CN104584357A - 利用分布式能量源控制降低配电系统的损耗 - Google Patents

利用分布式能量源控制降低配电系统的损耗 Download PDF

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CN104584357A CN201380043601.4A CN201380043601A CN104584357A CN 104584357 A CN104584357 A CN 104584357A CN 201380043601 A CN201380043601 A CN 201380043601A CN 104584357 A CN104584357 A CN 104584357A
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Abstract

一种配电系统具有多个无功功率资源,多个无功功率资源包括电容器组(104)和连接至该配电系统的分支(102)的分布式能量资源(106)。通过确定该电容器组(104)的离散开关状态以及分布式能量资源(106)的连续设置点降低该配电系统中的功率损耗,使得在该电容器组(104)根据相应离散开关状态进行设置并且该分布式能量资源(106)在相应的连续设置点进行操作时,该无功功率资源所提供的无功功率降低损耗同时可选地校正该配电系统中的电压越限。基于所考虑的每个分布式能量资源(106)的最大和最小无功功率限制对该连续设置点的数值范围进行约束。

Description

利用分布式能量源控制降低配电系统的损耗
技术领域
[0001] 本申请涉及配电系统,尤其涉及降低这样的系统中的功率损耗。
背景技术
[0002] 同样被称作分布式发电、分布式能量和分布式电力系统的分布式能量源(DER)是 位于使用能量的地方或其附近的小型、模块化、分散式、网络连接或脱离网络的能量系统。 DER是能够包括发电、能量存储和输送的有效器件的集成系统。DER包括诸如往复式引擎 (柴油、天然气、双燃料等)、燃气轮机、微型燃气轮机、燃料电池、光伏系统、集中式太阳能 系统、风能系统、小型模块化生物电源系统、能量存储系统(例如,飞轮)等。
[0003] 包括环境问题、系统扩展约束和DER的技术改进在内的许多因素已经使得DER不 断进入到配电系统之中。DER能够在客户点提供能量,并且在配电系统操作的优化方面引入 了新的挑战。特别地,许多DER能够在某个范围内对其无功功率(var)输出进行控制,这为 控制电力配电网络中的无功功率流动提供了新的可能性。
[0004] 在交变电流配电系统中需要无功功率流以支持网络上有功功率的传输。由于感性 和容性网络元件而以磁场或电场形式临时存储并且随后返回至源的功率流部分是无功功 率。感性设备从网络吸收无功功率,而容性设备则将无功功率注入到网络之中。DER能够根 据操作条件吸收或注入无功功率。连接至配电网络的感性设备、容性设备和DER在这里被 称作无功功率源。存储在无功功率源中的能量引起无功功率流动。无功功率流动对于跨网 络的电压水平具有很大影响。电压等级和无功功率流动必须被妥善控制以允许配电系统在 可接受的限制内进行操作。
[0005] 在配电系统中,降低功率损耗是用于提高系统操作效率的重要解决方案。功率损 耗的降低涉及到可用无功功率资源的控制以对网络中的无功功率流动进行优化。传统配电 系统中可用的主要无功功率资源是可切换的分路电容器组。因此,最为常规的功率损耗降 低的解决方案仅关注于电容器组的控制。然而,随着配电系统中引入DER的增加,能够使用 仅有的开关电容器组以外的另外的无功功率源。与电容器的离散控制相比,DER的连续控 制能力能够进一步促成功率损耗的降低。并未在功率损耗降低分析中考虑到DER的常规功 率损耗降低解决方案是基于非常简单的网络模型并且仅能够针对小型系统进行验证。难以 在实际使用规模的系统上对这样的解决方案的有效性进行预测。
发明内容
[0006] 根据这里所描述的实施例,DER无功功率控制被集成到电力配电系统的集中功率 损耗降低架构之中。电力配电网络控制中心或配电系统变电站因此能够使用DER而促成功 率损耗的降低。
