一种微网中重要节点电能质量治理方法技术

本发明专利技术公开了一种微网中重要节点电能质量治理方法，在两节点及多节点单重要问题模型建立和分析的理论基础上，通过数学规划模型将电能质量补偿装置配置分解为主问题和子问题，主问题负责处理电能质量补偿装置的安装位置，子问题负责处理电能质量补偿装置的输出指令电流问题，创新性的通过主问题和子问题反复迭代得到最优配置方法。有效的解决了当微网中由于条件关系电能质量补偿设备不能安装在每个关键节点处时，传统的就地补偿工作方式将不再适用的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微网中重要节点电能质量治理方法
本专利技术涉及一种微网中重要节点电能质量治理方法，属于分布式发电供能系统电能质量治理领域。
技术介绍
由于微网本身就是一个含有电力电子接口的拓扑架构，加上现代工业中非线性和不平衡负荷的比重增大，这些非线性负载向微网内注入了大量谐波电流。而微网中普遍电压等级低，导致线路基本呈阻性，线路阻抗大的特点。这些非线性负载谐波电流的注入，经过传输线路的谐波阻抗损耗，对其他节点势必造成谐波电压，这样导致敏感负荷所在的重要节点供电电压质量就得不到保证。微网电能质量治理的方法主要分为两种：一是在微网中使用配置电能质量治理装置对电能质量问题进行被动治理，如有源电力滤波器(activepowerfilter，APF)、静止动态无功补偿器(StaticVarCompensator，SVC)、静止无功发生器(StaticVarGenerator，SVG)、统一电能质量调节器(UnifiedPowerQualityConditioner，UPQC)等；二是从微电源控制策略出发主动提高电能质量。而为了解决上文中所提到由于谐波电流注入和低压微网线路阻抗所造成的重要节点谐波电压这一问题，APF设备的配置或者采用具有APF功能的并网逆变器被普遍采用作为电能质量补偿装置。当补偿设备由于条件关系不能安装在关键节点处，或者不能安装在每个关键节点处时，传统APF在负载侧就地补偿的工作方式将不再适用。为了解决微网中重要节点能电能质量补偿的问题，电能质量补偿设备的加入不再是单纯治理当地的电能质量问题，也需要对远端重要节点的电能质量进行治理。所以补偿设备在微网中的优化配置问题成为国内外众多学者的热门研究课题。赤木泰文最初提出电能质量补偿装置应该安装在母线的末端能更好的解决母线的电能质量问题，但是指出安装在母线某段只是适用于简单的网络，针对复杂的拓扑结构，这个结论不再适用。通过电网阻抗特定，根据建立电网的电压电流转移矩阵去选取电能质量补偿装置的最优安装节点，但是通过这种方法只能选取局部最优解讨论了微网中重要节点的远端控制方法，通过“搜索法”给出了最优指令值，但是并未给出最优安装节点的讨论方法。通过对每个节点的安装情况进行讨论得到最优节点位置，但是每台APF工作在就地补偿模式。国内帅智康等人建立了混合有源电力滤波器在电力系统应用时的谐波治理目标函数。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种微网中重要节点电能质量治理方法，该方法能够得到微网中电能质量补偿装置的合理安装位置，确保重要节点的电能质量。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种微网中重要节点电能质量治理方法，对微网的多节点单重要问题模型进行分析，当出现多节点多重要节点问题时，建立数学模型，并采用分解算法将该数学模型分解为子问题和主问题，通过子问题求解得到补偿装置最优补偿电流，通过主问题求解得到补偿装置最优安装位置，通过子问题和主问题反复求解迭代得到最优的补偿装置配置方案；该方法的具体实现过程为：(1)记重要节点的个数为R，可安装补偿装置的节点总数为N，给k赋初值，使k＝1；(2)当补偿装置安装在第k个节点时：若Ic,k<Imax成立，则进入步骤(3)；否则抛弃该节点，进入步骤(7)；其中，Ic,k表示第k个节点为安装点时补偿装置需要提供的补偿电流值，Imax表示补偿装置能够提供的补偿电流最大值；(3)对于每一个重要节点，计算第r个重要节点的谐波电压畸变率ηTHDr和将补偿装置安装在第k个节点时谐波电流引起的总线路损耗Plossk；若所有重要节点均满足ηTHDr<η国标和Plossk<Ploss,old，则进入步骤(4)；否则抛弃该节点，进入步骤(7)；其中，η国标表示国家标准规定允许的谐波电压畸变率，Ploss,old表示采用补偿装置前谐波电流引起的线路损耗；(4)若Ic,k<Imin成立，则进入步骤(5)；否则抛弃该节点，进入步骤(7)；其中，Imin表示可以选取的最小补偿电流值，初始时，Imin取值为第一个进入步骤(4)的Ic,k值；(5)Imin＝Ic,k，K＝k，进入步骤(6)；(6)若k＝N，确定第K个节点为补偿装置的安装位置，计算结束；否则进入步骤(7)；(7)若k＝N，确定第K个节点为补偿装置的安装位置，计算结束；否则k＝k+1，返回步骤(2)；其中步骤(4)～(6)属于主问题的求解，其他步骤属于子问题的求解。