[发明专利]主动配电网三相有功无功协调的电压相量校正控制方法

摘要

本发明涉及一种主动配电网三相有功无功协调的电压相量校正控制方法，包括：有功无功对电压相量的灵敏度分析方法；建立电压相量校正二次规划模型，提出基于灵敏度分析的适用于三相主动配电网的有功无功协调电压相量方法，可以在保证可再生分布式电源有功出力最大的同时，利用最小的功率调整量实现快速校正越限节点的电压幅值，并减少三相不平衡度，对提高主动配电网的电压质量有重要意义。

主权项

1.一种主动配电网三相有功无功协调的电压相量校正控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：确定有功无功对电压相量的灵敏度；步骤2：建立电压相量校正二次规划模型；步骤3：采用混合整数工具箱对二次规划模型求解；所述步骤1包括：对于已减去对地节点具有N个节点的电力网络，如果电力网络中只含有PQ节点，令n＝N‑1，引入n个极坐标形式下的牛顿法潮流修正方程式如下：式中，VΔθ、ΔP/V和ΔQ/V分别表示以ViΔθi、ΔPi/Vi、ΔQi/Vi为元素的矢量；Vi、Pi、Qi分别表示节点i电压、节点i注入有功功率和节点i注入无功功率；ΔVi、ΔPi、ΔQi分别表示节点i电压改变量、节点i注入有功功率改变量和节点i注入无功功率改变量；Δθ和θ分别表示以Δθi、θi为元素的n阶列向量；ΔV和V分别表示以ΔVi、Vi为元素的n阶列向量；ΔP和ΔQ分别表示以ΔPi、ΔQi为元素的n阶列向量；H'、N'、M'、L'为新定义的矩阵，其值见式(3)；取出式(1)中的系数矩阵，记作J'，即考虑到原始雅克比矩阵的构成，上述系数矩阵J'写成：式中，Bcosθ是与导纳阵同阶的矩阵，其各元素为导纳阵相应位置上虚部Bij与cosθij的乘积；Bsinθ是与导纳阵同阶的矩阵，其各元素为导纳阵相应位置上虚部Bij与sinθij的乘积；Gcosθ是与导纳阵同阶的矩阵，其各元素为导纳阵相应位置上虚部Gij与cosθij的乘积；Gsinθ是与导纳阵同阶的矩阵，其各元素为导纳阵相应位置上虚部Gij与sinθij的乘积；Q＝diag[Qi/Vi2]，P＝diag[Pi/Vi2]；Bij为节点i与j之间支路的电纳；θij为节点i与j电压相角之差；对于配电网络，线径大，阻抗大，θ小，cosθij≈1，sinθij≈0；因此上述三项中的第二项忽略，保留第三项，化简上式得到如下形式：式中，B为导纳阵各元素虚部Bij组成的矩阵；G为导纳阵各元素虚部Gij组成的矩阵；考虑到电压幅值近似等于1p.u，化简上式得：‑(B+Q)Δθ+(G+P)ΔV＝ΔP    (5)(P‑G)Δθ‑(B‑Q)ΔV＝ΔQ    (6)进行高斯消去，消去ΔV，展开得：Δθ＝MΔP+NΔQ    (7)式中：M＝‑[(G+P)(Q‑B)‑1(P‑G)+Q+B]‑1    (8)N＝[(Q‑B)(G+P)‑1(Q+B)+P‑G]‑1    (9)M、N为新定义的矩阵，其值见式(8)、(9)；使用三相网络的节点导纳矩阵，将上述灵敏度化为三相形式：ΔθA,B,C＝MA,B,CΔPA,B,C+NA,B,CΔQA,B,C      (10)式中：Δθ^A,B,C、ΔP^A,B,C、ΔQ^A,B,C分别为以节点相电压相角改变量、节点相注入有功功率改变量和节点相注入无功功率改变量为元素的3(n‑1)阶列向量，表示一个节点有三相，是其中一相，下面写了M^A,B,C、N^A,B,C为新定义的矩阵，表达式如下：MA,B,C＝‑[(GA,B,C+PA,B,C)(QA,B,C‑BA,B,C)‑1(PA,B,C‑GA,B,C)+QA,B,C+BA,B,C]‑1   (11)NA,B,C＝[(QA,B,C‑BA,B,C)(GA,B,C+PA,B,C)‑1(QA,B,C+BA,B,C)+PA,B,C‑GA,B,C]‑1  (12)同理：ΔVA,B,C＝CA,B,CΔPA,B,C+DA,B,CΔQA,B,C     (13)式中：ΔV^A,B,C为以节点相电压幅值改变量为元素的3(n‑1)阶列向量，C^A,B,C、D^A,B,C，为新定义的矩阵，表达式如下：CA,B,C＝[(BA,B,C+QA,B,C)(GA,B,C‑PA,B,C)‑1(BA,B,C‑QA,B,C)+GA,B,C+PA,B,C]‑1   (14)DA,B,C＝‑[(GA,B,C‑PA,B,C)(BA,B,C+QA,B,C)‑1(GA,B,C+PA,B,C)+BA,B,C‑QA,B,C]‑1   (15)整合式(10)、式(13)得：式中：GA,B,C、BA,B,C、PA,B,C、QA,B,C与式(7)中G、B、P、Q矩阵相同，为表达其为三相网络参数采取了上标A,B,C的形式；所述步骤2包括：根据式(10)、(13)中求得的灵敏度，找出节点注入有功功率、无功功率对每个电压幅值越限节点，三相不平衡度超出限值节点的电压相量的灵敏度最大的前三个节点，并设节点的集合为ST；同时，设节点注入有功功率可调节节点的集合为SP；节点注入无功功率可调节节点的集合为SQ；在下述不需强调三相处省略上标；电压相量校正二次规划模型的目标函数为：式中：u、v均表示节点；ΔPu、ΔQv分别表示节点u的注入有功功率改变量、节点v的节点注入无功功率改变量；将节点电压约束作为模型的约束条件以校正越限节点的电压幅值，即：式中，U_i表示节点i电压；ΔU_i表示节点i电压改变量；U_i、分别表示节点i电压上下限；S_B表示所有节点的集合；仅调整与待校正节点电压相量灵敏度大的节点的有功、无功功率，将式(16)中矩阵ΔPA,B,C内不属于ST∩SP中节点u对应的元素、矩阵ΔQA,B,C内不属于ST∩SQ中节点v对应的元素、取值为0的元素移到矩阵的末行，系数矩阵M、N、C、D也做出相应改变；式(18)转化为：式中，C'分别为原C矩阵中仅保留节点注入有功功率可调、与待校正节点电压相量灵敏度大的节点u对应的第u列，其他列去掉所组成的新矩阵；D'分别为原D矩阵中仅保留节点注入无功功率可调、与待校正节点电压相量灵敏度大的节点v对应的第v列，其他列去掉所组成的新矩阵；ΔP'为原向量中仅保留节点注入有功功率可调、与待校正节点电压相量灵敏度大的节点u对应的第u行，其他行去掉所组成的新列向量；ΔQ'为原向量中仅保留节点注入有功功率可调、与待校正节点电压相量灵敏度大的节点v对应的第v行，其他行去掉所组成的新列向量；U表示以各节点电压为元素的n维列向量；U、分别表示以各节点电压下限、上限为元素的n维列向量。