[发明专利]计及SNOP和B-DSTATCOM的柔性配电网三相状态估计方法

权利要求书

1.一种计及SNOP和B-DSTATCOM的柔性配电网三相状态估计方法，其中，SNOP为智能软常开开关，B-DSTATCOM为配电网静止同步补偿器，其特征在于，包括以下步骤：

(1)构建了基于加权最小绝对值法的配电网状态估计模型；

(2)提出了交流配电网状态估计模型的量测方程及约束条件；

(3)提出了考虑传输损耗及多种控制方式的SNOP和B-DSTATCOM状态估计模型，以及相应的量测方程、控制伪量测方程及约束条件；

(4)调用IPOPT求解器中的原对偶内点法进行问题的求解解算；

其中，先将含SNOP和B-DSTATCOM的柔性配电网按照是否连接B-DSTATCOM支路或SNOP支路及交流配电网的区别分为：三相交流配电网部分、SNOP支路部分和B-DSTATCOM支路部分；所述步骤(2)及步骤(3)的具体方法如下：

基于三相交流配电网部分的状态估计模型的量测方程及约束条件

节点i处的ψ相电压量测如下式所示：

式中：i、j为节点编号，存在i∈N_B，N_B表示配电网节点的集合；下标ψ为相序，存在ψ∈Ψ，Ψ＝[a,b,c]表示节点相序的集合；e_i,ψ、f_i,ψ分别表示节点i处的ψ相电压的实部和虚部；

公式(2)形成雅可比矩阵时较为繁琐，引入状态变量U_i,ψ去替换公式(2)中根号内部的部分，如公式(3)所示；于是，电压SCADA量测如公式(4)所示：

(U_i,ψ)²＝(e_i,ψ)²+(f_i,ψ)²i∈N_B,ψ∈Ψ    (3)

支路ij上ψ相传输电流的实部I_ij,ψ,x及虚部I_ij,ψ,y如式(5)所示；

支路ij上ψ相传输电流的量测如式(6)所示：

其中：g_ij,ψ、b_ij,ψ为支路ij上ψ相对相的电导及电纳；

类似电压量测中的变换，引入状态变量如公式(7)所示，得出线路传输电流量测如公式(8)所示：

支路ij上ψ相传输有功功率量测和无功功率量测如式(9)所示；

节点i的ψ相注入有功功率量测和无功功率量测如式(10)所示；

其中：Ω_i表示交流配网中与节点i相连的节点集合；分别为支路ij的ψ相对相在导纳矩阵中所对应的实部和虚部；

基于SNOP支路部分的状态估计模型的量测方程

SNOP安装在配电网联络开关处，通过控制两侧的VSC实现潮流四象限控制，能改善潮流分布、提升电压水平，其ψ相稳态模型中，以节点i侧的所有变量为例，V_i,ψ为SNOP支路节点i处的ψ相电压；为SNOP支路节点i侧VSC的ψ相基波电压；V^S,DC为SNOP支路VSC直流侧的电压；为SNOP支路两端节点i侧输入的ψ相有功功率和无功功率；为SNOP支路节点i侧流入VSC的ψ相有功功率和无功功率；为SNOP支路节点i侧流入VSC的ψ相电流；为SNOP支路节点i侧换流变压器的等效ψ相导纳矩阵；

SNOP支路节点i处和节点j处的ψ相电压量测，以及SNOP支路节点i侧和节点j侧VSC的ψ相基波电压量测均采用柔性配电网节点ψ相电压量测方程的形式，如公式(3)和公式(4)所示；

SNOP支路两端节点i侧流入VSC的ψ相电流及节点j侧流入VSC的ψ相电流量测均采用柔性配电网线路ψ相传输电流量测方程的形式，如公式(7)和公式(8)所示；

SNOP支路的状态估计需要引入其中VSC的直流侧电压量测交流侧电压量测及状态变量V^S,DC来进行状态估计，如下式所示：

其中，N_S表示SNOP线路两端交流节点的集合；μ为直流电压利用率，调制方式为SPWM时，μ取0.866；为SNOP支路上节点i侧VSC的调制度，存在

SNOP支路在节点i侧和节点j侧的ψ相输入功率均采用柔性配电网的节点ψ相注入功率形式，如公式(10)所示；SNOP支路从节点i侧流入VSC的ψ相功率和从节点j侧流入VSC的ψ相功率均采用柔性配电网的线路ψ相传输功率形式，如公式(9)所示；