[0007] 根据配电系统中的功率损耗降低的方法的实施例,该配电系统具有多个无功功率 资源,多个无功功率资源包括电容器组和连接至该配电系统各分支的分布式能量资源,该 方法包括:确定该电容器组的离散开关状态以及分布式能量资源的连续设置点,而使得在 该电容器组依据相应离散开关状态进行设置并且该分布式能量资源在相应的连续设置点 进行操作时,该无功功率资源所提供的无功功率使得该配电系统中的功率损耗有所降低; 并且基于所考虑的每个分布式能量资源的最大和最小无功功率限制对该连续设置点的数 值范围进行约束。
[0008] 根据非瞬时计算机可读介质的实施例,该非瞬时计算机可读介质存储计算机程 序,该计算机程序包括程序指令以确定该电容器组的离散开关状态以及分布式能量资源的 连续设置点,而使得在该电容器组依据相应离散开关状态进行设置并且该分布式能量资源 在相应的连续设置点进行操作时,该无功功率资源所提供的无功功率使得该配电系统中的 功率损耗有所降低。该计算机程序进一步包括程序指令以基于所考虑的每个分布式能量资 源的最大和最小无功功率限制对该连续设置点的数值范围进行约束。
[0009] 根据与配电系统进行通信的计算机系统的实施例,该计算机系统包括处理电路, 该处理电路可操作以确定该电容器组的离散开关状态以及分布式能量资源的连续设置点, 而使得在该电容器组依据相应离散开关状态进行设置并且该分布式能量资源在相应的连 续设置点进行操作时,该无功功率资源所提供的无功功率使得该配电系统中的功率损耗有 所降低。该处理电路进一步可操作以基于所考虑的每个分布式能量资源的最大和最小无功 功率限制对该连续设置点的数值范围进行约束。
[0010] 本领域技术人员通过阅读以下详细描述以及参阅附图将会认识到另外的特征和 优势。
附图说明
[0011] 附图中的组件并非必然依比例绘制,而是强调对本发明的原则进行图示。此外,图 中同样的附图标记指代相对应的部分。其中:
[0012] 图1图示了配电系统的示意图,其包括用于基于DER无功功率控制实施功率损耗 降低的控制系统。
[0013] 图2图示了基于DER无功功率控制降低配电系统中的功率损耗的方法实施例的流 程图。
具体实施方式
[0014] 图1图示了配电系统的非限制示例性实施例。该配电系统具有一个或多个变电站 100以及连接至(多个)变电站100以便通过网络进行配电的多个分支102。该配电系统 还包括多个无功功率资源,无功功率资源包括连接至该配电系统的分支102的分流电容器 组104和分布式能量资源(DER) 106。为了便于图示,图1中仅示出了第N个电容器组104、 第M个DER 106以及单个变电站100。
[0015] DER 106是可以包括发电、能量存储和输送的有效装置的集成系统。DER 106可 以包括诸如往复式引擎(柴油、天然气、双燃料等)、燃气轮机、微型燃气轮机、燃料电池、光 伏系统、集中式太阳能系统、风能系统、小型模块化生物电源系统、能量存储系统(例如,飞 轮)等的系统,但是并不局限于此。在该配电系统所实施的集中式功率损耗降低架构中采 用了具有可控无功功率的DER 106。
[0016] 为此,该配电系统包括中央控制器108,其用于将可控DER无功功率集成到用于该 配电系统的集中功率损耗降低架构之中。该功率损耗降低架构在多个电容器组104和DER 106之间实现最优协同。该功率损耗降低架构还能够通过在该解决方案的过程期间施加节 点电压约束而考虑到电压校准。例如,能够引入灵活的节点电压约束表示形式以满足来自 设施的不同要求。此外,提供了近似预筛选方法以排除任何非关键节点的电压约束以便提 尚该解决方案的性能。
