一种基于源网荷储的配电网通信网协同调控方法技术

本发明专利技术涉及一种基于源网荷储的配电网通信网协同调控方法，包括：预置配电网、通信网实际网络拓扑结构、连接关系和相关参数；进行数据采集，获取当前时刻t配电网发电节点的有功功率矢量；控制中心在满足负荷节点、储能节点、直流潮流和功率平衡相关约束的条件下，以配电网最小切负荷为目标函数，输出调控数据矢量；控制中心将调控数据传输至RTU设备中的执行器。负荷节点和储能节点执行调控指令，配电网潮流重新分布；本发明专利技术能够在综合考虑源网荷储协同互动的基础上，建立配电网、通信网和控制中心的三层系统模型，并通过配电网最小切负荷的控制中心调控方法，在保证系统安全稳定运行的前提下，实现了用户侧切负荷量最小。实现了用户侧切负荷量最小。实现了用户侧切负荷量最小。

【技术实现步骤摘要】
一种基于源网荷储的配电网通信网协同调控方法


[0001]本专利技术涉及一种基于源网荷储的配电网通信网协同调控方法，属于电力调度


技术介绍

[0002]随着电网建设和通信技术的发展，电力网和电力通信网的交互愈发紧密。电网的稳定运行高度依赖保护、安控等二次系统的可靠动作，二次系统的可靠动作又高度依赖通信网的坚强支撑。现代电网是一个电力网与电力通信网相互依存紧密耦合的复杂网络系统。但传统电力信息物理系统调度基本采取“源随荷动、只调整集中式发电”的传统调度模式，负荷和储能未纳入调度范畴，且新能源的大规模并网也对电力系统的稳定性造成了一定影响。针对以上问题，亟需推动由传统的“源随荷动”调度模式向“源网荷储一体化”协同互动模式转变，接入源
‑
网
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荷
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储各环节信息，通过改变不同场景下的调控策略，实现负荷和储能的精准控制，保障系统安全，促进新能源消纳。切负荷是避免系统出现大规模停电事故的最后一道屏障，在确保配电网安全稳定运行的前提下，如何精准、快速地实施切负荷操作以确保系统安全稳定运行，是电力系统研究不可忽视的重要部分。有必要研究一种以最小切负荷为目标函数的基于源网荷储的配电网信息网协同调控方法。
[0003]中国专利文献CN115879731A公开了一种计及综合需求响应的源
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储系统协调规划的方法，该方法综合考虑能源多类型耦合和源网荷储规划约束条件，以年规划成本最小为目标,建立了源网荷储协调规划模型。中国专利文献CN115764869A公开了一种基于新能源随机性的源网荷储运行优化方法，该方法根据源网荷储系统经济性与可靠性历史关系数据,建立相应数学模型，获取最优成本发电计划。中国专利文献CN114204547B公开了一种考虑源网荷储协同优化的配电网多措施组合降损优化方法，该方法根据光伏出力曲线、蓄电池储能模型、配电网参量数据和预设源网荷储配电网协同优化降损模型,得到最优网络结构和补偿容量。
[0004]但以上方法都只优化了电网侧的相关指标，缺乏对用户侧负荷的考虑，因此，亟需研究一种以用户侧满意度为主要评判标准的调控方法。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术中存在的不足，本专利技术提出了一种以最小切负荷为目标函数的基于源网荷储的配电网信息网协同调控方法。
[0006]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于源网荷储的配电网通信网协同调控方法，包括步骤如下：
[0008]步骤1：预置配电网、通信网实际网络拓扑结构、连接关系和相关参数；
[0009]步骤2：配电网RTU设备中的传感器进行数据采集，获取t时刻配电网发电节点的有功功率矢量，再通过上行通信通道传输至通信节点，通信节点转发至控制中心；
[0010]步骤3：控制中心在满足负荷节点、储能节点、直流潮流和功率平衡相关约束的条
