一种配电网电能质量治理装置的选址方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种配电网电能质量治理装置的选址方法及系统,属于电力系统优化技术领域。方法包括：计算配电网的基波潮流和谐波潮流，得到所述配电网未接入所述电能质量治理装置时的参数值；基于所述参数值对所述配电网进行电能质量评估，确定所述电能质量治理装置的选址目标函数；确定所述选址目标函数的约束条件，根据所述选址目标函数和所述约束条件，构建电能质量治理装置的选址模型；对所述电能质量治理装置的选址模型进行求解，得到所述选址模型的最优解，根据所述最优解确定电能质量治理装置选址方案。本方法可以根据特定配电网场景实现模型的自适应调整，提高电能质量治理效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网电能质量治理装置的选址方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统优化
，尤其涉及一种配电网电能质量治理装置的选址方法及系统。

技术介绍

[0002]随着高比例分布式光伏的不断渗透和电力电子设备的广泛应用，配电网的谐波污染和电压偏差问题日益严重，治理难度不断增加。电能质量治理装置(United Power Quality Regulator,UPQR)作为一种采用串并联结构的柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System,FACTS)设备，其既可在串联侧补偿谐波电压、调节电压波动或闪变、维持系统电压稳定性，同时又可在并联侧补偿谐波电流、抵消负荷无功、调节变流器直流侧电压，故具有广阔的发展前景。其中，如何利用UPQR等FACTS设备提升系统电压稳定性、降低网损、实现谐波补偿等，已成为研究人员非常关心的问题。为此，文献“张涛,徐雪琴,冉华军.基于改进差分和声搜索算法的FACTS设备的多目标优化配置.中国电机工程学报,2018,38(03)”以静止同步补偿器、晶闸管控制串联电容器为研究对象建立考虑网损、补偿费用和电压稳定性的三目标优化模型，并给出了不同设备组合下的选址方案；授权公告号“CN 107706915”选取配电网各节点总谐波电压畸变率最低为指标，通过给定节点重要度加权系数构造目标函数，并采用改进粒子群算法求解模型，得到有源滤波器的配置方法。遗憾的是，针对UPQR而言，其兼具无功补偿和谐波治理能力，仅从某一角度得到的配置策略缺乏代表性；此外，在面对不同治理需求的分布式光伏配电网场景时，固有的配置策略难以满足工程设计要求，不利于UPQR设备的推广应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种配电网电能质量治理装置的选址方法及系统，可以根据特定配电网场景实现模型的自适应调整，泛化能力强；同时，在相同投资治理成本下，可给出实现配电网最优谐波电压畸变率和电压偏差率的电能质量治理装置区位配置策略，提高电能质量治理效果。
[0004]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种配电网电能质量治理装置的选址方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]S1：计算配电网的基波潮流和谐波潮流，得到所述配电网未接入所述电能质量治理装置时的参数值，所述参数值包括所述配电网各节点的电压偏差率、谐波电压含有率、谐波畸变率、电网有功损耗；
[0006]S2：基于所述参数值对所述配电网进行电能质量评估，对电压/无功灵敏度和谐波灵敏度进行加权，计算多目标函数的各项权重系数，进而确定所述电能质量治理装置的选址目标函数；
[0007]S3：确定所述选址目标函数的约束条件，根据所述选址目标函数和所述约束条件，构建电能质量治理装置的选址模型；
[0008]S4：对所述电能质量治理装置的选址模型进行求解，得到所述选址模型的最优解，根据所述最优解确定电能质量治理装置选址方案。
[0009]优选地，所述计算配电网的基波潮流和谐波潮流包括：
[0010]输入网架拓扑和电网参数，形成基波和各次谐波导纳矩阵；采用牛顿
‑
拉夫逊法求解基波潮流，得到配电网各节点的电压、功率和损耗情况；基于诺顿谐波源模型，采用高斯消元法求解各次谐波潮流，得到各节点谐波电流、谐波电压和谐波损耗情况。
[0011]优选地，所述对电压/无功灵敏度和谐波灵敏度进行加权包括：
[0012]所述电压/无功灵敏度的表达式如下：
[0013][0014]所述谐波灵敏度的表达式如下：
[0015]E＝ΔU
h
/ΔG
h
[0016]其中，U
b
为基波电压，Q为无功功率；J
pθ
、J
qθ
分别为节点电压相角对有功和无功注入功率的灵敏度；J
pv
、J
qv
分别为节点电压幅值对有功和无功注入功率的灵敏度；U
h
为h次谐波电压，G
h
为h次谐波的等效电导。
[0017]优选地，所述确定所述电能质量治理装置的选址目标函数包括：
[0018]所述选址目标函数的表达式如下：
[0019]min{f}＝k
1 max{L
THD
}+k
2 max{L
TVD
}
[0020][0021][0022][0023]其中，f为选址目标函数，L
THD
为电压总谐波畸变率；L
TVD
为电网总电压偏差率；k1、k2为电网谐波和电压偏差的权重分量：N为配电网节点数量，K为最高次谐波数；U
i
(j)为第j次节点i电压；ξ
THD
和ξ
TVD
分别为系统设计给定的电压总谐波畸变率和电网总电压偏差率；U
iN
(1)为节点i基波电压的额定值。
[0024]优选地，所述确定所述选址目标函数的约束条件包括：
