考虑极限场景的主动配电网重构与无功联合鲁棒优化方法技术

本发明专利技术公开了考虑极限场景的主动配电网重构与无功联合鲁棒优化方法，包括：收集可再生分布式电源出力的历史数据；生成可再生分布式电源出力的极限场景；建立主动配电网重构与无功电压调整联合优化模型；对联合优化模型进行凸化修正，获得联合优化等价模型；采用极限场景法对可再生分布式电源出力的随机性进行处理，构建基于极限场景的两阶段主动配电网重构与无功电压调整联合鲁棒优化模型；对联合鲁棒优化模型进行求解，获得主动配电网优化运行方案。本发明专利技术可实现配电网重构与多种无功电压调节装置之间的协调联动，有效地改善了电压质量、降低运行网损；本发明专利技术方法决策出的运行方案可达到可再生能源安全消纳和节能降损的双重目的。重目的。重目的。

【技术实现步骤摘要】
考虑极限场景的主动配电网重构与无功联合鲁棒优化方法


[0001]本专利技术属于输变电优化控制领域，具体涉及一种考虑极限场景的主动配电网重构与无功联合鲁棒优化方法。

技术介绍

[0002]近年来，为缓解能源危机和环境污染的压力，大力发展风能、太阳能等可再生能源发电技术已成为国内外的共识。然而，随着这些可再生分布式电源在配电网中的渗透率不断提高，其出力固有的随机性对配电网安全运行造成严重影响，如何减轻可再生分布式电源给配电网运行带来的不利影响，以保证可再生能源安全消纳，对实现配电网安全经济运行具有重要意义。
[0003]目前，网络重构和无功电压优化作为主动配电网适应可再生分布式电源接入的有效管理手段，已有众多学者对两者展开了探索，并完成了一系列的研究成果。公开号为CN106887838A的专利技术专利“一种基于网络重构的配电网可再生能源消纳方法”、公开号为CN104600714A的专利技术专利“含分布式电源的配电网无功优化方法及装置”、公开号为CN108183502A的专利技术申请“促进分布式能源消纳的主动配电网重构方法”等公开的方法，只单独考虑了网络重构或无功电压优化，没有考虑两者的联合运行优化，限制了可再生分布式电源的最大接入。公开号为CN107565576A的专利技术申请“一种多主动管理手段相协调的主动配电网无功电压优化方法”和公开号为CN110021966A的专利技术申请“一种考虑动态网络重构的主动配电网优化调度方法”公开的方法，虽然综合考虑了网络重构和无功电压优化，但没有考虑可再生分布式电源出力的随机性，限制了在实际运行中的应用。
[0004]针对可再生分布式电源出力的随机性问题，现有的处理方法主要有随机优化、模糊数优化和鲁棒优化。以上方法中，鲁棒优化方法由于不需要随机性参数的精确概率分布信息、计算效率高等优点而受到日益关注。公开号为CN109378861A的专利技术申请“计及时空相关性的主动配电网的鲁棒优化调度方”公开了一种三层两阶段的主动配电网鲁棒优化调度方法，采用列与约束生成算法进行求解，但需要进行复杂繁琐的模型转换处理，且由于中间层存在不确定集变量，使得对偶转化过程中产生具有强非凸性的双线性项，导致模型求解时收敛性较差，限制了其进一步的实际工程应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种考虑极限场景的主动配电网重构与无功联合鲁棒优化方法，采用极限场景法处理可再生分布式电源出力的随机性，通过对电网重构与无功电压调整进行联合优化，有效解决可再生分布式电源出力随机波动的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是考虑极限场景的主动配电网重构与无功联合鲁棒优化方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：收集主动配电网技术参数与可再生分布式电源出力的历史数据；
[0008]步骤2：根据历史数据，获取可再生分布式电源出力的预测值和预测误差，然后确
定可再生分布式电源出力的上限和下限，生成可再生分布式电源出力的极限场景；
[0009]步骤3：以主动配电网运行网损最小为目标函数，考虑系统运行约束、有载调压变压器和无功补偿装置调节约束、网络结构调整约束等方面的约束条件，建立主动配电网重构与无功电压调整联合优化模型；
[0010]步骤4：对所述主动配电网联合优化模型进行凸化修正，获取主动配电网重构与无功电压调整联合优化模型的等价模型；
[0011]步骤5：根据可再生分布式电源出力的极限场景和主动配电网联合优化等价模型，采用极限场景法对可再生分布式电源出力的随机性进行处理，构建基于极限场景的两阶段主动配电网重构与无功电压调整联合鲁棒优化模型；
[0012]步骤6：对基于极限场景的两阶段主动配电网重构与无功电压调整联合鲁棒优化模型进行求解，获取主动配电网优化运行方案。
[0013]进一步地，所述生成可再生分布式电源出力极限场景，极限场景为所有可再生分布式电源出力均取到最大或最小值时的场景；
[0014]节点j处的可再生分布式电源出力的最小值最大值的计算式如下：
[0015][0016][0017]其中为节点j处的可再生分布式电源出力的预测值，α
j
为节点j处的可再生分布式电源出力的预测误差。进一步地，主动配电网技术参数包括主动配电网网架参数、主动配电网节点负荷数据、主动配电网关口功率限值、可再生分布式电源参数、有载调压变压器和无功补偿装置参数。
[0018]所述主动配电网网架参数包括主动配电网初始网络拓扑及联络线配置信息，主动配电网支路ij的电阻r
ij
和电抗x
ij
，支路ij的电流上限值I
ij,max
，节点i处电导g
i
和电纳b
i
，节点i处电压上、下限值U
i,max
、U
i,min
；所述主动配电网节点负荷数据包括节点i处有功、无功负荷P
i,load
、Q
i,load
；所述主动配电网关口功率限值包括主网与配网关口的有功交换功率上、下限值限值和无功交换功率上、下限值所述可再生分布式电源参数为可再生分布式电源RDG采取限定功率因数范围运行的功率因数限值
