一種可智能無功補償配電系統(tǒng)的運行方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可智能無功補償配電系統(tǒng)的運行方法，包括如下步驟：S1.在配電系統(tǒng)的當(dāng)前調(diào)度時間段開始時刻進行是否調(diào)控判斷：在當(dāng)前調(diào)度時間段開始，監(jiān)測模塊上傳負載節(jié)點n處電壓有效值Un，控制模塊判斷：Un<Ulim1？，是則進入步驟S2，否則等待新的調(diào)度時間段開始，作為下一個當(dāng)前調(diào)度時間段再次進行是否調(diào)控判斷；S2.控制模塊建立無功智能調(diào)節(jié)優(yōu)化模型；S3.控制模塊求解優(yōu)化模型；S4.控制模塊向各分布式SVC設(shè)備發(fā)送相應(yīng)Qj(set),j＝1,2,…,m，各分布式SVC設(shè)備根據(jù)相應(yīng)輸出無功功率的設(shè)定值Qj(set)產(chǎn)生相應(yīng)的無功功率注入至饋電線路。該方法能夠使得配電系統(tǒng)中饋電線路各節(jié)點電壓滿足標(biāo)準的要求，協(xié)調(diào)分布式SVC設(shè)備向配電系統(tǒng)提供無功功率支撐，提高了分布式SVC設(shè)備的利用率和經(jīng)濟效益。
【專利說明】-種可智能無功補償配電系統(tǒng)的運行方法 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)一種可智能無功補償配電系統(tǒng)的運行方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電力系統(tǒng)中，電壓是衡量電能質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，電壓過低、過高都不僅會影 響到電氣設(shè)備的壽命和效率，而且還會危及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定及安全運營。無功功率平衡是 保證電壓穩(wěn)定的重要手段，電壓無功控制對降低網(wǎng)損，提高電壓質(zhì)量和統(tǒng)籌系統(tǒng)資源配置 等有著重要的作用。
[0003] 傳統(tǒng)的配電網(wǎng)采用電壓-無功綜合控制(VQC)，變電站的調(diào)壓主要是有載調(diào)壓變壓 器配合電容器組的投切來實現(xiàn)。隨著分布式SVC設(shè)備不斷接入配電網(wǎng)，改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的 潮流流向和電壓分布，而且由于DG出力具有隨機性和間歇性、負載具有波動性等特點，會導(dǎo) 致變電站母線電壓合格而饋線上的節(jié)點電壓越限的情況出現(xiàn)，嚴重影響到變電站的運行控 制策略。
[0004] 電壓質(zhì)量是配電網(wǎng)運行最為關(guān)注的指標(biāo)之一，在目前的配電網(wǎng)中尚沒有對各個節(jié) 點電壓進行全面監(jiān)測的手段，進行電壓調(diào)節(jié)都是在向配電網(wǎng)供電的變電站進行，或者由各 負荷根據(jù)各自接入點電壓利用無功電容補償進行。運些電壓調(diào)節(jié)措施通常難W兼顧全局的 電壓水平，且缺少協(xié)調(diào)控制的方法和實施手段。
[0005] 目前，配電系統(tǒng)的優(yōu)化分析計算已經(jīng)比較成熟，實時電壓無功的優(yōu)化與控制主要 通過能量管理系統(tǒng)進行，對電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)獲取也來自于變電站通過RTU(遠程終端單元） 進行采集并上送給能量管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。