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一種有功無功協(xié)調(diào)的主動配電網(wǎng)魯棒電壓控制方法

文檔序號:8545564閱讀:372來源:國知局
一種有功無功協(xié)調(diào)的主動配電網(wǎng)魯棒電壓控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有功無功協(xié)調(diào)的主動配電網(wǎng)魯棒電壓控制方法,屬于電力系統(tǒng)優(yōu) 化運行控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于高滲透率光伏接入的配電網(wǎng),光伏發(fā)電功率的大小給電網(wǎng)的安全運行帶來的 影響不容忽視。光伏發(fā)電功率的大小依賴于光照強度,因此具有隨機性和間歇性。配電網(wǎng) 規(guī)模龐大,限于投資和維護成本,很少安裝實時量測裝置,用于狀態(tài)估計的量測值多為負荷 功率偽量測,因此,配電網(wǎng)的可觀性比較差,狀態(tài)估計結(jié)果特別是負荷估計誤差很大。傳統(tǒng) 確定性電壓優(yōu)化控制都是基于假想的"準確"數(shù)據(jù),并未考慮光伏發(fā)電的不確定性和負荷的 估計誤差,則其得到的優(yōu)化策略并不能保證光伏發(fā)電和負荷功率在不確定區(qū)間內(nèi)波動時電 網(wǎng)電壓仍安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提出一種有功無功協(xié)調(diào)的主動配電網(wǎng)魯棒電壓控制方法,根據(jù)每 個光伏電站上發(fā)至調(diào)度中心的有功功率區(qū)間和負荷視在功率區(qū)間,提出能夠適應(yīng)光伏發(fā)電 和負荷功率不確定性的有功無功魯棒電壓控制方法,保證光伏發(fā)電和負荷功率在不確定區(qū) 間波動時電壓均安全。
[0004] 本發(fā)明提出的有功無功協(xié)調(diào)的主動配電網(wǎng)魯棒電壓控制方法,包括以下步驟:
[0005] (1)預設(shè)一個接入主動配電網(wǎng)中的光伏電站的發(fā)電有功功率區(qū)間為,并 將該預設(shè)的有功功率區(qū)間上發(fā)至主動配電網(wǎng)調(diào)度中心,主動配電網(wǎng)調(diào)度中心將光伏電站的 有功功率的允許區(qū)間下發(fā)至光伏電站,當光伏電站的有功功率大于上述允許區(qū)間 的上限時,使光伏電站的有功功率為上限;
[0006] (2)建立有功無功協(xié)調(diào)的主動配電網(wǎng)魯棒電壓控制的目標函數(shù)如下:
[0007]
【主權(quán)項】
1. 一種有功無功協(xié)調(diào)的主動配電網(wǎng)魯棒電壓控制方法,其特征在于該方法包括以下步 驟: (1) 預設(shè)一個接入主動配電網(wǎng)中的光伏電站的發(fā)電有功功率區(qū)間為并將該 預設(shè)的有功功率區(qū)間上發(fā)至主動配電網(wǎng)調(diào)度中心,主動配電網(wǎng)調(diào)度中心將光伏電站的有功 功率的允許區(qū)間泛'F1下發(fā)至光伏電站,當光伏電站的有功功率大于上述允許區(qū)間的上 限f時,使光伏電站的有功功率為上限P; (2) 建立有功無功協(xié)調(diào)的主動配電網(wǎng)魯棒電壓控制的目標函數(shù)如下:
其中,M為光伏電站的棄光懲罰系數(shù),M的取值范圍為4~6, Eiiv和^分別為光伏電站 上發(fā)至主動配電網(wǎng)調(diào)度中心的有功功率的下限和上限,|#和^^分別為主動配電網(wǎng)調(diào)度中 心下發(fā)至光伏電站的有功功率的下限和上限,P a"為主動配電網(wǎng)中各節(jié)點有功功率組成的 列矢量,角標u表示使主動配電網(wǎng)電壓值處于最大值,角標P為主動配電網(wǎng)的ABC三相,P~ 為主動配電網(wǎng)中各節(jié)點有功功率組成的列矢量,角標1表示使主動配電網(wǎng)電壓值處于最小 值,sum( ·)表示對列矢量中的元素求和; (3) 設(shè)定主動配電網(wǎng)電壓處于最大值時的潮流約束為:
