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