一种基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法，其所述方法包括：获取负荷的有功功率数据和无功功率数据，确定电压波动百分比；基于分秒级别的时间尺度，建立无功电压优化模型；对所述无功电压优化模型进行凸化处理，基于所述电压波动百分比建立鲁棒无功优化模型；基于约束生成算法对所述鲁棒无功优化模型进行求解。在本发明专利技术实施例中，所述方法具备灵活性、可操作性和广泛适用性，减少主动配电网的网络损耗，防止电压越限，保障主动配电网的安全稳定运行。

A robust reactive power optimization method based on two time scales for active distribution network

【技术实现步骤摘要】
一种基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法。
技术介绍
随着光伏发电、风力发电等可再生分布式发电的数量显著增加，主动配电网由此形成。但是由于逆潮流的存在，分布式电源的输出可能会导致过电压，而无功优化可以显著降低网络功率损耗，使得电压不会越限。虽然分布式发电的动态输出波动大、负荷需求很难精准预测等不确定因素对主动配网运行会造成影响，但是大部分涉及无功优化的研究并没有考虑任何不确定因素。为了解决这些不确定因素，Saric提出了一种鲁棒无功电压控制算法，但是理论不能保证最优性；Wang,Y.提出的鲁棒模型中，使用了场景生成和简化方法，但是没有考虑小时级别尺度内的电压控制设备；Daratha提出的鲁棒电压控制方法中，采用经验法来处理由小时级别尺度内的电压控制设备所引入的离散变量，但是这种方法可靠性不高。因此，针对分布式电源接入的主动配电网，利用协调大、小时间跨度内调节电压的控制装置来解决不确定性问题将成为技术难点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法，减少主动配电网的网络损耗，防止电压越限，为主动配电网的安全稳定运行提供保障。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法，所述方法包括：获取负荷的有功功率数据和无功功率数据，确定电压波动百分比；基于分秒级别的时间尺度，建立无功电压优化模型；对所述无功电压优化模型进行凸化处理，基于所述电压波动百分比建立鲁棒无功优化模型；基于约束生成算法对所述鲁棒无功优化模型进行求解。可选的，所述基于分秒级别的时间尺度，建立无功电压优化模型包括：确定配电网功率损耗的目标函数；基于所述目标函数和分秒级别的时间尺度，对各支路电流进行约束；基于所述各支路电流的约束条件，对分布式电源和静止无功补偿装置的运行进行约束。可选的，所述确定配电网功率损耗的目标函数为：其中，i,j(1,2,...,N)代表总线，lij为支路ij发送端的电流平方幅值，rij为支路ij的电阻，为对应变量的相位，Φ为整个系统中的一组分支，β为电容器组的开关决策变量，κ为分接开关的匝数比变量，QC为补偿器上的总无功功率，QG为发电机的无功功率。可选的，所述基于所述目标函数和分秒级别的时间尺度，对各支路电流进行约束包括：确定母线电压的约束条件为：其中，Vref为共耦点电压。确定支路的电流安全约束条件为：其中，为支路ij电流幅值的上界。确定防止电压越限的安全约束条件为：其中，为在总线i处的电压幅值上界，Vi为在总线i处的电压幅值下界。基于分秒级别的时间尺度，采用DistFlow分支流模型，确定各支路电流的约束条件为：其中，Pij为支路ij发送端的有功功率，Qij为支路ij发送端的无功功率，Pj为在总线j处注入的有功功率，Qj为在总线j处注入的无功功率，N为整个系统的总线集，βj为在总线j处电容器组的开关决策变量，为电容器组在总线j处的导纳元件，νj为在总线j处的电压平方，κij为支路ij的分接开关匝数比变量，xij为支路ij的电抗，PGj为在总线j处注入发电机的有功功率，QGj为在总线j处注入发电机的无功功率，PDj为在总线j处的有功负荷需求，QDj为在总线j处的无功负荷需求，QCj为总线j上补偿器的总无功功率，Γij为支路ij的允许抽头数集，Γij由{Kij,1,Kij,2,...,Kij,R}组成，ΛΨ为带有稳压器的支路集，Δj为在总线j处的电容器组的允许开关决策集，Υ为一组带有机械开关电容器/电容器组的总线集。可选的，所述基于所述各支路电流的约束条件，对分布式电源和静止无功补偿装置的运行进行约束为：其中，为总线i处各发电机注入无功功率的上界，QGi为总线i处各发电机注入无功功率的下界，为总线i处的静态无功补偿装置注入无功功率的上界，QCi为总线i处的静态无功补偿装置注入无功功率的下界。可选的，所述对所述无功电压优化模型进行凸化处理包括：针对机械开关电容器的松弛度的约束条件为：式中，针对稳压器模型的分段线性化处理的约束条件为：其中，k(1,2,...,R)为稳压器分接头设置的索引，δik为主变量，gij,k和hij,k为辅助变量。确定凸化后的无功电压优化模型的目标函数为：定义所述机械开关电容器和所述稳压器的决策变量为：x＝(β,κ,g,h,δ,ω)定义潮流变量和对分布式电源、静止无功补偿器的快速控制的变量为：y＝(QC,QG,ν,lij,Pij,Qij)T定义负荷和分布电源主动输出的预测向量为：d0＝(PD,QD,QG)T确定凸化后的无功电压优化模型的简化形式为：其中，bT为表示矩阵b的转置，表示向量集x的可行域，‖Gly‖2为向量Gly的2范数。可选的，所述基于所述电压波动百分比建立鲁棒无功优化模型包括：在小时级别的时间尺度下，基于所述电压波动百分比建立一个不确定集为：其中，ν为电压波动百分比，为负荷的有功功率基准值，为负荷的无功功率基准值。建立所述鲁棒无功优化模型为：其中，d为分布电源的实际负荷和主动输出。可选的，所述基于约束生成算法对所述鲁棒无功优化模型进行求解包括：确定所述鲁棒无功优化模型的网络损耗下界模型和网络损耗上界模型；对各参数进行初始化，包括网络损耗下界、网络损耗上界、情景迭代、裕度等级；基于所述网络损耗下界模型获取网络损耗，对所述网络损耗下界进行更新；基于所述网络损耗上界模型获取网络损耗，对所述网络损耗上界进行更新；判断更新后的网络损耗上界与更新后的网络损耗下界的差值是否小于所述裕度等级；若是，迭代结束，获取最坏情况下的网络损耗的最小值。可选的，所述确定所述鲁棒无功优化模型的网络损耗下界模型和网络损耗上界模型包括：确定所述鲁棒无功优化模型的网络损耗下界模型为：确定所述鲁棒无功优化模型的网络损耗上界模型为：其中，1是元素都为1的列向量，M为正数，为拉格朗日因子集，且在本专利技术实施例中，针对分布式电源接入主动配电网后所产生的不确定性问题，以防止电压越限为目标，通过逐级建立鲁棒无功优化模型进行电压控制，基于双时间尺度的协调，不断更新网络损耗的上下界，从而减少主动配电网的网络损耗，极大地保障主动配电网的安全稳定运行。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取负荷的有功功率数据和无功功率数据，确定电压波动百分比；/n基于分秒级别的时间尺度，建立无功电压优化模型；/n对所述无功电压优化模型进行凸化处理，基于所述电压波动百分比建立鲁棒无功优化模型；/n基于约束生成算法对所述鲁棒无功优化模型进行求解。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法，其特征在于，所述方法包括：
获取负荷的有功功率数据和无功功率数据，确定电压波动百分比；
基于分秒级别的时间尺度，建立无功电压优化模型；
对所述无功电压优化模型进行凸化处理，基于所述电压波动百分比建立鲁棒无功优化模型；
基于约束生成算法对所述鲁棒无功优化模型进行求解。


