一种配电网无功电压自律协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网无功电压自律协调控制方法，所述方法包括：将电网基本参数输入预先构建的综合性集群划分指标体系中，进行集群划分；基于集群划分，根据日前集中式无功电压优化模型，优化出离散无功补偿设备投退计划，为日内分布式无功优化调度下发小时级指令；根据小时级指令，建立日内分布式无功电压滚动优化模型，优化设备无功出力，实现各集群间的分布式协调控制并下发分钟级指令；根据分钟级指令，本地电压控制级利用无功电压灵敏度矩阵调节无功补偿设备实时无功出力，实现电压动态调节、平抑电压波动；其中，所述综合性集群划分指标体系由电气模块度指标、有功功率平衡度指标、无功功率平衡度指标以及节点隶属度指标构建得到的。标构建得到的。标构建得到的。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网无功电压自律协调控制方法


[0001]本专利技术涉及一种配电网无功电压自律协调控制方法，属于配电网无功电压协调优化


技术介绍

[0002]为促进“双碳”目标的实现，“整县光伏”工作在全国有序推进。但分布式电源的单机容量小、数量多且位置相对分散，易因局部功率过剩而出现“功率到送”现象，给电压质量、继电保护造成不利影响，还给传统配电网的集中式电压控制带来了“维数灾难”。相比于传统集中式调控方式，分布式调控具有更高的计算灵活性与计算效率。将配电网中DG、储能、负荷以及其它控制装置进行聚合，构成分布式发电集群，通过集群内的独立自治与集群间的协调优化，从而实现基于DGC的配电网分布式调控，简化配电网控制复杂程度。
[0003]在集群电压调控方面，现有的研究主要针对群内自治技术与群间协调技术展开。在群内自治的基础上，采用分布式优化算法实现相邻集群之间的协调交互、达到全局最优，在降低通信压力的基础上取得了与集中式控制相同的优化效果。配电网中DG出力的随机性增大了功率波动的频率和幅度，其在时域可分为大时间尺度平均功率以及小时间尺度脉动功率，需要通过日前优化与日内调控配合实现配电网的功率波动平抑。现存的配电网集群电压控制方法本质上是多层级、多时间尺度无功电压控制。多层级、多时间尺度电压控制降低了DG出力不确定性对配电网电压的影响，但其本质上是单时间断面的开环优化控制，DG出力随机性引起的电压控制偏差会在下一控制时间尺度传播，从而影响配电网电压控制效果。而模型预测控制作为一种基于预测模型的闭环滚动优化控制方法，可以有效平抑不确定因素对配电网电压稳定性的影响。
[0004]上述研究为配电网无功电压优化调度打下了良好的基础，但是均没有将DGC与分布式无功电压滚动优化结合起来，且考虑无功电压多时间尺度的分布式优化调度的研究较少。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种配电网无功电压自律协调控制方法，以解决传统集中式因DG大规模接入控制，而面临的通信延时、计算量大与控制设备过多的缺陷。
[0006]一种配电网无功电压自律协调控制方法，所述方法包括：
[0007]获取电网基本参数；
[0008]将电网基本参数输入预先构建的综合性集群划分指标体系中，进行集群划分；
[0009]基于集群划分，根据日前集中式无功电压优化模型，优化出离散无功补偿设备投退计划，为日内分布式无功优化调度下发小时级指令；
[0010]根据小时级指令，建立日内分布式无功电压滚动优化模型，优化设备无功出力，实现各集群间的分布式协调控制并下发分钟级指令；
[0011]基于分钟级指令，本地电压控制级利用无功电压灵敏度矩阵调节无功补偿设备实
时无功出力，实现电压动态调节、平抑电压波动；
[0012]其中，所述综合性集群划分指标体系由电气模块度指标、有功功率平衡度指标、无功功率平衡度指标以及节点隶属度指标构建得到的。
[0013]进一步地，所述节点隶属度指标公式为：
[0014][0015][0016][0017]式中：λ为节点隶属度指标；V[i]为节点i所在集群；|V[i]|为集群V[i]内所有节点间边数之和；j∈V[i]表示与节点i在同一集群且相连的节点；μ(i,V[i])为与节点i在同一集群内且相连的节点在集群V[i]内的隶属程度；V
‑
V[i]为不包含节点i的集群；|V
‑
V[i]|为除集群V[i]外其余集群间的节点间边数之和；j∈V
‑
V[i]表示与节点i不在同一集群但相连的节点；μ(i,V
‑
V[i])为与节点i不在同一集群内，但相连的节点在集群V
‑
V[i]的隶属程度，e
ij
为节点i与节点j之间边的权重。
[0018]进一步地，所述电气模块度指标公式为：
[0019][0020]式中：ρ为电气模块度指标，k
i
为节点i所有边权之和；k
j
为节点j所有边权之和；m为网络中所有节点边权之和；节点i与节点j在同一集群内时否则
[0021]节点i与节点j之间边的权重e
ij
与节点i与节点j之间的电气距离L
ij
的关系表达式为：
[0022]e
ij
＝1
‑
L
ij
/max(L)
[0023][0024][0025]ΔV＝S
QV
ΔQ
[0026]式中：L为电气距离矩阵；S
