[发明专利]一种考虑越限风险的配电网优化方法有效

专利信息
申请号: 202011314544.7 申请日: 2020-11-21
公开(公告)号: CN112467746B 公开(公告)日: 2022-11-01
发明(设计)人: 窦晓波;刘之涵 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: H02J3/06 分类号: H02J3/06;H02J3/48;H02J3/16;H02J3/18;H02J3/32;H02J3/36;H02J3/38
代理公司: 北京同辉知识产权代理事务所(普通合伙) 11357 代理人: 张明利
地址: 210096 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 考虑 风险 配电网 优化 方法
【权利要求书】:

1.一种考虑越限风险的配电网优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

针对于配电网网络下,基于节点电压越限风险的概率密度函数与n台光伏和负荷的有功出力随机变量,将光伏和负荷有功出力标准化,建立独立标准正态分布变量ξ与节点电压越限风险之间的映射关系;

将节点电压越限风险的概率密度函数表达为以ξ为自变量的Hermite混沌多项式;

选择采样点,依据样本点的模型,基于采样点电压值,利用电压安全风险,获取Hermite混沌多项式的待定系数,得到输出响应的概率分布;

利用输出响应的概率分布进行建立风险感知体系;

确定优化运行目标函数及约束,包括:

优化运行以柔性换流站的有功功率和无功功率、分布式光伏无功和静止无功补偿器为调控对象,基于风险感知体系,使配电网电压越限风险最小为目标,目标函数为:

式中:r表示配电网节点,Vr,up和Vr,down分别为第r个节点电压最大和最小值,f为概率密度函数;

设定电压安全运行边界上下阈值为0.95p.u和1.05p.u.,当电压超过1.04p.u.或者低于0.96p.u.时存在电压越限风险,在电压位于0.96p.u.与1.04p.u.之间时不存在电压越限风险;

将电压临近越限的电压风险的概率密度函数R(V)作为效用,将电压偏差W比作收益,则R(V)可采用如下二次型函数对电压越限风险进行评估:

R(W)=qiW2+W

式中:V为节点电压幅值的标幺值,qi为函数常数参数;

优化运行的运行约束如下所示:

分布式光伏运行期望值约束:

式中:ΩPV表示分布式光伏集合;和分别为t时刻第i个分布式光伏输出的有功功率和无功功率;为光伏最小功率因数;

静止无功补偿器运行期望值约束:

式中:ΩSVC表示静止无功补偿器集合;和分别为第i个静止无功补偿器无功补偿最大最小值,为第i个静止无功补偿器在t时刻无功补偿功率;

柔性换流站运行期望值约束:

式中:ΩVSC表示柔性换流站集合;和分别为t时刻第i个柔性换流站的有功功率和无功功率,为柔性换流站的最大容量,和分别为第i个柔性换流站的有功功率和无功功率的最小以及最大功率;

系统安全运行期望值约束:

Vi,min≤Vi,t≤Vi,max,i∈ΩDN

式中:ΩDNL表示配电网节点集合;Vi,max和Vi,min为第i个节点电压允许最大最小值,Vi,t为t时刻第i个节点电压幅值;Si,max为线路最大传输容量,Pi,t和Qi,t为第i个线路传输的有功功率和无功功率;

建立优化运行方案的求解模型,包括:

交直流潮流模型即为配电网潮流平衡约束;交流配电网distflow潮流模型如下:

直流配电网distflow潮流模型如下:

公式(7)和(8)中:下标e表示节点;下标i和j分别表示支路的起始节点和终止节点;k(e,:)表示以节点e为首端的支路k;k(:,e)表示以节点e为末端的支路k;Pk,t和Qk,t表示t时刻线路k首端有功、无功功率;Ik,t表示t时刻线路k电流幅值的平方;和表示t时刻节点e注入有功、无功功率;Ui,t和Uj,t分别表示t时刻节点i和节点j电压幅值的平方;柔性换流站潮流等值电路模型由等值阻抗和理想换流器组成;

柔性换流站潮流模型如下:

PAC,t-Ic,tRc=Pc,t

QAC,t-Ic,tXc=-Qc,t (9)

柔性换流站理想换流器两侧电压约束为:

式中:μ为直流电压利用率,M为调制度;PAC,t和QAC,t分别t时刻为交流线路有功功率和无功功率;Pc,t和Qc,t分别为t时刻理想换流器交流侧有功功率和无功功率;Rc和Xc为VSC等值阻抗的电阻和电抗;UAC,t为t时刻交流侧电压;UDC,t为t时刻直流侧电压;Uc,t为t时刻换流器交流基波相电压;

交直流潮流模型中存在二次等式约束,将其进行二阶锥松弛,并将其作为配电网的潮流平衡约束;

优化运行方案的目标函数是一种积分型的非线性函数,其物理含义为电压安全风险概率密度函数R(V)的期望值,对于以Hermite混沌多项式表达的概率密度函数,其函数期望值为a0,F2还可用下式表示:

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