2.根据权利要求1所述的基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法，其特征在于，所述基于分秒级别的时间尺度，建立无功电压优化模型包括：
确定配电网功率损耗的目标函数；
基于所述目标函数和分秒级别的时间尺度，对各支路电流进行约束；
基于所述各支路电流的约束条件，对分布式电源和静止无功补偿装置的运行进行约束。


3.根据权利要求2所述的基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法，其特征在于，所述确定配电网功率损耗的目标函数为：



其中，i,j(1,2,...,N)代表总线，lij为支路ij发送端的电流平方幅值，rij为支路ij的电阻，为对应变量的相位，Φ为整个系统中的一组分支，β为电容器组的开关决策变量，κ为分接开关的匝数比变量，QC为补偿器上的总无功功率，QG为发电机的无功功率。


4.根据权利要求3所述的基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法，其特征在于，所述基于所述目标函数和分秒级别的时间尺度，对各支路电流进行约束包括：
确定母线电压的约束条件为：



其中，Vref为共耦点电压。
确定支路的电流安全约束条件为：



其中，为支路ij电流幅值的上界。
确定防止电压越限的安全约束条件为：



其中，为在总线i处的电压幅值上界，Vi为在总线i处的电压幅值下界。
基于分秒级别的时间尺度，采用DistFlow分支流模型，确定各支路电流的约束条件为：






























其中，Pij为支路ij发送端的有功功率，Qij为支路ij发送端的无功功率，Pj为在总线j处注入的有功功率，Qj为在总线j处注入的无功功率，N为整个系统的总线集，βj为在总线j处电容器组的开关决策变量，为电容器组在总线j处的导纳元件，νj为在总线j处的电压平方，κij为支路ij的分接开关匝数比变量，xij为支路ij的电抗，PGj为在总线j处注入发电机的有功功率，QGj为在总线j处注入发电机的无功功率，PDj为在总线j处的有功负荷需求，QDj为在总线j处的无功负荷需求，QCj为总线j上补偿器的总无功功率，Γij为支路ij的允许抽头数集，Γij由{Kij,1,Kij,2,...,Kij,R}组成，ΛΨ为带有稳压器的支路集，Δj为在总线j处的电容器组的允许开关决策集，Υ为一组带有机械开关电容器/电容器组的总线集。


5.根据权利要求4所述的基于双时间尺度的主动配电网鲁棒无功优化方法，其特征在于，所述基于所述各支路电流的约束条件，对分布式电源和静止无功补偿装置的运行进行约束为：



其中，为总线i处各发电机注入无功功率的上界，QGi为总线i处各发电机注入无功功率的下界，为总线i处的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周先哲，曹伟，叶桂南，胡继军，祁乐，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广西;45