由于SNOP支路由2个背靠背VSC支路组成，SNOP支路传输损耗常大于其传输功率的5％，因此不可忽略不计其传输损耗；所以，SNOP支路从节点i侧流入VSC的ψ相有功功率与从节点j侧流入VSC的ψ相有功功率，存在以下关系：

其中，分别表示SNOP支路节点i侧与节点j侧的ψ相传输损耗；α、β、γ分别为VSC在实际应用中的损耗系数；

而SNOP支路两端流入VSC的无功功率直接被VSC的补偿无功平衡抵消；

基于B-DSTATCOM支路部分的状态估计模型的量测方程及约束条件

电池储能直接并联在直流电容两侧结合成为B-DSTATCOM，两者共用一个VSC提供直流电压和电流，经连接电抗器接入电网，B-DSTATCOM的ψ相稳态模型中，V_i,ψ为B-DSTATCOM节点i处的ψ相电压；为B-DSTATCOM在节点i侧VSC的ψ相基波电压；V^BDS,DC为B-DSTATCOM直流侧的电压；为B-DSTATCOM在节点i侧输入的ψ相功率；为B-DSTATCOM从节点i侧流入VSC的ψ相功率；P^BDS,DC为B-DSTATCOM直流侧的输出功率；为B-DSTATCOM在节点i侧流入VSC的ψ相电流；为B-DSTATCOM其换流变压器的等效ψ相导纳；

B-DSTATCOM在节点i处的ψ相电压量测，以及节点i侧VSC的ψ相基波电压量测均采用柔性配电网节点ψ相电压量测方程的形式，如公式(3)和公式(4)所示；B-DSTATCOM在节点i侧流入VSC的ψ相电流量测采用柔性配电网线路ψ相传输电流量测方程的形式，如公式(7)和公式(8)所示；

B-DSTATCOM的状态估计需要引入其中VSC的直流侧电压量测交流侧电压量测及状态变量V^BDS,DC来进行状态估计，如下式所示：

其中，N_BDS表示B-DSTATCOM节点集合；μ为直流电压利用率，调制方式为SPWM时，μ取0.866；为节点i处B-DSTATCOM的VSC调制度，存在

B-DSTATCOM在节点i侧输入的ψ相功率采用配电网节点ψ相注入功率的形式，如公式(10)所示；B-DSTATCOM从节点i侧流入VSC的ψ相功率采用配电网线路ψ相传输功率的形式，如公式(9)所示；

B-DSTATCOM从节点i侧流入VSC的ψ相有功功率与B-DSTATCOM直流侧输出功率存在以下关系：

其中，为B-DSTATCOM的ψ相传输损耗；

而B-DSTATCOM从节点i流入VSC的无功功率直接被VSC的补偿无功给平衡掉；

所述SNOP和B-DSTATCOM的VSC的控制伪量测方程构件为：

①定交流侧有功功率控制

其中，分别表示对应设备换流变压器的等效ψ相电导和电纳，存在变量及～^*,DC中右上角的*统一表示了SNOP、B-DSTATCOM的设备类别，AC、VSC、DC分别表示该设备的交流侧、VSC虚拟侧、直流侧；分别表示该设备节点i处交流侧和VSC虚拟侧的ψ相电压的实部和虚部；为该设备交流侧和VSC虚拟侧支路ij上ψ相对相的互电导及互电纳；表示该设备节点i处交流侧ψ相有功功率定值的量测值；

②定交流侧无功功率控制

其中，表示该设备节点i处交流侧ψ相无功功率定值的量测值；

③定直流侧电压控制

其中，表示该设备直流侧电压定值的量测值；

④定交流侧电压控制

其中，表示该设备节点i处VSC虚拟侧ψ相电压定值的量测值，为VSC基波电压在公式(3)的代换变量；

⑤定频率控制

其中，表示该设备节点i处VSC虚拟侧ψ相电压虚部定值的量测值，若采取定频率控制即为0。