基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法技术

一种基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法：对于选定的不完全可观的配电系统，输入电压控制的设定参数，设置电压观测节点；获取各电压观测节点当前电压偏差；将各观测节点按照电压偏差由大到小排为序列；判断节点的电压偏差是否超过电压控制的限值，且电压量测值位于控制死区之外；判节点是否有无功剩余容量；获取同步相量量测装置的历史量测数据，估计除节点外整个配电系统的戴维南等值模型参数；根据戴维南等值模型参数，计算表示节点处电压变化与节点处功率变化关系的电压功率灵敏度参数；根据电压功率灵敏度参数确定节点处的无功投入量。本发明专利技术有效解决了就地电压控制精度低的问题，达到了电压控制的目标。

Local Voltage Control Method of Intelligent Distribution Network Based on Synchronized Phasor Measurement Equivalent

An on-site voltage control method based on synchronous phasor measurement equivalence for intelligent distribution network: for selected incomplete and considerable distribution system, input voltage control parameters and set voltage observation nodes; obtain current voltage deviation of each voltage observation node; arrange each observation node in sequence from large to small voltage deviation; determine whether the voltage deviation of the node exceeds the voltage. Limits of control and voltage measurements are located outside the dead zone of control; residual reactive capacity of nodes is judged; historical measurements of synchronous phasor measurement devices are obtained to estimate Thevenin equivalent model parameters of the entire distribution system except nodes; and voltage power sensitivity representing the relationship between voltage changes at nodes and power changes at nodes is calculated based on Thevenin equivalent model parameters. The reactive power input at the node is determined according to the voltage and power sensitivity parameters. The invention effectively solves the problem of low accuracy of local voltage control and achieves the goal of voltage control.

【技术实现步骤摘要】
基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法
本专利技术涉及一种配电网就地电压控制方法。特别是涉及一种基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法。
技术介绍