但是，一方面大電網(wǎng)的電壓無功優(yōu)化周期通常W 幾分鐘乃至一小時為單位進行周期運行，另一方面電網(wǎng)自身是一個負荷與發(fā)電時刻處于動 態(tài)平衡的系統(tǒng)，實時電壓無功控制的過程中電網(wǎng)的狀態(tài)相對于全局優(yōu)化的斷面已經(jīng)發(fā)生了 偏移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種可智能無功補償配電系統(tǒng)的運行方法，該方法可智能識別并跟蹤 系統(tǒng)運行拓撲和狀態(tài)的變化，獲取節(jié)點電壓、負載、可用支線無功補償?shù)某隽Φ刃畔?，并W 此為信息源動態(tài)智能調(diào)節(jié)無功補償，協(xié)調(diào)各分布式SVC設(shè)備的無功功率注入，能夠使得配電 系統(tǒng)中饋電線路各節(jié)點電壓滿足標(biāo)準的要求，協(xié)調(diào)分布式SVC設(shè)備向配電系統(tǒng)提供無功功 率支撐，進一步提高了分布式SV村受備的利用率和經(jīng)濟效益。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種可智能無功補償配電系統(tǒng)的運行方法，包括 如下步驟：
[0008] SI.在配電系統(tǒng)的當(dāng)前調(diào)度時間段開始時刻進行是否調(diào)控判斷:在當(dāng)前調(diào)度時間 段開始，監(jiān)測模塊上傳負載節(jié)點n處電壓有效值Un,控制模塊判斷:Un<Uliml?，是則進入步驟 S2,否則等待新的調(diào)度時間段開始，作為下一個當(dāng)前調(diào)度時間段再次進行是否調(diào)控判斷；
[0009] S2.控制模塊建立無功智能調(diào)節(jié)優(yōu)化模型；
[0010] S3.控制模塊求解優(yōu)化模型；
[0011] S4.控制模塊向各分布式SVC設(shè)備發(fā)送相應(yīng)Qj (set)，j = 1，2，…，m，各分布式SVC設(shè)備 根據(jù)相應(yīng)輸出無功功率的設(shè)定值A(chǔ)(set)產(chǎn)生相應(yīng)的無功功率注入至饋電線路。
[0012] 優(yōu)選的，在所述步驟Si中，配電系統(tǒng)的每個調(diào)度時間段開始時刻，各分布式SVC設(shè) 備需要向控制模塊上傳其所接入節(jié)點的實時電壓有效值貼，貼，…，陽m，運可W通過分布式 SVC設(shè)備對接入點電壓監(jiān)測結(jié)果而方便地獲得。分布式SVC設(shè)備j實時地向控制模塊上傳化J (j = l，2，...，m)。
[001引優(yōu)選的，在所述步驟S2中，控審臘塊建立式（1)、式(2)、式(3)所示優(yōu)化模型：
[0014]
Cl)
[0015] 約束條件為：
[0016] Uliml《Un(set) (2)
[001 7] Qj (set) ^ Qj (max) , j = I , 2 , . . . ,IH (3)
[0018]式（I)表示所需要調(diào)度的分布式SVC設(shè)備輸出無功功率的總和最小，W減小調(diào)度無 功功率的成本，Qj(Set)為分布式SVC設(shè)備j輸出無功功率的設(shè)定值，式(2)中Un(Set)為進行無功 調(diào)度后節(jié)點n的電壓有效值預(yù)測值，使得其不低于化imi;式(3)為各分布式SVC設(shè)備輸出無功 功率的限制條件，其中Qj (max)為分布式SVC設(shè)備j輸出無功功率Qj的最大限值，該限值是常 量，可根據(jù)分布式SVC設(shè)備的特性獲知，在規(guī)劃設(shè)計階段即可預(yù)存到控制模塊中。
[0019]優(yōu)選的，在所述步驟S3中，控制模塊求解優(yōu)化模型，得到Ql(Set)，Q2(set)，...，Q"(set):
[0020] 按優(yōu)化模型計算各分布式SVC設(shè)備輸出無功功率化，Q2,…，Qm的設(shè)定值化(set), Qs(Set)Qm(set);
[0021] 可通過目前成熟的線性或非線性規(guī)劃方法求解W式（I)為目標(biāo)函數(shù)，式（2)和式 (3)為約束條件的優(yōu)化問題，從而得Ql(Set) ,Q2(set),…，Qm(set)。
[0022] 優(yōu)選的，在計算Un(set)時，可通過下式進行：
