一种宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置方法技术

本发明专利技术公开了一种宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置方法，包括：1、建立多并网逆变器等效阻抗网络模型；2、通过配电网的重构以及对光伏的配置，降低网侧阻抗，并实现谐波交互抑制；3、根据配电网中各节点间的相关性确定监测点；4、建立同时考虑配电网监测点的谐波畸变率均值、网络损耗、电压偏差的目标函数；5、确定光伏接入下，配电网运行的约束条件；6、通过NSGAII算法进行求解宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置模型，并求解出最优的开关组合以及光伏接入位置和容量。本发明专利技术通过对配电网的重构以及光伏配置改变接入点的等效阻抗来优化整个分布式阻抗网络的总阻抗，以实现多并网逆变器与配电网之间的谐波交互抑制。多并网逆变器与配电网之间的谐波交互抑制。多并网逆变器与配电网之间的谐波交互抑制。

【技术实现步骤摘要】
一种宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置方法


[0001]本专利技术涉及配电网重构以及光伏选址定容，具体地说是一种以配电网重构和光伏配置为主要手段抑制网侧谐波电压在谐振频率点附近产生谐波放大的优化规划策略。

技术介绍

[0002]近十几年来电力需求不断提升，相较于传统的发电设备，PV发电、风力发电等清洁能源所占比重也越来越高，它们接入电网所带来的谐波、电压偏差等电能质量问题也逐步被重视起来。PV设备的核心器件逆变器为非线性设备，而非线性设备并网时会向电网注入宽频谐波，此宽频谐波会与配电网存在的背景谐波相交互，从而造成谐波放大的问题。为了降低谐波交互对配电系统的影响，现有方法主要是从PV逆变器的设计着手，通过建立等效阻抗模型以及相应的控制策略来降低谐波交互的影响，此类方法是从谐波交互产生的源头进行补偿纠正，该优化策略能够调节的范围有一定限制；此外目前国内外学者提出的通过PV的配置大多是在配电系统规划中设备侧的系统参数与电网侧的阻抗参数均视为定值的前提下，提高配电网电能质量，减小网络损耗，未考虑到谐波交互的影响，以致于在考虑到配电网背景谐波的场景下最终配置结果的优化效果并未达到理想效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术为避免上述现有技术存在的不足之处，提供一种宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置方法，以期通过改变电网侧阻抗特性来抑制谐波交互，以降低整个阻抗网络总阻抗在交互点附近的阻抗幅值，使来自网侧或逆变器侧的谐波电压在该频率点附近产生的谐波放大能够得到有效抑制，从而实现在配电网规划阶段多并网逆变器与配电网之间的谐波交互抑制。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]本专利技术一种宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置方法的特点是应用于含有分布式电源DG的配电网中，并按如下步骤进行：
[0006]步骤1：建立多并网逆变器的等效阻抗网络模型；
[0007]步骤2：在满足单个逆变器并网时的电流谐波要求下，对多并网逆变器与配电网的背景谐波交互进行仿真，从而获得多并网逆变器的输出阻抗与电网阻抗在交互点附近的幅值和相位信息，并根据幅值和相位信息，通过对配电网进行重构以及对光伏进行配置，从而降低网侧阻抗，并实现谐波交互抑制；
[0008]步骤3：根据配电网中各节点间的相关性确定监测点；
[0009]步骤4：建立同时考虑配电网监测点的谐波畸变率均值、网络损耗、电压偏差的目标函数；
[0010]步骤5：确定光伏接入下，配电网运行的约束条件，并与所述目标函数构成宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置模型；
[0011]步骤6：通过NSGAII算法进行求解所述配电网重构和光伏配置模型，从而得到最优
的开关组合以及光伏接入位置和容量，以实现监测点谐波畸变率均值优化、网络损耗优化、节点电压偏差优化。
[0012]本专利技术所述的一种宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置方法的特点也在于，所述步骤1是利用式(1)构建单个并网逆变器的并网电流表达式，从而利用式(2)构建多并网逆变器并网电流表达式：
[0013][0014][0015]式(1)和式(2)中，i
g
为单个并网逆变器的并网电流；i
o
(s)为受控源电流；u
g
为电网电压；Z
o
(s)为并网逆变器阻抗；Z
grid
为电网阻抗；i
grid
为多并网逆变器的并网电流。
[0016]所述步骤3包括：
[0017]步骤3.1、假设谐波源的位置随机，利用式(3)得到配电网中第k个节点与平衡节点在相邻时刻的差值ΔV
k
；从而得到配电网中各个节点与平衡节点在相邻时刻的差值并构成皮尔逊相关系数矩阵C：
[0018][0019]式(3)中，表示平衡节点在当前时刻t的电压，表示第k个节点在当前时刻t的电压，表示平衡节点在下一个时刻t+1的电压，表示第k个节点在下一个时刻t+1的电压；
[0020]步骤3.2、利用式(4)得到二值相关矩阵C
bin
中第i行第j列的元素c
bin
(i,j)：
[0021][0022]式(4)中，c(i,j)是和皮尔逊相关系数矩阵C中第i行第j列的元素；