新能源和需求响应资源的广泛接入，配电系统用户侧的随机性、波动性显著增强，对配电网的监测和控制水平提出了更高的要求。同步相量量测装置在配电网层面的应用，不但能够有效提高对配电网运行状态的感知能力，也为配电系统的参数辨识与运行控制提供了新的思路。随着新能源的接入，配电网发生电压越限的风险增大，对电压控制响应速度的要求不断提高，传统的通过有载调压变压器和电容器组进行电压调节，往往无法满足速度要求。利用逆变器的剩余容量，光伏和风机等新能源发电装置可以提供连续的无功调节能力，为解决配电网的电压越限问题提供了更加行之有效的手段。电压无功控制是提高电压质量、保障电网安全运行的重要措施之一，是电压无功控制设备及时正确动作、避免运行风险发生的保证，其研究具有巨大的经济效益和社会效益。从电压控制的方式来看，主要分为集中控制和就地控制。相较于就地控制方法，集中电压控制对通信基础设施的要求较高，同时其问题的求解规模和复杂程度更高，计算速度受到很大制约，难于实现电压的快速调控。就地电压控制是根据本地量测数据，直接对电压进行控制的方式，对通信需求少，当节点电压越限时，能够实现快速响应，但是控制的精确性较差。精确获取就地电压控制的电压功率灵敏度参数，有助于提高就地电压控制的精确度。不同于输电系统，目前配电网水平无法满足系统完全可观的要求，难以获得整个系统完整且准确的实时运行状态，实现系统可观，满足集中电压控制的量测需求。同时，现有基于模型的电压控制方法均依赖于精确的线路参数，当线路参数存在错误或者无法获取时，电压控制结果将会出现较大偏差。因此在有限的量测配置基础上，利用量测数据实现电压的快速调节是亟待解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种利用同步相量量测装置的量测数据，估计电压无功的灵敏度参数，进而实现配电网就地电压控制的基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法，包括如下步骤：1)对于选定的不完全可观的配电系统，输入电压控制的上限值、下限值和电压控制的时间步长和控制死区，设置电压观测节点，获取电压观测节点的节点编号构成集合ΩO；2)获取各电压观测节点当前的电压量测值，计算各电压观测节点的电压偏差；3)将各观测节点的编号按照电压偏差由大到小依次排列为序列N，并令序列N的序号m＝1；4)令节点编号i＝Nm，Nm表示序列N中的第m个元素，若节点i的电压偏差超过电压控制的上限值或下限值，且电压量测值位于控制死区之外，进入步骤5)，否则进入步骤9)；5)判断编号为i的节点是否有无功剩余容量，若有则进入步骤6)，否则令m＝m+1，此时若m＞|N|进入步骤9)，若m≤|N|返回步骤4)，|N|表示序列N中元素的个数；6)获取同步相量量测装置的历史量测数据，采用卡尔曼滤波方法估计除节点i外整个配电系统的戴维南等值模型参数；7)根据步骤6)估计得到的戴维南等值模型参数，计算表示节点i处电压变化与节点i处功率变化关系的电压功率灵敏度参数；8)根据步骤7)得到的电压功率灵敏度参数确定节点i处的无功投入量，返回步骤2)；9)进入下一控制时步，返回步骤2)。步骤1)中所述的电压观测节点为：具有无功调节资源及调节能力且装有同步相量量测装置的节点。步骤7)中所述的计算表示节点i处电压变化与节点i处功率变化关系的电压功率灵敏度参数的方法为：通过卡尔曼滤波获得参数估计值后，有如下关系式：两边同时平方并分别对有功功率Pi与无功功率Qi求偏导即得到电压功率灵敏度参数，如下式所示：式中，SP,i表示电压有功功率灵敏度参数，SQ,i表示电压无功功率灵敏度参数，Ei、Rthi和Xthi分别表示戴维南等值参数的等效电源幅值、等效电阻和等效电抗，Ui表示节点i处当前的电压量测值。步骤8)中确定节点i处的无功投入量包括：1)计算当前电压量测值与电压限值之间的差值，如下式：δUi＝min{|Umin-Ui|,|Umax-Ui|}式中，Umin表示电压控制下限值，Umax表示电压控制上限值，Ui表示节点i处当前的电压量测值；2)根据δUi和灵敏度参数，计算无功控制量，如下所示：若Ui＜Umin：若Ui＞Umax：式中，ΔQi为正数代表发出无功，ΔQi为负数代表吸收无功；SQ,i表示节点i处当前的电压无功灵敏度参数；QR,i为节点i处的无功剩余容量：式中，PDG,i表示分布式电源当前的无功功率，Di表示分布式电源逆变器的容量。本专利技术的基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法，利用同步相量量测装置的量测数据，采用卡尔曼滤波方法对配电网戴维南等值模型参数进行估计，根据模型参数计算电压功率灵敏度，利用电压功率灵敏度参数，最终实现了配电网就地电压控制。本专利技术的方法能够在系统不可观的情况下利用就地量测信息实现电压控制灵敏度参数的估计，将得到的电压控制灵敏度参数应用于本专利技术所提出的就地电压控制方法，既发挥了就地电压控制对量测数据、计算复杂度和通信配置需求小的优势，也有效解决了就地电压控制精度低的问题，达到了电压控制的目标。