一种基于拓展锥规划的主动配电网无功电压运行控制方法技术

本发明专利技术涉及主动配电网运行优化的技术领域，更具体地，涉及一种基于拓展锥规划的主动配电网无功电压运行控制方法，包括获取主动配电网动态无功电压运行控制的基础数据的步骤、建立基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型的步骤、通过非线性规划优化器求解所得的非线性规划模型并得到主动配电网动态无功电压运行控制方案的步骤以及配电网运行控制中心下发动作指令到相应的电力执行设备的步骤。本发明专利技术能够有效调动主动配电网中分布式电源、配电变压器、静态无功补偿装置以及分组投切电容器组等电力设备的无功资源，达到无功电压优化运行控制的效果，从而改善配电网的供电电能质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于拓展锥规划的主动配电网无功电压运行控制方法
本专利技术涉及主动配电网运行优化的
，更具体地，涉及一种基于拓展锥规划的主动配电网无功电压运行控制方法。
技术介绍
在传统配电网向主动配电网演变的过程中，越来越多的电力设备接入到配电网系统，既包含配电变压器、静态无功补偿装置、分组投切电容器组等电能质量调节装置，也包括含光伏、风电等分布式电源在内的能量管控设备。随着大量可调控电力设备的接入，配电网的可控手段越来越多，这在强化主动配电网的主动管理能力的同时，也增加了配电网运行控制的复杂度。在主动配电网的运行控制管理中，无功电压问题较为显著。在传统配电网的无功电压管控方法中，通常通过调节一种电力设备或协调优化少数电力装置的无功资源来调整配电网的电压运行状况，但是实际操作显示通过此种调节方式无法有效改善配电网的供电电能质量。此外，近年来中小型的光伏和风电作为配电网系统的主要分布式电源载体，在配电网中得到广泛应用和推广。目前，大多数分布式电源都在单位功率因数下运行，缺乏利用分布式电源的无功调节能力，分布式电源的接入往往会引起并网点局部电压升高问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于拓展锥规划的主动配电网无功电压运行控制方法，能够协调配电变压器、分布式电源、静止无功补偿器以及电容器组等电力设备的无功资源，实现主动配电网动态无功电压优化运行与控制，克服传统配电网运行控制方法在无功-电压运行控制问题的不足。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种基于拓展锥规划的主动配电网无功电压运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S10.获取主动配电网动态无功电压运行控制的基础数据，所述基础数据包括线路电阻和电抗参数、线路允许的最大电流值、节点电压幅值下界和上界、负荷的有功功率和无功功率、连续型无功补偿装置的无功功率下界和上界、离散型无功补偿装置的单组无功功率补偿容量和最大投切组数、分布式电源的有功功率预测值和最大视在功率；S20.基于步骤S10中的基础数据，建立基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型，所述控制模型以主动配电网运行成本最小化为目标函数，并包括节点功率平衡约束、节点电压幅值约束、线路电流约束、配电变压器运行约束、连续型无功补偿装置运行约束、离散型无功补偿装置运行约束以及分布式电源运行约束；S30.将步骤S20中所述的基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型转化为非线性规划模型，并通过非线性规划优化器求解所得的非线性规划模型，得到主动配电网动态无功电压运行控制方案，所述控制方案包括配电变压器的变比、连续型无功补偿装置的无功功率、离散型无功补偿装置的投切档位、以及分布式电源的有功功率和无功功率；S40.根据步骤S30所得的控制方案，配电网运行控制中心下发动作指令到相应的电力执行设备，实现主动配电网动态无功电压优化运行与控制。本专利技术的基于拓展锥规划的主动配电网无功电压运行控制方法，能够有效调动主动配电网中分布式电源、配电变压器、静态无功补偿装置、以及分组投切电容器组等电力设备的无功资源，以达到无功电压优化运行控制的效果，解决主动配电网的无功电压运行控制问题。优选地，步骤S20中所述的基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型按如下步骤建立：S21.以主动配电网运行成本最小化为目标，建立基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型的目标函数，如式(1)所示：式(1)中：F为主动配电网运行成本；T和t分别为运行时段集合及其元素；E和(i,j)分别为线路集合及其元素；Rij为线路(i,j)的电阻；Iij,t为在时段t中线路(i,j)的电流幅值；ΩDG为分布式电源的并网节点集合；和分别为在时段t中分布式电源g的注入有功功率和最大有功功率预测值；Δt为每个时段的时间间隔；μLOSS和μDG分别为网络损耗电价和弃分布式能源的惩罚电价；S22.