load variations and renewable energy output fluctuations, and total expected power losses can be reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种多时间尺度协调电压无功控制方法
本专利技术属于电力系统无功电压控制
，尤其涉及一种多时间尺度协调电压无功控制方法。
技术介绍
目前，传统能源一方面日渐枯竭，一方面对环境污染严重，寻求新的可再生能源已成为迫切需求。近些年来，可再生能源产业发展迅猛，尤其在风电、光伏产业方面，装机规模不断增大。在配电网中，线路电阻较大，这使得可再生能源产生的有功功率对电网电压造成较大的影响，随着可再生能源的接入比例不断增大，注入大量的有功功率，使得配电网的净负荷量减少，从而使得母线电压提升，有可能发生电压越限。另外，可再生能源输出功率的不确定性以及负荷的随机波动，将会导致配电网中电压的波动和不确定性，因此，研究高可再生能源渗透分布系统的电压无功控制策略十分有必要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种多时间尺度协调电压无功控制方法，以解决可再生能源接入配电网导致配电网电压出现不稳定及不确定性的技术问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。本专利技术采用如下技术方案：在一些可选的实施例中，提供一种多时间尺度协调电压无功控制方法，包括：利用多个电压无功控制设备的不同响应速度，采用两个时间尺度来调节电压，通过两阶段功率损失预测模型协调所述两个时间尺度，在满足不同时间尺度上的电压限制的同时减少总预期功率损失。在一些可选的实施例中，所述电压无功控制设备包括：慢速响应速度设备及快速响应速度设备；所述慢速响应速度设备包括：电容器组及有载调压变压器；所述快速响应速度设备包括：光伏逆变器及静止无功发生器。在一些可选的实施例中，所述两阶段功率损失预测模型为：min{f(x)+E[g(x,ξ)]}；其中，x是第一阶段的决策，ξ是可能发生的场景，yk是根据第一阶段决策和可能发生的场景做出的第二阶段的决策，ρk是第k个场景可能发生的概率，F为第一阶段可能做出的决策集合，Ω(x,ξ)是考虑第一阶段决策和可能发生的场景下第二阶段可能做出的决策，f(x)是对应于第一阶段决策结果的功率损耗，即慢时间尺度内的功率损失，E[g(x,ξ)]是对应于各个可能的场景第二阶段决策结果功率损耗的期望值，即一个慢时间尺度下每个快时间尺度的总功率损失；在做出第一阶段决策时，不考虑ξ，在第二阶段，ξ为可用，用第二阶段的决策补偿第一阶段忽略负载和可再生能源功率输出的随机波动造成的不利影响。在一些可选的实施例中，所述两个时间尺度为慢时间尺度及快时间尺度；所述慢时间尺度的时间间隔为一个小时，按照负载的需求变化，利用所述慢速响应速度设备调整慢速电压变化；所述快时间尺度的时间间隔为15分钟，通过预测每15分钟内负载和可再生能源功率输出，并考虑负载和可再生能源的不确定因素，优化所述快速响应速度设备的无功输出。在一些可选的实施例中，所述不确定因素包括：负载的随机波动和可再生能源功率输出的随机波动，可再生能源功率输出的随机波动遵循beta分布，负载的随机波动遵循正态分布。本专利技术所带来的有益效果：在两个时间尺度上调节电压，在保证安全电压水平的前提下，还能有效降低总预期功率损耗；相比于传统的确定性无功电压控制方法通过同时调度所有的电容器和光伏逆变器调节电压，而不考虑负载和可再生能源的不确定性，本专利技术所提出的无功电压控制方法可以在随机负载和可再生能源输出变化的情况下保持安全的电压水平，并且由于充分利用了多个无功电压控制设备的不同响应速度，能够动态跟踪电压波动，降低了能量损失。为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。附图说明图1为本专利技术的控制原理图。图2为本专利技术可再生能源输出功率所遵循的beta分布曲线图；图3为本专利技术负载波动所遵循的正态分布曲线图。具体实施方式以下描述和附图充分地示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本专利技术的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。