一种基于紧急需求响应的主动配电网电压协调控制方法技术

本发明专利技术公开的一种基于紧急需求响应的主动配电网电压协调控制方法，采用紧急需求响应项目配合传统调压设备，协调控制主动配电网电压。当主动配电网电压越限时，采用传统的调压装置如带分接头变压器、投切电容器等，进行调压；当传统方式失效时，调度紧急需求响应进行调压，具体为：以各节点有功和无功功率对电压的灵敏度矩阵为参考，定义关键电压节点并以其电压为控制目标，确定并优化各节点紧急需求响应量。本发明专利技术包含极坐标系下有功与无功功率对电压的灵敏度矩阵的推导，并提出了让分布式电源容量参与紧急需求响应以增大调压容量的策略，最后通过案例具体实施分析验证本文方法的有效应及优越性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于紧急需求响应的主动配电网电压协调控制方法
本专利技术涉及电力系统控制运行领域，特别涉及一种基于紧急需求响应的主动配电网电压协调控制方法。
技术介绍
近年来，在国家政策和技术发展的推动下，DG(即分布式电源，DistributionGeneration)、大型储能设备和电动汽车等大规模并网，配电网逐步从传统的被动型配电网向主动配电网(ActiveDistributionNetwork,AND)转变；与此同时，ADN中电压越限、双向潮流等问题也日益突出。DG一方面改变了电压的分布情况，另一方面，其功率的波动性也给配电网电压调节带来了一定的困难。针对ADN中电压越限的问题，国内的研究主要聚焦于如何综合采用各种现有调压装置和方法，如有研究采用SVC和变压器分接头对配电网进行综合调压的措施；有研究提出配电电压分层协调控制的策略，将电压控制区域划分为协调控制区域和自主控制区域，采用自上而下的方式，充分利用配电网现有的装置，如带分接头的变压器、投切电容器等实现对越限电压的控制。而近年来随着智能电网发展和电力市场机制的完善，对于该问题，国外的研究提出了采用需求响应(DemandResponse,DR)来对配电网电压进行调节，有研究提出采用DR进行配电网电压调节的概念，结合远程终端，建立基于网络阻抗的灵敏度矩阵。然而该灵敏度矩阵是“定性”的，是依靠远程终端反复试探的结果，时效性差；且该方法最大的缺陷在于，如果系统中最大电压和最小电压出现在不同的支路时，将无法计算灵敏度矩阵，也就是说该方法无法应对复杂的配电系统中调压问题。该方法求出的也并非优化的结果，缺乏经济性。在灵敏度法方面，以往研究主要集中在无功功率对电压的灵敏度分析，而对于有功潮流对于电压的灵敏度则较少提及。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于紧急需求响应(EmergencyDemandResponse,EDR)的主动配电网电压协调控制方法。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种基于紧急需求响应的主动配电网电压协调控制方法，包含以下步骤：S1、实时读取主动配电网电压监测数据；S2、判断主动配电网电压是否越限：若没有越限，返回步骤(1)；若越限，则采用传统调压装置进行调压，并进入步骤(3)；S3、判断传统调压装置调压后，是否满足下式：Vmax,feeders-Vmin,feeders≥Vmax,perm-Vmin,perm；(1)式中，Vmax,feeders为所有支路中电压最大值；Vmin,feeders为所有支路中电压最小值；Vmax,perm为主动配电网允许的最大电压值；Vmin,perm为主动配电网允许的最小电压值；若不满足，返回步骤S1；若满足进入步骤S4；S4、以各节点有功功率和无功功率对电压的灵敏度矩阵为参考，定义关键电压节点并以其电压为控制目标，确定并优化各节点紧急需求响应量，然后根据极坐标系下有功功率与无功功率对电压的灵敏度矩阵，结合传统电压控制方式，并令分布式电源(DistributionGeneration,DG)参与紧急需求响应(EmergencyDemandResponse,EDR)，实现更优效果的主动配电网电压的协调控制。