附图说明图1是本专利技术基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法的流程图；图2是IEE33节点算例图；图3是分布式电源及同步相量量测装置接入位置图图4是负荷功率及分布式电源出力曲线图；图5是电压控制前后18节点电压图；图6是电压控制前后33节点电压图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法做出详细说明。如图1所示，本专利技术的基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法，包括如下步骤：1)对于选定的不完全可观的配电系统，输入电压控制的上限值、下限值和电压控制的时间步长和控制死区，设置电压观测节点，获取电压观测节点的节点编号构成集合ΩO；所述的电压观测节点为：具有无功调节资源及调节能力且装有同步相量量测装置的节点。2)获取各电压观测节点当前的电压量测值，计算各电压观测节点的电压偏差；3)将各观测节点的编号按照电压偏差由大到小依次排列为序列N，并令序列N的序号m＝1；4)令节点编号i＝Nm，Nm表示序列N中的第m个元素，若节点i的电压偏差超过电压控制的上限值或下限值，且电压量测值位于控制死区之外，进入步骤5)，否则进入步骤9)；5)判断编号为i的节点是否有无功剩余容量，若有则进入步骤6)，否则令m＝m+1，此时若m＞|N|进入步骤9)，若m≤|N|返回步骤4)，|N|表示序列N中元素的个数；6)获取同步相量量测装置的历史量测数据，采用卡尔曼滤波方法估计除节点i外整个配电系统的戴维南等值模型参数；所述的卡尔曼滤波方法估计节点i的戴维南等值模型参数包括：(1)设表示待估计的戴维南等值参数；(2)设置状态变量的初值Xi,0以及误差协方差矩阵的初值Ci,0，并给过程噪声协方差矩阵T与量测噪声协方差矩阵R赋值，初始化时间指针k＝1，对应于当前时刻以前的第k个历史量测时刻；(3)获取等值节点k时刻的电压量测值与电流量测值，对应于当前时刻以前的第k本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)对于选定的不完全可观的配电系统，输入电压控制的上限值、下限值和电压控制的时间步长和控制死区，设置电压观测节点，获取电压观测节点的节点编号构成集合Ω0；2)获取各电压观测节点当前的电压量测值，计算各电压观测节点的电压偏差；3)将各观测节点的编号按照电压偏差由大到小依次排列为序列N，并令序列N的序号m＝1；4)令节点编号i＝Nm，Nm表示序列N中的第m个元素，若节点i的电压偏差超过电压控制的上限值或下限值，且电压量测值位于控制死区之外，进入步骤5)，否则进入步骤9)；5)判断编号为i的节点是否有无功剩余容量，若有则进入步骤6)，否则令m＝m+1，此时若m＞|N|进入步骤9)，若m≤|N|返回步骤4)，|N|表示序列N中元素的个数；6)获取同步相量量测装置的历史量测数据，采用卡尔曼滤波方法估计除节点i外整个配电系统的戴维南等值模型参数；7)根据步骤6)估计得到的戴维南等值模型参数，计算表示节点i处电压变化与节点i处功率变化关系的电压功率灵敏度参数；8)根据步骤7)得到的电压功率灵敏度参数确定节点i处的无功投入量，返回步骤2)；9)进入下一控制时步，返回步骤2)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)对于选定的不完全可观的配电系统，输入电压控制的上限值、下限值和电压控制的时间步长和控制死区，设置电压观测节点，获取电压观测节点的节点编号构成集合Ω0；2)获取各电压观测节点当前的电压量测值，计算各电压观测节点的电压偏差；3)将各观测节点的编号按照电压偏差由大到小依次排列为序列N，并令序列N的序号m＝1；4)令节点编号i＝Nm，Nm表示序列N中的第m个元素，若节点i的电压偏差超过电压控制的上限值或下限值，且电压量测值位于控制死区之外，进入步骤5)，否则进入步骤9)；5)判断编号为i的节点是否有无功剩余容量，若有则进入步骤6)，否则令m＝m+1，此时若m＞|N|进入步骤9)，若m≤|N|返回步骤4)，|N|表示序列N中元素的个数；6)获取同步相量量测装置的历史量测数据，采用卡尔曼滤波方法估计除节点i外整个配电系统的戴维南等值模型参数；7)根据步骤6)估计得到的戴维南等值模型参数，计算表示节点i处电压变化与节点i处功率变化关系的电压功率灵敏度参数；8)根据步骤7)得到的电压功率灵敏度参数确定节点i处的无功投入量，返回步骤2)；9)进入下一控制时步，返回步骤2)。2.根据权利要求1所述的基于同步相量量测等值的智能配电网就地电压控制方法，其特征在于，步骤1)中所述的电压观测节点为：具有无功调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成山，宿洪智，李鹏，孔祥玉，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12