一种基于升维仿射的配电网节点电压实时控制方法技术

本发明专利技术一种基于升维仿射的配电网节点电压实时控制方法，涉及一种配电网节点电压实时控制方法，包括步骤：获取配电网系统各项参数，并通过随机优化方法对光伏发电的不确定性进行建模，并建立分布式光伏线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型；以线性仿射决策规则模型为基础，通过升维仿射原理实现对非线性仿射决策规则与高维空间线性仿射决策规则之间的转换；得到基于随机优化与升维仿射的分布式光伏分段线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型，并通过对偶原理进行求解。本发明专利技术通过选择合适的分段数以获得最优的电压控制性能，减少配电网节点电压越限问题出现的概率，实现了配电网节点电压的实时控制。实现了配电网节点电压的实时控制。实现了配电网节点电压的实时控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于升维仿射的配电网节点电压实时控制方法


[0001]本专利技术涉及一种配电网节点电压实时控制方法，尤其是涉及一种基于升维仿射的配电网节点电压实时控制方法。

技术介绍

[0002]含高比例光伏的主动配电网可以通过智能光伏逆变器来对光伏的无功出力进行调节，进而对配电网运行时的节点电压进行实时控制以减小电压波动。配电网节点电压实时控制是通过局部节点信息直接对智能光伏逆变器进行调控的电压控制方法，这种策略仅根据节点信息实现电压的调节，不受通信时延的影响，可以响应光伏出力实时的变化。
[0003]在修订的IEEE 1547标准中给出了光伏逆变器Q(P)配电网节点电压实时控制策略，即光伏无功功率Q根据实际有功功率P的测量值实时进行调整。Q(P)的具体实现一般采用仿射决策规则的方法，通过优化等方法求取Q与P之间的仿射系数以确定Q(P)的函数，从而使光伏逆变器的无功输出Q随不确定参数P的改变而不断更新。现有方法一般通过线性仿射决策规则得到Q与P的仿射关系，并通过调整截距和斜率改变逆变器的调节曲线与性能。然而在实际运行中，由于光伏发电功率约束的存在，这些规则并不一定是线性的。而由于非线性仿射决策规则将导致问题的非凸性，难以直接通过优化方法得到。
[0004]因此根据专利技术人的研究以及实际计算经验，提出一种基于升维分段线性仿射的配电网节点电压实时控制策略，从而减小配电网运行过程中因光伏不确定出力导致的电压偏差，并减少电压越限问题出现的概率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于升维仿射的配电网节点电压实时控制方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种基于升维仿射的配电网节点电压实时控制方法，该方法包括如下步骤：
[0008](1)获取配电网系统中配电网网络拓扑、线路参数和负荷信息，通过随机优化方法对光伏发电的不确定性进行建模，并建立分布式光伏线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型；
[0009](2)以线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型为基础，采用升维仿射原理对非线性仿射决策规则与高维空间线性仿射决策规则进行转换；得到基于随机优化与升维仿射的分布式光伏分段线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型；
[0010](3)将所述步骤(2)得到的配电网节点电压实时控制模型通过对偶原理进行求解，从而获得分布式光伏分段线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制策略。
[0011]所述步骤(1)中，通过随机优化方法对光伏发电的不确定性进行建模，并建立分布式光伏线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型的方法，主要包括如下步骤：
[0012]1.1基于随机优化对光伏发电不确定性建模：
[0013]基于光伏实际发电功率的统计信息，光伏实际发电功率与预测功率之间的偏差满足：
[0014]ΔP
k
～U(ΔP
k,min
,ΔP
k,max
)
[0015]其中，ΔP
k
为光伏实际发电功率P与预测功率P0之间的偏差，可记作随机变量ζ
k
；U为均匀分布；ΔP
k,min
、ΔP
k,max
分别为ΔP
k
的下界与上界。
[0016]1.2分布式光伏线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型
[0017]基于随机优化与线性仿射决策规则的电压实时控制策略中采用场景的方法进行模拟，目标函数为最小化电压偏差的期望，如下所示：
[0018][0019]其中，ΔV
j,s
表示第s个场景下配电网节点j电压偏差的绝对值，n为节点总数，I为光伏的场景总数。上式表示最小化所有节点电压偏差的期望。
[0020]其中，ΔV
j,s
可表示为：
[0021][0022]其中，ΔP
k,s
表示与光伏相连的节点k在预测出力P0下光伏的随机波动，ΔQ
k,s
为光伏逆变器在ΔP
k,s
下对应无功功率的调节出力；m为与光伏相连的节点总数；与分别为配电网节点j的电压幅值相对于节点k光伏有功和无功功率注入的灵敏度系数，其值可以根据运行点(P0,Q0)处雅可比矩阵的逆矩阵计算得到，计算方法如下：
