一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法及系统，包括获取供电台区内所有节点的电网数据，根据所述电网数据计算三相不平衡度；若三相不平衡度小于或等于2％，则根据电网数据确定电压越限的节点；分别计算每个电压越限节点对供电台区内各个调控单元的电压灵敏度，根据电压灵敏度确定调控单元；建立调控模型；采用混合智能算法对求解所述调控模型，输出对无功电压的控制指令至调控单元。本申请提供的方案发挥了分布式光伏的电压调控作用，实现了配电网小时级静态无功优化与实时动态无功优化的结合，能有效控制10kV配电网各节点电压，减小电压波动幅度，避免设备频繁动作，在保障安全性的同时兼顾了经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法及系统
本专利技术涉及电力系统无功电压控制
，更具体的，涉及一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法及系统。
技术介绍
低压配电网存在着三相不平衡严重、供电半径长、网络损耗大、线路末端电压质量差、智能调压设备缺乏等问题。受限于控制方式及网络通道原因，传统电压控制方式中的AVC(AutomaticVoltageControl，自动电压控制)系统范围无法延伸到低压配电网最末端，且存在计算复杂、智能化及灵活性不强的缺点，基于就地控制的VQC方式又由于缺乏整体层面上的协调，控制效果不佳。此外，我国光伏发电从2013年开始呈现爆发式增长，到2019年累计装机容量实现了超10倍增长，而随着近年来国家政策往分布式光伏发电的倾斜，我国光伏发电市场结构发生明显变化，分布式光伏发电累计装机容量份额持续提升，到2019年其市场占比已提升至30.7％。分布式光伏大规模接入低压配电网可能会出现潮流倒送、线路末端电压越上限的情况，且分布式光伏出力的间歇性和随机波动性会加剧电压波动，导致传统调压装置(如并联电容器组、变压器分接头)频繁动作，影响设备寿命，使得配电网的电压控制更为复杂。而传统配电网电压控制未发挥分布式光伏的无功电压调节能力，缺乏连续的精细化调控。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供了一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法及系统，以解决现有技术无法实现连续精细化调控电压的问题。本专利技术提出的方法用于实现含分布式光伏的10kV配电网电压控制。<br>第一方面，本申请提供了一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法，包括：获取供电台区内所有节点的电网数据，根据所述电网数据计算三相不平衡度；若三相不平衡度小于或等于2％，则根据电网数据确定电压越限的节点；分别计算每个电压越限节点对供电台区内各个调控单元的电压灵敏度，根据电压灵敏度确定调控单元；建立以变压器档位、电容器组数、分布式光伏无功出力为控制变量，以节点电压偏差最小和网损最小为优化目标的调控模型；采用混合智能算法对求解所述调控模型，输出对无功电压的控制指令至调控单元。在一些实施例中，所述根据所述电网数据计算三相不平衡度的步骤包括：去除电网数据中的谐波信号；将去除谐波信号的电网数据进行离散化处理，利用对称分量法分解出基波正序分量、负序分量和零序分量其中Up、Un和U0分别为正序分量、负序分量和零序分量，为旋转因子，Ua、Ub和Uc为三相电压相量；由序分量计算出三相不平衡度，电压的零序不平衡度负序不平衡度在一些实施例中，若三相不平衡度大于2％，则生成三相不平衡治理预警信号。在一些实施例中，所述计算每个电压越限节点对供电台区内各个调控单元的电压灵敏度的步骤包括：分别计算任意电压越限节点的节点电压对注入有功功率的灵敏度Dpk、节点电压对注入无功功率的灵敏度Dqk以及节点电压对变压器变比的灵敏度；定义第i个电压越限节点对第h类的第j个调控单元的电压灵敏度为得到所有电压越限节点的电压灵敏度矩阵：其中，n指配电网电压越限节点总数，h＝1、2、3、即将变压器、并联电容器、分布式光伏分为三类调控方式，m指第h类调控方式中有m个调控单元；将电压灵敏度矩阵中的各类调控方式按照灵敏度大小排序，确定调控方式中灵敏度最大值对应的调控单元。在一些实施例中，所述调控模型包括：目标函数：minF＝min{αFu+βFloss}约束条件：Tjmin≤Tj≤Tjmax0≤QCj≤QCjmax其中Ui、UiN表示节点i的实际电压值和额定电压值，Ploss,l表示第l条支路的损耗，α和β分别为优化目标节点电压偏差Fu、网损Floss对应的权重，Pi、Qi指节点i的注入有功、无功功率，Tjmin、Tjmax分别表示第j个变压器档位调整的上下限，QCjmax表示第j个电容器的无功注入上限值，表示第j个光伏逆变器无功注入的上下限。在一些实施例中，所述调控模型被配置为执行下列方法：选取变压器档位和和投切电容器组数为离散控制变量，执行小时级电压粗调；选取分布式光伏无功出力为连续控制变量，执行实时电压细调。在一些实施例中，所述采用混合智能算法对求解所述调控模型的步骤包括：忽略分布式光伏无功出力情况，只考虑变压器档位和投切电容器组数，并满足离散变量动作次数约束，以一整天为时间维度要求目标函数最小，通过遗传算法计算出每个小时的变压器档位和投切电容器组数，确定为第一级的小时级电压粗调方案；在第一级的小时级电压粗调方案基础上，将分布式光伏无功出力作为补充调节量，以一小时为时间维度要求目标函数最小，通过人工神经网络得到分布式光伏无功出力结果，确定为第二级的实时电压细调方案。第二方面，本申请还提供了一种10kV供电区域的无功电压优化控制系统，包括三相不平衡监测装置、协调控制装置、调压控制装置、无功补控制偿装置和光伏控制装置；所述三相不平衡监测装置和协调控制装置安装于供电台区配电变压器处；调压控制装置、无功补控制偿装置和光伏控制装置分散布置于供电台区中，通过无线通信与协调控制装置连接；三相不平衡监测装置通过采集的电网数据计算三相不平衡度，并据此生成三相不平衡治理预警信号或可电压治理信号；协调控制装置根据电网数据生成配电网电压优化控制结果，并发送对各调控单元的控制指令。本申请提供的方案发挥了分布式光伏的电压调控作用，在三相不平衡度合格的条件下执行以变压器、补偿电容器作为离散调控单元的第一级电压粗调和以分布式光伏为连续调控单元的第二级电压细调，实现了配电网小时级静态无功优化与实时动态无功优化的结合，能有效控制10kV配电网各节点电压，减小电压波动幅度，避免设备频繁动作，在保障安全性的同时兼顾了经济性。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例中示出的一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法流程图；图2为本申请实施例中示出的一种10kV供电区域的无功电压优化控制系统结构图。具体实施方式如图1所示，本申请提供了一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法，具体包括以下步骤：步骤一、获取供电台区内所有节点的电网数据，根据所述电网数据计算三相不平衡度；具体的，在本实施例中，计算三相不平衡度的步骤包括：首先，去除电网数据中的谐波信号，以避免谐波信号对计算结果的干扰，去除谐波信号的方式可以有多种，在此不予限制；然后，将去除谐波信号的电网数据进行离散化处理，利用对称分量法分解出基波正序分量、负序分量和零序分量其中Up、Un和U0分别为正序分量、负序分量和零序分量，为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取供电台区内所有节点的电网数据，根据所述电网数据计算三相不平衡度；/n若三相不平衡度小于或等于2％，则根据电网数据确定电压越限的节点；/n分别计算每个电压越限节点对供电台区内各个调控单元的电压灵敏度，根据电压灵敏度确定调控单元；/n建立以变压器档位、电容器组数、分布式光伏无功出力为控制变量，以节点电压偏差最小和网损最小为优化目标的调控模型；/n采用混合智能算法对求解所述调控模型，输出对无功电压的控制指令至调控单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取供电台区内所有节点的电网数据，根据所述电网数据计算三相不平衡度；
若三相不平衡度小于或等于2％，则根据电网数据确定电压越限的节点；
分别计算每个电压越限节点对供电台区内各个调控单元的电压灵敏度，根据电压灵敏度确定调控单元；
建立以变压器档位、电容器组数、分布式光伏无功出力为控制变量，以节点电压偏差最小和网损最小为优化目标的调控模型；
采用混合智能算法对求解所述调控模型，输出对无功电压的控制指令至调控单元。


