[发明专利]一种配电网合环运行优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及配电自动化技术领域，具体涉及一种配电网合环运行优化方法。

背景技术

随着经济社会的持续高速发展，高可靠性供电和规模化分布式电源(Distributed Generation，DG)友好接入对配电网建设和运行提出了更高要求。

由于成本和技术等方面的原因，长期以来我国配电网主要以“闭环设计、开环运行”为主。但随着经济社会的发展和智能电网建设的逐步推进，特别是当城市配网即将进入高级配电自动化阶段，开环运行的弊端正在逐步凸显。一是开环运行影响了供电可靠性的进一步提升。统计资料表明，80％以上的用户停电由配网侧引起。在开环运行的配电网中，即使已进行过配电自动化改造，故障隔离和故障后复电的倒闸操作还是会造成短时停电。二是开环运行无法满足DG的大规模友好接入。受限于单条馈线容量、某些分布式能源的“逆调峰”特性和开环运行保护配置等因素，开环网络消纳清洁能源的能力较为有限。因此，高可靠性供电和大规模DG友好接入成为推动配电网合环运行的最重要因素。

目前新加坡“花瓣形”配电网以及国内试点的高可靠性供电示范区，都是将来自同一变电站(母线)的两条馈线进行长期合环运行(单电源合环)，这一方式虽相较开环运行可靠性有所提升，可实现馈线内故障“无缝自愈”。但对于上级电网故障，单电源合环运行无法保证可靠供电。若进行跨变电站乃至跨分区合环(多电源合环)，来自不同上级变电站的馈线两侧存在电位和短路阻抗差，合环会出现较大的冲击电流和合环电流问题，这将直接影响电网安全可靠运行。另一方面，分布式电源具有较强的间歇性和随机性，系统潮流波动明显，严重时甚至造成功率越限，节点电压严重偏离，由此出现“弃光”、“弃风”等现象。

上述问题都与高可靠供电和发展分布式能源的要求相背离，因此如何实现多电源安全合环、环网潮流经济分布和DG满额消纳成为配电网运行调度的新挑战。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种配电网合环运行优化方法，保证了合环安全运行，实现了环网潮流经济分布和规模化分布式电源满额消纳。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种配电网合环运行优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，建立背靠背柔直稳态模型；

步骤二，以网络潮流、分布式能源出力和柔直功率平衡约束作为约束条件，以供电综合成本最小为目标函数，建立基于背靠背柔直的环网运行优化模型；

步骤三，获取最优运行方式。

进一步地，步骤一中所述建立背靠背柔直稳态模型的具体步骤如下：

建立背靠背柔直系统中节点i换流器和节点j换流器的注入功率模型；

根据背靠背柔直的运行要求，确定控制方式。

进一步地，所述节点i换流器的注入功率和所述节点j换流器的注入功率字在以下函数关系：

式中，S_TBT为背靠背柔直的注入功率，为换流器1的电压相量，为换流器2的电压相量，x_ci为换流器1的内部控制变量，x_cj为换流器2的内部控制变量。

进一步地，所述节点i换流器的注入功率满足公式：其中，P_si为节点i换流器的注入有功功率，Q_si为节点i换流器的注入无功功率，计算公式分别为：

式中，M_i为节点i换流器的调制度，β_i为节点i的电压相量与阈组的输入电压相量之间的相角差，Y_i为节点i背靠背柔直等效阻抗的倒数，α_i为节点i背靠背柔直等效阻抗的阻抗角，U_d为直流电压，U_si为节点i的电压相量幅值；

所述节点j换流器的注入功率满足公式：其中，P_sj为节点j换流器的注入有功功率，Q_sj为节点j换流器的注入无功功率，计算公式分别为：

式中，M_j为节点j换流器的调制度，β_j为节点j的电压相量与阈组的输入电压相量之间的相角差，Y_j为节点j背靠背柔直等效阻抗的倒数，α_j为节点j背靠背柔直等效阻抗的阻抗角，U_d为直流电压，U_sj为节点i的电压相量幅值。