[发明专利]一种电力电子变压器降低配电网络电压不平衡度的方法

权利要求书

1.一种电力电子变压器降低配电网络电压不平衡度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：收集含有电力电子变压器的交直流混合配电网络运行参数；

步骤2：考虑低压交流系统的三相四线制供电模式，建立四线制网络的功率平衡方程，以配电网中交流系统所有节点的负序电压和零序电压平方和最小为目标函数，以网络安全稳定运行作为约束条件建立优化模型；

步骤3：对步骤2建立的优化模型求解，得到的各分布式电源出力、电力电子变压器的端口电压和功率，并将求解得到的结果反馈给各控制系统；

步骤4：各控制系统以优化计算后的变量作为参考值，控制可控设备的实际值跟踪参考值；

步骤5：检测优化控制后各交流节点的三相电压，计算电压不平衡度，评判优化效果。

2.根据权利要求1所述的一种电力电子变压器降低配电网络电压不平衡度的方法，其特征在于，所述含有电力电子变压器的交直流混合配电网络运行参数包括网络的拓扑结构、母线编号、名称、负荷有功、交流系统负荷无功、配电线路支路号、首端节点和末端节点编号、电力电子变压器的交直流端口编号。

3.根据权利要求1所述的一种电力电子变压器降低配电网络电压不平衡度的方法，其特征在于，所述方法依据电力电子变压器交流端口的电压幅值和相位独立可控，通过引入电力电子变压器对低压交流网络的三相电压幅值和相位进行分相控制，以保持三相电压的相对独立性，不受网络潮流的影响，能够综合降低全网多节点的电压不平衡度；其中，三相电压幅值和相位满足以下约束条件：

式中，为交流端口三相电压幅值的最小值，为交流端口三相电压幅值的最大值，为交流端口三相电压幅值；为交流端口三相电压相角的最大值，为交流端口三相电压相角的最小值，为交流端口三相电压相角。

4.根据权利要求1所述的一种电力电子变压器降低配电网络电压不平衡度的方法，其特征在于，所述步骤2建立的优化模型为：

目标函数：

式中，n表示交流网络总的节点个数，V_k,2r和V_k,2i分别为节点k负序电压的实部和虚部，V_k,0r和V_k,0i分别为节点k零序电压的实部和虚部；

约束条件：

(1)等式约束条件

1)三相四线制交流网络的功率平衡约束

其中，每个节点i需满足中性线的电流平衡方程：

式中，φ＝{a,b,c,n}，γ＝{a,b,c,n}为电气集合，m为交流节点的个数，n表示中性相，为节点i电源及负荷的三相注入功率，为节点i的三相电压，为中性线电压，为节点k的四相电压，为导纳矩阵元素；

2)直流网络的功率平衡约束

式中，m为直流网络总的节点个数，P_Gi为直流网络节点i发电机输出的有功功率，P_Di为直流节点i负荷消耗的有功功率、V_i为节点i的电压幅值，G_ij表示支路ij之间的电导值；

3)电力电子变压器的功率平衡约束

P_hv＝P_ac+P_dc+P_loss

式中，P_hv为主网流入的有功功率，P_ac为交流端口输出功率，P_dc为直流端口的输出功率，P_loss为电力电子变压器的有功损耗；

(2)不等式约束条件

4)运行电压幅值约束

式中，V_idc为直流网络节点i的电压幅值，为交流网络节点i的三相电压幅值，V_idc.min和V_idc.max分别为直流网络节点i的电压最小、最大值，和分别为交流网络节点i的三相电压最小、最大值；

5)可控分布式电源出力约束

直流侧分布式电源有功出力的上下限约束：

P_gdc.min≤P_gdc≤P_gdc.max

交流侧分布式电源三相有功、无功出力的上下限约束：

式中，P_gdc.min为直流侧分布式电源有功出力最小值，P_gdc.max为直流侧分布式电源有功出力最大值，P_gdc为直流侧分布式电源有功出力值；为交流侧分布式电源有功出力最小值，为交流侧分布式电源有功出力最大值、为交流侧分布式电源有功出力值；为交流侧分布式电源无功出力最小值、为交流侧分布式电源无功出力最大值、为交流侧分布式电源无功出力值；

6)电力电子变压器的不等式约束

交、直流端口电压约束：

交、直流端口输出功率约束：

式中，为交流端口三相电压幅值的最小值，为交流端口三相电压幅值的最大值、为交流端口三相电压幅值，为交流端口三相电压相角的最小值，为交流端口三相电压相角的最大值，为交流端口三相电压相角值，u_dc.min为直流端口电压幅值的最小值、u_dc为直流端口电压幅值，u_dc.max为直流端口电压幅值的最大值，为交流端口三相有功的最小值、为交流端口三相有功的最大值、为交流端口三相输出有功，为交流端口三相输出无功，为交流端口三相无功的最小值，为交流端口三相无功的最大值，P_dc.min为直流端口有功的最小值，P_dc.max为直流端口有功的最大值，P_dc为直流端口输出有功。

5.根据权利要求1所述的一种电力电子变压器降低配电网络电压不平衡度的方法，其特征在于，所述步骤5计算电压不平衡度的数学公式为：

式中，VUF和VUF₀分别为节点负序电压不平衡度和节点零序电压不平衡度，V_k,2r和V_k,2i分别为节点k负序电压的实部和虚部，V_k,0r和V_k,0i分别为节点k零序电压的实部和虚部。