[发明专利]基于MPC的含分布式光伏配电网馈线级快速电压控制方法

说明书

本发明涉及含配电网运行与控制技术，涉及基于MPC的含分布式光伏配电网馈线级快速电压控制方法。该方法建立DVR及光伏逆变器等效模型，在此基础上结合PMU量测信息及预测信息建立改进的状态估计模型；通过计算电压‑有功及电压‑无功灵敏度在线提取馈线电压控制最优梯度，并基于MPC建立线性化电压预测模型，综合考虑电压偏差、设备调节量及网损等多项目标，基于灵敏度估计馈线最高、最低电压并在线更新电压跟踪值，利用PMU反馈信息提出了协调广域范围内多种连续型调压设备的馈线级电压全局控制策略，有效防止光伏出力波动造成的电压越限问题。通过对改进的IEEE33节点系统算例仿真验证了全局电压控制策略的有效性和快速性。

技术领域

本发明属于电力系统运行与控制技术领域，尤其涉及一种基于MPC的含分布式光伏配电网馈线级快速电压控制策略。

背景技术

近年来，分布式光伏在配电网中接入规模不断增加，对配电网的潮流分布产生了较大影响。光伏出力较高可能引起潮流返送，进而导致电压抬升甚至电压越上限等问题；而光伏出力骤降时，则可能导致馈线末端电压越下限问题。电压越限不仅是电能质量问题，而且会影响配电网运行可靠性及光伏系统利用率，如果不加以控制可能导致光伏脱网等严重问题。针对分布式光伏接入造成的电压问题，现有研究的控制时间尺度通常集中在小时/分钟级。由于晴朗天气光伏出力波动速度较慢，小时/分钟级控制可适应电压波动速度，然而在多云天气下，云层快速移动导致兆瓦级光伏机组在几分钟内功率波动可达到额定容量的70％，当前时间尺度的电压控制策略难以适用于光伏出力快速波动场景，迫切需要提出针对电压快速变化的实时电压控制策略，以保证配电网安全可靠运行。

考虑到光伏快速波动的特点，配电网电压控制的实时性要求较高，基于DPMU量测数据进行状态估计可实现系统运行状态的在线监测。由于经济性及技术难度等因素，DPMU目前在配电网中配置不完善，需要基于其实时量测数据进行状态估计。目前常用的状态估计方法主要包括加权最小二乘算法、抗差估计算法及二者的改进算法等。目前系统状态估计周期普遍较长，需针对含分布式光伏配电网提出依靠DPMU信息的精确在线状态估计方法，从而满足电压控制对于运行状态反馈速度的要求。

在电压控制方面，常用的电压控制手段包括基于有功和基于无功的控制方式。一方面，响应速度慢、离散化调节等弊端使得目前常用的无功调节手段难以应用在实时电压控制中；另一方面，基于有功的电压控制手段经济性较差不利于提高新能源的消纳能力。因此光伏逆变器无功调节为目前快速电压控制中最常采用的方式。CVR作为一种基于负荷特性通过调节电压改变负荷功率的节能方法，近年来受到广泛关注。CVR中引入OLTC、DVR等串联设备，具有调节范围广、电压调节所需容量小、占地面积小等特点，适用于馈线级电压控制的场景。在控制策略方面，由于配电网中量测设备配置不足现有电压控制通常仅针对装设量测设备的关键节点展开，难以保证馈线下游各节点电压合格率要求。且目前针对电压控制的研究多通过细化时间尺度的方式实现电压开环控制，针对单一时间断面展开，本质上属于静态优化，难以保证实时控制的精度。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种基于MPC的含分布式光伏配电网馈线级快速电压控制策略。

另一个目的是提供一种基于DPMU量测信息，考虑光伏及串联型调压设备DVR接入，改进基于加权最小二乘法的状态估计；基于灵敏度分析法及建立的光伏逆变器、DVR等效模型，在线提取馈线电压控制最优梯度；基于灵敏度信息进行压降估算，根据不完全量测信息实现考虑各节点电压合格率的电压基准值在线更新；基于MPC，综合考虑各馈线电压偏差量、设备调节量、网损等多目标的全局闭环电压控制方法。

本发明是考虑串联调压设备DVR，基于DPMU量测信息改进状态估计方法，在线提取馈线电压控制最优梯度，利用灵敏度信息进行电压基准值在线更新，基于MPC结合DPMU反馈信息实现馈线级电压闭环动态控制方法。