一种配网电压稳定控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种配网电压稳定控制方法及系统，采用半不变量预测模型，以配网实时运行状态为输入，得到配网的未来运行状态；基于凸优化内点法，计算得到未来运行状态下的配网控制序列；根据配网控制序列，执行配网的电压稳定控制。

【技术实现步骤摘要】
一种配网电压稳定控制方法及系统
本专利技术属于智能配电网领域，具体涉及一种配网电压稳定控制方法及系统。
技术介绍
随着新能源、储能系统、空调/电动汽车等负荷在配网中的占比日益增长，当前配网荷源储直流特征愈发显著，传统交流配用电模式正面临严峻的挑战。构建高效、低耗、可靠的大规模交直流混联主动配电网是现代电网建设的重要研发方向。而配网的电压稳定控制是配网控制的重要环节。
技术实现思路
为提高新能源、储能系统、空调/电动汽车等的消纳能力，本专利技术提出一种配网电压稳定控制方法及系统。本专利技术所采用的技术方案是：一种配网电压稳定控制方法，包括以下步骤：步骤1：采用半不变量预测模型对当前配网运行状态进行预测，得到下个采样时间节点的配网运行状态；步骤2：采用凸优化内点法，得到在下个时间节点的配网运行状态下的配网控制序列；步骤3：根据步骤2得到的配网控制序列，对配网电压进行稳定控制。进一步的，所述步骤1具体包括以下子步骤：根据配网历史运行状态数据，构建基于半不变量法的半不变量预测模型；以当前配网运行状态作为半不变量预测模型的输入，得到下个采样时间节点的半不变量展开马尔科夫概率模型；基于半不变量展开马尔科夫概率模型，计算得到配网运行状态的概率预测区间；基于配网运行状态的概率预测区间，计算得到相应的概率预测期望；基于概率预测期望，计算得到配网运行状态的滚动预测区间；通过所述配网运行状态的滚动预测区间来表征下个采样时间节点的配网运行状态。进一步的，所述半不变量预测模型包括新能源的出力半不变量预测模型、储能系统的充放电半不变量预测模型和负荷半不变量预测模型。进一步的，所述配网运行状态的预测区间包括新能源的出力、储能系统的充放电、负荷的概率预测区间；所述配网运行状态的滚动预测区间包括新能源出力、储能充放电状态、负荷的接入状态滚动预测区间。进一步的，所述步骤3具体包括以下子步骤：根据配网运行状态的概率预测区间，利用蒙特卡洛-马尔科夫方法计算得到概率潮流；基于概率潮流检验步骤2得到的配网控制序列是否满足约束，若满足约束，则根据该配网控制序列执行配网的电压稳定控制，若不满足约束，重新按照步骤2计算新的配网控制序列，直到满足优化目标和约束。进一步的，所述配网包括交直流混联主动配网。进一步的，所述半不变量预测模型描述如下：其中，Φ(x)是自然分布的概率密度函数和累积分布函数，fn(x)表示最终预测概率的概率密度函数，Fn(x)表示最终预测概率的累计分布函数，i表示循环变量；Ai表示历史数据的第i阶展开；表示自然分布的概率密度函数的第i阶展开；Φ(i)表示累积分布函数的第i阶展开。进一步的，所述步骤2中的凸优化内点法具体包括以下步骤：S1：构造配网惩罚函数其中X表示当前控制量，r(k)表示配网潮流计算的边界值S2：从X(k-1)点出发用无约束优化方法求解惩罚函数的极值点X*(r(k))；其中X(k-1)表示当前控制量X的上一步决策量；S3：判断是否满足式(6)，若满足，则停止迭代计算，以X*(r(k))为最优解，否则r(k+1)＝Cr(k),X(0)＝X*(r(k)),k＝k+1，C为递减系数，转向S2；||X*(r(k))-X*(r(k-1))||≤ε(6)。进一步的，所述利用蒙特卡洛-马尔科夫方法计算得到概率潮流的步骤为：根据配网运行状态的概率预测区间构造配网马尔科夫链，从配网马尔科夫链任意一点x(t)进行抽样模拟，得到抽样序列X(1),…,X(n)，再对序列X(1),…,X(n)进行蒙特卡洛积分，得到概率潮流：E[f(t)]表示概率潮流，n，m分别表示积分的上下限，f(x(t))表示抽样模拟结果。本专利技术还公开了一种配网电压稳定控制系统，包括：半不变量预测模块，用于对当前配网运行状态进行预测，得到下个时间节点的配网运行状态；配网控制序列获取模块，用于采用凸优化内点法，得到在下个时间节点的配网运行状态下的配网控制序列；电压稳定控制模块，用于根据配网控制序列，对配网电压进行稳定控制。进一步的，所述半不变量预测模块中包括以下子模块：半不变量预测模型构建模块，用于根据配网历史运行状态数据构建基于半不变量法的半不变量预测模型；概率预测区间计算模块，用于根据半不变量预测模型输出的半不变量展开概率计算得到概率预测区间；概率预测期望计算模块，用于根据概率预测区间计算得到相应的概率预测期望；滚动预测区间计算模块，用于根据概率预测期望计算得到配网运行状态的滚动预测区间。进一步的，所述半不变量预测模型包括新能源的出力半不变量预测模型、储能系统的充放电半不变量预测模型和负荷半不变量预测模型。进一步的，所述配网为大规模交直流混联主动配网。进一步的，所述电压稳定控制模块包括以下子模块：概率潮流计算模块，用于根据所述概率预测区间计算模块输出的概率预测区间，采用蒙特卡洛-马尔科夫方法计算得到概率潮流；配网控制序列优化模块，用于判断概率潮流是否满足约束条件，若不满足，则调整配网控制序列，直到满足约束要求，得到配网最优控制序列；否则，当前配网控制序列为配网最优控制序列；控制模块，用于根据配网最优控制序列，执行配网的电压控制。有益效果：本专利技术具有以下优点：1、提高配网控制的灵活性和鲁棒性；2、提高新能源、储能等新型电源的接入能力。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为不考虑模型预测控制和考虑模型预测控制整个网络损耗对比图；图3为不考虑模型预测控制和考虑模型预测控制主网联络线功率对比图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步阐述本专利技术。实施例1：参见图1，本实施例的一种适用于大规模交直流混联主动配网的模型预测电压稳定控制方法，现详细说明如下。步骤1：基于配电自动化系统中的配网历史运行数据，基于改进半不变量法构建新能源的出力、储能系统的充放电、空调/电动汽车等负荷的改进半不变量预测模型，该改进半不变量预测模型表达式如下：其中，Φ(x)是自然分布的概率密度函数和累积分布函数，fn(x)表示最终预测概率的概率密度函数，Fn(x)表示表示最终预测概率的累计分布函数，i表示循环变量；Ai表示历史数据的第i阶展开；表示自然分布的概率密度函数的第i阶展开；Φ(i)表示累积分布函数的第i阶展开。步骤2：基于配电自动化系统获得当前大规模交直流混联主动配网的实时运行状态，该实时运行状态包括：配网中新能源机组的出力信息、配网中储能系统的充放电信息、空调/电动汽车等负荷计入功率信息、各配网支路和节点的电压和电流相量的量测信息、配网直流系统功率信息、换流变压器触头位置信息、当前拓扑状态下交流系统导纳矩阵及直流参数信息；...

