[发明专利]一种有功无功协调的主动配电网鲁棒电压控制方法

摘要

本发明涉及一种有功无功协调的主动配电网鲁棒电压控制方法，属于电力系统优化运行控制领域。本方法建立了优化控制的目标函数，提出了光伏发电的区间调度模式，利用主动配电网运行中电压最高和最低场景下的三相潮流方程，并利用二进制编码方式处理分组电容器，将离散控制问题连续化处理。最后，综合控制主动配电网中的光伏、连续无功补偿装置、分组电容器的无功功率以及给光伏电站下发允许有功功率区间，以适应主动配电网中光伏发电和负荷功率的不确定性。本方法得出的优化控制策略能够保证光伏发电和负荷功率在不确定区间内波动时电压均安全，有利于主动配电网的电压控制。

主权项

一种有功无功协调的主动配电网鲁棒电压控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)预设一个接入主动配电网中的光伏电站的发电有功功率区间为并将该预设的有功功率区间上发至主动配电网调度中心，主动配电网调度中心将光伏电站的有功功率的允许区间下发至光伏电站，当光伏电站的有功功率大于上述允许区间的上限时，使光伏电站的有功功率为上限(2)建立有功无功协调的主动配电网鲁棒电压控制的目标函数如下：其中，M为光伏电站的弃光惩罚系数，M的取值范围为4～6，和分别为光伏电站上发至主动配电网调度中心的有功功率的下限和上限，和分别为主动配电网调度中心下发至光伏电站的有功功率的下限和上限，为主动配电网中各节点有功功率组成的列矢量，角标u表示使主动配电网电压值处于最大值，角标为主动配电网的ABC三相，为主动配电网中各节点有功功率组成的列矢量，角标l表示使主动配电网电压值处于最小值，sum(·)表示对列矢量中的元素求和；(3)设定主动配电网电压处于最大值时的潮流约束为：其中，角标为主动配电网的ABC三相，和分别为通过拓扑搜索形成的主动配电网的三相节点支路关联矩阵和支路阻抗矩阵，为中值为‑1元素构成的与维度相同的末端支路关联矩阵，为中值为1元素构成的与维度相同的始端支路关联矩阵，real(·)和imag(·)分别表示取复数的实部和虚部，×和·×分别为矩阵的乘积和点积，和分别为主动配电网中各节点有功功率组成的列矢量和无功功率组成的列矢量，角标u表示使主动配电网电压值处于最大值，其中，为主动配电网各负荷节点的有功功率下限组成的列矢量，为主动配电网中各光伏电站允许有功功率上限组成的列矢量，为主动配电网各负荷节点的无功功率下限组成的列矢量，Qin为由主动配电网中所有光伏电站的无功功率静止无功补偿器的无功功率和分组电容器的无功功率组成的列矢量；为主动配电网电压值最大时支路的三相有功功率组成的列矢量：其中，N为主动配电网中的支路数，和分别表示主动配电网电压值最大时支路1上A、B和C三相的有功功率，上标T表示矢量的转置运算；为主动配电网电压值最大时支路的三相无功功率组成的列矢量：其中，N为主动配电网中的支路数，分别表示主动配电网电压值最大时支路1上A、B和C三相的无功功率，上标T表示矢量的转置运算；为主动配电网电压值最大时支路的电流模值平方组成的列矢量：其中，N为主动配电网中的支路数，和分别表示主动配电网电压值最大时支路1上A、B和C三相电流模值的平方，上标T表示矢量的转置运算；为主动配电网电压值最大时节点的三相电压模值平方组成的列矢量：其中，n为主动配电网中的节点数，分别表示主动配电网电压值最大时节点1的A、B和C三相电压模值的平方，上标T表示矢量的转置运算；(4)设定主动配电网电压处于最小值时的潮流约束为：其中，角标为主动配电网的ABC三相，和分别为通过拓扑搜索形成的主动配电网的三相节点支路关联矩阵和支路