件下，以配电网最小切负荷为目标函数，输出调控数据矢量；
[0011]步骤4：控制中心将调控数据矢量传输至对应的通信节点，通信节点通过下行通信通道，将数据传输至与负荷节点和储能节点相连的RTU设备中的执行器；
[0012]步骤5：负荷节点和储能节点执行调控指令，配电网潮流重新分布；
[0013]步骤6：判断当前时刻t是否达到了终止时刻t1，未达到，更新当前时刻，重复步骤2到步骤5，否则，迭代结束。
[0014]根据本专利技术优选的，步骤1中，
[0015]配电网包括N个节点和M条电力线路，实际网络拓扑结构表示为G＝(V,E)，其中V＝{v
i
,i∈Λ}为配电网节点集合，Λ＝{1,2,...,N}为节点编号集合,E＝{(i,j)|v
i
与v
j
之间存在电力线路,i,j∈Λ}，为配电网电力线路集合，表示了配电网节点间的连接关系；
[0016]配电网节点包括四类，分别为：光伏节点PN(Photovoltaic node)、风力节点WN(Wind node)、负荷节点LN(Load node)和储能节点SN(Storage node)，数目分别为N1、N2、N3和N4，有N＝N1+N2+N3+N4；设四类节点的编号集合分别为Λ1、Λ2、Λ3和Λ4，节点集合分别表示为V1＝{v
i
,i∈Λ1}、V2＝{v
i
,i∈Λ2}、V3＝{v
i
,i∈Λ3}和V4＝{v
i
,i∈Λ4}，满足V＝V1∪V2∪V3∪V4和Λ＝Λ1∪Λ2∪Λ3∪Λ4，同时，定义Ω1＝Λ1∪Λ2和Ω2＝Λ3∪Λ4；
[0017]相关参数包括：配电网节点数据、电力线路间的电抗值、储能节点的充放电功率上限、充放电效率、初始电量、容量上限和剩余电量上下限比例系数。
[0018]根据本专利技术优选的，步骤2的具体实现过程包括：
[0019]配电网RTU设备中的传感器进行数据采集，获取t时刻配电网光伏节点PN和风力节点WN的有功功率矢量p(t)＝{p
i
(t),i∈Ω1}，p
i
(t)表示节点i的有功功率；
[0020]RTU设备将p(t)通过上行通道传输至通信节点，生成配电网节点功率接收矢量a(t)＝{a
i
(t),i∈Ω1}，a
i
(t)表示通信网节点接收到的节点i的有功功率，通过上下行通信线路将a(t)转发至控制中心。
[0021]根据本专利技术优选的，步骤3中，控制中心生成调控数据矢量的计算步骤如下：
[0022]步骤301：定义矩阵B：矩阵B的对角线元素b
ii
和非对角线元素b
ij
的计算过程如式(I)所示：
[0023][0024]其中，x
ij
为电力线路(i,j)∈E的电抗；
[0025]步骤302：LN和SN的调控功率需满足约束，如式(III)、式(IV)所示：
[0026]‑
P
imax
≤d
i
(t)≤0,i∈Λ3(V)
[0027][0028]式(VII)、式(VIII)中，P
imax
>0，为LN的额定功率，>0，为LN的额定功率，和分别为SN的充电功率上限和放电功率上限；
[0029]步骤303：设配电网节点的电压相角矢量为θ(t)＝[θ1(t),θ2(t),
…
,θ
N
(t)]T
,N为配电网总节点个数，θ
N
(t)表示配电网节点N的电压相角，根据功率和电压相角的关系，配电网直流潮流方程表示为式(IX)：
[0030]d(t)＝B
·
θ(t)(X)
[0031]考虑功率与电压相角的关系，配电网的电力线路(i,j)的传输功率p
ij...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于源网荷储的配电网通信网协同调控方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤1：预置配电网、通信网实际网络拓扑结构、连接关系和相关参数；步骤2：配电网RTU设备中的传感器进行数据采集，获取t时刻配电网发电节点的有功功率矢量，再通过上行通信通道传输至通信节点，通信节点转发至控制中心；步骤3：控制中心在满足负荷节点、储能节点、直流潮流和功率平衡相关约束的条件下，以配电网最小切负荷为目标函数，输出调控数据矢量；步骤4：控制中心将调控数据矢量传输至对应的通信节点，通信节点通过下行通信通道，将数据传输至与负荷节点和储能节点相连的RTU设备中的执行器；步骤5：负荷节点和储能节点执行调控指令，配电网潮流重新分布；步骤6：判断当前时刻t是否达到了终止时刻t1，未达到，更新当前时刻，重复步骤2到步骤5，否则，迭代结束。