一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法技术

本发明专利技术的一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法，设计合理，其立足于解决连续时间序列下含智能软开关的大规模有源配电网区间协调电压控制问题，充分考虑高渗透率分布式电源接入的影响，利用灵敏度可以反映节点注入功率与节点电压间线性关系的物理意义，建立一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制策略整定模型。采用二阶锥规划方法和交替方向乘子法进行求解，从而快速得到智能软开关的区间协调电压控制策略，实现电压分散控制。同时，有效降低通信量及计算量，提高控制效率。

A voltage control method of intelligent soft switch based on sensitivity

【技术实现步骤摘要】
一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法
本专利技术涉及一种智能软开关的运行控制方法。特别是涉及一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法。
技术介绍
近年来，随着包括光伏(Photovoltaic，PV)、风机等在内的分布式电源(DistributedGeneration，DG)的高比例广泛接入，配电系统的运行和调度方式发生了深刻而持久的变化，有源配电网面临一系列包括双向潮流、电压越限、网络阻塞等在内的新问题，其中电压越限情况尤为突出。在传统配电系统中，其调节手段有限，尤其是针对一次系统的控制手段严重匮乏，现有装备多是针对无功功率的调节，如电容器组、静止无功补偿器等。然而在配电网中，有功和无功功率之间的关系是相互耦合的，有功功率对电压分布的影响同样显著。因此，尤其对于含高渗透率分布式电源的配电网，单纯依靠传统无功调节很难消除电压越限。智能软开关(SoftOpenPoint，SOP)是在上述背景下衍生出的取代传统联络开关的一种基于电力电子技术的新型配电装置。它能够实现有功功率和无功功率的联合调整，而且功率控制简单、可靠，从而有效应对电压越限等一系列问题。目前，智能软开关主要采用集中式控制策略来实现其运行控制，由中央控制器收集全局信息，对智能软开关有功功率和无功功率出力策略进行全局优化。然而，随着分布式电源高渗透率接入有源配电系统，其内部设备种类和数量不断增大，集中控制所需的数据量急剧上升，带来了沉重的通信和数据处理负担，增大控制时间延迟；另外，出于隐私安全考虑，有时难以获取全局的详细信息，此时将不适合采用集中式控制。在此背景下，分散控制模式因其所需数据量小、通信量低，可以有效降低计算规模，提高控制效率等优点，成为未来智能软开关运行控制的主流方向。由于智能软开关的功率调节是连续变化的，其运行优化问题为连续的时间序列，因此必须建立时序的有源配电网智能软开关的分散控制模型。首先，将含有智能软开关的有源配电网以智能软开关为中心进行合理分区，各智能软开关利用区内信息初步制定出力策略。若区内自治后，系统电压仍出现越限，则进行区间协调，进一步优化智能软开关出力策略，从而确保在降低通信数据量的同时对系统节点电压水平进行有效优化控制，尽可能实现全局最优。同时，基于功率-电压灵敏度建立节点注入功率与节点电压的线性关系，可以合理有效地简化控制模型，进一步提高模型求解效率。因此，急需一种基于灵敏度的智能软开关区间协调控制方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够实现电压分散控制的基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法，包括如下步骤：1)根据选定的有源配电系统，输入如下的系统参数：线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压约束，分布式电源的类型、接入位置、容量及参数，运行优化周期内负荷及分布式电源运行特性曲线，智能软开关的接入位置、容量及参数，系统基准电压初值；2)依据步骤1)提供的有源配电系统的系统参数，以智能软开关为中心对有源配电系统进行区域划分；3)获取系统当前时段的运行状态，按照步骤2)得到的有源配电系统区域划分结果，计算各区域区内节点电压与区内节点注入功率间的电压-功率灵敏度；4)以步骤2)得到的有源配电系统区域划分结果，建立基于灵敏度的有源配电网智能软开关区内电压控制策略整定模型，包括：设定各智能软开关控制区域内电压偏差之和最小为目标函数，分别考虑基于电压-功率灵敏度的区内节点电压约束、区内安全运行约束和智能软开关运行约束，并将模型转化为二阶锥模型，包括对目标函数进行线性化处理，对非线性约束进行二阶锥转换；5)根据基于灵敏度的有源配电网智能软开关区内电压控制策略整定模型计算得到的智能软开关区内电压控制时有功功率传输值和无功功率补偿值，对智能软开关区内电压进行控制，若系统节点电压仍出现越限情况，则依据步骤2)得到的有源配电系统区域划分结果，及步骤3)得到的基于灵敏度的有源配电网智能软开关区内电压控制策略整定模型，更新当前运行状态的电压-功率灵敏度，并基于更新后的电压-功率灵敏度，采用交替方向乘子算法建立基于灵敏度的智能软开关区间协调控制模型，在该时段进行进一步的区间协调优化控制；6)输出结果，包括当前时段智能软开关控制策略即智能软开关的有功功率传输和无功功率补偿情况，以及有源配电系统全局的电压分布。本专利技术的一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法，设计合理，其立足于解决连续时间序列下含智能软开关的大规模有源配电网区间协调电压控制问题，充分考虑高渗透率分布式电源接入的影响，利用灵敏度可以反映节点注入功率与节点电压间线性关系的物理意义，建立一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制策略整定模型。