阻抗矩阵，为中值为‑1元素构成的与维度相同的末端支路关联矩阵，为中值为1元素构成的与维度相同的始端支路关联矩阵，real(·)和imag(·)分别表示取复数的实部和虚部，×和·×分别为矩阵的乘积和点积，和分别为主动配电网中各节点有功功率组成的列矢量和各节点无功功率组成的列矢量，角标l表示使主动配电网电压值处于最小值，其中，为主动配电网各负荷节点的有功功率上限组成的列矢量，为主动配电网中各光伏电站允许有功功率下限组成的列矢量，为主动配电网各负荷节点的无功功率上限组成的列矢量，Qin为由主动配电网中所有光伏电站的无功功率静止无功补偿器的无功功率和分组电容器的无功功率组成的列矢量；为主动配电网电压值最小时支路的三相有功功率组成的列矢量：其中，N为主动配电网中的支路数，和分别表示主动配电网电压值最小时支路1上A、B和C三相的有功功率，上标T表示矢量的转置运算；为主动配电网电压值最小时支路的三相无功功率组成的列矢量：其中，N为主动配电网中的支路数，分别表示主动配电网电压值最小时支路1上A、B和C三相的无功功率，上标T表示矢量的转置运算；为主动配电网电压值最小时支路的电流模值平方组成的列矢量：其中，N为主动配电网中的支路数，和分别表示主动配电网电压值最小时支路1上A、B和C三相电流模值的平方，上标T表示矢量的转置运算；为主动配电网电压值最小时节点的三相电压模值平方组成的列矢量：其中，n为主动配电网中的节点数，分别表示主动配电网电压值最小时节点1的A、B和C三相电压模值的平方，上标T表示矢量的转置运算；(5)设定主动配电网中光伏电站的有功功率约束为：P‾^pv≤P‾pv]]>P^‾pv≤P‾pv]]>其中，和分别为光伏电站上发至主动配电网调度中心的有功功率的下限和上限，和分别为主动配电网调度中心下发至光伏电站的有功功率的下限和上限；(6)设定主动配电网中节点的电压安全约束为：其中，和分别为主动配电网电压最大时根节点的三相电压模值平方和主动配电网电压最小时根节点的三相电压模值平方，为主动配电网电压最大时除根节点外的其他节点的三相电压模值平方，为主动配电网电压最小时除根节点外的其他节点的三相电压模值平方，Umax为主动配电网中节点三相电压的安全上限，Umin为主动配电网中节点三相电压的安全下限；(7)设定输电网和主动配电网之间传输线上的有功功率和无功功率约束为：其中，和分别为主动配电网电压值最大时主动配电网根节点三相有功功率组成的三维列矢量和三相无功功率组成的三维列矢量，和分别为主动配电网电压值最小时主动配电网根节点三相有功功率组成的三维列矢量和三相无功功率组成的三维列矢量，和分别为输电网和配电网之间传输线上有功功率的安全下限和上限，和分别为输电网和配电网之间传输线上无功功率的安全下限和上限；(8)设定主动配电网中光伏电站和静止无功补偿器的无功容量约束为：其中，和分别为主动配电网中光伏电站和静止无功补偿器的无功功率，分别为光伏电站的无功功率容量上限和下限，分别为静止无功补偿器的无功功率容量上限和下限；(9)设定主动配电网中分组电容器的无功功率约束为：QinCB=t*QinCB,step]]>t＝α0*20+α1*21其中，为分组电容器的无功功率，为分组电容器中每组电容器的无功功率，t为主动配电网中分组电容器投入运行的组数，α0、α1分别为变量，取值为0或1；(10)采用原始‑对偶内点算法，根据上述步骤(3)、(4)的潮流约束和步骤(5)～步骤(9)的主动配电网的运行约束，求解步骤(2)的目标函数，计算得到主动配电网中光伏电站的无功功率值、静止无功补偿器的无功功率值、分组电容器的无功功率值和光伏电站有功功率的允许区间，实现主动配电网鲁棒电压控制。