抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法技术

本发明专利技术提供抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法，具体步骤如下：首先，收集配电网网架、调节设备参数和次日各小时负荷和光伏出力预测值和预测误差；然后，以配电网总运行成本最小为目标，建立基于机会约束规划的配电网日前无功优化调度模型；进而，采用灾变遗传算法求解配电网日前无功优化调度模型并下发调度计划指令；最后，实时采集负荷有功、无功和光伏有功出力数据，计算光伏逆变器的实时无功可调容量，通过比较无功可调容量和无功出力目标值的大小来控制逆变器的实时无功出力。本发明专利技术提出了抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法，可有效抑制光伏并网点电压波动，并提高配电网运行的经济性。

【技术实现步骤摘要】
抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法
本专利技术涉及光伏并网点电压波动抑制
，特别涉及抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法，适用于解决高渗透率光伏接入配电网引起的电压剧烈波动问题。
技术介绍
在当今全球能源枯竭和环境污染的大背景下，分布式电源(DistributedGeneration,DG)凭借成本低廉、控制灵活、清洁环保等特点得以迅猛发展，尤其是分布式光伏(DistributedPhotovoltaic,DPV)，但其发电具有间歇性和随机性，给配电网的安全稳定运行提出了新挑战。基于最优潮流的集中式优化调度能够有效解决配电网中各调节手段的协调控制问题，但现阶段配电网通信滞后、自动化水平低下，且集中式优化算法求解效率无法保证，导致调度指令难以实时下发，各控制单元难以实时响应变化的运行工况。分散式就地控制能够有效应对DG随机出力对配电网安全稳定的不利影响，但其依赖于控制参数的整定，控制的经济性往往无法得到保证。基于此，本专利技术提出了抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法。日前考虑有载调压变压器和分组投切电容器的调节代价，以配电网总运行成本最小为目标建立考虑节点电压机会约束的配电网无功优化调度模型，有利于减少离散设备的动作次数，降低网损和电压越限概率；日中根据负荷和光伏出力的实时波动情况，以光伏并网点电压优化值为追踪目标自适应控制光伏逆变器的实时无功出力，有利于抑制并网点电压的剧烈波动，并使配电网运行的经济性趋向最优状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用多时间尺度的控制方法来协调配电网中离散设备和光伏逆变器的无功调节，以抑制高渗透率光伏并网引起的剧烈电压波动，确保系统运行的安全性和经济性。本专利技术提出抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法，包括以下步骤：(1)收集配电网网架参数，包括网络拓扑结构、线路电阻r、线路电抗x和对地电纳b；收集配电网调节设备参数，包括有载调压变压器所在的节点集合ΩT、每台变压器额定容量ST、等效阻抗(RT+jXT)、高压侧额定电压VHN、低压侧额定电压VLN、档位数nT和档距αT，分组投切电容器安装节点集合ΩC、各节点电容器组数nC和单组电容器补偿容量QC0，光伏发电系统安装节点集合Ωpv和逆变器容量Spv；收集次日各小时负荷有功、无功预测的期望值和标准差光伏有功出力预测的期望值和标准差(2)计及有载调压变压器和分组投切电容器的调节代价，以配电网总运行成本最小为目标，以有载调压变压器变比、分组投切电容器无功补偿量和光伏并网点电压为决策变量，建立考虑节点电压机会约束的配电网日前无功优化调度模型；(3)采用灾变遗传算法求解配电网日前无功优化调度模型并下发相应的调度计划指令；(4)在日中自适应趋优控制过程中，实时采集负荷有功、无功和光伏有功出力数据，计算逆变器的实时无功可调容量，通过比较无功可调容量和无功出力目标值的大小来控制逆变器的实时无功出力。上述的抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法中，所述的计及有载调压变压器和分组投切电容器的调节代价指的是将有载调压变压器和分组投切电容器的动作情况折算为功率损耗值，具体计算如下：式中，和分别为t时段有载调压变压器和分组投切电容器的调节代价；ΔPT、ΔPC分别为变压器、电容器的单位调节代价；分别为t时段第f台变压器抽头档位和第g台电容器投放组数；nT、nC分别为变压器和电容器的总数。上述的抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法中，所述的考虑节点电压机会约束的配电网日前无功优化调度模型指的是协调配电网中有载调压变压器、分组投切电容器和光伏逆变器调节能力的日前无功优化调度模型，具体如下：1)模型的目标函数如下：式中，为t时段有功网损期望值；2)模型的等式约束如下：式中，Pis和Qis分别为节点i给定的有功功率注入量和无功功率注入量；Vi和Vj分别为节点i和节点j的电压幅值；Gij和Bij分别为线路Lij的电导和电纳；δij为节点i和节点j电压相角之差；Ω为配电网所有节点集合；3)模型的不等式约束包括控制变量不等式约束和状态变量不等式约束：控制变量包括有载调压变压器变比TK、分组投切电容器无功补偿量QC和光伏并网点电压Vpv，状态变量为配电网中各节点电压，采用机会约束规划，各不等式约束如下：式中，ΩT、ΩC分别为变压器和电容器所在节点集合；Ωpv为光伏并网节点集合；分别为t时段第f台有载调压变压器变比的上、下限值；分别为t时段第g台电容器组无功补偿量的上、下限值；分别为t时段第h个光伏并网点电压的上、下限值；分别为t时段内节点i电压的上、下限值；βv为节点电压置信水平；Pr{·}表示事件成立的概率；针对节点电压机会约束是否成立的判断，可先采用基于半不变量结合Gram-Charlier级数展开的概率潮流算法求解节点电压的概率分布情况，再计算其处于合格区间内的概率。首先，采用半不变量概率潮流算法求解得到各节点电压的k阶半不变量然后结合Gram-Charier级数展开计算各节点电压的概率分布函数，最后计算其处于合格区间的概率并判断是否大于机会约束置信水平，具体计算如下：Pr(Vmin≤v≤Vmax)＝FV(Vmax)-FV(Vmin)式中，为节点电压V标准化后随机变量的累积分布函数；φ(·)表示标准正态分布的概率密度函数；mk表示标准化后随机变量的第k阶半不变量。上述的抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法中，所述的灾变遗传算法是一种常用于求解多变量、多约束非线性规划问题的智能优化算法。上述的抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法中，所述的日中自适应趋优控制的“自适应”体现在光伏逆变器根据采集的负荷有功、无功和光伏有功出力数据实时调整无功出力，并配合有载调压变压器和分组投切电容器的动作情况实时跟踪日前优化调度计划，有助于解决因日前负荷和光伏出力预测误差模型不准确导致的日中控制无法跟踪日前优化调度计划的问题；“趋优”体现在由于日前调度模型未考虑光伏逆变器的容量约束，所得结果是理想最优计划，日中控制时结合负荷和光伏的实时出力数据，在逆变器无功充裕的情况下可实时追踪理想最优计划，在逆变器无功不足的情况下控制无功出力处于极限状态，可趋向追踪理想最优计划。上述的抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法中，所述的“在日中自适应趋优控制过程中，实时采集负荷有功、无功和光伏有功出力数据，计算逆变器的实时无功可调容量，通过比较无功可调容量和无功出力目标值的大小来控制逆变器的实时无功出力”中逆变器的实时无功可调容量和无功出力目标值计算方法如下：采集t时刻第h个光伏有功出力值结合其并网逆变器容量Spvh可计算当前时刻光伏并网逆变器无功可调容量的上、下限值具体如下：然后，按照下发的日前调度计划指令确定m时刻各有载调压变压器投切档位、电容器投切组数和光伏并网点电压，将有载调压变压器高压侧节点视为平衡节点、光伏并网点视为PV节点、其他负荷节点视为PQ节点，结合采集得到的负荷有功、无功和光伏有功出力数据，通过潮流计算求解当前时刻第h个光伏并网点无功出力目标值最后，比较当前时刻光伏并网点无功出力目标值与其逆变器无功可调容量的大小关系，若无功出力目标值处于无功可调容量范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)收集配电网网架、调节设备参数和次日各小时负荷和光伏出力预测值和预测误差；(2)计及有载调压变压器和分组投切电容器的调节代价，以配电网总运行成本最小为目标，以有载调压变压器变比、分组投切电容器无功补偿量和光伏并网点电压为决策变量，建立考虑节点电压机会约束的配电网日前无功优化调度模型；(3)采用灾变遗传算法求解配电网日前无功优化调度模型并下发相应的调度计划指令；(4)在日中自适应趋优控制过程中，实时采集负荷有功、无功和光伏有功出力数据，计算光伏逆变器的实时无功可调容量，通过比较无功可调容量和无功出力目标值的大小来控制逆变器的实时无功出力。