[0023]
(4)
[0024] 式中，系數(shù)Qnj是分布式SVC設(shè)備j向網(wǎng)絡(luò)注入單位無功功率后，配電網(wǎng)饋電線路節(jié) 點n的電用有效估巧化量，用公式表示為：
[0025]
巧）
[0026] 式中，下標(biāo)j表示分布式SVC設(shè)備編號，j = l，2,…，為分布式SVC設(shè)備j向配電 網(wǎng)注入的無功功率；A Un功分布式SVC設(shè)備j向配電網(wǎng)注入無功功率^后節(jié)點n的電壓有效 值變化量。
[0027] 優(yōu)選的，在步驟S4中，在得到Ql(set)，Q2(set)，…，Qm(Set)后，控制模塊通過雙向通信線 路向各分布式SVC設(shè)備傳送無功功率設(shè)定值Qj(Set)，各分布式SVC設(shè)備根據(jù)該設(shè)定值Qj (set)產(chǎn) 生相應(yīng)的無功功率注入至饋電線路，從而滿足式(2)所示的約束條件。
[0028] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點：（1)可智能識別并跟蹤系統(tǒng)運行拓撲和狀態(tài)的變化，獲取節(jié) 點電壓、負載、可用支線無功補償?shù)某隽Φ刃畔?，并W此為信息源動態(tài)智能調(diào)節(jié)無功補償， 協(xié)調(diào)各分布式SVC設(shè)備的無功功率注入；（2)能夠使得配電系統(tǒng)中饋電線路各節(jié)點電壓滿足 標(biāo)準的要求，協(xié)調(diào)分布式SVC設(shè)備向配電系統(tǒng)提供無功功率支撐，進一步提高了分布式SVC 設(shè)備的利用率和經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0029] 圖1示出了本發(fā)明的一種基于負載變化智能調(diào)節(jié)無功輸出的配電系統(tǒng)的框圖；
[0030] 圖2示出了一種可智能無功補償配電系統(tǒng)的運行方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031] 圖1示出了本發(fā)明的一種基于負載變化智能調(diào)節(jié)無功輸出的配電系統(tǒng)10,該配電 系統(tǒng)包括：
[0032] 饋電線路14,該饋電線路為多個，用于為多個負載15提供電能；
[0033] SVC設(shè)備12,用于為饋電線14路提供無功功率，W維持饋電線路電壓14的穩(wěn)定，該 SVC設(shè)備為多個14,并與所述饋電線路一一對應(yīng)；
[0034] 并網(wǎng)裝置13,用于實現(xiàn)SVC設(shè)備12和饋電線路14并網(wǎng)運行，該并網(wǎng)裝置13與所述饋 電線路14--對應(yīng)；
[0035] 和監(jiān)控裝置11;
[0036] 該監(jiān)控裝置11包括：
[0037] 監(jiān)測模塊113、控制模塊112和用于所述各模塊通信的通信總線111;
[0038] 所述監(jiān)測模塊113,用于實時監(jiān)測多個負荷15接入點的實際電壓值；
[0039] 所述控制模塊112包括調(diào)控判斷單元、優(yōu)化模型建立單元、無功功率設(shè)定獲取單元 和無功功率設(shè)定輸出單元，其中：
[0040] 所述調(diào)控判斷單元用于配電系統(tǒng)當(dāng)前調(diào)度時間段開始時刻進行是否調(diào)控判斷，包 括在當(dāng)前調(diào)度時間段開始，各分布式SVC設(shè)備j分別向控制模塊上傳相應(yīng)接入節(jié)點的電壓有 效值化其中j = l，2,…，m，監(jiān)測模塊向控制模塊上傳負載節(jié)點n處電壓有效值Un,控制模塊 判斷是否Un<Uliml，化iml為標(biāo)準規(guī)定的負載節(jié)點電壓有效值下限值，是則命令優(yōu)化模型建立 單元工作，否則等待新的調(diào)度時間段開始再進行是否調(diào)控判斷；
[0041 ]所述優(yōu)化模型建立單元，用于建立優(yōu)化模型；