如图1所示，在一些说明性的实施例中，本专利技术提供一种应用于高可再生能源渗透分布系统的多时间尺度协调电压无功控制方法，包括：利用多个电压无功控制设备的不同响应速度，采用两个时间尺度来调节电压，通过两阶段功率损失预测模型协调所述两个时间尺度，动态跟踪由于不确定因素造成的电压波动，在满足不同时间尺度上的电压限制的同时减少总预期功率损失。其中，电压无功控制设备包括：慢速响应速度设备及快速响应速度设备。慢速响应速度设备包括：电容器组及有载调压变压器，电容器组及有载调压变压器是响应速度相对较慢的机械装置，其响应速度不足以适应负载的随机波动和可再生能源功率输出的波动，且频繁操作会大大缩短这类设备的使用寿命。快速响应速度设备包括：光伏逆变器及静止无功发生器，光伏逆变器及静止无功发生器是电力电子设备，可以快速提供所需的无功功率，响应速度快。因为负载的随机波动和可再生能源功率输出的波动性，会使电网电压产生波动，而不同的电压无功控制设备具有不同的响应速度，因此本专利技术在两个时间尺度上进行电压调节，两个时间尺度为慢时间尺度及快时间尺度。慢时间尺度的时间间隔为一个小时，按照负载的需求变化，利用所述慢速响应速度设备调整慢速电压变化，每个小时响应一次，不考虑短期的不确定因素。快时间尺度的时间间隔为15分钟，通过预测每15分钟内负载和可再生能源功率输出，并考虑负载和可再生能源的不确定因素，优化光伏逆变器及静止无功发生器的无功输出，动态跟踪电压波动。为了实现电压在两个时间尺度上的调节，本专利技术提出一种两阶段功率损失预测模型，两阶段功率损失预测模型在满足不同时间尺度上的电压限制的同时使功率损失最小化。两阶段功率损失预测模型模型以总预期功率损失最小为目标函数，目标函数包括两部分：第一阶段决策结果对应的功率损失和第二阶段决策结果对应的功率损失的整体期望值。两阶段功率损失预测模型如下：min{f(x)+E[g(x,ξ)]}；其中，x是第一阶段的决策，ξ是可能发生的场景，yk是根据第一阶段决策和可能发生的场景做出的第二阶段的决策，ρk是第k个场景可能发生的概率，F为第一阶段可能做出的决策集合，Ω(x,ξ)是考虑第一阶段决策和可能发生的场景下第二阶段可能做出的决策，f(x)是对应于第一阶段决策结果的功率损耗，即慢时间尺度内的功率损失，E[g(x,ξ)]是对应于各个可能的场景第二阶段决策结果功率损耗的期望值，即一个慢时间尺度下每个快时间尺度的总功率损失。在做出第一阶段决策时，不考虑负载和可再生能源功率输出的短期不确定因素，即不考虑可能发生的场景ξ，并且第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多时间尺度协调电压无功控制方法，其特征在于，包括：利用多个电压无功控制设备的不同响应速度，采用两个时间尺度来调节电压，通过两阶段功率损失预测模型协调所述两个时间尺度，在满足不同时间尺度上的电压限制的同时减少总预期功率损失。

【技术特征摘要】
1.一种多时间尺度协调电压无功控制方法，其特征在于，包括：利用多个电压无功控制设备的不同响应速度，采用两个时间尺度来调节电压，通过两阶段功率损失预测模型协调所述两个时间尺度，在满足不同时间尺度上的电压限制的同时减少总预期功率损失。2.根据权利要求1所述的一种多时间尺度协调电压无功控制方法，其特征在于，所述电压无功控制设备包括：慢速响应速度设备及快速响应速度设备；所述慢速响应速度设备包括：电容器组及有载调压变压器；所述快速响应速度设备包括：光伏逆变器及静止无功发生器。3.根据权利要求2所述的一种多时间尺度协调电压无功控制方法，其特征在于，所述两阶段功率损失预测模型为：min{f(x)+E[g(x,ξ)]}；其中，x是第一阶段的决策，ξ是可能发生的场景，yk是根据第一阶段决策和可能发生的场景做出的第二阶段的决策，ρk是第k个场景可能发生的概率，F为第一阶段可能做出的决策集合，Ω(x,ξ)是考虑第一阶段决策和可能发生的场景下第二阶段可能做出的决策，f(x)是对应于第一阶段...

【专利技术属性】
技术研发人员：范立新，颜全椿，徐妍，李辰龙，顾文，徐钢，刘亚南，杨宏宇，都晨，汤奕，王琦，俞智鹏，
申请(专利权)人：江苏方天电力技术有限公司，国网江苏省电力有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32