QV
为灵敏度矩阵；S
QV,ij
为灵敏度矩阵中第i行第j列元素；S
ij
表示节点j功率的变化引起节点i电压的变化值；ΔQ为无功功率变化量，ΔV为电压变化量；d
ij
为节点j无功功率发生变化时，节点j电压变化与节点i电压变化之比，e
ij
为节点i与节点j之间边的权重。
[0027]进一步地，所述有功功率平衡度指标公式为：
[0028][0029]式中：β
P
为系统总有功功率平衡度指标；P
clu
(t)
l
为集群l的净功率特性；T为计算时间长度；c为集群个数。
[0030]进一步地，所述无功功率平衡度指标公式为：
[0031][0032][0033]式中：β
Q
为系统无功功率平衡度指标；Q
sup,l
为第l个集群的无功功率输出最大值；Q
need,l
为第l个集群的无功功率需求值；Q
l
为集群l的无功平衡度，c为集群个数。
[0034]进一步地，所述综合性集群划分指标公式为：
[0035]τ＝w1ρ+w2β
P
+w3β
Q
+w4λ
[0036]式中：τ为综合性集群划分指标，ρ为电气模块度指标；β
P
为有功功率平衡度指标；β
Q
为系统无功功率平衡度指标；λ为节点隶属度指标；w1为电气模块度指标的权重系数，w2为有功功率平衡度指标的权重系数、w3为系统无功功率平衡度指标的权重系数、w4为节点隶属度指标的权重系数，且w1+w2+w3+w4＝1。
[0037]进一步地，所述日前集中式优化控制模型由日前分布式电源、负荷预测数据，有载调压变压器分接头和电容器调节次数最少为目标，建立日前集中式优化控制模型，具体公式为：
[0038][0039]式中：α1为日前分布式电源目标的权重系数、α2为负荷预测数据目标的权重系数、α3为有载调压变压器分接头目标的权重系数、α4为电容器调节目标的权重系数，k(i)为与节点i相连节点构成的集合；r
ij
为支路ij的电阻值；为t时刻节点i的电压幅值；U
i,t,ref
为t时刻节点i的电压控制参考值；I
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网无功电压自律协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取电网基本参数；将电网基本参数输入预先构建的综合性集群划分指标体系中，进行集群划分；基于集群划分，根据日前集中式无功电压优化模型，优化出离散无功补偿设备投退计划，为日内分布式无功优化调度下发小时级指令；根据小时级指令，建立日内分布式无功电压滚动优化模型，优化设备无功出力，实现各集群间的分布式协调控制并下发分钟级指令；基于分钟级指令，本地电压控制级利用无功电压灵敏度矩阵调节无功补偿设备实时无功出力，实现电压动态调节、平抑电压波动；其中，所述综合性集群划分指标体系由电气模块度指标、有功功率平衡度指标、无功功率平衡度指标以及节点隶属度指标构建得到的。2.根据权利要求1所述的配电网无功电压自律协调控制方法，其特征在于，所述节点隶属度指标公式为：属度指标公式为：属度指标公式为：式中：λ为节点隶属度指标；V[i]为节点i所在集群；|V[i]|为集群V[i]内所有节点间边数之和；j∈V[i]表示与节点i在同一集群且相连的节点；μ(i,V[i])为与节点i在同一集群内且相连的节点在集群V[i]内的隶属程度；V
‑
V[i]为不包含节点i的集群；|V
‑
V[i]|为除集群V[i]外其余集群间的节点间边数之和；j∈V
‑
V[i]表示与节点i不在同一集群但相连的节点；μ(i,V
‑
V[i])为与节点i不在同一集群内，但相连的节点在集群V
‑
V[i]的隶属程度，e
ij
为节点i与节点j之间边的权重。3.根据权利要求1所述的配电网无功电压自律协调控制方法，其特征在于，所述电气模块度指标公式为：式中：ρ为电气模块度指标，k
i
为节点i所有边权之和；k
j
为节点j所有边权之和；m为网络中所有节点边权之和；节点i与节点j在同一集群内时否则节点i与节点j之间边的权重e
ij
与节点i与节点j之间的电气距离L
ij
的关系表达式为：e
ij
＝1
‑
L
ij
/max(L)/max(L)ΔV＝S
QV
ΔQ
式中：L为电气距离矩阵；S
QV
为灵敏度矩阵；S
QV,ij
为灵敏度矩阵中第i行第j列元素；S
ij
表示节点j功率的变化引起节点i电压的变化值；ΔQ为无功功率变化量，ΔV为电压变化量；d
ij
为节点j无功功率发生变化时，节点j电压变化与节点i电压变化之比，e
ij
为节点i与节点j之间边的权重。4.根据权利要求1所述的配电网无功电压自律协调控制方法，其特征在于，所述有功功率平衡度指标公式为：式中：β
P
为系统总有功功率平衡度指标；P
clu
(t)
l
为集群l的净功率特性；T为计算时间长度；c为集群个数。5.根据权利要求1所述的配电网无功电压自律协调控制方法，其特征在于，所述无功功率平衡度指标公式为：率平衡度指标公式为：式中：β

【专利技术属性】
技术研发人员：夏栋，尉同正，杜红卫，韩韬，苏标龙，张玉林，蒋国栋，陆超，刘增辉，于海平，李爽，焦永辉，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：