[0042] 所述無功功率設(shè)定獲取單元，用于求解優(yōu)化模型，得到各分布式SVC設(shè)備輸出無功 功率的設(shè)定值；
[0043] 所述無功功率設(shè)定輸出單元，用于向各分布式SVC設(shè)備發(fā)送相應(yīng)輸出無功功率的 設(shè)定值。
[0044] 優(yōu)選的，優(yōu)化模型建立單元，用于建立優(yōu)化模型如下：
[0045] 控制模塊調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)為：
[0046]
[0047] 約束條件為：
[004引化 iml《Un(set)
[0049] 0《Qj(set)《Qj(max)，j = l，2, . . .，m
[0050] 其中，Qj(set)為分布式SVC設(shè)備j輸出無功功率的設(shè)定值，Un(set))為進行無功調(diào)度后 節(jié)點n的電壓有效值預(yù)測值，QWmax歷分布式SVC設(shè)備j輸出無功功率的最大限值。
[0051]優(yōu)選的，無功功率設(shè)定獲取單元，用于求解優(yōu)化模型，得到各分布式SVC設(shè)備輸出 無功功率的設(shè)走值化(set) , Qs(Set),…，Qm(Set);
[0化2] 在計算Un(Set)時，通過下式實現(xiàn)：
[0化3]
[0054] 其中，系數(shù)Qnj是分布式SVC設(shè)備j向配電系統(tǒng)注入單位無功功率后，配電系統(tǒng)饋電 線路負載節(jié)點n的電壓有效值變化量。
[0055] 優(yōu)選的，無功功率設(shè)定輸出單元，用于向各分布式SVC設(shè)備發(fā)送相應(yīng)輸出無功功率 的設(shè)定值Qj(Set) J = I，2,…，m，各分布式SVC設(shè)備根據(jù)相應(yīng)輸出無功功率的設(shè)定值Qj(Set)產(chǎn) 生相應(yīng)的無功功率注入至饋電線路;而且，系數(shù)<^通過下式計算得到：
[0化6]
[0057] A中，叫刃分布式SVC設(shè)備j向配電系統(tǒng)注入的無功功率；A Unj為分布式SVC設(shè)備j 向配電系統(tǒng)注入無功功率A后負載節(jié)點n的電壓有效值變化量。
[005引優(yōu)選的，所述監(jiān)測模塊通過拓撲結(jié)構(gòu)識別算法，獲取配電系統(tǒng)中各負載節(jié)點的位 置和連接關(guān)系，確定分布式SVC設(shè)備的接入位置和饋電線路無功補償?shù)奈恢茫ㄟ^多點分布 的智能檢測終端獲取到的信息的匯總，得到配電系統(tǒng)中分布式SVC設(shè)備的容量W及各個節(jié) 點的電壓。
[0059] 優(yōu)選的，所述SVC設(shè)備的主電路為S相S橋臂的逆變電路，由6個電力電子器件和 直流側(cè)電容組成。
[0060] 優(yōu)選的，所述SVC設(shè)備采用電壓空間矢量的調(diào)制方式，為了便于在a-e坐標(biāo)系上直 接控制，減少切換開關(guān)時造成的電壓波動，控制SVC輸出電壓矢量在正六邊形的內(nèi)切圓中， 內(nèi)切圓半徑為表示SVC的直流側(cè)電容電壓。
[0061] 參見附圖2,本發(fā)明的一種可智能無功補償配電系統(tǒng)的運行方法，包括如下步驟：
[0062] SI.在配電系統(tǒng)的當(dāng)前調(diào)度時間段開始時刻進行是否調(diào)控判斷:在當(dāng)前調(diào)度時間 段開始，監(jiān)測模塊上傳負載節(jié)點n處電壓有效值Un,控制模塊判斷:Un<Uliml?，是則進入步驟 S2,否則等待新的調(diào)度時間段開始，作為下一個當(dāng)前調(diào)度時間段再次進行是否調(diào)控判斷；
[0063] S2.控制模塊建立無功智能調(diào)節(jié)優(yōu)化模型；
[0064] S3.控制模塊求解優(yōu)化模型；
[0065] S4.控制模塊向各分布式SVC設(shè)備發(fā)送相應(yīng)Qj(Set)，j = 1，2，…，m，各分布式SVC設(shè)備 根據(jù)相應(yīng)輸出無功功率的設(shè)定值A(chǔ)(set)產(chǎn)生相應(yīng)的無功功率注入至饋電線路。