[0023]步骤3.3、利用式(5)构建使得所述配电网监测点最少的目标函数：
[0024][0025]式(5)中，y(i)表示第i个节点是否为监测点，若y(i)＝0，表示第i个节点不作为监测点，若y(i)＝1，表示第i个节点为监测点；N
b
表示所述配电网中的节点数；
[0026]步骤3.4、利用式(6)构建目标函数的约束条件：
[0027][0028]式(6)中，y表示所述配电网中监测点的位置向量；
[0029]步骤3.5、通过遗传算法求解所述监测点优化模型，从而得到监测点的最优位置。
[0030]所述步骤4包括：
[0031]步骤4.1：利用式(7)构建以监测点的谐波电压畸变率均值为目标的第一目标函数f1：
[0032][0033]式(7)中：N为监测点的总数；THD
m
为第m个监测点的谐波电压畸变率；
[0034]步骤4.2：利用式(8)构建以配电网网损最小为目标的第二目标函数f2：
[0035][0036]式(8)中：N
L
为配电网的支路总数，R
l
为第l条支路的电阻，P
l
为为第l条支路的有功功率，Q
l
为第l条支路的无功功率，U
l
为第l条支路的额定电压；
[0037]步骤4.3：利用式(9)构建以电压偏差为目标的第三目标函数f3：
[0038][0039]式(9)中：U
i
为第i个节点的电压，U
n
为标称电压。
[0040]步骤5中的约束条件包括：
[0041]步骤5.1：利用式(10)构建节点功率平衡约束：
[0042][0043]式(10)中：P
grid
、Q
grid
分别为上级电网流入的有功功率和无功功率，P
i,PV
、Q
i,PV
分别为第i个节点的光伏有功出力和无功出力，P
load
、Q
load
分别为负荷的有功功率和无功功率需求，P
loss
、Q
loss
分别为配电网有功网损和无功网损，U
i
、U
j
分别为第i个节点和第j个节点的电压幅值，G
ij
、B
ij
、θ
ij
分别为第i个节点和第j个节点之间线路的电导、电纳和两端的相角差；
[0044]步骤5.2：利用式(11)构建节点电压约束：
[0045本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置方法，其特征是应用于含有分布式电源DG的配电网中，并按如下步骤进行：步骤1：建立多并网逆变器的等效阻抗网络模型；步骤2：在满足单个逆变器并网时的电流谐波要求下，对多并网逆变器与配电网的背景谐波交互进行仿真，从而获得多并网逆变器的输出阻抗与电网阻抗在交互点附近的幅值和相位信息，并根据幅值和相位信息，通过对配电网进行重构以及对光伏进行配置，从而降低网侧阻抗，并实现谐波交互抑制；步骤3：根据配电网中各节点间的相关性确定监测点；步骤4：建立同时考虑配电网监测点的谐波畸变率均值、网络损耗、电压偏差的目标函数；步骤5：确定光伏接入下，配电网运行的约束条件，并与所述目标函数构成宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置模型；步骤6：通过NSGAII算法进行求解所述配电网重构和光伏配置模型，从而得到最优的开关组合以及光伏接入位置和容量，以实现监测点谐波畸变率均值优化、网络损耗优化、节点电压偏差优化。2.根据权利要求1所述的一种宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置方法，其特征是，所述步骤1是利用式(1)构建单个并网逆变器的并网电流表达式，从而利用式(2)构建多并网逆变器并网电流表达式：多并网逆变器并网电流表达式：式(1)和式(2)中，i
g
为单个并网逆变器的并网电流；i
o
(s)为受控源电流；u
g
为电网电压；Z
o
(s)为并网逆变器阻抗；Z
grid
为电网阻抗；i
grid
为多并网逆变器的并网电流。3.根据权利要求1所述的一种宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置方法，其特征是，所述步骤3包括：步骤3.1、假设谐波源的位置随机，利用式(3)得到配电网中第k个节点与平衡节点在相邻时刻的差值ΔV
k
；从而得到配电网中各个节点与平衡节点在相邻时刻的差值并构成皮尔逊相关系数矩阵C：式(3)中，表示平衡节点在当前时刻t的电压，表示第k个节点在当前时刻t的电压，表示平衡节点在下一个时刻t+1的电压，表示第k个节点在下一个时刻t+1的电压；步骤3.2、利用式(4)得到二值相关矩阵C
bin
中第i行第j列的元素c
bin
(i,j)：式(4)中，c(i,j)是和皮尔逊相关系数矩阵C中第i行第j列的元素；
步骤3.3、利用式(5)构建使得所述配电网监测点最少的目标函数：式(5)中，y(i)表示第i个节点是否为监测点，若y(i)＝0，表示第i个节点不作为监测点，若y(i)＝1，表示第i个节点为监测点；N
b
表示所述配电网中的节点数；步骤3.4、利用式(6)构建目标函数的约束条件：式(6)中，y表示所述配电网中监测点的位置向量；步骤3.5、通过遗传算法求解所述监测点优化模型，从而得到监测点的最优位置。4.根据权利要求1所述的一种宽频域谐波交互下的配电网重构和光伏配置方法，其特征是，所述步骤4包括：步骤4.1：利用式(7)构建以监测点的谐波电压畸变率均值为目标的第一目标函数f1：式(7)中：N为监测点...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱乾龙，盛洪涛，陶骏，朱明星，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：