2.根据权利要求1所述的一种基于源网荷储的配电网通信网协同调控方法，其特征在于，步骤1中，配电网包括N个节点和M条电力线路，实际网络拓扑结构表示为G＝(V,E)，其中V＝{v
i
,i∈Λ}为配电网节点集合，Λ＝{1,2,...,N}为节点编号集合,E＝{(i,j)|v
i
与v
j
之间存在电力线路,i,j∈Λ}，为配电网电力线路集合，表示了配电网节点间的连接关系；配电网节点包括四类，分别为：光伏节点PN、风力节点WN、负荷节点LN和储能节点SN，数目分别为N1、N2、N3和N4，有N＝N1+N2+N3+N4；设四类节点的编号集合分别为Λ1、Λ2、Λ3和Λ4，节点集合分别表示为V1＝{v
i
,i∈Λ1}、V2＝{v
i
,i∈Λ2}、V3＝{v
i
,i∈Λ3}和V4＝{v
i
,i∈Λ4}，满足V＝V1∪V2∪V3∪V4和Λ＝Λ1∪Λ2∪Λ3∪Λ4，同时，定义Ω1＝Λ1∪Λ2和Ω2＝Λ3∪Λ4；相关参数包括：配电网节点数据、电力线路间的电抗值、储能节点的充放电功率上限、充放电效率、初始电量、容量上限和剩余电量上下限比例系数。3.根据权利要求1所述的一种基于源网荷储的配电网通信网协同调控方法，其特征在于，步骤2的具体实现过程包括：配电网RTU设备中的传感器进行数据采集，获取t时刻配电网光伏节点PN和风力节点WN的有功功率矢量p(t)＝{p
i
(t),i∈Ω1}，p
i
(t)表示节点i的有功功率；RTU设备将p(t)通过上行通道传输至通信节点，生成配电网节点功率接收矢量a(t)＝{a
i
(t),i∈Ω1}，a
i
(t)表示通信网节点接收到的节点i的有功功率，通过上下行通信线路将a(t)转发至控制中心。4.根据权利要求1所述的一种基于源网荷储的配电网通信网协同调控方法，其特征在于，步骤3中，控制中心生成调控数据矢量的计算步骤如下：步骤301：定义矩阵B：矩阵B的对角线元素b
ii
和非对角线元素b
ij
的计算过程如式(I)所示：其中，x
ij
为电力线路(i,j)∈E的电抗；步骤302：LN和SN的调控功率需满足约束，如式(III)、式(IV)所示：
‑
P
imax
≤d
i
(t)≤0,i∈Λ
3 (V)
式(VII)、式(VIII)中，P
imax
>0，为LN的额定功率，和分别为SN的充电功率上限和放电功率上限；步骤303：设配电网节点的电压相角矢量为θ(t)＝[θ1(t),θ2(t),
…
,θ
N
(t)]
T
,N为配电网总节点个数，θ
N
(t)表示配电网节点N的电压相角，根据功率和电压相角的关系，配电网直流潮流方程表示为式(IX)：d(t)＝B
·
θ(t)(X)考虑功率与电压相角的关系，配电网的电力线路(i,j)的传输功率p
ij
(t)表示为式(XI):p
ij
(t)＝
‑
b
ij
·
[θ
i
(t)
‑
θ
j
(t)],(i,j)∈E(XII)步骤304：电力线路传输功率p
ij
(t)也需满足式(XIII):式中，为电力线路的传输功率上限；p
ij
(t)取值为实数，p
ij
(t)>0表示电流由节点i流至节点j，p
ij
(t)<0表示电流由节点j流至节点i，p
ij
(t)＝0表示两个节点之间并没有电能交互；定义配电网电力线路的功率矢量为步骤305：配电网的所有节点满足发电和用电间的供需平衡，表示为式(XV):步骤306：对LN，i∈Λ3，t时刻的有功功率d
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丕明，刘学孔，张文胜，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：