2.根据权利要求1所述的一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法，其特征在于，所述根据所述电网数据计算三相不平衡度的步骤包括：
去除电网数据中的谐波信号；
将去除谐波信号的电网数据进行离散化处理，利用对称分量法分解出基波正序分量、负序分量和零序分量
其中Up、Un和U0分别为正序分量、负序分量和零序分量，为旋转因子，Ua、Ub和Uc为三相电压相量；
由序分量计算出三相不平衡度，电压的零序不平衡度负序不平衡度


3.根据权利要求1所述的一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法，其特征在于，若三相不平衡度大于2％，则生成三相不平衡治理预警信号。


4.根据权利要求1所述的一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法，其特征在于，所述计算每个电压越限节点对供电台区内各个调控单元的电压灵敏度的步骤包括：
分别计算任意电压越限节点的节点电压对注入有功功率的灵敏度Dpk、节点电压对注入无功功率的灵敏度Dqk以及节点电压对变压器变比的灵敏度；
定义第i个电压越限节点对第h类的第j个调控单元的电压灵敏度为得到所有电压越限节点的电压灵敏度矩阵：



其中，n指配电网电压越限节点总数，h＝1、2、3、即将变压器、并联电容器、分布式光伏分为三类调控方式，m指第h类调控方式中有m个调控单元；
将电压灵敏度矩阵中的各类调控方式按照灵敏度大小排序，确定调控方式中灵敏度最大值对应的调控单元。


5.根据权利要求1所述的一种10kV供电区域的无功电压优化控制方法，其特征在于，所述调控模型包括：
目标函数：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭成，张艳萍，覃日升，李文云，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53