[0017] 更为详细地,中央控制器108监视并控制该配电系统的操作,包括功率损耗降低 和电压校正。如图1中所示的虚线连接所指示的,中央控制器108可以经由有线或无线连 接而连接至该配电系统,或者包括在变电站的100 -个变电站中。中央控制器108包括处 理电路110,处理电路110可以包括数字和/或模拟电路,诸如一个或多个控制器、处理器、 ASIC(应用特定集成电路)等,以便执行实施包括功率损耗降低和电压校正在内的网络控 制功能。为此,中央控制器108包括功率损耗降低单元112,其包括在处理电路110中或者 与之相关联,该处理电路110用于实施功率损耗降低和电压校正过程以及这里所描述的相 对应计算。中央控制器108还具有诸如DRAM(动态随机访问存储器)的存储器114,以及 用于存储处理单元110和功率损耗降低单元112在该程序代码的执行期间所处理并访问 的程序代码和相关数据的HDD(硬盘驱动)。中央控制器108还具有1/0(输入/输出)电 路118,其用于发送和接收信息,包括向电容器组104的本地控制器120传输电容器组104 的离散开关状态。I/O电路118还将DER 106的连续设置点传输至DER 106的本地控制器 122。该离散电容器开关状态和连续DER设置点分别对电容器组104和DER 106的无功功 率输出进行控制,并且作为随后更为详细描述的功率损耗降低架构的一部分进行确定。
[0018] 可控DER 106具有无功功率(var)输出,其能够经由连接至DER106或者与之集成 的相应本地控制器而被控制在某个范围之内。中央控制器108在配电系统中实施集中的功 率损耗降低和电压校准时,利用DER无功功率的可控性质。电容器组104提供了无功功率 的两种离散状态一全部是或全部否一其能够由相对应的开关124在相应本地电容器控制 器120的控制器被切换到网络之中。图1中以图形图示了第N个电容器组104的无功功率 表现,其中无功功率以kvar (千var)为单位而被绘制为时间的函数。第N个电容器组104 的开关状态在时间tl从OFF变为ON,这导致第N个电容器组104向配电网络(网格)提供 其全部的无功功率容量。第N个电容器组104的开关状态在时间t2变回其之前的状态,即 从ON变为OFF,这从网络去除第N个电容器组104的全部无功功率容量。
[0019] 与之相比,可控DER 106具有连续设置点,其产生了相对应的连续无功功率响应。 通过考虑并利用DER 106的连续无功功率响应,中央控制器108经由处理电路110和功率 损耗降低单元112以更为精确和准确的方式针对配电网络实施功率损耗降低和电压校准。
[0020] DER 106控制无功功率输出的能力可能有所不同。例如,使用异步发电机或者与网 络对接的线路通信转换器的DER 106无法对其无功功率输出进行控制,而使用同步发电机 以及与网络对接的自励式转换器的DER 106则能够以任意给定的功率因数进行操作并且 因此能够被用来支持无功功率。
[0021] 由于功率损耗降低是配电管理系统中的稳定状态应用,所以最为感兴趣的仅是 DER 106的稳定状态特性。因此采用通用稳定状态DER模型。也就是说,对于具有可控无功 功率的DER 106而言,其无功功率输出能够在某个范围内发生变化(注入/吸收)。该范围 可以由DER最大容量、预防实际功率输出和功率因数限制所确定。更具体地,使用以下等式
[0022] 以给定时间间隔针对DER 106计算最大和最小的无功功率输出。
Figure CN104584357AD00071
[0023]
[0024] 其中
[0025] Qiifi,最大DER无功输出
[0026] .最小DER无功输出
[0027] Pde,:给定时间间隔的最大DER有功功率输出
[0028] pfS1 . DER功率因数滞后限制>Q)
[0029] . DER功率因数超前限制(叫=^〇)
[0030] Sder:DER 最大容量
[0031] 在等式⑴和⑵中,特定DER 106在给定时间间隔的最大/最小无功功率输出 并不导致过载或违反功率因数限制。对于诸如太阳能和风力之类的一些类型的DER 106而 言,实际功率输出可能在给定时间间隔期间有所变化,因此在计算中应当使用最大的估计 实际功率输出。最大DER无功功率输出是由滞后功率因数限制
Figure CN104584357AD00072
和DER 最大容量
Figure CN104584357AD00073
所确定的两个数值中的最小值。最小DER无功功率输出是超前功率 因数限制I
Figure CN104584357AD00074
和DER最大容量.
