一种考虑越限风险的配电网优化方法技术

本公开属于配电网优化运行技术领域，公开一种考虑越限风险的配电网优化方法，包括以下步骤：针对于配电网网络下，建立独立标准正态分布变量ξ与节点电压越限风险之间的映射关系；将节点电压越限风险的概率密度函数表达为以ξ为自变量的Hermite混沌多项式；选择采样点，依据样本点的模型，基于采样点电压值，利用电压安全风险，获取Hermite混沌多项式的待定系数，得到输出响应的概率分布；利用输出响应的概率分布进行建立风险感知体系；以柔性换流站的有功功率和无功功率、分布式光伏无功和静止无功补偿器为调控对象，基于风险感知体系，使得配电网电压越限风险最小；可有效避免电压越限。越限。越限。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑越限风险的配电网优化方法


[0001]本专利技术涉及一种考虑越限风险的配电网优化方法,属于配电网优化运行


技术介绍

[0002]配电网优化运行是指通过对配电网网络、分布式电源、无功补偿设备和柔性负荷等调控对象进行协调控制和主动管理。针对配电网优化运行，目前主要以经济性和安全性为优化目标，以配电网确定性运行信息为基础，通过智能算法或者传统优化算法进行求解，实现降低网损、减小电压偏差、减小三相不平衡和减小用电成本等效果。
[0003]分布式光伏、储能系统等直流电源必须通过交直流逆变器并入交流配电网，逆变器的运行损耗直接增大了交流配电网系统整体损耗，由于该缺点的存在，电能损耗低、电能质量高、控制方式灵活的直流配电网被提出。然而，交流配电网因其自身独有优势仍将是配电网主要形式，直流配电网可作为补充接入交流配电网，交直流混合配电网必将成为一种新的发展趋势。
[0004]目前分布式光伏是交直流配电网分布式电源的主要代表形式，面对大量井喷式、中小容量、分散化的分布式光伏接入，配电网的控制运行面临着各类更加复杂的电压安全问题，但目前的优化运行方案一般只考虑电压不越限等刚性约束，没有充分考虑分布式光伏和负荷的短期不确定性引起的电压越限风险。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种考虑越限风险的配电网优化方法，所要解决的问题是建立电压越限风险感知体系评估分布式光伏和负荷不确定性带来的电压越限风险，并通过优化运行有效降低电压越限风险，保证配电网的电压安全。/>[0006]本专利技术提出的交直流配电网运行优化方法，主要包括以下步骤：
[0007](1)确定优化调度控制对象：
[0008]交直流配电网系统拓扑一般主要包括三个部分：交流配电网、直流配电网和柔性换流站，柔性换流站通常为电压源型换流器(VSC)。
[0009]交直流配电网中可控单元分为连续控制型和离散控制型两种，连续控制型一般包括储能系统(ESS)、光伏(PV)、静止无功补偿器(SVC)和VSC，离散控制型一般包括电容器组(CB)和有载调压变压器分接头(OLTC)。
[0010]其中，VSC作为交流配电网与直流配电网的能量转换接口，可以同时控制有功功率、无功功率、交流电压、直流电压等变量中的2个状态量。根据其控制状态量的不同，可以分类为V
dc-Q控制，V
dc-V
ac
控制、P-Q控制和V
ac-P等。对于图1所示交直流混合配电网，VSC一般采用主从控制方式，即主站采用V
dc-Q控制模式，用于控制直流配电网端口电压，从站采用P-Q控制模式，可以主动控制其传输有功功率和输出无功功率。主从控制模式下，通过控制从站传输有功功率、输出无功功率和主站输出无功功率一方面可以改变交直流配电网线路潮
流，另一方面可以进行对交流配电网进行无功功率补偿，进而实现调压降损。
[0011](2)建立电压风险感知体系：
[0012]电力系统不确定分析方法主要有以蒙特卡洛法为代表的模拟法、以点估计法为代表的解析法等，蒙特卡罗法需要进行大量确定性潮流计算，其计算精度高但计算效率较低，点估计法计算速度快但计算精度难以保证，且上述两种方法需要借助各种级数才能得到随机变量的概率密度函数。随机响应面法是一种不依赖级数，且能够兼顾计算效率和计算精度和随机性分析方法，因此本专利技术选择随机响应面法进行电压风险感知。
[0013]随机响应面的基本思想在于利用Hermite混沌多项式拟合输入变量与输出响应之间的函数关系，其中输入变量和输出响应均为随机变量。