步骤S4中，所述DG参与EDR是指让DG的发电容量参与到EDR项目中。当电网安全性受到威胁时，能够快速下调其规定的发电容量。与传统的EDR项目相比DG参与EDR有以下四个特点：(1)DG能够更快地根据调度指令做出响应；(2)其机会成本也远低于负荷削减的机会成本，负荷削减的机会成本高于零售电价，而DG发电容量的削减机会成本接近于其发电成本；(3)方便结算，普通的负荷用户参与DR项目，必须采用繁琐的方法对其基线负荷进行计算，误差较大，而DG则可根据其调度计划进行调整，方便结算，可靠性较高；(4)一般而言，负荷削减只能使节点电压升高，而DG容量的降低使节点电压降低，配合传统调压策略，DG参与的EDR能够使调压策略更灵活。步骤S2中，所述传统调压装置包括带分接头变压器、投切电容器。步骤S4中，所述有功功率与无功功率对电压的灵敏度矩阵，其推导过程如下：A、对于PQ节点变量的微分表达式有：对于PV节点变量的微分表达式有：其中，PQ节点是指这类节点的有功功率P和无功功率Q是给定的，节点的电压幅值和电压向量相角是待求量；PV节点是指这类节点的有功功率P和节点电压幅值是给定的，节点的无功功率Q和电压向量相角是待求量；为节点i的电压向量；Vi为节点i的电压向量幅值；j为虚数；∠δi为节点i的电压向量相角；B、假设配电网中有n个节点，其中有一个平衡节点，m个PQ节点，n-1-m个PV节点，则有：其中，分别为节点1～节点n-1的电压向量的变化量；分别为节点i～节点n-1的电压向量；ΔV1～ΔVm分别为PQ节点1～PQ节点m的电压向量幅值变化量；Δδ1～Δδn-1分别为节点1～节点n-1的电压向量相角的变化量；∠δ1～∠δm分别为PQ节点1～PQ节点m的电压向量相角；C、令：其中，O为n-m-1×m的零矩阵；A1、A2、A3均为中间推导过程的变量，没有具体实际的意义；D、其中，J为配电网相应潮流方程的雅克比矩阵，是(m+n-1)×1阶矩阵；ΔP为除了平衡节点外所有节点有功功率不平衡量矩阵，是n-1×1阶矩阵；ΔQ为PQ节点的无功功率不平衡量矩阵，是m×1阶矩阵；为单位矩阵与PQ节点电压幅值构成的列向量的乘积；为的逆矩阵；V1～Vm分别为PQ节点1～PQ节点m的电压向量幅值；ΔV为PQ节点电压幅值不平衡量矩阵；Δδ为除了平衡节点外所有节点的电压相角不平衡量矩阵；E、根据步骤A-D可得到灵敏度矩阵S如式(8)所示；求得的灵敏度矩阵可以分为两部分，如式(9)所示：S＝[SPSQ]；(10)其中，SP为有功功率对电压的灵敏度矩阵；SQ为无功功率对电压的灵敏度矩阵；S为灵敏度矩阵；F、采用Matlab优化计算工具箱的内点法完成所得数学模型的求解。步骤S4中，所述关键电压节点，包括电压越限支路的最小电压节点、电压越限支路的最大电压节点、有DG接入的节点。关键电压节点的定义使系统较复杂时也能够有效调节电压，同时简化求解步骤。这三类节点确定为关键电压节点，即完成关键电压节点的定义。所述基于紧急需求响应的主动配电网电压协调控制方法，其对应的目标函数为：其中ΔP′i、ΔQ′i分别指节点i的有功功率的削减量、无功功率的削减量；对于含有DG的节点i，ΔP′i、ΔQ′i分别指指节点i的有功发电量的削减量、无功发电量的削减量；i∈N，N是所有参与EDR节点的集合；主要约束条件如下：(1)关键节点电压约束:其中，c是指关键节点；c∈Nc，Nc是关键节点的集合；为关键节点c的电压向量；为由于EDR的实施而导致的节点c电压向量的变化量；为由于分布式电源调节而导致的节点c电压向量的变化量；Vmax,perm、Vmin,perm分别为允许的最大电压值、最小电压值；S′P、S′Q分别是关键节点(非DG节点)集合的有功电压灵敏度矩阵、无功电压灵敏度矩阵；分别是各接有DG节点集合的有功电压灵敏度矩阵、无功电压灵敏度矩阵；ΔP′是以ΔP′c为元素的列向量；ΔP′c是节点c处有功功率的削减量；ΔQ′是以ΔQ′c为元素的列向量；ΔQ′c是节点c处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于紧急需求响应的主动配电网电压协调控制方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、实时读取主动配电网电压监测数据；S2、判断主动配电网电压是否越限：若没有越限，返回步骤(1)；若越限，则采用传统调压装置进行调压，并进入步骤(3)；S3、判断传统调压装置调压后，是否满足下式：V