[0025]所述约束条件包括：潮流功率平衡约束、谐波潮流平衡约束、系统电压和污染水平约束、接入容量约束；其中，
[0026]所述潮流功率平衡约束的表达式如下：
[0027][0028]所述谐波潮流平衡约束的表达式如下：
[0029]U
h
＝G
h
I
h
[0030]所述系统电压和污染水平约束的表达式如下：
[0031][0032]所述接入容量约束的表达式如下：
[0033][0034]其中，，P
inj,i
和P
inj,i
‑1分别为节点i和节点i
‑
1注入的有功功率，Q
inj,i
和Q
inj,i
‑1分别为节点i和节点i
‑
1注入的无功功率；Δp
i
‑
1,i
和Δq
i
‑
1,i
分别为节点i
‑
1和节点i之间线路的有功损耗和无功损耗；Q
UPQR
为电能质量治理装置注入的无功功率；λ为布尔型变量，λ值为1时表示节点i有电能质量治理装置接入，λ值为0时表示无电能质量治理装置接入；I
h
为节点注入的谐波电流；和分别为节点i的基波电压最小值和最大值；L
HD,i
为节点i的谐波电压畸变率；H
HD,i
为节点i的谐波电压含有率；ξ
HD
和为系统设计给定的谐波电压畸变率和谐波电压含有率；I
UPQR,i
和分别为节点i的电能质量治理装置的接入容量和最大允许接入容量，δ
UPQR,i
为节点i处的电能质量治理装置的容量裕度；P
load,i
和Q
load,i
分别表示节点i原始负荷的有功功率和无功功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网电能质量治理装置的选址方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：计算配电网的基波潮流和谐波潮流，得到所述配电网未接入所述电能质量治理装置时的参数值；S2：基于所述参数值对所述配电网进行电能质量评估，对电压/无功灵敏度和谐波灵敏度进行加权，计算多目标函数的各项权重系数，进而确定所述电能质量治理装置的选址目标函数；S3：确定所述选址目标函数的约束条件，根据所述选址目标函数和所述约束条件，构建电能质量治理装置的选址模型；S4：对所述电能质量治理装置的选址模型进行求解，得到所述选址模型的最优解，根据所述最优解确定电能质量治理装置选址方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算配电网的基波潮流和谐波潮流包括：输入网架拓扑和电网参数，形成基波和各次谐波导纳矩阵；采用牛顿
‑
拉夫逊法求解基波潮流，得到配电网各节点的电压、功率和损耗情况；基于诺顿谐波源模型，采用高斯消元法求解各次谐波潮流，得到各节点谐波电流、谐波电压和谐波损耗情况。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对电压/无功灵敏度和谐波灵敏度进行加权包括：所述电压/无功灵敏度的表达式如下：所述谐波灵敏度的表达式如下：E＝ΔU
h
/ΔG
h
其中，U
b
为基波电压，Q为无功功率；J
pθ
、J
qθ
分别为节点电压相角对有功和无功注入功率的灵敏度；J
pv
、J
qv
分别为节点电压幅值对有功和无功注入功率的灵敏度；U
h
为h次谐波电压，G
h
为h次谐波的等效电导。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述电能质量治理装置的选址目标函数包括：所述选址目标函数的表达式如下：min{f}}＝k1max{L
THD
}+k2max{L
TVD
}}
其中，f为选址目标函数，L
THD
为电压总谐波畸变率；L
TVD
为电网总电压偏差率；k1、k2为电网谐波和电压偏差的权重分量：N为配电网节点数量，K为最高次谐波数；U
i
(j)为第j次节点i电压；ξ
THD
和ξ
TVD
分别为系统设计给定的电压总谐波畸变率和电网总电压偏差率；U
iN
(1)为节点i基波电压的额定值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述选址目标函数的约束条件包括：所述约束条件包括：潮流功率平衡约束、谐波潮流平衡约束、系统电压和污染水平约束、接入容量约束；其中，所述潮流功率平衡约束的表达式如下：所述谐波潮流平衡约束的表达式如下：U
h
＝G
h
I
h
所述系统电压和污染水平约束的表达式如下：所述接入容量约束的表达式如下：其中，，P
inj,i
和P
inj,i
‑1分别为节点i和节点i
‑
1注入的有功功率，Q
inj,i
和Q
inj,i
‑1分别为节点i和节点i
‑
1注入的无功功率；Δp
i
‑
1,i
和Δq
i
‑
1,i
分别为节点i
‑
1和节点i之间线路的有功损耗和无功损耗；Q
UPQR
为电能质量治理装置注入的无功功率；λ为布尔型变量，λ值为1时表示节点i有电能质量治理装置接入，λ值为0时表示无电能质量治理装置接入；I
h
为节点注入的谐波电流；和分别为节点i的基波电压最小值和最大值；L
HD,i
为节点i的谐波电压畸变率；H
HD,i
为节点i的谐波电压含有率；ξ
HD
和为系统设计给定的谐波电压畸变率和谐波电压含有率；I
UPQR,i
和分别为节点i的电能质量治理装置的接入容量和最大允许接入容量，δ
UPQR,i
为节点i处的电能质量治理装置的容量裕度；P
load,i
和Q
load,i
分别表示节点i原始负荷的有功功率和无功功率。
6.一种配电网电能质量治理装置的选址系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张聂鹏，印栋，张帆，李红俊，郭子阳，陈奕超，朱逸超，王毅舟，韩静，孙雨潇，赵海玲，蔡小鹏，赵心怡，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：