Figure CN104584357AD00075
所确定的两个数值中的最 大数值。正值意味着DER无功功率注入(到网络中),而负值则意味着(从网络)吸收DER 无功功率。
[0032] 用于功率损耗降低和电压校准的DER 106的无功功率控制基于原有的功率损耗 降低架构而实现,其是通过对电容器组104进行开关同时满足分支电流幅度约束而优化系 统无功功率的基于集中式、详细的模型的在线解决方案。为了整合DER无功功率控制,如随 后关于等式(7)至(16)所更为详细描述的,对原有优化公式进行扩充以包括连续DER无功 功率控制变量。
[0033] 等式(3)至(6)中描述了没有DER无功功率控制的原有功率损耗公式。所使用的 控制变量包括离散电容器开关控制变量( u。),以及实部(d)和虚部(q)分支电流分量J/和 C的连续变量。该离散电容器开关控制变量(U。)确定电容器组104的开关状态,例如u。= 〇或1。等式(3)所表示的目标函数是二次功率损耗函数。该功率损耗基于分支电阻( ri) 以及实部和虚部分支电流//和//进行计算。该目标函数被等式(4)和(5)所表示的线性 约束以及与如等式(6)所表示的有关分支电流的二次约束所约束。
[0034]
Figure CN104584357AD00081
[0035]
[0036]
[0037]
[0038] 在这些等式中,nb是配电系统中的电路分支(线路和变压器支柱)的数量,足 6是 分支i的实部电流分量关于电容器组c的开关的敏感度数值,是分支i的虚部电流分量 关于电容器组c的开关的敏感度数值,η。是可控电容器组的数量,/Γ'是分支i的电流幅度 限制,而u。是电容器组c的离散电容器开关变量。该敏感度数值能够通过执行敏感度分析 来确定,由此分支电流的敏感度响应于电容器组104的无功功率控制状态来确定。该敏感 度数值能够通过扰动大小进行归一化,即通过每个电容器组104所提供的无功功率的数量 进行归一化,该电容器组能够由相对应的开关124在相应本地电容器控制器120的控制之 下被切换到网络之中和网络之外。
[0039] 原有的功率损耗公式被扩充以包括DER无功功率控制作为附加的连续控制变量。 所扩充的公式还包括针对配电系统的不同节点的电压幅度约束。该电压约束使得公式能够 在降低功率损耗的同时考虑到电压校正。例如,电压约束表示形式能够被引入以满足来自 设施的不同要求。此外,随后更为详细地描述了近似预筛选方法,其排除了所扩充的优化公 式中任何非关键的电压幅度变量和约束以便提高解决方案的性能。所扩充的具有附加连续 DER无功功率控制变量和电压幅度约束的功率损耗降低公式由以下所给出:
[0040]
Figure CN104584357AD00082
[0041] 其中//和//分别是实部和虚部分支电流,nb是网络中电路分支(线路和变压器支 柱)的数量是分支电阻,nnd是所考虑的网络节点的数量,F/和f是与节点k处的电压 幅度相关联的松弛变量,而wk是节点k处的电压的权重系数。
[0042] 所扩充的功率损耗降低公式的第一部分
Figure CN104584357AD00083
乂使得功率损耗最小 化,而第二部分
Figure CN104584357AD00084
则确保了某个电压幅度约束在网络中的不同节点处得到满 足。通过在该解决方案的过程期间施加电压约束,所扩充的功率损耗降低功率在多个电容 器组104和DER106之间实现了最优的无功功率协调,同时还实施了电压校准。
[0043] 等式(7)所表示的功率损耗降低目标函数能够服从以下线性分支电流约束:
[0044]
Figure CN104584357AD00085
( 8 )
[0045]
Figure CN104584357AD00091
[0046] 服从以下线性DER无功功率控制约束:
[0047]
Figure CN104584357AD00092
[0048] 服从以下线性节点电压约束:
Figure CN104584357AD00093
[0049]
[0050]
[0051]
[0052]
[0053]
[0054] 并且服从以下二次约束:
[0055] (//)2+(//)2<(/Γ)2 ζ_ =1,(16)
[0056] 在等式(8)至(16)中,是被计算为电容器组104的离散开关状态变化(u。)和 DER 106的连续设置点变化(UdJ的函数的分支i的实部电流分量//的敏感度数值,5^是 被计算为电容器组104的离散开关状态变化(u。)和DER 106的连续设置点变化(udJ的 函数的分支i的虚部电流分量//的敏感度数值,u表示电容器组104的离散开关状态变化 (U。)和DER 106的连续设置点变化(udJ的控制变量,nu是全体可控变量(具有可控无功 功率的电容器组104和DER 106)的数量,并且nd"是可控DER 106的数量。同时,Qdw(O) 是DER 106处于基本情况下的无功功率输出,是如等式(1)所给出的DER 106所输出 的无功功率的上限是如等式(2)所给出的DER 106所输出的无功功率的下限,Vk是 节点k的电压幅度,Vk (0)是基本情况下节点k出当前的电压幅度,Vmax是电压幅度上相,而 Vmin是电压幅度下限。