【技术特征摘要】
1.一种基于紧急需求响应的主动配电网电压协调控制方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、实时读取主动配电网电压监测数据；S2、判断主动配电网电压是否越限：若没有越限，返回步骤(1)；若越限，则采用传统调压装置进行调压，并进入步骤(3)；S3、判断传统调压装置调压后，是否满足下式：Vmax,feeders-Vmin,feeders≥Vmax,perm-Vmin,perm；(1)式中，Vmax,feeders为所有支路中电压最大值；Vmin,feeders为所有支路中电压最小值；Vmax,perm为主动配电网允许的最大电压值；Vmin,perm为主动配电网允许的最小电压值；若不满足，返回步骤S1；若满足进入步骤S4；S4、以各节点有功功率和无功功率对电压的灵敏度矩阵为参考，定义关键电压节点并以其电压为控制目标，确定并优化各节点紧急需求响应量，然后根据极坐标系下有功功率与无功功率对电压的灵敏度矩阵，结合传统电压控制方式，并令DG参与EDR，实现更优效果的主动配电网电压的协调控制。2.根据权利要求1所述基于紧急需求响应的主动配电网电压协调控制方法，其特征在于，步骤S4中，所述DG参与EDR是指让DG的发电容量参与到EDR项目中。3.根据权利要求1所述基于紧急需求响应的主动配电网电压协调控制方法，其特征在于，步骤S2中，所述传统调压装置包括带分接头变压器、投切电容器。4.根据权利要求1所述基于紧急需求响应的主动配电网电压协调控制方法，其特征在于，步骤S4中，所述有功功率与无功功率对电压的灵敏度矩阵，其推导过程如下：A、对于PQ节点变量的微分表达式有：对于PV节点变量的微分表达式有：其中，PQ节点是指这类节点的有功功率P和无功功率Q是给定的，节点的电压幅值和电压向量相角是待求量；PV节点是指这类节点的有功功率P和节点电压幅值是给定的，节点的无功功率Q和电压向量相角是待求量；为节点i的电压向量；Vi为节点i的电压向量幅值；j为虚数；∠δi为节点i的电压向量相角；B、假设配电网中有n个节点，其中有一个平衡节点，m个PQ节点，n-1-m个PV节点，则有：其中，分别为节点1～节点n-1的电压向量的变化量；分别为节点i～节点n-1的电压向量；ΔV1～ΔVm分别为PQ节点1～PQ节点m的电压向量幅值变化量；Δδ1～Δδn-1分别为节点1～节点n-1的电压向量相角的变化量；∠δ1～∠δm分别为PQ节点1～PQ节点m的电压向量相角；C、令：其中，O为n-m-1×m的零矩阵；A1、A2、A3均为中间推导过程的变量，没有具体实际的意义；D、其中，J为配电网相应潮流方程的雅克比矩阵，是(m+n-1)×1阶矩阵；ΔP为除了平衡节点外所有节点有功功率不平衡量矩阵，是n-1×1阶矩阵；ΔQ为PQ节点的无功功率不平衡量矩阵，是m×1阶矩阵；为单位矩阵与PQ节点电压幅值构成的列向量的乘积；为的逆矩阵；V1～Vm分别为PQ节点1～PQ节点m的电压向量幅值；ΔV为PQ节点电压幅值不平衡量矩阵；Δδ为除了平衡节点外所有节点的电压相角不平衡量矩阵；E、根据步骤A-D可得到灵敏度矩阵S如式(8)所示；求得的灵敏度矩阵可以分为两部分，如式(9)所示：S＝[SPSQ]；(10)其中，SP为有功功率对电压的灵敏度矩阵；SQ为无...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁华彬，杜兆斌，赵芳，李含玉，张文倩，刘源俊，周保荣，洪潮，
申请(专利权)人：华南理工大学，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44