[0019]所述有载调压变压器和无功补偿装置参数包括支路ij上有载调压变压器OLTC有载分接开关最大档位数K
ij
，最小、最大档位变比和每一档调节步长Δt
ij
；节点i处投切电容器组CB的安装组数每一组无功补偿量节点i处静止无功补偿器SVC的无功补偿最小、最大值和
[0020]进一步地，主动配电网重构与无功电压调整联合优化模型的目标函数为：
[0021][0022]其中Φ
l
表示配网中所有支路集合；z
ij
为支路ij的开关状态变量，z
ij
＝0/1表示支路ij断开/闭合；r
ij
为支路ij电阻；I
ij
为支路ij电流幅值；F
loss
为配网运行时的总有功损耗。
[0023]进一步地，主动配电网重构与无功电压调整联合优化模型的约束条件包括：
[0024]1)系统潮流约束：
[0025][0026][0027][0028][0029]P
j
＝P
j,TR
+P
j,RDG
‑
P
j,load
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0030]Q
j
＝Q
j,TR
+Q
j,RDG
+Q
j,CB
+Q
j,SVC
‑
Q
j,load
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0031]其中Φ
node
表示配网中所有节点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑极限场景的主动配电网重构与无功联合鲁棒优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：收集可再生分布式电源出力的历史数据；步骤2：根据历史数据，获取可再生分布式电源出力的预测值和预测误差，确定可再生分布式电源出力的上限和下限，生成可再生分布式电源出力的极限场景；步骤3：建立主动配电网重构与无功电压调整联合优化模型；步骤4：对联合优化模型进行凸化修正，获得主动配电网联合优化模型的等价模型；步骤5：构建基于极限场景的两阶段主动配电网重构与无功电压调整联合鲁棒优化模型；步骤6：对联合鲁棒优化模型进行求解，获得主动配电网优化运行方案。2.根据权利要求1所述的考虑极限场景的主动配电网重构与无功联合鲁棒优化方法，其特征在于，所述生成可再生分布式电源出力极限场景，极限场景为所有可再生分布式电源出力均取到最大或最小值时的场景；节点j处的可再生分布式电源出力的最小值最大值的计算式如下：的计算式如下：其中为节点j处的可再生分布式电源出力的预测值，α
j
为节点j处的可再生分布式电源出力的预测误差。3.根据权利要求1所述的考虑极限场景的主动配电网重构与无功联合鲁棒优化方法，其特征在于，所述主动配电网重构与无功电压调整联合优化模型的约束条件包括系统潮流约束、配电网拓扑重构约束、有载调压变压器约束、无功补偿装置约束、可再生分布式电源无功出力约束、配电网关口功率约束和配电网运行安全约束。4.根据权利要求1所述的考虑极限场景的主动配电网重构与无功联合鲁棒优化方法，其特征在于，主动配电网重构与无功电压调整联合优化模型的目标函数为：式中Φ
l
表示配电网中所有支路集合；z
ij
为支路ij的开关状态变量，z
ij
＝0/1表示支路ij断开/闭合；r
ij
为支路ij电阻；I
ij
为支路ij电流幅值；F
loss
为配电网运行时的总有功损耗。5.根据权利要求3所述的考虑极限场景的主动配电网重构与无功联合鲁棒优化方法，其特征在于，所述主动配电网重构与无功电压调整联合优化模型的约束条件具体包括：1)系统潮流约束：1)系统潮流约束：1)系统潮流约束：1)系统潮流约束：P
j
＝P
j,TR
+P
j,RDG
‑
P
j,load
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
Q
j
＝Q
j,TR
+Q
j,RDG
+Q
j,CB
+Q
j,SVC
‑
Q
j,load
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)式中Φ
node
表示配电网中所有节点集合；u(j)表示节点j的父节点集合；v(j)表示节点j的子节点集合；z
jk
为支路jk的开关状态变量；P
jk
、Q
jk
分别表示支路jk首端流入的有功、无功功率；P
ij
、Q
ij
分别表示支路ij首端流入的有功、无功功率；P
j
、Q
j
分别表示节点j处净注入的有功、无功功率；x
ij
表示支路ij的电抗；g
j
、b
j
分别表示节点j处电导、电纳；U
j
表示节点j处电压幅值；t
ij
表示支路ij上有载分接开关分接头档位变比；P
j,TR
、Q
j,TR
分别表示配电网关口注入的有功、无功功率；P
j,RDG
、Q
j,RDG
分别表示节点j处可再生分布式电源的有功、无功出力；Q
j,CB
、Q
j,SVC
分别表示节点j处投切电容器组、静止无功补偿器的无功补偿量；P
j,load
、Q
j,load
分别表示节点j处的有功、无功负荷；2)配电网拓扑重构约束：式中N
node
、N
root
分别表示配电网中节点总数、根节点数；W
ij
表示支路ij的虚拟功率；Φ
root
表示馈线根节点集合；3)有载调压变压器约束：式中分别表示有载分接开关档位最小、最大变比；Δt
ij
表示有载分接开关每一档变比调节步长；K
ij
表示有载分接开关最大档位数；T
ij
表示有载分接开关实际档位；Φ
lt
表示配电网中含有载分接开关的支路集合；4)无...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵平，辛圆，赵期期，吴胥悦，黄宇昕，倪世杰，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：