含DG离散功率因数和设备动作限制的配网运行控制方法技术

本发明专利技术提供一种含DG离散功率因数和设备动作限制的配网运行控制方法，该方法获取配电网优化运行的基础数据；利用得到的数据建立考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型，所建立的模型包括以配电网运行成本最小化的目标函数和配电网运行约束条件；将考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型转化为混合整数二阶锥规划模型，并通过混合整数二阶锥规划优化器求解所得的模型，获得考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行方案。

Distribution network operation control method with DG discrete power factor and device action restriction

The invention provides a distribution network operation control method with DG discrete power factor and equipment action restriction. This method obtains the basic data of the optimal operation of the distribution network, and uses the obtained data to establish a distribution network operation model considering the discrete power factor of DG and the restriction of equipment action. The established model includes the operation cost of the distribution network. The minimized target function and the operation constraints of the distribution network are converted into a mixed integer two order cone programming model considering the DG discrete power factor and the equipment action restriction, and the DG discrete power factor and the device action limit are obtained by solving the model by the mixed integer two order cone programming optimizer. The operation scheme of distribution network.

【技术实现步骤摘要】
含DG离散功率因数和设备动作限制的配网运行控制方法
本专利技术涉及电力系统运行与控制
，更具体地，涉及一种含DG离散功率因数和设备动作限制的配网运行控制方法。
技术介绍
随着传统配电网向主动配电网方向演化，在主动配电网运行与控制管理中，需要协调光伏、风电等分布式电源(distributedgeneration,DG)、静止无功补偿器以及电容器组等多种电力设备的运行状况。传统配电网的运行控制方法通常将分布式电源划分为有功功率注入电源，将静止无功补偿器和电容器组归为无功功率补偿装置，进而采取有功-无功相对独立的简单措施管理此类设备。此种解耦方法操作简单，但往往存在突出的问题：1)忽略分布式电源的无功功率支撑作用，即通常将光伏、水电等分布式电源设定为单位功率因数运行状态，不向主动配电网注入或吸收无功功率；2)由于配电网线路的电阻-电抗比值较大，分布式电源的有功出力与无功补偿装置的无功出力都对配电网的有功和无功功率潮流分布产生显著影响，配电网的有功和无功功率潮流分布具有强耦合关系，造成适用于高电压主网的有功-无功解耦运行控制方法无法完全应用于主动配电网。此外，传统配电网的运行控制方法通常缺乏考虑静止无功补偿器和电容器组在不同时段之间运行状态的耦合关系，也无法计及设备动作次数的限制，容易造成设备使用寿命缩短和经济运行效益低下的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种含DG离散功率因数和设备动作限制的配网运行控制方法，该方法能够协调配电网分布式电源、静止无功补偿器以及电容器组等电力设备的优化运行，并考虑静止无功补偿器和电容器组在多时段运行调度中的动作次数限制，实现主动配电网多时段优化运行。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种含DG离散功率因数和设备动作限制的配网运行控制方法，包括以下步骤：S1：获取配电网优化运行的基础数据；S2：利用S1得到的数据建立考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型，所建立的模型包括以配电网运行成本最小化的目标函数和配电网运行约束条件；S3：将考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型转化为混合整数二阶锥规划模型，并通过混合整数二阶锥规划优化器求解所得的模型，获得考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行方案；S4：根据步骤S3所获取的方案，配电网运行调度中心下发指令调整静止无功补偿器的无功功率、电容器组的投切组数和分布式电源的有功功率及其功率因数，实现配电网多时段优化运行。