确定主动配电网节点功率平衡约束：由节点i流向节点j的有功功率Pij,t和无功功率Qij,t分别为：式(2)中：Vi,t和Vj,t分别为在时段t中节点i和j的电压幅值；Gij和Bij分别为线路(i,j)的电导和电纳；θij,t为在时段t中节点i与j的电压相角差；设定新的变量Ci,t、Dij,t和Eij,t，如式(3)所示：主动配电网节点功率平衡约束可以表示为：式(4)中：和分别为在时段t中发电机、负荷和分布式电源注入节点i的有功功率；和分别为在时段t中发电机、负荷、分布式电源、连续型无功补偿装置和离散型无功补偿装置注入节点i的无功功率；Θ(i)为与节点i连接的节点集合；S23.确定节点电压幅值约束：Vi,min≤Vi,t≤Vi,max(5)式(5)中：Vi,min和Vi,max分别为节点i的电压幅值下界和上界；式(()表示为：S24.确定线路电流约束：式(7)中：Iij,max为通过线路(i,j)的电流幅值的上界，式(()可表示为：S25.确定配电变压器运行约束：式(9)中：Vk,t和Vj,t分别为在时段t中配电变压器两端的节点电压幅值；κkj,t、κkj,min和κkj,max分别为在时段t中配电变压器变比及其下界和上界；Kkj,t、Kkj,max和Δκkj分别为在时段t中配电变压器的档位、最大档位以及调节步长；S26.确定连续型无功补偿装置运行约束：式(10)中：和分别为在时段t中连接在节点i的连续型无功补偿装置的无功功率及其下界和上界；S27.确定离散型无功补偿装置运行约束：式(11)中：为在时段t中离散型无功补偿装置i的无功功率；为离散型无功补偿装置i投切单组时的无功功率；和WiDC分别为在时段t中离散型无功补偿装置i投切组数及其最大值；S28.确定分布式电源运行约束：式(12)中：为在时段t中分布式电源i的最大有功功率预测值，为分布式电源i的最大视在功率；为分布式电源运行时的功率因数角。优选地，步骤S30中将基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型转化为非线性规划模型的转化步骤如下：S31.将步骤S25中含离散变量的配电变压器运行约束转化为含连续变量的约束，如下所示：式(13)中：Nkj为通过二进制表示Kkj,max时的位数；以及为新引入的连续变量；限制了的数值只能取0或者1；S32.将步骤S26中含离散变量的离散型无功补偿装置运行约束转化为含连续变量的约束，如下所示：式(14)中：Mi为通过二进制表示WiDC时的位数；和为新引入的连续变量；限制了的数值只能取0或者1；S33.以式(1)表示目标函数，以式(6)表示节点电压幅值约束、式(8)表示线路电流约束、式(13)表示配电变压器运行约束、式(10)表示连续型无功补偿装置运行约束、式(14)表示离散型无功补偿装置运行约束、式(12)表示分布式电源运行约束，将基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型转化为非线性规划模型。优选地，在步骤S40中，主动配电网动态无功电压优化运行与控制按如下步骤进行：S41.将所述控制方案中配电变压器的变比发送至其电力执行设备，调整配电变压器的变比；S42.将所述控制方案中连续型无功补偿装置的无功功率发送至其电力执行设备，调整连续型无功补偿装置的无功功率；S43.将所述控制方案中离散型无功补偿装置的投本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于拓展锥规划的主动配电网无功电压运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S10.获取主动配电网动态无功电压运行控制的基础数据，所述基础数据包括线路电阻和电抗参数、线路允许的最大电流值、节点电压幅值下界和上界、负荷的有功功率和无功功率、连续型无功补偿装置的无功功率下界和上界、离散型无功补偿装置的单组无功功率补偿容量和最大投切组数、分布式电源的有功功率预测值和最大视在功率；S20.基于步骤S10中的基础数据，建立基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型，所述控制模型以主动配电网运行成本最小化为目标函数，并包括节点功率平衡约束、节点电压幅值约束、线路电流约束、配电变压器运行约束、连续型无功补偿装置运行约束、离散型无功补偿装置运行约束以及分布式电源运行约束；S30.将步骤S20中所述的基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型转化为非线性规划模型，并通过非线性规划优化器求解所得的非线性规划模型，得到主动配电网动态无功电压运行控制方案，所述控制方案包括配电变压器的变比、连续型无功补偿装置的无功功率、离散型无功补偿装置的投切档位、以及分布式电源的有功功率和无功功率；S40.根据步骤S30所得的控制方案，配电网运行控制中心下发动作指令到相应的电力执行设备，实现主动配电网动态无功电压优化运行与控制。...