其中,角標P為主動配電網(wǎng)的ABC三相,A"和Z【分別為通過拓撲搜索形成的主動配電 網(wǎng)的三相節(jié)點支路關(guān)聯(lián)矩陣和支路阻抗矩陣,Af為中值為-1元素構(gòu)成的與a*維度相 同的末端支路關(guān)聯(lián)矩陣,為Af中值為1元素構(gòu)成的與A*維度相同的始端支路關(guān)聯(lián)矩 陣,real( ·)和imag( ·)分別表示取復數(shù)的實部和虛部,X和· X分別為矩陣的乘積和 點積,P#和Qup分別為主動配電網(wǎng)中各節(jié)點有功功率組成的列矢量和無功功率組成的列矢 量,角標u表示使主動配電網(wǎng)電壓值處于最大值,
其中,扣:,為主動配電網(wǎng)各負荷節(jié)點的有功功率下限組成的列矢量,Ρ,Γ為主動配電網(wǎng) 中各光伏電站允許有功功率上限歹"組成的列矢量,Qli為主動配電網(wǎng)各負荷節(jié)點的無功 功率下限組成的列矢量,Qin為由主動配電網(wǎng)中所有光伏電站的無功功率靜止無功補 償器的無功功率ΟΓ和分組電容器的無功功率Qf組成的列矢量; ΡΓ為主動配電網(wǎng)電壓值最大時支路的三相有功功率組成的列矢量:
其中,N為主動配電網(wǎng)中的支路數(shù),P=、P=和P=分別表示主動配電網(wǎng)電壓值最大時 支路1上A、B和C三相的有功功率,上標T表示矢量的轉(zhuǎn)置運算; QZ為主動配電網(wǎng)電壓值最大時支路的三相無功功率組成的列矢量:
其中,N為主動配電網(wǎng)中的支路數(shù),Q=,Q=,Q么分別表示主動配電網(wǎng)電壓值最大 時支路1上A、B和C三相的無功功率,上標T表示矢量的轉(zhuǎn)置運算; if為主動配電網(wǎng)電壓值最大時支路的電流模值平方組成的列矢量:
其中,N為主動配電網(wǎng)中的支路數(shù),i=,分別表示主動配電網(wǎng)電壓值最大時支 路1上A、B和C三相電流模值的平方,上標T表示矢量的轉(zhuǎn)置運算; νΓ為主動配電網(wǎng)電壓值最大時節(jié)點的三相電壓模值平方組成的列矢量:
其中,η為主動配電網(wǎng)中的節(jié)點數(shù),v〖A,vf,vf分別表示主動配電網(wǎng)電壓值最大時 節(jié)點1的A、B和C三相電壓模值的平方,上標T表示矢量的轉(zhuǎn)置運算; (4)設(shè)定主動配電網(wǎng)電壓處于最小值時的潮流約束為:
其中,角標供為主動配電網(wǎng)的ABC三相,A〃和Z【分別為通過拓撲搜索形成的主動配電 網(wǎng)的三相節(jié)點支路關(guān)聯(lián)矩陣和支路阻抗矩陣,A『為A〃中值為-〗元素構(gòu)成的與Al隹度相 同的末端支路關(guān)聯(lián)矩陣,4〗為Ap中值為1元素構(gòu)成的與A p維度相同的始端支路關(guān)聯(lián)矩 陣,real( ·)和imag( ·)分別表示取復數(shù)的實部和虛部,X和· X分別為矩陣的乘積和 點積,P~和分別為主動配電網(wǎng)中各節(jié)點有功功率組成的列矢量和各節(jié)點無功功率組成 的列矢量,角標1表示使主動配電網(wǎng)電壓值處于最小值,
其中,CL為主動配電網(wǎng)各負荷節(jié)點的有功功率上限組成的列矢量,為主動配電網(wǎng) 中各光伏電站允許有功功率下限組成的列矢量,Ql,為主動配電網(wǎng)各負荷節(jié)點的無功 功率上限組成的列矢量,Qin為由主動配電網(wǎng)中所有光伏電站的無功功率Qf、靜止無功補 償器的無功功率Qr和分組電容器的無功功率Q[ B組成的列矢量; 為主動配電網(wǎng)電壓值最小時支路的三相有功功率組成的列矢量:
其中,N為主動配電網(wǎng)中的支路數(shù),拉\、P=和If1分別表示主動配電網(wǎng)電壓值最小時 支路1上A、B和C三相的有功功率,上標T表示矢量的轉(zhuǎn)置運算; Q;:為主動配電網(wǎng)電壓值最小時支路的三相無功功率組成的列矢量:
其中,N為主動配電網(wǎng)中的支路數(shù),Qt,Qfri,Qt分別表示主動配電網(wǎng)電壓值最小 時支路1上A、B和C三相的無功功率,上標T表示矢量的轉(zhuǎn)置運算; #為主動配電網(wǎng)電壓值最小時支路的電流模值平方組成的列矢量:
其中,N為主動配電網(wǎng)中的支路數(shù),C1,C1和分別表示主動配電網(wǎng)電壓值最小時支 路1上A、B和C三相電流模值的平方,上標T表示矢量的轉(zhuǎn)置運算; V?為主動配電網(wǎng)電壓值最小時節(jié)點的三相電壓模值平方組成的列矢量:
其中,η為主動配電網(wǎng)中的節(jié)點數(shù),vf,vf,vf分別表示主動配電網(wǎng)電壓值最小時 節(jié)點1的A、B和C三相電壓模值的平方,上標T表示矢量的轉(zhuǎn)置運算; (5) 設(shè)定主動配電網(wǎng)中光伏電站的有功功率約束為:
其中,Pv和歹~分別為光伏電站上發(fā)至主動配電網(wǎng)調(diào)度中心的有功功率的下限和上 限,和P分別為主動配電網(wǎng)調(diào)度中心下發(fā)至光伏電站的有功功率的下限和上限; (6) 設(shè)定主動配電網(wǎng)中節(jié)點的電壓安全約束為:
其中,νΓ(1:3)和V/(l:3)分別為主動配電網(wǎng)電壓最大時根節(jié)點的三相電壓模值平方和 主動配電網(wǎng)電壓最小時根節(jié)點的三相電壓模值平方,νΓ(4: η)為主動配電網(wǎng)電壓最大時除 根節(jié)點外的其他節(jié)點的三相電壓模值平方,ν?(4:ιι)為主動配電網(wǎng)電壓最小時除根節(jié)點外 的其他節(jié)點的三相電壓模值平方,Umax為主動配電網(wǎng)中節(jié)點三相電壓的安全上限,Umin為主 動配電網(wǎng)中節(jié)點三相電壓的安全下限; (7) 設(shè)定輸電網(wǎng)和主動配電網(wǎng)之間傳輸線上的有功功率和無功功率約束為:
其中,Ρ、1:3)和(Τ°(1:3)分別為主動配電網(wǎng)電壓值最大時主動配電網(wǎng)根節(jié)點三相有 功功率組成的三維列矢量和三相無功功率組成的三維列矢量,Ρ-(1:3)和Q/<0(1:3)分別為 主動配電網(wǎng)電壓值最小時主動配電網(wǎng)根節(jié)點三相有功功率組成的三維列矢量和三相無功 功率組成的三維列矢量,^'_和杖'胃分別為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)之間傳輸線上有功功率的安 全下限和上限,Q〖mm和Qrmax分別為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)之間傳輸線上無功功率的安全下限 和上限; (8) 設(shè)定主動配電網(wǎng)中光伏電站和靜止無功補償器的無功容量約束為:
其中,Qf和Qr分別為主動配電網(wǎng)中光伏電站和靜止無功補償器的無功功率,
'分別為光伏電站的無功功率容量上限和下限
1分別為靜止無 功補償器的無功功率容量上限和下限; (9) 設(shè)定主動配電網(wǎng)中分組電容器的無功功率約束為:
其中,Qf為分組電容器的無功功率,Qi,s'_為分組電容器中每組電容器的無功功率, t為主動配電網(wǎng)中分組電容器投入運行的組數(shù),α °、α 1分別為變量,取值為O或1 ; (10) 采用原始-對偶內(nèi)點算法,根據(jù)上述步驟(3)、(4)的潮流約束和步驟(5)~步驟 (9)的主動配電網(wǎng)的運行約束,求解步驟(2)的目標函數(shù),計算得到主動配電網(wǎng)中光伏電站 的無功功率值、靜止無功補償器的無功功率值、分組電容器的無功功率值和光伏電站有功 功率的允許區(qū)間,實現(xiàn)主動配電網(wǎng)魯棒電壓控制。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有功無功協(xié)調(diào)的主動配電網(wǎng)魯棒電壓控制方法,屬于電力系統(tǒng)優(yōu)化運行控制領(lǐng)域。本方法建立了優(yōu)化控制的目標函數(shù),提出了光伏發(fā)電的區(qū)間調(diào)度模式,利用主動配電網(wǎng)運行中電壓最高和最低場景下的三相潮流方程,并利用二進制編碼方式處理分組電容器,將離散控制問題連續(xù)化處理。最后,綜合控制主動配電網(wǎng)中的光伏、連續(xù)無功補償裝置、分組電容器的無功功率以及給光伏電站下發(fā)允許有功功率區(qū)間,以適應(yīng)主動配電網(wǎng)中光伏發(fā)電和負荷功率的不確定性。本方法得出的優(yōu)化控制策略能夠保證光伏發(fā)電和負荷功率在不確定區(qū)間內(nèi)波動時電壓均安全,有利于主動配電網(wǎng)的電壓控制。
【IPC分類】H02J3-16
【公開號】CN104868480
【申請?zhí)枴緾N201510226565
【發(fā)明人】吳文傳, 張伯明, 孫宏斌, 王永杰, 郭慶來, 王彬
【申請人】清華大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月6日
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