[0066] 優(yōu)選的，在所述步驟Sl中，配電系統(tǒng)的每個調(diào)度時間段開始時刻，各分布式SVC設(shè) 備需要向控制模塊上傳其所接入節(jié)點的實時電壓有效值貼，貼，…，陽m，運可W通過分布式 SVC設(shè)備對接入點電壓監(jiān)測結(jié)果而方便地獲得。分布式SVC設(shè)備j實時地向控制模塊上傳化J (j = l，2，...，m)。
[0067] 優(yōu)選的，在所述步驟S2中，控制模塊建立式(1)、式(2)、式(3)所示優(yōu)化模型：
[006引
（0
[0069] 約束條件為：
[0070] Uliml《Un(set) (2)
[0071 ] 0《Qj(set)《Qj(max) ,j - I,2,. ..,IH (3)
[0072] 式（I)表示所需要調(diào)度的分布式SVC設(shè)備輸出無功功率的總和最小，W減小調(diào)度無 功功率的成本，QWset)為分布式SVC設(shè)備j輸出無功功率的設(shè)定值，式(2)中Un(Set)為進行無功 調(diào)度后節(jié)點n的電壓有效值預(yù)測值，使得其不低于化imi;式(3)為各分布式SVC設(shè)備輸出無功 功率的限制條件，其中如(max)為分布式SVC設(shè)備j輸出無功功率如的最大限值，該限值是常 量，可根據(jù)分布式SVC設(shè)備的特性獲知，在規(guī)劃設(shè)計階段即可預(yù)存到控制模塊中。
[0073] 優(yōu)選的，在所述步驟S3中，控制模塊求解優(yōu)化模型，得到化(set)，化(set)，…，^(set):
[0074] 按優(yōu)化模型計算各分布式SVC設(shè)備輸出無功功率化，Q2,…，Qm的設(shè)定值化(set), Q2(set) QnKset);
[0075] 可通過目前成熟的線性或非線性規(guī)劃方法求解W式（I)為目標(biāo)函數(shù)，式（2)和式 (3)為約束條件的優(yōu)化問題，從而得Ql(Set) ,Qs(Set),…，Qm(set)。
[0076] 優(yōu)選的，在計算Un(set)時，可通過下式進行：
[0077]
錯
[0078] 式中，系數(shù)Qnj是分布式SVC設(shè)備j向網(wǎng)絡(luò)注入單位無功功率后，配電網(wǎng)饋電線路節(jié) 點n的由用有謝值巧化量，用公式表示為：
[0079]
(5)
[0080] 式中，下標(biāo)j表不分布式SVC設(shè)備編號，j = 1,2,…，m;Qj為分布式SVC設(shè)備j向配電 網(wǎng)注入的無功功率；A Unj為分布式SVC設(shè)備j向配電網(wǎng)注入無功功率Qj后節(jié)點n的電壓有效 值變化量。
[OOW] 優(yōu)選的，在步驟S4中，在得到Ql(set)，Q2(set)，…，Qm(set)后，控制模塊通過雙向通信線 路向各分布式SVC設(shè)備傳送無功功率設(shè)定值Qj(Set)，各分布式SVC設(shè)備根據(jù)該設(shè)定值Qj(Set)產(chǎn) 生相應(yīng)的無功功率注入至饋電線路，從而滿足式(2)所示的約束條件。
[0082] W上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發(fā)明的具體實施只局限于運些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng) 視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種可智能無功補償配電系統(tǒng)的運行方法，包括如下步驟：51. 在配電系統(tǒng)的當(dāng)前調(diào)度時間段開始時刻進行是否調(diào)控判斷：在當(dāng)前調(diào)度時間段開 始，監(jiān)測模塊上傳負載節(jié)點η處電壓有效值Un，控制模塊判斷:Un<Uliml?，是則進入步驟S3，否 則等待新的調(diào)度時間段開始，作為下一個當(dāng)前調(diào)度時間段再次進行是否調(diào)控判斷；52. 