[0023]在n节点配电网中，节点1为平衡节点，其余节点为PQ节点，则有：
[0024][0025]式中，雅可比矩阵中每个子矩阵J
Pδ
、J
P|V|
、J
Qδ
和J
Q|V|
大小均为(n
‑
1)
×
(n
‑
1)，Δδ为节点电压相角向量，Δ|V|为节点电压幅值向量。则通过对雅可比矩阵求逆可得：
[0026][0027]式中，K
P|V|
与K
Q|V|
即为灵敏度系数与构成的矩阵。
[0028]根据光伏逆变器实时控制的线性仿射决策规则有：
[0029]ΔQ
k,s
＝α
k
ΔP
k,s
+β
k
[0030]式中，α
k
与β
k
为光伏k线性仿射决策规则的斜率与截距，则目标函数可写作：
[0031][0032]基于随机优化与线性仿射决策规则的配电网节点电压实时控制策略中考虑光伏发电容量约束与功率因数约束：
[0033][0034]Q
k,0
+ΔQ
k,s
≤κP
k,0
+ΔP
k,s
,k＝2,...,m
[0035]式中，P
k,0
与Q
k,0
分别为光伏k的运行点，S
k
为光伏k的额定发电容量；κ为光伏发电
的功率因数上限。
[0036]通过线性化方法，可将光伏出力约束写作：
[0037]a
l,k
ΔP
k,s
+b
l,k
ΔQ
k,s
≤c
l,k
,k＝2,...,m,l＝1,...,6
[0038]式中，a
l,k
、b
l,k
与c
l,k
为对应的常数项系数。
[0039]综上，基于随机优化与线性仿射决策规则的配电网节点电压实时控制模型如下所示：
[0040][0041][0042]式中，t
j,s
为辅助变量；第三个约束为鲁棒约束。
[0043]所述步骤(2)中，以线性仿射决策规则模型为基础，通过升维仿射原理实现对非线性仿射决策规则与高维空间线性仿射决策规则之间的转换方法，具体包括：
[0044]2.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于升维仿射的配电网节点电压实时控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)获取配电网系统中配电网网络拓扑、线路参数和负荷信息，通过随机优化方法对光伏发电的不确定性进行建模，并建立分布式光伏线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型；(2)以线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型为基础，采用升维仿射原理对非线性仿射决策规则与高维空间线性仿射决策规则进行转换；得到基于随机优化与升维仿射的分布式光伏分段线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型；(3)将所述步骤(2)得到的配电网节点电压实时控制模型通过对偶原理进行求解，从而获得分布式光伏分段线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制策略。2.根据权利要求1所述的一种基于升维仿射的配电网节点电压实时控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中通过随机优化方法对光伏发电的不确定性进行建模，并建立分布式光伏线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型的方法，包括如下步骤：1.1基于随机优化对光伏发电不确定性建模：基于光伏实际发电功率的统计信息，光伏实际发电功率与预测功率之间的偏差满足：ΔP
k
～U(ΔP
k,min
,ΔP
k,max
)其中，ΔP
k
为光伏实际发电功率P与预测功率P0之间的偏差，可记作随机变量ζ
k
；U为均匀分布；ΔP
k,min
、ΔP
k,max
分别为ΔP
k
的下界与上界；1.2分布式光伏线性仿射决策规则下的配电网节点电压实时控制模型基于随机优化与线性仿射决策规则的电压实时控制策略中采用场景的方法进行模拟，目标函数为最小化电压偏差的期望，如下所示：其中，|ΔV
j,s
|表示第s个场景下配电网节点j电压偏差的绝对值，n为节点总数，I为光伏的场景总数，上式表示最小化所有节点电压偏差的期望，其中，|ΔV
j,s
|可表示为：其中，ΔP
k,s
表示与光伏相连的节点k在预测出力P0下光伏的随机波动，ΔQ
k,s
为光伏逆变器在ΔP
k,s
下对应无功功率的调节出力；m为与光伏相连的节点总数；与分别为配电网节点j的电压幅值相对于节点k光伏有功和无功功率注入的灵敏度系数，其值根据运行点(P0,Q0)处雅可比矩阵的逆矩阵计算得到，计算方法如下：在n节点配电网中，节点1为平衡节点，其余节点为PQ节点，则有：式中，雅可比矩阵中每个子矩阵J
Pδ
、J
P|V|
、J
Qδ
和J
Q|V|
大小均为(n
‑
1)
×
(n
‑
1)，Δδ为节点电压相角向量，Δ|V|为节点电压幅值向量，则通过对雅可比矩阵求逆可得：
式中，K
P|V|
与K
Q|V|
即为灵敏度系数与构成的矩阵；根据光伏逆变器实时控制的线性仿射决策规则有：ΔQ
k,s
＝α
k
ΔP
k,s
+β
k
式中，α
k
与β
k
为光伏k线性仿射决策规则的斜率与截距，则目标函数表示如下：基于随机优化与线性仿射决策规则的配电网节点电压实时控制策略中光伏发电容量约束与功率因数约束表示如下：|Q
k,0
+ΔQ
k,s

【专利技术属性】
技术研发人员：严正，徐潇源，谢伟，李运鸿，方陈，王晗，柳劲松，刘舒，时志雄，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：