一种基于局部量测的配电网DG逆变器无功控制方法技术

本发明专利技术提供一种基于局部量测的配电网DG逆变器无功控制方法。该方法包括如下步骤：（1）获取配电网安装有测量装置的节点；（2）根据量测节点将配电网分成多个广域无功控制分区并编号；（3）测量计算各分区的无功供需关系；（4）根据各分区无功供需关系建立DG逆变器无功出力优化模型；（5）根据优化结果确定各DG逆变器在调度周期内的定无功出力整定值。本发明专利技术提出了一种基于局部量测的配电网DG逆变器无功控制方法，可用于确定10kV配电网各无功控制分区内DG逆变器的无功出力整定值，充分挖掘分区内DG逆变器的无功出力，减少各分区之间无功的流动，使无功功率尽量就地就近平衡，以降低配电网运行损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于局部量测的配电网DG逆变器无功控制方法
本专利技术涉及电力系统的无功运行方法，特别涉及一种基于局部量测的配电网DG逆变器无功优化控制方法。
技术介绍
在配电网的无功控制中，对配电网内所有DG逆变器进行集中优化控制是一种可以考虑全局无功资源的方法，经过集中优化控制之后，配电网中的所有DG逆变器相互可以协调配合，实现全局的节能优化运行。但是，集中优化控制一方面需要对配电网进行全局建模，另一方面需要对每一个负荷节点安装测量装置，为此导致两大缺点：一是通信成本高昂，二是需求解多约束、多变量的非线性优化问题，在含众多DG逆变器且接线复杂的实际配电网应用中，建模和求解的难度比较大，计算时间也难以满足实时在线控制的要求。目前，配电网中的DG逆变器多数安装有精确的测量装置，其通信条件也基本具备，且DG逆变器具有无功出力潜力，但现阶段却没有利用DG逆变器作为无功源参与到配电网的无功分区控制中。另外，在主动配电网过渡阶段安装的少数测量装置在无功分区就地就近平衡控制中没有得到充分的利用。综上所述，提出一种基于局部量测的用于充分挖掘配电网中DG逆变器无功出力能力的广域无功优化控制方法显得尤为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有配电网中DG逆变器的无功出力能力没有得到充分利用的问题，旨在提供一种实用的实时在线广域无功分区优化控制方法。本专利技术提出一种基于局部量测的配电网DG逆变器无功控制方法，包括以下步骤：(1)获取配电网安装有测量装置的节点，定义含有测量装置的节点为量测节点；且测量装置需要能够较准确地测量出流经该节点的无功功率，此无功功率定义为无功下送量，其取值为该节点的无功负荷与该节点无功下送功率之和；(2)根据任意两量测节点之间的配电网定义为一个广域无功控制分区，从配电网首端节点开始依次将配电网划分为n个广域无功控制分区，使得n个广域无功控制分区包括配电网所有负荷节点及支路，且各个广域无功控制分区所辖范围相互不重叠，每个广域无功控制分区首端节点为量测节点；定义i＝1～n，称编号为i的广域无功控制分区为无功分区i；(3)在第T个调度周期开始，同时测量各无功分区首端节点的无功下送量为{Q1,Q2,…,Qn}，进而计算各无功分区的无功需求量为计算各无功分区内DG逆变器的总容量为{S1,S2,…,Sn}，从而确定各分区内DG逆变器的总无功出力范围；(4)根据各分区无功供需关系建立以各分区无功供需之差的平方和最小为目标函数的DG逆变器无功出力优化模型；(5)求解上述优化模型，根据优化结果确定各DG逆变器在调度周期内的定无功出力整定值。上述的无功下送量、节点无功负荷和节点下送功率三者的关系示意图如图2所示，各自的含义分别为：无功下送量具体指流过测量装置的无功功率大小，节点无功负荷具体指节点所在母线所带的无功负荷功率大小，节点下送功率具体指从配电网首端经测量装置输送给当前节点之后的负荷功率大小。上述的根据各无功分区首端节点的无功下送量计算得到各无功分区的无功需求量的方法如下：首先计算配电网末端无功分区的无功需求量进而根据递推公式计算第i个无功分区的无功需求量上述的各无功分区内DG逆变器的总容量计算方法为：其中Si为第i个无功分区中DG逆变器的总容量，Ni为第i个无功分区中DG逆变器的数量，Sit为第i个无功分区中第t个逆变器的容量。上述的确定各无功分区内DG逆变器的总无功出力范围的方法为：其中QGi为第i个无功分区内DG逆变器的总无功出力，为各DG逆变器的功率因数，其取值按照《光伏发电站接入电力系统技术规定》所确定的范围是超前0.95至滞后0.95，即QGi∈[-0.31Si,0.31Si](i＝1,2,...,n)。上述的以各分区无功供需之差的平方和最小为目标函数的DG逆变器无功出力优化模型为：目标函数：约束条件：QGi∈[-0.31Si,0.31Si](i＝1,2,...,n)(4)Qij+Qji＝0i∈{1,2,...,n},j∈{0,1,...,n}(6)其中φi为与第i个无功分区相邻的无功分区编号集合，Qij为第j个无功分区输送给第i个无功分区的无功支援功率，特别地，当j取0时表示当前无功分区包含首端节点(即系统平衡节点)，故该无功分区需额外考虑上层电网下送的无功功率。上述的确定各DG逆变器在调度周期内的定无功出力整定值的方法为：根据优化结果得到QGi，由下式确定该调度周期内第i个无功分区中的第t个DG逆变器的定无功功率整定值为：与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)充分利用配电网现有的蕴含在DG逆变器中的无功资源，使DG逆变器参与到配电网中的无功分区就地就近平衡中去，从而充分利用现有DG电站的测量及通信系统使配电网中的DG相互协调地发出无功，减少无功的流动，从而降低网络损耗；(2)广域无功控制分区数量划分的越少，则测量装置和通信设备的投资成本越低，在智能电网过渡阶段有利于应用实时在线的无功优化控制方法。附图说明图1是本专利技术提供的基于局部量测的配电网DG逆变器无功控制方法的流程示意图。图2是无功下送量、节点无功负荷和节点下送功率三者关系的示意图。图3是IEEE33节点配电系统示意图。图4是实例中一个电站逆变器的定无功出力整定值的直方图。具体实施方式以下结合附图和实例对本专利技术的具体实施做进一步说明，需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或符号，均是本领域技术人员可以参照现有技术实现或理解的。图1反映了基于局部量测的配电网DG逆变器无功控制方法的具体流程。基于局部量测的配电网DG逆变器无功控制方法包括：(1)获取配电网安装有测量装置的节点，定义含有测量装置的节点为量测节点；且测量装置需要能够较准确地测量出流经该节点的无功功率，此无功功率定义为无功下送量，其取值为该节点的无功负荷与该节点无功下送功率之和；(2)根据任意两量测节点之间的配电网定义为一个广域无功控制分区，从配电网首端节点开始依次将配电网划分为n个广域无功控制分区，使得n个广域无功控制分区包括配电网所有负荷节点及支路，且各个广域无功控制分区所辖范围相互不重叠，每个广域无功控制分区首端节点为量测节点；定义i＝1～n，称编号为i的广域无功控制分区为无功分区i；(3)在第T个调度周期开始，同时测量各无功分区首端节点的无功下送量为{Q1,Q2,…,Qn}，进而计算各无功分区的无功需求量为计算各无功分区内DG逆变器的总容量为{S1,S2,…,Sn}，从而确定各分区内DG逆变器的总无功出力范围；(4)根据各分区无功供需关系建立以各分区无功供需之差的平方和最小为目标函数的DG逆变器无功出力优化模型；(5)求解上述优化模型，根据优化结果确定各DG逆变器在调度周期内的定无功出力整定值。以下是本专利技术方法的一个实际算例，以IEEE33节点配电系统为例进行仿真计算，其中节点10、21、23和30均为装机容量是0.75MW、逆变器容量是0.785MVA的光伏电站，节点13和17均为装机容量是0.75MW、逆变器容量是0.785MVA的风电站，并假设它们在一天中的最大有功出力同为0.75MW，图3显示了该电网的拓扑结构。(1)获取配电网含测量装置的节点如图3所示，其中1、7和26号节点装有测量装置，故以上三个节点称为量测节点，可在每一个调度周期内准确测量流经该节点的无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于局部量测的配电网DG逆变器无功控制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)获取配电网安装有测量装置的节点，定义含有测量装置的节点为量测节点；且测量装置需要能够较准确地测量出流经该节点的无功功率，此无功功率定义为无功下送量，其取值为该节点的无功负荷与该节点无功下送功率之和；(2)根据任意两量测节点之间的配电网定义为一个广域无功控制分区，从配电网首端节点开始依次将配电网划分为n个广域无功控制分区，使得n个广域无功控制分区包括配电网所有负荷节点及支路，且各个广域无功控制分区所辖范围相互不重叠，每个广域无功控制分区首端节点为量测节点；定义i＝1～n，称编号为i的广域无功控制分区为无功分区i；(3)在第T个调度周期开始，同时测量各无功分区首端节点的无功下送量为{Q1,Q2,…,Qn}，进而计算各无功分区的无功需求量为