[0057] 与等式(3)所给出的原有公式相比,等式(7)所给出的具有目标函数的扩充公式 被修改以包括依据等式(7)的第一部分£{(<)2+(C)2PG的电压校正项,并且被DER连 续设置点所表示的DER无功功率变量所约束,该DER连续设置点具有如等式(10)所给出的 每个考虑DER 106的最大和最小无功功率限制i?fef所限制。以这种方式,能够通过 确定DER 106的适当连续设置点而进行更为精确的无功功率调节,其与离散电容器开关状 态相结合,更为优化地降低了配电系统内的功率损耗。根据等式(8)和(9)所表示的分支 电流约束以及等式(10)所表示的DER无功功率约束,如等式(4)和(5)所给出的原有分支 电流的计算被扩展以考虑到DER无功功率输出变换对于实部和虚部分支电流的影响。
[0058] 图2图示了由中央控制器108借助于来自功率损耗降低单元112的支持而实施 扩充的功率损耗降低公式的方法的实施例。依据所扩充的功率损耗降低公式的第一部分
Figure CN104584357AD00101
确定电容器组104的离散开关状态和DER 106的连续设置点,而使得 无功功率资源(电容器组104和DER 106)所提供的无功功率在电容器组104依据相应离 散开关状态(〇或1)进行设置并且DER 106在相应连续设置点进行操作时降低配电系统中 的功率损耗(框200)。
[0059] 可供选择的连续设置点的范围能够被等式(10)所限制。也就是说,DER连续设置 点的数值范围能够被约束以针对每个所考虑的DER 106在最大和最小限制 内产生无功功率QdOT(〇)+ud"。此外,实部和虚部分支电流I/和考虑到无功功率资源(电 容器组104和DER 106)所提供的无功功率对于如等式(8)和(9)所给出的实部和虚部分 支电流的影响。
[0060] 依据所扩充的功率损耗降低公式的第二部分
Figure CN104584357AD00102
,功率损耗降低能够 进一步基于配电网络中不同节点的电压幅度约束进行限制以校正电压越限(框210)。权重 系数Wk可以根据节点电压的重要性而有所变化。在一个实施例中,与较高优先级节点的电 压幅度约束相比,较低优先级节点的电压幅度约束ff的权重更低。配电系统中的任 何所期望节点都可以具有这样的电压约束。节点的优先级可以按照期望进行确定,例如通 过在网络中的位置等所确定。
[0061] 功率损耗降低优化能由于电压幅度约束而受到限制,而使得之前在任意节点处存 在的电压幅度越限由于功率损耗降低处理都不会恶化,并且由于功率损耗降低处理而不会 在任何节点处出现新的电压幅度越限。以这种方式,设施无论在运行损耗降低应用之前的 越限如何都能够接受网络电压条件,并且仅要求该功率损耗降低处理不会使得电压分布出 现恶化。根据该实施例,其目标为降低功率损耗同时不会使得现有电压分布恶化。例如,如 果在功率损耗降低处理之前节点处已经存在电压越限,则该处理不应当使得该电压越限恶 化。如果在节点处没有出现电压越限,则该功率损耗降低处理应当不会在该节点或任意其 它节点引入新的电压越限。以下的表1图示了执行功率损耗降低处理之前和之后的三种情 形,其中if 是节点k在执行功率损耗降低处理之前的电压,而看是节点k在执行该 处理之后的电压。用于实现该目标的电压约束Vmi^Vmax在等式(12)至(14)中示出:
[0062] 表 1
[0063]
Figure CN104584357AD00103
[0064] 其中 k=l,…nnd.
[0065] 在另一个实施例中,该功率损耗降低公式能够由于电压幅度约束而受到限制,而 使得之前在任意节点处存在的电压幅度越限在执行功率损耗降低的同时得以被消除。以这 种方式,设施能够在执行功率损耗降低处理的同时对现有电压越限进行校准,并且电压分 布在该损耗降低处理之后能够有所改善。这样,第一优先级是消除电压越限。功率损耗降 低仅在电压校准和功率损耗降低的控制动作不会彼此冲突的情况下才被实现。该实施例的 电压约束由以下的等式(17)所表示,其将在该特定实施例中替代等式(12)至(14)所给出 的电压约束:
[0066] Vmin彡 V V MX k = 1,…nnd (17)
[0067] 引入电压幅度变量和相关约束提高了优化问题的维度和复杂度,这会影响到解决 方案的性能。解决方案的性能能够通过忽略来自等式(7)的优化函数的非关键电压幅度变 量和约束而进一步得到优化。