控制模塊建立無功智能調(diào)節(jié)優(yōu)化模型；53. 控制模塊求解優(yōu)化模型；54. 控制模塊向各分布式SVC設(shè)備發(fā)送相應(yīng)Qj(set)，j = 1，2, · · · ,m，各分布式SVC設(shè)備根據(jù) 相應(yīng)輸出無功功率的設(shè)定值Qj(set)產(chǎn)生相應(yīng)的無功功率注入至饋電線路。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟S1中，配電系統(tǒng)的每個調(diào)度時間 段開始時刻，各分布式SVC設(shè)備需要向控制模塊上傳其所接入節(jié)點的實時電壓有效值化1， 化2,…，陽m，運可W通過分布式SVC設(shè)備對接入點電壓監(jiān)測結(jié)果而方便地獲得。分布式SVC設(shè) 備j實時地向控制模塊上傳1^( j = 1，2，…，m)。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步驟S2中，控制模塊建立式（1)、式 (2)、式(3)所示優(yōu)化模型：(1) 約束條件為： 化 iml《Un(set) ( 2 ) 〇《Qj (set)《Qj (max) ,j = 1,2,...,m (3) 式（1)表示所需要調(diào)度的分布式SVC設(shè)備輸出無功功率的總和最小，w減小調(diào)度無功功 率的成本，Qj(set)為分布式SVC設(shè)備j輸出無功功率的設(shè)定值，式(2)中Un(set)為進行無功調(diào)度 后節(jié)點η的電壓有效值預(yù)測值，使得其不低于化imi;式(3)為各分布式SVC設(shè)備輸出無功功率 的限制條件，其中Qj (max)為分布式SVC設(shè)備j輸出無功功率Qj的最大限值，該限值是常量，可 根據(jù)分布式SVC設(shè)備的特性獲知，在規(guī)劃設(shè)計階段即可預(yù)存到控制模塊中。4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步驟S3中，控制模塊求解優(yōu)化模型，得 到Ql(set) , Q2(set) , ... , Qn^set): 按優(yōu)化模型計算各分布式SVC設(shè)備輸出無功功率Qi，Q2，···，Qm的設(shè)定值Ql(set)， Q2(set), * * * , Qm(set)； 可通過目前成熟的線性或非線性規(guī)劃方法求解W式（1)為目標(biāo)函數(shù)，式(2)和式(3)為 約束條件的優(yōu)化問題，從而得Ql(set) , Q2(set),…，Qm(set)。 5 .如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在計算Un(set)時，可通過下式進行：辨 式中，系數(shù)(?是分布式SVC設(shè)備j向網(wǎng)絡(luò)注入單位無功功率后，配電網(wǎng)饋電線路節(jié)點η的 電壓有效值變化量，用公式表示為：巧 式中，下標(biāo)j表不分布式SVC設(shè)備編號，j = l ,2,…,m;Qj為分布式SVC設(shè)備j向配電網(wǎng)注入 的無功功率；Δ Unj為分布式SVC設(shè)備j向配電網(wǎng)注入無功功率Qj后節(jié)點η的電壓有效值變化 量。 6 .如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟S4中，在得到Ql(set)，Q2(set)，…，Qm(set) 后，控制模塊通過雙向通信線路向各分布式SVC設(shè)備傳送無功功率設(shè)定值A(chǔ)(set)，各分布式 SVC設(shè)備根據(jù)該設(shè)定值A(chǔ)(set)產(chǎn)生相應(yīng)的無功功率注入至饋電線路，從而滿足式(2)所示的 約束條件。
【文檔編號】H02J3/18GK105977997SQ201610457040
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】靖新宇
【申請人】成都欣維?？萍加邢挢?zé)任公司