【技术保护点】
1.一种配网电压稳定控制方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：采用半不变量预测模型对当前配网运行状态进行预测，得到下个采样时间节点的配网运行状态；/n步骤2：采用凸优化内点法，得到在下个时间节点的配网运行状态下的配网控制序列；/n步骤3：根据步骤2得到的配网控制序列，对配网电压进行稳定控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种配网电压稳定控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：采用半不变量预测模型对当前配网运行状态进行预测，得到下个采样时间节点的配网运行状态；
步骤2：采用凸优化内点法，得到在下个时间节点的配网运行状态下的配网控制序列；
步骤3：根据步骤2得到的配网控制序列，对配网电压进行稳定控制。


2.根据权利要求1所述的一种配网电压稳定控制方法，其特征在于：所述步骤1具体包括以下子步骤：
根据配网历史运行状态数据，构建基于半不变量法的半不变量预测模型；
以当前配网运行状态作为半不变量预测模型的输入，得到下个采样时间节点的半不变量展开马尔科夫概率模型；
基于半不变量展开马尔科夫概率模型，计算得到配网运行状态的概率预测区间；
基于配网运行状态的概率预测区间，计算得到相应的概率预测期望；
基于概率预测期望，计算得到配网运行状态的滚动预测区间；
通过所述配网运行状态的滚动预测区间来表征下个采样时间节点的配网运行状态。


3.根据权利要求1或2所述的一种配网电压稳定控制方法，其特征在于：所述半不变量预测模型包括新能源的出力半不变量预测模型、储能系统的充放电半不变量预测模型和负荷半不变量预测模型。


4.根据权利要求3所述的一种配网电压稳定控制方法，其特征在于：所述配网运行状态的预测区间包括新能源的出力、储能系统的充放电、负荷的概率预测区间；所述配网运行状态的滚动预测区间包括新能源出力、储能充放电状态、负荷的接入状态滚动预测区间。


5.根据权利要求2所述的一种配网电压稳定控制方法，其特征在于：所述步骤3具体包括以下子步骤：
根据配网运行状态的概率预测区间，利用蒙特卡洛-马尔科夫方法计算得到概率潮流；
基于概率潮流检验步骤2得到的配网控制序列是否满足约束，若满足约束，则根据该配网控制序列执行配网的电压稳定控制，若不满足约束，则重新按照步骤2计算得到新的配网控制系列，直到满足优化目标和约束。


6.根据权利要求1所述的一种配网电压稳定控制方法，其特征在于：所述配网包括交直流混联主动配网。


7.根据权利要求1所述的一种配网电压稳定控制方法，其特征在于：所述半不变量预测模型描述如下：






其中，Φ(x)是自然分布的概率密度函数和累积分布函数，fn(x)表示最终预测概率的概率密度函数，Fn(x)表示最终预测概率的累计分布函数，i表示循环变量；Ai表示历史数据的第i阶展开；表示自然分布的概率密度函数的第i阶展开；Φ(i)表示累积分布函数的第i阶展开。


8.根据权利要求1所述的一种配网电压稳定控制方法，其特征在于：所述步骤2中的凸优化内点法具体包括以下步骤：
S1：构造配网惩罚函数其中X表示当前控制量，r(k)表示配网潮流...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾骏，杨景刚，胡成博，刘洋，肖小龙，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，东南大学，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32