[发明专利]一种配电网区域电压分布式协调控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种配电网区域电压分布式协调控制方法及系统。该方法包括：确定在无光照、最大负荷且电压损失率小于设定值时，线路调压器在输电线路上的安装位置；以各线路调压器的安装位置为界限将输电线路划分为多个区域；建立以区域内输电线路的有功损耗和光伏发电损失总成本最小为优化目标的区域优化模型；采用交替方向乘子法进行区域间的分布式协调优化，确定分布式协调优化后各区域优化模型的最优目标函数以及各区域的边界电压；根据各区域的边界电压以及最优目标函数，采用分支定界法确定线路调压器的档位，对配电网各区域的电压进行调控。本发明能够解决包含高渗透率光伏的配电网的电源与负荷时空不匹配以及电压越限问题。

技术领域

本发明涉及含高渗透率光伏的配电网的电压调节领域，特别是涉及一种配电网区域电压分布式协调控制方法及系统。

背景技术

针对高渗透率光伏接入配电网带来的调压问题，配电网区域电压分布式协调控制是以电压合格为前提条件，以网损和光伏发电损失成本最小为目标的分区协调优化，现有技术分别采用集中式、分散式和分布式优化方法，下面对分布式电源并网的电压调节技术分别进行详细说明。

随着分布式光伏接入配电网的功率渗透率逐渐提高，对于较长线路的配电网，当光伏出力较大而负荷需求较小时，多余的光伏有功功率向上倒送，出现了馈线电压超越上限的情景；无光照时，长线路重载又会出现馈线电压低于下限的情况。为了解决电压越限问题，建立了包含光伏变流器输出功率等的综合优化调度模型。由于电压和功率注入的二次关系，电力系统的这一模型实际上是求解配电网最优潮流的混合整数非凸非线性优化问题。

解决上述问题的优化算法大致有三类：集中式、分散式和分布式。在集中式控制中，中央控制器采集配电网全局信息进行优化，虽然调节效果较好，但需要良好的通信设施和详细的网络模型，依赖于中央控制器的工作可靠性，鲁棒性较差。另一方面，随着电力市场的发展，区域配电网归属于不同的配电运营商，优化算法需要加强隐私保护，并提高对网络优化的灵活性和可扩展性。在分散式控制中，各控制单元利用本地信息独立调节，无中央控制器，控制速度较快，投资成本较低，但由于信息较少调压效果有限。在分布式控制中，区域控制器一方面通过区域局部目标函数和局部约束进行优化，另一方面可以获取相邻区域向其分享的信息，进行区域分布式协调优化控制，在不断协调迭代的过程中实现满足全局约束并优化全局目标函数的最优策略。

区域内集中优化是NP难问题。利用直流潮流约分对优化模型进行凸化处理，但计算误差较大。为弥补直流潮流方程的计算偏差，在并行优化后各区域采用潮流计算更新边界数据。在利用半定松弛和二阶锥松弛对优化模型进行凸化处理后，之所以能够得到精确解，是因为目标函数仅为网损最小，能够满足锥松弛的准确性条件，但是对于含高渗透率分布式光伏的配电网，仅以网络有功损耗为目标优化光伏输出有功和无功功率会造成光伏发电损失。

随着高渗透率分布式光伏接入配电网，加剧了电源与负荷的时空不匹配和电压越限问题，有必要采用线路调压器、无功补偿装置以及并网变流器功率调节等多种技术手段，研究考虑整数变量的配电网分布式电压调节技术，提高优化算法准确性和调压效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种配电网区域电压分布式协调控制方法及系统，以解决包含高渗透率光伏的配电网的电源与负荷时空不匹配以及电压越限问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种配电网区域电压分布式协调控制方法，包括：

基于潮流计算模型，确定在无光照、最大负荷且电压损失率小于设定值时，线路调压器在输电线路上的安装位置；

以各所述线路调压器的安装位置为界限将所述输电线路划分为多个区域；

基于支路潮流模型，建立以区域内输电线路的有功损耗和光伏发电损失总成本最小为优化目标的区域优化模型；