三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法、系统、存储介质和设备，其中，三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法包括以下步骤：构建基于模型预测控制的双时间尺度不平衡树状配电网电压控制数学模型；基于已构建的模型，将电压控制问题划分为快时间尺度与慢时间尺度下的两个优化问题分别处理；使用改进的分支定界法实现双时标电压控制。能够在不同的时间尺度上分别对传统电压控制装置和分布式电源进行协调与控制，利用改进的分支定界法可以有效解决由慢时间尺度中有载调压变压器、步进式电压调节器、电容器组等离散变量造成的混合整数问题，提高模型输出结果的效率。果的效率。果的效率。

【技术实现步骤摘要】
三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电网控制
，具体为三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]分布式发电，如光伏、风电可以提供清洁能源，减缓能源压力。然而，随着分布式发电渗透率的不断提高，为主动配电网运行带来了诸如电能质量、电压调整等一系列的电压调节问题。一方面，分布式电源的加入会在配电网络中产生双向潮流从而导致馈线电压的升高；另一方面，可再生能源的随机性和间断性会在高阻抗比的配电网络中产生电压频繁而显著的波动。主动配电网的电压波动问题不仅会对用户用电质量造成很大的影响，而且是限制分布式电源在配网中集成的关键。
[0004]尽管现有技术已经对电压控制进行了大量的研究，但其中大部分都基于三相平衡系统，依赖于单相等效模型，并不适用于三相不平衡系统。而由于不均匀的单相负载、非等边的导线间隔和不平衡电源等原因，配电网自身具有内在的不平衡性。现有的方法不能对不平衡系统的电压进行高效的控制。
[0005]为了使配电网的电压得到合理的控制和优化，现有的文献研究了多种电压无功调节装置和各种控制方法。传统的电压调节设备主要有：并联电容器组、有载调压变压器、静止同步补偿器等。由于寿命的考虑，其被设计成遵循慢时标(每小时)中的常规需求变化。因此可能不适合快速响应操作，不能解决快速时间尺度中的实时不确定电压变化。而随着电力电子技术的发展，分布式电源自身的出力也成为了电压控制的重要手段。与传统的电压调节装置不同，其可以实现电压的实时控制。而如何精确、高效地对传统电压控制装置和分布式电源进行协调和控制，已成为电压优化问题的关键。