进一步地，所述步骤S1中，获取配电网优化运行的基础数据，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、配电变压器根节点的有功和无功功率下界和上界、静止无功补偿器的无功功率下界和上界以及最大动作次数、电容器组的单组无功功率补偿容量和最大投切组数以及最大动作次数、分布式电源的有功功率预测值和最大容量、网络损耗电价、静止无功补偿器的动作成本系数、电容器组的动作成本系数以及弃分布式能源的惩罚电价。进一步地，所述在步骤S2中建立考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型的过程如下：S21：建立考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型的目标函数：其中F为配电网的运行成本；T为总运行时段数量；E为线路集合；(i,j)表示节点i与节点j之间的线路；rij为线路(i,j)的电阻；lij,t为第t时段线路(i,j)的电流幅值的平方；Δt为每个运行时段的时间间隔；为静止无功补偿器i在整个调度运行周期中的动作次数；为电容器组i在整个调度运行周期中的动作次数；ΩDG为分布式电源的并网节点集合；和分别为第t时段分布式电源g的注入有功功率和最大有功功率预测值；μLOSS、μSVC、μCB和μDG分别为网络损耗电价、静止无功补偿器的动作成本系数、电容器组的动作成本系数以及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：式中：N为节点集合；对于线路(i,j)的阻抗为zij＝rij+jxij；Pij,t和Qij,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点i流向节点j的有功功率和无功功率；Pji,t和Qji,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点j流向节点i的有功功率和无功功率；Vi,t和νi,t分别为第t时段节点i的电压幅值及其平方值；和分别为第t时段发电机、负荷和分布式电源注入节点i的有功功率；和分别为第t时段发电机、负荷、分布式电源、静止无功补偿器和电容器组注入节点i的无功功率；为通过线路与节点i连接的节点集合，m为该集合元素；S23：确定节点电压幅值约束：式中：Vi,min和Vi,max分别为节点i的电压幅值下界和上界；S24：定线路电流约束：式中：Iij,max为通过线路(i,j)的电流幅值的上界；S25：确定配电变压器根节点的运行功率约束：式中，Pst和Qst分别为第t时段配电变压器根节点的有功功率和无功功率；和分别为配电变压器根节点的有功功率下界和上界；和分别为配电变压器根节点的无功功率下界和上界；S26：确定静止无功补偿器运行约束：式中：为第t时段连接在节点i的静止无功补偿器的无功功率补偿量；和分别为连接在节点i的静止无功补偿器的无功补偿量下界和上界；和分别为静止无功补偿器i在整个调度运行周期中的动作次数及其最大允许值；S27：确定电容器组运行约束：式中：为第t时段电容器组i的无功功率补偿量；为第t时段电容器组i投运的电容组数；为电容器组i最大的电容组数；为电容器组投运一组电容时的无功功率补偿量；和为电容器组i在整个调度运行周期中的动作次数和最大允许值；S28：确定分布式电源运行约束：考虑分布式电源运行时的功率因数可在设定范围内动态可调，且将分布式电源运行时的功率因数视为离散数值，建立分布式电源运行约束：式中：为第t时段分布式电源i的最大有功功率预测值，为分布式电源i的最大容量；KPF为离散功率因数角的数量；为分布式电源运行时的离散功率因数角。进一步地，在步骤S3中，将考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型转化为混合整数二阶锥规划模型，并通过混合整数二阶锥规划优化器求解所得的模型，获得配电网多时段优化运行方案的具体过程如下：1)将节点功率平衡约束中的松弛为标准二阶锥形式：2)将静止无功补偿器运行约束转化为：式中：为表征静止无功补偿器在时段t+1与时段t之间是否允许动作的0/1变量。当为0时，为0，即相邻两个时段之间的静止无功补偿器的无功功率补偿量不变，此种状态为不允许动作；当为1时，的范围是此种状态为允许动作；3)按照电容器组动作次数限制的方式，将电容器组运行约束划分为两种：3.1)按照相邻时段电容器组是否允许动作的方式来设定最大动作次数限制，确定电容器组运行约束：式中：表示在时段t+1与时段t之间电容器组是否允许动作的0/1变量。当为0时，为0，即相邻两个时段之间的电容器组的无功功率补偿量不变，此种状态为不允许动作；当为1时，的范围是此种状态为允许动作；3.2)按照相邻时段电容器组投切组数变化的方式来设定最大动作次数限制，确定电容器组运行约束：式中：表示相邻时段之间电容器组无功功率补偿量变化的辅助变量；4)将分布式电源运行约束转化为：式中，和分别为引入的连续变量和二进制变量；至此，已将考虑DG离散功率因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含DG离散功率因数和设备动作限制的配网运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取配电网优化运行的基础数据；S2：利用S1得到的数据建立考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型，所建立的模型包括以配电网运行成本最小化的目标函数和配电网运行约束条件；S3：将考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型转化为混合整数二阶锥规划模型，并通过混合整数二阶锥规划优化器求解所得的模型，获得考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行方案；S4：根据步骤S3所获取的方案，配电网运行调度中心下发指令调整静止无功补偿器的无功功率、电容器组的投切组数和分布式电源的有功功率及其功率因数，实现配电网多时段优化运行。