采用二阶锥规划方法和交替方向乘子法进行求解，从而快速得到智能软开关的区间协调电压控制策略，实现电压分散控制。同时，有效降低通信量及计算量，提高控制效率。附图说明图1是本专利技术一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法的流程图；图2是改进的IEEE33节点算例网络结构及分区结果图；图3是分布式电源与负荷预测曲线；图4a是实施例中方案II和方案III下节点12和22间智能软开关的有功传输情况；图4b是实施例中方案II和方案III下节点25和29间智能软开关的有功传输情况；图4c是实施例中方案II和方案III下节点18和33间智能软开关的有功传输情况；图4d是实施例中方案II和方案III下节点8和21间智能软开关的有功传输情况；图5a是实施例中方案II和方案III下节点12和22间智能软开关的无功补偿情况；图5b是实施例中方案II和方案III下节点25和29间智能软开关的无功补偿情况；图5c是实施例中方案II和方案III下节点18和33间智能软开关的无功补偿情况；图5d是实施例中方案II和方案III下节点8和21间智能软开关的无功补偿情况；图6是节点18优化前后各节点处的电压分布情况；图7是节点33优化前后各节点处的电压分布情况。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法做出详细说明。如图1所示，本专利技术的一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法，包括如下步骤：1)根据选定的有源配电系统，输入如下的系统参数：线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压约束，分布式电源的类型、接入位置、容量及参数，运行优化周期内负荷及分布式电源运行特性曲线，智能软开关的接入位置、容量及参数，系统基准电压初值；2)依据步骤1)提供的有源配电系统的系统参数，以智能软开关为中心对有源配电系统进行区域划分；包括：(2.1)依据步骤1)提供的有源配电系统参数，计算系统各节点到各智能软开关的电气距离是采用系统中任一节点i到第n个智能软开关的电气距离的计算公式：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)根据选定的有源配电系统，输入如下的系统参数：线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压约束，分布式电源的类型、接入位置、容量及参数，运行优化周期内负荷及分布式电源运行特性曲线，智能软开关的接入位置、容量及参数，系统基准电压初值；/n2)依据步骤1)提供的有源配电系统的系统参数，以智能软开关为中心对有源配电系统进行区域划分；/n3)获取系统当前时段的运行状态，按照步骤2)得到的有源配电系统区域划分结果，计算各区域区内节点电压与区内节点注入功率间的电压-功率灵敏度；/n4)以步骤2)得到的有源配电系统区域划分结果，建立基于灵敏度的有源配电网智能软开关区内电压控制策略整定模型，包括：设定各智能软开关控制区域内电压偏差之和最小为目标函数，分别考虑基于电压-功率灵敏度的区内节点电压约束、区内安全运行约束和智能软开关运行约束，并将模型转化为二阶锥模型，包括对目标函数进行线性化处理，对非线性约束进行二阶锥转换；/n5)根据基于灵敏度的有源配电网智能软开关区内电压控制策略整定模型计算得到的智能软开关区内电压控制时有功功率传输值和无功功率补偿值，对智能软开关区内电压进行控制，若系统节点电压仍出现越限情况，则依据步骤2)得到的有源配电系统区域划分结果，及步骤3)得到的基于灵敏度的有源配电网智能软开关区内电压控制策略整定模型，更新当前运行状态的电压-功率灵敏度，并基于更新后的电压-功率灵敏度，采用交替方向乘子算法建立基于灵敏度的智能软开关区间协调控制模型，在该时段进行进一步的区间协调优化控制；/n6)输出结果，包括当前时段智能软开关控制策略即智能软开关的有功功率传输和无功功率补偿情况，以及有源配电系统全局的电压分布。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)根据选定的有源配电系统，输入如下的系统参数：线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，系统运行电压约束，分布式电源的类型、接入位置、容量及参数，运行优化周期内负荷及分布式电源运行特性曲线，智能软开关的接入位置、容量及参数，系统基准电压初值；
2)依据步骤1)提供的有源配电系统的系统参数，以智能软开关为中心对有源配电系统进行区域划分；
3)获取系统当前时段的运行状态，按照步骤2)得到的有源配电系统区域划分结果，计算各区域区内节点电压与区内节点注入功率间的电压-功率灵敏度；
4)以步骤2)得到的有源配电系统区域划分结果，建立基于灵敏度的有源配电网智能软开关区内电压控制策略整定模型，包括：设定各智能软开关控制区域内电压偏差之和最小为目标函数，分别考虑基于电压-功率灵敏度的区内节点电压约束、区内安全运行约束和智能软开关运行约束，并将模型转化为二阶锥模型，包括对目标函数进行线性化处理，对非线性约束进行二阶锥转换；
5)根据基于灵敏度的有源配电网智能软开关区内电压控制策略整定模型计算得到的智能软开关区内电压控制时有功功率传输值和无功功率补偿值，对智能软开关区内电压进行控制，若系统节点电压仍出现越限情况，则依据步骤2)得到的有源配电系统区域划分结果，及步骤3)得到的基于灵敏度的有源配电网智能软开关区内电压控制策略整定模型，更新当前运行状态的电压-功率灵敏度，并基于更新后的电压-功率灵敏度，采用交替方向乘子算法建立基于灵敏度的智能软开关区间协调控制模型，在该时段进行进一步的区间协调优化控制；
6)输出结果，包括当前时段智能软开关控制策略即智能软开关的有功功率传输和无功功率补偿情况，以及有源配电系统全局的电压分布。