【技术特征摘要】
1.一种基于拓展锥规划的主动配电网无功电压运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S10.获取主动配电网动态无功电压运行控制的基础数据，所述基础数据包括线路电阻和电抗参数、线路允许的最大电流值、节点电压幅值下界和上界、负荷的有功功率和无功功率、连续型无功补偿装置的无功功率下界和上界、离散型无功补偿装置的单组无功功率补偿容量和最大投切组数、分布式电源的有功功率预测值和最大视在功率；S20.基于步骤S10中的基础数据，建立基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型，所述控制模型以主动配电网运行成本最小化为目标函数，并包括节点功率平衡约束、节点电压幅值约束、线路电流约束、配电变压器运行约束、连续型无功补偿装置运行约束、离散型无功补偿装置运行约束以及分布式电源运行约束；S30.将步骤S20中所述的基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型转化为非线性规划模型，并通过非线性规划优化器求解所得的非线性规划模型，得到主动配电网动态无功电压运行控制方案，所述控制方案包括配电变压器的变比、连续型无功补偿装置的无功功率、离散型无功补偿装置的投切档位、以及分布式电源的有功功率和无功功率；S40.根据步骤S30所得的控制方案，配电网运行控制中心下发动作指令到相应的电力执行设备，实现主动配电网动态无功电压优化运行与控制。2.根据权利要求1所述的基于拓展锥规划的主动配电网无功电压运行控制方法，其特征在于，步骤S20中所述的基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型按如下步骤建立：S21.以主动配电网运行成本最小化为目标，建立基于拓展锥规划的主动配电网动态无功电压运行控制模型的目标函数，如式(1)所示：式(1)中：F为主动配电网运行成本；T和t分别为运行时段集合及其元素；E和(i,j)分别为线路集合及其元素；Rij为线路(i,j)的电阻；Iij,t为在时段t中线路(i,j)的电流幅值；ΩDG为分布式电源的并网节点集合；和分别为在时段t中分布式电源g的注入有功功率和最大有功功率预测值；Δt为每个时段的时间间隔；μLOSS和μDG分别为网络损耗电价和弃分布式能源的惩罚电价；S22.确定主动配电网节点功率平衡约束：由节点i流向节点j的有功功率Pij,t和无功功率Qij,t分别为：式(2)中：Vi,t和Vj,t分别为在时段t中节点i和j的电压幅值；Gij和Bij分别为线路(i,j)的电导和电纳；θij,t为在时段t中节点i与j的电压相角差；设定新的变量Ci,t、Dij,t和Eij,t，如式(3)所示：主动配电网节点功率平衡约束可以表示为：式(4)中：和分别为在时段t中发电机、负荷和分布式电源注入节点i的有功功率；和分别为在时段t中发电机、负荷、分布式电源、连续型无功补偿装置和离散型无功补偿装置注入节点i的无功功率；Θ(i)为与节点i连接的节点集合；S23.确定节点电压幅值约束：Vi,min≤Vi,t≤Vi,max(5)式(5)中：V...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永进，钟伟，吕国全，翁兴航，黄慧，郑广杰，胡烈良，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司韶关供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44