[0014]随机响应面主要包括三个步骤：1)输入标准化，将输入随机变量用一组标准随机变量的函数关系表示；2)输出标准化，确定待求输出响应的Hermite混沌多项式形式；3)模型计算，选择适当的采样点，进行样本点的模型计算，通过采样点的输入输出求解Hermite混沌多项式的待定系数，得到输出响应的概率分布，利用输出响应的概率分布进行建立风险感知体系。
[0015]针对于配电网网络下，对于交直流潮流模型G，节点电压越限风险R(V)的概率密度函数与n台光伏和负荷的有功出力随机变量X＝[x1,x2,
…
,x
n
]T
映射关系可表示为
[0016]R(V)＝G(X)＝G(x1,x2,
…
,x
n
)
[0017]首先，将光伏和负荷有功出力X标准化，通常选择独立标准正态分布变量作为标准随机变量，建立X与标准随机变量的映射关系：
[0018]X＝F-1
[Φ(ξ)][0019]式中：ξ＝[ξ1,ξ2,
···
,ξ
n
]T
为n维独立标准正态分布变量；F-1
为X的累积分布函数的反函数；Φ为标准随机变量的累积分布函数。
[0020]其次，可建立独立标准正态分布变量ξ与节点电压越限风险R(V)之间的映射关系；
[0021]将节点电压越限风险R(V)的概率密度函数表达为以ξ为自变量的Hermite混沌多项式。Hermite多项式阶数m越高时，混沌多项式的精度越高，但同时待定系数的个数N也越大。当m≥3时，增加阶数m对提高精度的影响已不明显，一般采用2阶或3阶的Hermite混沌多项式，本专利技术采用2阶混沌多项式：
[0022][0023]式中：a0,a1,
…
为多项式的待定系数，为常数项。
[0024]然后，选择适当的采样点，进行各样本的模型计算，确定混沌多项式的待定系数；
[0025]随机响应面法的采样选取原则是：最高阶为m阶的混沌多项式待定系数的确定，选取0和m+1阶Hermite多项式的根作为采样点，即每个样本点的各个标准随机变量ξ
i
的采样值都取0或m+1阶Hermite多项式的根。对于2阶混沌多项式，一维3阶Hermite多项式方程为其根分别为0,
[0026]混沌多项式待定系数个数N为：
[0027][0028]式中：n为输入变量数，因此需选取N个采样点。
[0029]在选择采样点时，如果采样点组成的线性方程组系数矩阵行向量之间线性无关，即系数矩阵的秩等于系数矩阵的行数，系数矩阵是行满秩矩阵，系数矩阵行列式的值恒不等于零，所建立的线性代数方程组有唯一解，方程求解精度将会明显提高。因此采用基于线性无关原则概率配点法，可将线性相关的配点剔除掉，保证线性方程组系数矩阵可逆即达到满秩，保证方程组系数矩阵行向量之间线性无关。
[0030]最后，选取N个采样点(ξ
1,1
,
…
,ξ
n,1
)、(ξ
1,2
,
…
ξ
n,2
)
…
(ξ
1,N
…
ξ
n,N
),到各采样点的输出响应R＝[R(V1),...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑越限风险的配电网优化方法，其特征在于，包括以下步骤：针对于配电网网络下，基于节点电压越限风险的概率密度函数与n台光伏和负荷的有功出力随机变量，将光伏和负荷有功出力标准化，建立独立标准正态分布变量ξ与节点电压越限风险之间的映射关系；将节点电压越限风险的概率密度函数表达为以ξ为自变量的Hermite混沌多项式；选择采样点，依据样本点的模型，基于采样点电压值，利用电压安全风险，获取Hermite混沌多项式的待定系数，得到输出响应的概率分布；利用输出响应的概率分布进行建立风险感知体系；以柔性换流站的有功功率和无功功率、分布式光伏无功和静止无功补偿器为调控对象，基于风险感知体系，使得配电网电压越限风险最小。2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述光伏和负荷有功出力X标准化，包括：选择独立标准正态分布变量作为标准随机变量，建立X与标准随机变量的映射关系：X＝F-1
[Φ(ξ)]式中：ξ＝[...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦晓波，刘之涵，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：