2.根据权利要求1所述的一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法，其特征在于，步骤2)包括：
(2.1)依据步骤1)提供的有源配电系统参数，计算系统各节点到各智能软开关的电气距离是采用系统中任一节点i到第n个智能软开关的电气距离的计算公式：



其中，eij和eik分别表示系统节点i到第n个智能软开关两端接入节点j和节点k的电气距离，为接入节点j和节点k的智能软开关的容量，SSOP,max为系统中接入的智能软开关容量的最大值；其中，









α＝Xji/(Rji+Xji)
β＝Rji/(Rji+Xji)
其中，Rij和Xij分别为节点i到平衡节点唯一路径的线路电阻总和以及线路电抗总和，分别表征节点i的节点有功功率和无功功率对节点j电压幅值的影响；α和β为权重系数，用于表征有功功率和无功功率对结点电压幅值的不同影响；和分别为从节点注入有功功率和无功功率对节点电压的影响的角度定义的电气距离；eij表示系统节点i与节点j间的电气距离；
(2.2)将各节点i分别划入所对应的电气距离最小的那一智能软开关区域；
(2.3)若第(2.2)步中，节点到多个智能软开关的电气距离相等，则依据连通性将该节点划入相连通的区域中。


3.根据权利要求1所述的一种基于灵敏度的智能软开关区间协调电压控制方法，其特征在于，步骤4)所述的设定各智能软开关控制区域内电压偏差之和最小为目标函数，表示为：



式中，为区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金利，姚明坤，王成山，冀浩然，李鹏，宋关羽，于浩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12