【技术特征摘要】
1.一种基于局部量测的配电网DG逆变器无功控制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)获取配电网安装有测量装置的节点，定义含有测量装置的节点为量测节点；且测量装置需要能够较准确地测量出流经该节点的无功功率，此无功功率定义为无功下送量，其取值为该节点的无功负荷与该节点无功下送功率之和；(2)根据任意两量测节点之间的配电网定义为一个广域无功控制分区，从配电网首端节点开始依次将配电网划分为n个广域无功控制分区，使得n个广域无功控制分区包括配电网所有负荷节点及支路，且各个广域无功控制分区所辖范围相互不重叠，每个广域无功控制分区首端节点为量测节点；定义i＝1～n，称编号为i的广域无功控制分区为无功分区i；(3)在第T个调度周期开始，同时测量各无功分区首端节点的无功下送量为{Q1,Q2,…,Qn}，进而计算各无功分区的无功需求量为计算各无功分区内DG逆变器的总容量为{S1,S2,…,Sn}，从而确定各分区内DG逆变器的总无功出力范围；(4)根据各分区无功供需关系建立以各分区无功供需之差的平方和最小为目标函数的DG逆变器无功出力优化模型；(5)求解上述优化模型，根据优化结果确定各DG逆变器在调度周期内的定无功出力整定值。2.根据权利要求1所述的基于局部量测的配电网DG逆变器无功控制方法，其特征在于：步骤3)所述根据各无功分区首端节点的无功下送量计算得到各无功分区...

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