技术实现思路

[0006]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法及系统，能够在不同的时间尺度上分别对传统电压控制装置和分布式电源进行协调与控制。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术的第一个方面提供三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法，包括以下步骤：
[0009]构建基于模型预测控制的双时间尺度不平衡树状配电网电压控制数学模型；
[0010]基于已构建的模型，将电压控制问题划分为快时间尺度与慢时间尺度下的两个优化问题分别处理；
[0011]使用改进的分支定界法实现双时标电压控制。
[0012]将电压控制问题划分为快时间尺度与慢时间尺度两个优化问题分别处理的过程中，在快时间尺度下，对分布式电源的有功功率和无功功率输出进行优化，使系统能够控制快速波动电压，同时捕获更多的可再生能源。
[0013]将电压控制问题划分为快时间尺度与慢时间尺度两个优化问题分别处理的过程中，在慢时间尺度下，调整变压器、电容器组分接头位置，以纠正长期电压偏差，同时减少动作次数，延长使用寿命。
[0014]在快时间尺度下，约束条件包括系统稳态运行约束、分布式电源出力约束和绝对值约束。
[0015]在慢时间尺度下，约束条件包括系统稳态运行约束、分布式电源出力约束、绝对值约束和分接头位置约束。
[0016]快时间尺度下的优化问题，其目标函数包括电压偏差、有功出力惩罚、无功出力变化和网损，基于快时间尺度下的目标函数获得分布式电源下一时刻的有功与无功出力，系统依据快时间尺度下目标函数的输出结果对分布式电源的出力进行优化控制。
[0017]慢时间尺度下的优化问题，其目标函数包括电压偏差、电容器组分接头变化、网损，基于慢时间尺度下的目标函数获得下一时刻有载调压变压器、步进式电压调节器和电容器组的分接头位置数据，系统依据慢时间尺度下目标函数的输出结果对有载调压变压器、步进式电压调节器和电容器组的分接头进行控制。
[0018]使用改进的分支定界法实现双时标电压控制过程中，基于慢时间尺度中有载调压变压器、步进式电压调节器和电容器组的离散变量造成的混合整数问题，将混合整数问题中的离散决策变量转化为连续变量处理，实现模型的凸化，在保证最优解准确的同时提高获取输出结果的效率。
[0019]本专利技术的第二个方面提供基于上述三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法的系统，包括：
[0020]模型构建模块，用于构建基于模型预测控制的双时间尺度不平衡树状配电网电压控制数学模型；
[0021]双时标电压控制模块，用于基于已构建的模型，将电压控制问题划分为快时间尺度与慢时间尺度下的两个优化问题分别处理；
[0022]使用改进的分支定界法实现双时标电压控制。
[0023]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0024]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法中的步骤。
[0025]本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。
[0026]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法中的步骤。
[0027]与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0028]1、构建了一个基于模型预测控制的双时间尺度电压控制模型，可用于实现三相不平衡树状配电网络电压协调控制，此模型考虑了有载调压变压器、步进式电压调节器、电容器组等多种传统电压调节装置和分布式电源，为实现三相不平衡树状配网的电压控制提供
了有力的工具。
[0029]2、基于此模型提出的双时标电压协调控制方案，将具有不同时间特性的传统电压控制装置和分布式电源分别进行调节，提高了传统电压控制装置的使用寿命，具有更好的经济性。
[0030]3、利用McCormick envelopes和分支定界法相结合的算法获取模型的输出结果，将混合整数问题中的离散决策变量转化为连续变量处理，实现了模型的凸化，在保证最优解准确的同时提高了模型输出过程的效率。
附图说明
[0031]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0032]图1是本专利技术一个或多个实施例提供的电压协调控制方法总体流程图；
[0033]图2是本专利技术一个或多个实施例提供的经修改的IEEE123节点配网系统图；
[0034]图3是本专利技术一个或多个实施例提供的慢时间尺度控制分支定界算法流程图；
[0035]图4(a)
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图4(b)是本专利技术一个或多个实施例提供的各种控制方法得到的主变压器中压侧C相电压图；
[0036]图5(a)
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图5(b)是本专利技术一个或多个实施例提供的各种控制方法得到的节点30A相电压图；
[0037]图6(a)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法，其特征在于：包括以下步骤：构建基于模型预测控制的双时间尺度不平衡树状配电网电压控制数学模型；基于已构建的模型，将电压控制问题划分为快时间尺度与慢时间尺度下的两个优化问题分别处理；使用改进的分支定界法实现双时标电压控制。2.如权利要求1所述的三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法，其特征在于：所述将电压控制问题划分为快时间尺度与慢时间尺度两个优化问题分别处理的过程包括：在快时间尺度下，对分布式电源的有功功率和无功功率输出进行优化，使系统能够控制快速波动电压，同时捕获更多的可再生能源；在慢时间尺度下，调整变压器、电容器组分接头位置，以纠正长期电压偏差，同时减少动作次数，延长使用寿命。3.如权利要求2所述的三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法，其特征在于：快时间尺度下的优化问题，其目标函数包括电压偏差、有功出力惩罚、无功出力变化和网损，基于快时间尺度下的目标函数获得分布式电源下一时刻的有功与无功出力，系统依据快时间尺度下目标函数的输出结果对分布式电源的出力进行优化控制。4.如权利要求2所述的三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法，其特征在于：慢时间尺度下的优化问题，其目标函数包括电压偏差、电容器组分接头变化、网损，基于慢时间尺度下的目标函数获得下一时刻有载调压变压器、步进式电压调节器和电容器组的分接头位置数据，系统依据慢时间尺度下目标函数的输出结果对有载调压变压器、步进式电压调节器和电容器组的分接头进行控制。5.如权利要求3所述的三相不平衡主动配电网双时标电压协调控制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健，李子谦，潘博，刘刚，
申请(专利权)人：嘉兴国电通新能源科技有限公司北京国电通网络技术有限公司国网信息通信产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：