一种考虑分布式电源影响的优化减载方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，配网各节点上传当前时刻的可中断负荷量以及负荷优先级至根节点的集中控制器，集中控制器根据上传信息和潮流约束建立考虑外网等值的优化减载模型；集中控制器通过二阶锥松弛的方法将非线性潮流约束转化为凸的二阶锥形式，从而快速计算出考虑分布式电源出力影响的优化减载量，并将该信息下达至各节点控制单元；各节点执行减载动作后，测量单元监测节点电压是否恢复到额定范围，判断是否完成本轮减载过程。本方法能够在含大量分布式电源的配电网中实现快速、精准的减载控制，最大限度恢复配网电压，同时保证了分布式电源电压不越限，避免了不恰当的减载引起分布式电源过电压跳闸。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑分布式电源影响的优化减载方法
本专利技术涉及电力系统运行和控制
，具体涉及一种考虑分布式电源影响的优化减载方法。
技术介绍
随着区域电网互联格局的形成，电网之间的联系日趋紧密，某一区域电网故障可能导致“牵一发而动全身”的后果。电力系统安全稳定运行的本质在于功率平衡，当送电网出现故障而造成受端出现大量功率缺额时，系统频率将急剧下降，某些区域的电压也会大幅跌落，严重影响电力系统的稳定性，极端情况下还可能出现大面积停电。目前，我国大量直流输电过程落地，频繁的换相失败更加突出了因直流闭锁引发的受端系统失稳、电压降低等问题。紧急减载作为电力系统的第三道防线是防止系统崩溃的最终策略，主要包括低频减载和低压减载两种方式，本方法主要研究低压减载。目前紧急控制的决策可采用以下三种方案，第一种是离线按典型工况预决策，实时匹配方案；第二种是在线按实际工况预决策，实时匹配，这是目前较为成熟且应用广泛的决策方案；第三种是实时决策，实时控制，这是一种理想方案但由于实时判断稳定和控制决策需要大量的计算而允许的决策时间又非常短，目前在技术上较难实现。本方法的优化策略是基于实时决策，实时控制的理念，在不失准确性的前提下简化模型从而减少决策时间。模型的简化需要在线辨识外电网等值参数，目前发展的PMU(向量测量单元)技术可精确算出电压、电流相量，快速响应本地负荷的变化，为调度人员提供预警信息并为紧急控制策略所需的参数辨识提供准确依据。针对电网中紧急减载的控制问题，国内多采用集中控制的方式，集中控制器预先设定好可切除负荷，通过光纤通信下达指令到各分散控制器快速切断负荷。然而这种集中式的固定减负荷方案无法应对系统工况出现的变化，因为决策中心实际上并没有考虑本地实时的电压、电流工况以及可中断负荷等信息；此外，分层分区的电网调度管理模式使得区域配网调度中心只掌握本地的实时状态和模型数据，难以快速、有效的获取全网信息，往往造成切负荷决策不及时、不精确等后果。一方面，负荷波动以及配电网分布式电源出力不确定性使得远程终端单元RTU测量数据不准确、信息搜集不及时，由此造成负荷的过切可能会引起过电压使得配网中分布式电源保护装置动作跳闸，进而导致更大面积的停电。另一方面，大量的分布式电源接入配网改变了网络拓扑，双向潮流的存在为紧急减载的优化决策带来了新的挑战。因此，如何能够设计一种既可以从全网角度优化的本地减载决策方案，同时又保证减载不会引起配网的分布式电源节点电压产生较大波动，实现负荷快速、精准、高效的切除，仍是紧急控制系统中亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，既可以从全网角度考虑，同时又保证减载不会引起配网的分布式电源节点电压产生较大波动，实现负荷快速、精准、高效的切除。为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，其特征在于：包括步骤：1)输电网主站监测到功率缺额事故后，根据电网系统频率变化快速计算缺额总量并按照预先设定的集中式切负荷策略下达减载指令至不同区域的各级配电网子站，减裁指令包括：减裁量ΔPsum；2)各配电网子站接收到减载指令后，启动低压减载装置，各子站根据各控制分区内实时更新的电压电流数据计算区域内各节点最优减载量；3)各配电网子站向量测量单元PMU在线量测区域低压配电网根节点电压Vr、电流向量Ir，建立戴维南等值电路，实时估计外电网等值电势Eth和等值阻抗Zth；4)t时刻区域配电网子站内各负荷节点向区域配电网子站集中控制器上传实时更新的可中断负荷量ΔPI.int以及负荷切除的优先级λ，分别用于建立切负荷约束和目标函数，配电网支路潮流模型用于建立潮流约束，利用戴维南等值模型中估算的等值参数Eth、Req、Xeq建立戴维南等值约束，通过构建上述目标函数以及相关约束，配网子站集中控制器建立t时刻的优化减载模型，以最小化区域电网的减载代价为控制目标；5)集中控制器根据凸松弛后的优化减载模型计算出各节点应切除的负荷量、节点电压幅值以及支路潮流；6)区域配电网子站集中控制器向各节点下达切负荷指令，各节点执行减载操作削减负荷；7)配电网子站PMU监测各节点电压是否恢复到额定范围内，若电压已恢复，则减载过程结束；若电压仍未恢复则转入步骤5)，开始下一轮减载。前述的一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，其特征是：所述相关约束包括电压约束、分布式电源有功功率和无功功率输出限制约束、节点功率平衡约束、配网支路潮流约束、切负荷约束。前述的一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，其特征是：所述分布式电源有功功率和无功功率输出限制约束表达式为：QDG.h＝PDG.h·tanα其中，PDG.h表示第h台分布式电源的有功输出，表示第h台分布式电源最大有功输出，h为正整数；α为恒功率因数，QDG.h为分布式电源的无功输出；分布式电源的所述电压约束设定为不超过稳态工况运行条件下的2％，即：-2％≤ΔVDG.h≤2％其中，ΔVDG.h表示第h台分布式电源的电压偏移。前述的一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，其特征是：所述步骤3)中，实时估计电网等值电势Eth和等值阻抗Zth的具体步骤包括：3.1）根据戴维南等值电路模型建立电压降落方程：其中和分别是戴维南待估计等值电势Eth的实部和虚部，i为虚数；ViRe和ViIm分别为监测根节点量测电压Vr的实部和虚部；和分别为监测根节点测量电流Ir的实部和虚部；Zth＝Req+i·Xeq，Req和Xeq分别为待估计等值阻抗Zth的电阻和电抗；3.2）考虑一个周波内，等值电势Eth的幅值不变，相角可变，再根据公式（1）中的电压降落方程建立如下量测方程：表示发生功率缺额故障后PMU获得的三组故障状态估计方程；3.3）基于多时段量测数据求解最小二乘目标函数L(x)：其中，表示第k个状态下的三组状态估计方程，k=1…m，x为待求等值参数集；根据一阶最优条件即对L(x)求一阶导数解出x，求得第k个状态下的等值电势实部等值电势虚部以及等值电势Eth、等值电阻Req、等值电抗Xeq，即求得待求等值参数集x，如公式（4）所示：前述的一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，其特征是：所述步骤4）中优化减载模型具体包括：4.1)最小化区域电网的减载代价目标函数表述如下：其中，C为区域配电网负荷节点集合，ΔPI为区域配电网第I个负荷节点期望的最优减载量，λ为负荷切除优先级；4.2)优化减载模型中，各节点的功率平衡约束表达式为：其中，PJ和QJ分别为负荷节点J的有功、无功净注入功率；和分别为负荷节点J减载前的有功、无功负荷，为已知量；PJ.DG和QJ.DG分别为负荷节点J优化减载后的分布式电源有功、无功输出功率；ΔPJ和ΔQJ分别为负荷节点J待优化的有功、无功减载量；4.3)优化减载模型中以配电网支路潮流模型为基础的潮流约束，配电网支路潮流模型表达式为：其中，集合u(J)表示电网中以J为末端节点的支路的首端节点集合，集合v(J)表示电网中以J为首端节点的支路的末端节点集合，PIJ和QIJ分别为支路IJ首端有功和无功功率，PJK和QJK分别为支路JK首端有功和无功功率，VI表示节点I的电压幅值，VJ表示节点J的电压幅值，rIJ和xIJ分别为支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，其特征在于：包括步骤：1)输电网主站监测到功率缺额事故后，根据电网系统频率变化快速计算缺额总量并按照预先设定的集中式切负荷策略下达减载指令至不同区域的各级配电网子站，减裁指令包括：减裁量ΔPsum；2)各配电网子站接收到减载指令后，启动低压减载装置，各子站根据各控制分区内实时更新的电压电流数据计算区域内各节点最优减载量；3)各配电网子站向量测量单元PMU在线量测区域低压配