[发明专利]一种考虑功率随机性的配电网无功电压优化方法

说明书

本发明提出一种考虑功率随机性的配电网无功电压优化方法，属于电力系统运行与控制技术领域。该方法首先建立由目标函数和约束条件构成的配电网无功电压优化模型；然后，对模型约束条件进行转化，收集配电网中所有节点在每个时刻有功负荷的预测误差值集合和分布式电源功率预测误差值集合，并根据统计信息分别构建对应的不确定量的概率分布集合，构建包含传输功率和节点电压的机会约束，并利用凸松弛将其转化为确定性线性约束；最后，应用凸规划算法对模型求解，得到配电网无功电压优化结果。本发明在考虑功率随机性时求解配电网无功电压优化问题，结果具备更强的可信度和鲁棒性，可针对大规模复杂配电网快速求解。

技术领域

本发明属于电力系统运行与控制技术领域，特别涉及一种考虑功率随机性的配电网无功电压优化方法。

背景技术

为了应对以光伏为主的分布式电源在配电网中大规模接入所带来的技术问题，降低配电网日运行网损，利用配电网内可控无功补偿装置和分布式电源优化配电网无功潮流和电压分布，以实现最小化配电网网损的目标。

对配电网进行无功电压优化需要基于对分布式电源未来功率的预测，由于分布式电源功率受天气和环境因素的影响而具有显著的波动性和间歇性，现有的预测技术无法对分布式电源未来功率进行精准预测，包括全天分布式电源的有功功率和无功功率；同样的，现有预测技术也无法对配电网中的节点负荷进行准确预测。因此，分布式电源功率和负荷预测误差，为配电网无功电压优化问题引入了很强的不确定性。

然而，现有的确定性无功电压优化方法并未考虑上述不确定性的存在，在优化模型中仅采用分布式电源功率和负荷的预测值。另一方面，传统基于机会约束的无功电压优化方法在实际应用中面临两大问题：(1)需要精确的随机变量概率密度函数，而该函数在现实中大多数难以获得；(2)该方法建立的随机优化模型基本上基于抽样场景法，计算量过大。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种考虑功率随机性的配电网无功电压优化方法。本发明实现在考虑功率随机性时对配电网无功电压优化问题进行求解，使评估结果具备更强的可信度和鲁棒性，同时针对大规模复杂配电网可以快速高效求解。本发明可以应对负荷和分布式电源的预测不确定性，在预测误差存在时仍可保证线路容量和节点电压不越限，保证无功优化策略的可靠性。

本发明提出一种考虑功率随机性的配电网无功电压优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)建立考虑功率随机性的配电网无功电压优化模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：

1-1)建立模型的目标函数，表达式如式(1)所示：

其中，P_j(t)为节点j在t时刻的注入有功功率，Φ_n为配电网中所有节点的集合，Γ为一日的所有时刻组成的集合；

1-2)确定模型的约束条件；具体如下：

1-2-1)配电网的线性化节点功率平衡约束，如式(2)和(3)所示：

其中，p_ij(t)为支路ij在t时刻由节点i流向节点j的实际有功功率，K(j)为可与节点i直接连接的节点组成的集合，P_j(t)为节点j在t时刻的注入有功功率，q_ij(t)为支路ij在t时刻由节点i流向节点j的实际无功功率，Q_j(t)为节点j在t时刻的注入无功功率；

1-2-2)配电网中每条支路的有功功率、无功功率和其两端节点电压幅值的潮流方程约束，如式(4)至(6)所示：

U_i(t)＝V_i(t)² (4)