【技术特征摘要】
1.抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)收集配电网网架、调节设备参数和次日各小时负荷和光伏出力预测值和预测误差；(2)计及有载调压变压器和分组投切电容器的调节代价，以配电网总运行成本最小为目标，以有载调压变压器变比、分组投切电容器无功补偿量和光伏并网点电压为决策变量，建立考虑节点电压机会约束的配电网日前无功优化调度模型；(3)采用灾变遗传算法求解配电网日前无功优化调度模型并下发相应的调度计划指令；(4)在日中自适应趋优控制过程中，实时采集负荷有功、无功和光伏有功出力数据，计算光伏逆变器的实时无功可调容量，通过比较无功可调容量和无功出力目标值的大小来控制逆变器的实时无功出力。2.根据权利要求1所述的抑制光伏并网点电压波动的配网多时间尺度无功控制方法，其特征在于：步骤(2)中所述的计及有载调压变压器和分组投切电容器的调节代价，以配电网总运行成本最小为目标，以有载调压变压器变比、分组投切电容器无功补偿量和光伏并网点电压为决策变量，建立考虑节点电压机会约束的配电网日前无功优化调度模型，具体如下：1)模型的目标函数如下：式中，为t时段有功网损期望值，和分别为t时段有载调压变压器和分组投切电容器的调节代价，其中：式中，ΔPT、ΔPC分别为变压器、电容器的单位调节代价；分别为t时段第f台变压器抽头档位和第g台电容器投放组数；nT、nC分别为变压器和电容器的总数；2)模型的等式约束如下：式中，Pis和Qis分别为节点i给定的有功功率注入量和无功功率注入量；Vi和Vj分别为节点i和节点j的电压幅值；Gij和Bij分别为线路Lij的电导和电纳；δij为节点i和节点j电压相角之差；Ω为配电网所有节点集合；3)模型的不等式约束包括控制变量不等式约束和状态变量不等式约束：控制变量包括有载调压变压器变比TK、分组投切电容器无功补偿量QC和光伏并网点电压Vpv，状态变量为配电网中各节点电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斯亮，张勇军，黄伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44