【技术特征摘要】
1.一种含DG离散功率因数和设备动作限制的配网运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取配电网优化运行的基础数据；S2：利用S1得到的数据建立考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型，所建立的模型包括以配电网运行成本最小化的目标函数和配电网运行约束条件；S3：将考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型转化为混合整数二阶锥规划模型，并通过混合整数二阶锥规划优化器求解所得的模型，获得考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行方案；S4：根据步骤S3所获取的方案，配电网运行调度中心下发指令调整静止无功补偿器的无功功率、电容器组的投切组数和分布式电源的有功功率及其功率因数，实现配电网多时段优化运行。2.根据权利要求1所述的含DG离散功率因数和设备动作限制的配网运行控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，获取配电网优化运行的基础数据，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、配电变压器根节点的有功和无功功率下界和上界、静止无功补偿器的无功功率下界和上界以及最大动作次数、电容器组的单组无功功率补偿容量和最大投切组数以及最大动作次数、分布式电源的有功功率预测值和最大容量、网络损耗电价、静止无功补偿器的动作成本系数、电容器组的动作成本系数以及弃分布式能源的惩罚电价。3.根据权利要求2所述的含DG离散功率因数和设备动作限制的配网运行控制方法，其特征在于，所述在步骤S2中建立考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型的过程如下：S21：建立考虑DG离散功率因数和设备动作限制的配电网运行模型的目标函数：其中F为配电网的运行成本；T为总运行时段数量；E为线路集合；(i,j)表示节点i与节点j之间的线路；rij为线路(i,j)的电阻；lij,t为第t时段线路(i,j)的电流幅值的平方；Δt为每个运行时段的时间间隔；为静止无功补偿器i在整个调度运行周期中的动作次数；为电容器组i在整个调度运行周期中的动作次数；ΩDG为分布式电源的并网节点集合；和分别为第t时段分布式电源g的注入有功功率和最大有功功率预测值；μLOSS、μSVC、μCB和μDG分别为网络损耗电价、静止无功补偿器的动作成本系数、电容器组的动作成本系数以及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：式中：N为节点集合；对于线路(i,j)的阻抗为zij＝rij+jxij；Pij,t和Qij,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点i流向节点j的有功功率和无功功率；Pji,t和Qji,t分别为第t时段线路(i,j)中由节点j流向节点i的有功功率和无功功率；Vi,t和νi,t分别为第t时段节点i的电压幅值及其平方值；和分别为第t时段发电机、负荷和分布式电源注入节点i的有功功率；和分别为第t时段发电机、负荷、分布式电源、静止无功补偿器和电容器组注入节点i的无功功率；为通过线路与节点i连接的节点集合，m为该集合元素；S23：确定节点电压幅值约束：式中：Vi,min和Vi,max分别为节点i的电压幅值下界和上界；S24：定线路电流约束：式中：Iij,max为通过线路(i,j)的电流幅值的上界；S25：确定配电变压器根节点的运行功率约束：式中，Ps,t和Qs,t分别为第t时段配电变压器根节...

【专利技术属性】
技术研发人员：范心明，伍肇龙，李杰，黄春艳，彭飞进，郭为斌，李响，陈愈芳，欧阳卫年，李高明，江浩侠，曹琪娜，李昱来，黄静，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司佛山供电局，广州市奔流电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44