【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及配电台区电压治理，具体涉及一种基于e-sop互联配电台区电压优化调控方法。
技术介绍
1、随着现代电力系统的不断发展，配电台区是电力系统的重要组成部分之一，直接影响地方经济发展和用户日常生活质量。但是，以光伏、风机为代表的高比例分布式电源(distributed generation，dg)和各种新型用电设备接入配电网，给配电台区的安全运行带来更多挑战。低压配电网的复杂性和负荷的多样性日益增加，配电台区面临潮流倒送、电压波动和供电能力不足等问题。
2、传统的配电台区电压治理方法主要依赖于硬件设备的调节，例如变压器分接开关和投切电容器组等。这些传统方法在响应速度和灵活性方面存在一定的局限性。随着电力电子技术和智能控制技术的发展，全控型电力电子器件智能软开关(soft open point,sop)因其卓越的调控能力和快速功率转移性能而受到广泛关注。相较于传统的调压和无功补偿方法，不仅能够发挥联络开关的作用，实现配电台区之间的互联，还能在配电台区互联中实现对电压的精确控制和调节，以实现连续调压的目标。因此，基于智能软开关技术对低压配电台区实施互联互供，从而实现对台区内的电压治理，从多个维度提升台区供电水平。
3、目前，在电力系统中应用sop的连接方式、接入位置及其作用是有所区别。面对如今复杂的配电网，sop主要应用于中压配电网和低压配电网即配电台区中，本技术主要研究的是利用sop将不同的配电台区的连接进行互联，调动各个台区的功率流动，提高配电台区的灵活性和快速性。但是，由于sop仅有功率交换控制
技术实现思路
1、为了解决配电台区电压波动、负荷波动及供电能力不足的问题。本专利技术提出了一种基于e-sop互联配电台区电压优化调控方法，在配电台区的互联系统中应用含储能系统的三端sop(e-sop)，能够从配电系统的空间、能量和功率的多维度方面提升配电网的灵活性和快速性，实现配电台区的电压优化。
2、本专利技术采取的技术方案为：
3、基于e-sop互联配电台区电压优化调控方法，包括以下步骤：
4、步骤1：对含e-sop的配电台区互联系统结构进行分析，构建e-sop数学模型；
5、步骤2：建立电压-功率灵敏度计算模型，确定e-sop的最佳接入位置；
6、步骤3：构建以综合成本最低为目标的e-sop互联配电台区规划模型，确定e-sop的最优容量配置；
7、步骤4：建立多目标函数e-sop互联配电台区运行优化模型并求解；
8、步骤5：根据求解结果确定e-sop的最优位置、容量及运行方案。
9、所述步骤1中，含e-sop台区互联系统中，主干电网通过等效阻抗r1+jx1、r2+jx2和r3+jx3分别连接到台区变压器t1、t2和t3；每个台区变压器的输出端连接着各自台区内的负荷、分布式电源以及对应的电压源换流器，这里p1代表台区内的负荷、分布式电源的功率；vsc1、vsc2和vsc3的直流输出端通过直流母线连接到一起，并通过到dc-dc转换器连接ess，储能系统能够向直流母线释放或吸收电能。
10、所述步骤1中，含储能系统的三端sop(e-sop)是一种全控型电力电子装置，包括三个三相背靠背电压源型变流器vsc1、vsc2、vsc3；
11、以三相背靠背电压源型变流器vsc1为例，如图4所示，vsc1的输入端连接到三相交流电源ea、eb、ec，每一相电源接入到各相的线路与电感等效电阻之和r，用于限制电流并减少冲击；在三相电源经过电阻后，各相电流ia、ib、ic流经交流侧等效电感l；三相电路在电感后连接到滤波电容c1上，平滑输出电压、减少波动；vsc1内部包含一个由igbt组成的桥式电路，用于实现vsc的核心功能，每相电流流入该桥式结构，通过功率开关的开关操作，实现交流到直流的转换；vsc1的直流输出端与一个直流母线电容c2连接；vsc1的输出电流i1与vsc2和vsc3的输出电流i2、i3接入到直流母线，进一步通过dc-dc转换器连接到储能系统ess。
12、步骤1中，含储能系统的三端sop(e-sop)选取pq-pq-vq的控制模式，将e-sop接入到互联系统中，通过不同配电台区功率交互实现潮流优化和电压优化。在优化运行过程中，考虑e-sop本身存在的有功功率损耗，其损耗与含储能系统的三端sop(e-sop)输出的有功和无功有关。
13、步骤1中，根据配电台区的实际运行模式，三端sop的所有端口功率与储能系统(ess)的有功功率、有功损耗以及充放电功率之和保持平衡，即为零。端口的功率关系描述为：
14、
15、式中：psop,i,t和qsop,i,t分别为三端e-sop在t时第i端口输出的有功功率和无功功率；为三端e-sop在t时第i端口的有功损耗；和分别为三端e-sop中ess在t时的充电和放电功率；αsop,i为三端e-sop第i端口的有功功率损耗系数。
16、三端e-sop的容量约束如下：
17、
18、式中：ssop,i,max为三端e-sop中第i端口的最大容量；
19、三端e-sop的有功、无功约束约束如下：
20、
21、式中：分别为三端e-sop中第i端口无功功率的最小值和最大值；分别为三端e-sop中第i端口有功功率的最小值和最大值。
22、三端e-sop中的储能系统的模型如下
23、
24、αch+αdis≤1；
25、esop,min≤esop,t≤esop,max；
26、式中：esop,t为t时间段内e-sop中ess的电量；βch、βdis分别为e-sop中ess的充、放电系数；分别为e-sop中ess的充、放电功率的最大值；αch、αdis分别为e-sop中ess的充、放电的状态值，当αch值为1时表示ess处于充电状态，αdis值为1时表示ess处于放电状态；esop,min、esop,max分别为e-sop中ess的电量最小值和最大值；△t表示t时间点与t-1时间点的间隔；esop,t-1为t-1时间段内e-sop中ess的电量。
27、所述步骤2中，根据电压降落原理可得，任意节点i的电压表达式如下：
28、
29、式中：ui为任意节点i的电压，un为平衡节点即变压器输出的电压；ri、xi分别为节点i至平衡节点之间的电阻、电抗；pi、qi分别为节点i-1和节点i之间流过的有功功率和无功功率；rk、xk分别为节点k和l之间的电阻和电抗；n为台区的节点总数。
30、配电系统中任意节点的功率都会受到其他节点功率的影响，因此综合考虑变压器、e-sop和线路的损耗以及其他节点注入的功率；
31、...