电网根节点电压Vr、电流向量Ir，建立戴维南等值电路，实时估计外电网等值电势Eth和等值阻抗Zth；4)t时刻区域配电网子站内各负荷节点向区域配电网子站集中控制器上传实时更新的可中断负荷量ΔPI.int以及负荷切除的优先级λ，分别用于建立切负荷约束和目标函数，配电网支路潮流模型用于建立潮流约束，利用戴维南等值模型中估算的等值参数Eth、Req、Xeq建立戴维南等值约束，通过构建上述目标函数以及相关约束，配网子站集中控制器建立t时刻的优化减载模型，以最小化区域电网的减载代价为控制目标；5)集中控制器根据凸松弛后的优化减载模型计算出各节点应切除的负荷量、节点电压幅值以及支路潮流；6)区域配电网子站集中控制器向各节点下达切负荷指令，各节点执行减载操作削减负荷；7)配电网子站PMU监测各节点电压是否恢复到额定范围内，若电压已恢复，则减载过程结束；若电压仍未恢复则转入步骤5)，开始下一轮减载。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，其特征在于：包括步骤：1)输电网主站监测到功率缺额事故后，根据电网系统频率变化快速计算缺额总量并按照预先设定的集中式切负荷策略下达减载指令至不同区域的各级配电网子站，减裁指令包括：减裁量ΔPsum；2)各配电网子站接收到减载指令后，启动低压减载装置，各子站根据各控制分区内实时更新的电压电流数据计算区域内各节点最优减载量；3)各配电网子站向量测量单元PMU在线量测区域低压配电网根节点电压Vr、电流向量Ir，建立戴维南等值电路，实时估计外电网等值电势Eth和等值阻抗Zth；4)t时刻区域配电网子站内各负荷节点向区域配电网子站集中控制器上传实时更新的可中断负荷量ΔPI.int以及负荷切除的优先级λ，分别用于建立切负荷约束和目标函数，配电网支路潮流模型用于建立潮流约束，利用戴维南等值模型中估算的等值参数Eth、Req、Xeq建立戴维南等值约束，通过构建上述目标函数以及相关约束，配网子站集中控制器建立t时刻的优化减载模型，以最小化区域电网的减载代价为控制目标；5)集中控制器根据凸松弛后的优化减载模型计算出各节点应切除的负荷量、节点电压幅值以及支路潮流；6)区域配电网子站集中控制器向各节点下达切负荷指令，各节点执行减载操作削减负荷；7)配电网子站PMU监测各节点电压是否恢复到额定范围内，若电压已恢复，则减载过程结束；若电压仍未恢复则转入步骤5)，开始下一轮减载。2.根据权利要求1所述的一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，其特征是：所述相关约束包括电压约束、分布式电源有功功率和无功功率输出限制约束、节点功率平衡约束、配网支路潮流约束、切负荷约束。3.根据权利要求2所述的一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，其特征是：所述分布式电源有功功率和无功功率输出限制约束表达式为：QDG.h＝PDG.h·tanα其中，PDG.h表示第h台分布式电源的有功输出，表示第h台分布式电源最大有功输出，h为正整数；α为恒功率因数，QDG.h为分布式电源的无功输出；分布式电源的所述电压约束设定为不超过稳态工况运行条件下的2％，即：-2％≤ΔVDG.h≤2％其中，ΔVDG.h表示第h台分布式电源的电压偏移。4.根据权利要求1所述的一种考虑分布式电源影响的优化减载方法，其特征是：所述步骤3)中，实时估计电网等值电势Eth和等值阻抗Zth的具体步骤包括：3.1)根据戴维南等值电路模型建立电压降落方程：其中和分别是戴维南待估计等值电势Eth的实部和虚部，i为虚数；ViRe和ViIm分别为监测根节点量测电压Vr的实部和虚部；和分别为监测根节点测量电流Ir的实部和虚部；Zth＝Req+i·Xeq，Req和Xeq分别为待估计等值阻抗Zth的电阻和电抗；3.2)考虑一个周波内，等值电势Eth的幅值不变，相角可变，再根据公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨毅，吴文传，张宇超，袁宇波，周建华，宋爽，李娟，黄哲忱，张弛，张刘冬，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，北京清大高科系统控制有限公司，清华大学，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32