具体的，相关参量的计算方法如下：①第k个节点为安装点时补偿装置需要提供的补偿电流值Ic,k：其中，Ic,r表示第r个重要节点需要注入的补偿电流值，Cr表示第r个重要节点的权重，Cr满足：②第r个重要节点的谐波电压畸变率ηTHDr：其中，H表示含有的谐波最高次数，表示第i个节点与与之相连的前一个节点之间线路的h次谐波线路阻抗，表示第k个节点处的h次谐波电流值，表示微网并网变压器处的h次谐波电压，表示第r个重要节点的基波电压；③将补偿装置安装在第k个节点时谐波电流引起的总线路损耗Plossk：其中，Ri表示第i个节点与与之相连的前一个节点之间线路的线路电阻，第j个节点处的h次谐波电流值，表示第j个节点处的h次谐波补偿电流值。有益效果：本专利技术提供的微网中重要节点电能质量治理方法，与现有技术相比优势为：当补偿设备由于条件关系不能安装在关键节点处，或者不能安装在每个关键节点处时，传统APF在负载侧就地补偿的工作方式将不再适用；而本专利技术通过对微网内多重要节点的情况进行数学规划分析，采用分解算法将该规划问题分解成主问题和子问题，主问题负责处理电能质量补偿装置的安装位置问题，子问题负责处理电能质量补偿装置的输出指令电流问题，最后结合主问题和子问题的解给出了加入电能质量补偿装置的最优化配置方案。附图说明图1为两节点微网模型；图2为微电网离散模型；图3(a)为子问题求解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微网中重要节点电能质量治理方法，其特征在于：对微网的多节点单重要问题模型进行分析，当出现多节点多重要节点问题时，建立数学模型，并采用分解算法将该数学模型分解为子问题和主问题，通过子问题求解得到补偿装置最优补偿电流，通过主问题求解得到补偿装置最优安装位置，通过子问题和主问题反复求解迭代得到最优的补偿装置配置方案；该方法的具体实现过程为：(1)记重要节点的个数为R，可安装补偿装置的节点总数为N，给k赋初值，使k＝1；(2)当补偿装置安装在第k个节点时：若Ic,k<Imax成立，则进入步骤(3)；否则抛弃该节点，进入步骤(7)；其中，Ic,k表示第k个节点为安装点时补偿装置需要提供的补偿电流值，Imax表示补偿装置能够提供的补偿电流最大值；(3)对于每一个重要节点，计算第r个重要节点的谐波电压畸变率ηTHDr和将补偿装置安装在第k个节点时谐波电流引起的总线路损耗Plossk；若所有重要节点均满足ηTHDr<η国标和Plossk<Ploss,old，则进入步骤(4)；否则抛弃该节点，进入步骤(7)；其中，η国标表示国家标准规定允许的谐波电压畸变率，Ploss,old表示采用补偿装置前谐波电流引起的线路损耗；(4)若Ic,k<Imin成立，则进入步骤(5)；否则抛弃该节点，进入步骤(7)；其中，Imin表示可以选取的最小补偿电流值，初始时，Imin取值为第一个进入步骤(4)的Ic,k值；(5)Imin＝Ic,k，K＝k，进入步骤(6)；(6)若k＝N，确定第K个节点为补偿装置的安装位置，计算结束；否则进入步骤(7)；(7)若k＝N，确定第K个节点为补偿装置的安装位置，计算结束；否则k＝k+1，返回步骤(2)；其中步骤(4)～(6)属于主问题的求解，其他步骤属于子问题的求解。...

【技术特征摘要】
1.一种微网中重要节点电能质量治理方法，其特征在于：对微网的多节点单重要问题模型进行分析，当出现多节点多重要节点问题时，建立数学模型，并采用分解算法将该数学模型分解为子问题和主问题，通过子问题求解得到补偿装置最优补偿电流，通过主问题求解得到补偿装置最优安装位置，通过子问题和主问题反复求解迭代得到最优的补偿装置配置方案；该方法的具体实现过程为：(1)记重要节点的个数为R，可安装补偿装置的节点总数为N，给k赋初值，使k＝1；(2)当补偿装置安装在第k个节点时：若Ic,k<Imax成立，则进入步骤(3)；否则抛弃该节点，进入步骤(7)；其中，Ic,k表示第k个节点为安装点时补偿装置需要提供的补偿电流值，Imax表示补偿装置能够提供的补偿电流最大值；(3)对于每一个重要节点，计算第r个重要节点的谐波电压畸变率ηTHDr和将补偿装置安装在第k个节点时谐波电流引起的总线路损耗Plossk；若所有重要节点均满足ηTHDr<η国标和Plossk<Ploss,old，则进入步骤(4)；否则抛弃该节点，进入步骤(7)；其中，η国标表示国家标准规定允许的谐波电压畸变率，Ploss,old表示采用补偿装置前谐波电流引起的线路损耗；(4)若Ic,k<Imin成立，则进入步骤(5)；否则抛弃该节点，进入步骤(7)；其中，Imin表示可以选取的最小补偿电流值，初始时，Imin取值为第一个进入步骤(4)的Ic,k值；(5)Imin＝Ic,k，K＝k，进入步骤(6)；(6)若k＝N，确定第K个节点为补偿装置的安装位置，计算结束；否则进入步骤(7)；(7)若k＝N，确定第K个节点为补偿装置的安装位置，计算结束；否则k＝k+1，返回步骤(2)；其中步骤(4)～(6)属于主问题的求解，其他步骤属于子问题的求解。2.根据权利要求1所述的微网中重要节点电能质量治理方法，其特征在于：相关参量的计算方法如下：①第k个节点为安装点时补偿装置需要提供的补偿电流值Ic,k：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建勇，胡路苹，张宸宇，胡洛瑄，缪惠宇，张震，胡子杰，梅军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32