【技术保护点】
1.基于E-SOP互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于E-SOP互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于：所述步骤1中，含E-SOP台区互联系统中，主干电网通过等效阻抗R1+jX1、R2+jX2和R3+jX3分别连接到台区变压器T1、T2和T3；每个台区变压器的输出端连接着各自台区内的负荷、分布式电源以及对应的电压源换流器，这里P1代表台区内的负荷、分布式电源的功率；VSC1、VSC2和VSC3的直流输出端通过直流母线连接到一起，并通过到DC-DC转换器连接ESS，储能系统能够向直流母线释放或吸收电能。
3.根据权利要求1所述基于E-SOP互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于：所述步骤1中，E-SOP一种全控型电力电子装置，包括三个三相背靠背电压源型变流器VSC1、VSC2、VSC3；对于三相背靠背电压源型变流器VSC1，VSC1的输入端连接到三相交流电源Ea、Eb、Ec，每一相电源接入到各相的线路与电感等效电阻之和R，用于限制电流并减少冲击；在三相电源经过电阻后，各相电流ia、ib、ic流经交流侧等效电感
4.根据权利要求3所述基于E-SOP互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于：E-SOP选取PQ-PQ-VQ的控制模式，将E-SOP接入到互联系统中，通过不同配电台区功率交互实现潮流优化和电压优化；在优化运行过程中，考虑E-SOP本身存在的有功功率损耗，其损耗与E-SOP输出的有功和无功有关；
5.根据权利要求1所述基于E-SOP互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于：所述步骤2中，根据电压降落原理可得，任意节点i的电压表达式如下：
6.根据权利要求1所述基于E-SOP互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于：所述步骤3中，以一年的配电台区互联系统的综合成本最低为目标函数，表达式如下：
7.根据权利要求1所述基于E-SOP互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于：所述步骤3中，通过蚁群算法求解最优容量配置，蚁群算法的求解过程包括初始化、路径选择、信息素更新和迭代；
8.根据权利要求1所述基于E-SOP互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于：所述步骤4中，建立多目标函数E-SOP互联配电台区运行优化模型，并利用锥松弛技术将其转化为二阶锥规划模型，结合YALMIP和GUROBI工具进行求解；
9.根据权利要求8所述基于E-SOP互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于：E-SOP互联配电台区运行优化模型包括约束条件：
10.根据权利要求9所述基于E-SOP互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于：步骤4中，由于系统综合损耗函数Floss、变压器和三端E-SOP的约束条件是非凸的，利用锥松弛技术将转化为二阶锥规划模型；具体如下：
...【技术特征摘要】
1.基于e-sop互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于e-sop互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于：所述步骤1中，含e-sop台区互联系统中，主干电网通过等效阻抗r1+jx1、r2+jx2和r3+jx3分别连接到台区变压器t1、t2和t3；每个台区变压器的输出端连接着各自台区内的负荷、分布式电源以及对应的电压源换流器，这里p1代表台区内的负荷、分布式电源的功率；vsc1、vsc2和vsc3的直流输出端通过直流母线连接到一起，并通过到dc-dc转换器连接ess，储能系统能够向直流母线释放或吸收电能。
3.根据权利要求1所述基于e-sop互联配电台区电压优化调控方法，其特征在于：所述步骤1中，e-sop一种全控型电力电子装置，包括三个三相背靠背电压源型变流器vsc1、vsc2、vsc3；对于三相背靠背电压源型变流器vsc1，vsc1的输入端连接到三相交流电源ea、eb、ec，每一相电源接入到各相的线路与电感等效电阻之和r，用于限制电流并减少冲击；在三相电源经过电阻后，各相电流ia、ib、ic流经交流侧等效电感l；三相电路在电感后连接到滤波电容c1上；vsc1内部包含一个由igbt组成的桥式电路，用于实现vsc的核心功能，每相电流流入该桥式结构，通过功率开关的开关操作，实现交流到直流的转换；vsc1的直流输出端与一个直流母线电容c2连接；vsc1的输出电流i1与vsc2和vsc3的输出电流i2、i3接入到直流母线，进一步通过dc-dc转换器连接到储能系统ess。
4.根据权利要求3所述基于e...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏业文，余炜徐，张思佳，周志鹏，程逸飞，黄冰，全以恒，张杰，蒋旭辉，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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