[0068] 非关键电压幅度变量和约束能够基于三个因素进行识别。第一因素是电压幅度 (Vk)关于电容器开关的敏感度数值SjJ ;)以及关于DER无功功率输出变换的敏感度数值 (λ第二个@素是电压幅度的现有数值(V0))。第三个@素是可用的控制云力作(¾和 UfJer) 〇
[0069] 关于针对可控电容器组104的可用控制动作,如果现有电容器组的状态为开启, 则该组104仅能够被关闭,即可用控制操作(u。)为关闭(例如,u。= -1)。否则,如果现有 电容器组的状态为关闭,则该组104仅能够被开启,即该电容器组104的可用控制动作(ι〇 为开启(例如,u。= 1)。
[0070] 关于针对DER 106的无功功率输出的可用控制动作,当前的DER无功功率输出能 够被假设为Qdtt(O),并且其最大和最小无功功率数值限制分别为如等式(1)和(2)所给出 的。DER 106的可用控制操作(udOT)包括增大或减小其无功功率输出。电压 幅度关于DER无功功率输出变换的敏感度数值为正(S卩,如果DER无功功率输出增大,则电 压幅度增大,并且如果DER无功功率输出减小,则电压幅度减小)。因此,当考虑是否将DER 无功功率输出增大/减小至其最大/最小无功功率输出限制(Cfr / )时,能够基 于这些敏感度数值来计算所估计的最大/最小节点电压幅度。如果所产生的估计最大/最 小电压幅度并未超过电压上/下限(VmaVvmin),则该电压幅度及其相关约束能够被识别为是 非关键的,并且因此在期望的情况下从目标函数中被排除。
[0071] 随后对用于忽略来自所扩充的功率损耗降低公式中的非关键电压幅度变量和约 束的处理的实施例进行描述。
[0072] 如下通过针对电容器组104和DER 106的所有可用控制动作(u。和u dJ进行循 环:
[0073] 针对每个控制动作,通过所有节点电压进行循环:
[0074] 如果(^、>0 )或(S,:: -仏.,.(0))>0 )
[0075] 贝IJ ΔΓ/ = ^ \或从,=々/(βΓ - &".(〇))
[0076] 累加电压增大量(Σ AG )
[0077] 如果(欠:<〇 )或(欠:-ρ,,".(0))<0 )
[0078] 贝IJ ΔΓ,-= <、或 ΔΚ: = & *(2Γ -&.(〇))
[0079] 累加电压减小量(
[0080] 结束循环
[0081] 结束循环
[0082] 随后如下通过所有节点电压进行循环:
[0083] 如果(匕(0) + )〈严狀且(匕(〇) - ΣΔ〇 > K厕
[0084] 则Vk被识别为非关键控制变量
[0085] V™< V V MX被识别为非关键约束
[0086] 如果(匕(0) + 2>〇〈严找)且(匕(〇)-ΣΔ&-)〈严)
[0087] 则Vk彡V M被识别为非关键约束
[0088] 如果(匕(0) + ^>〇严狀)且(%(0) -)>Γ'〃λ )
[0089] 则VminS V k被识别为非关键约束
[0090] 结束循环
[0091] 该预先筛选过程估计了最差情形的电容器和EDR控制组合的情况下的电压幅 度,即每个电容器组被开启或关闭,并且每个DER处于其相应功率输出所允许的最大值 (Cf )或最小值)。
[0092] 根据一个实施例,如果离散电容器开关状态(u。)从一个状态(0或1)变为其它状 态(1或0)并且连续DER设置点(u dJ从当前数值Qdw(O)变为最小或最大限制(或 eif)导致该节点处的累加电压(Κ(0) + ΣΔΚ+ or匕(〇)-)处于该节点的预 定最小和/或最大限制(VmaVvmin)之内,则电压幅度约束中的一个或多个针对该特定节点 被忽略。例如,如果离散电容器的开关状态变化以及连续DER设置点的变化导致节点k处 的累加电压并未违反预定最大限制Vmx,则针对节点k忽略最大电压幅度约束V kS V M。以 类似的方式,如果离散电容器的开关状态变化以及连续DER设置点的变化导致节点k处的 累加电压并未违反预定最小限制V™,则针对节点k忽略最小电压幅度约束V minS V k。
[0093] 这里所描述的功率损耗降低实施例将DER无功功率控制整合到传统的基于电容 器控制的基于集中式网络模型的在线损耗降低解决方案之中以进一步促成系统损耗的降 低,并且能够应用于设施规模的配电系统。在多个电容器和DER无功功率控制之间实施了 最优的协调。电容器和DER无功功率控制对于系统节点/总线电压的影响能够被考虑,并 且能够在该解决方案中包括电压约束。灵活的电压约束表示形式允许设施根据要求降低损 耗和/或校正电压越限。该解决方案的效率能够通过忽略非关键约束而有所改善。
[0094] 诸如"第一"、"第二"等的术语被用来描述各种要素、区域、分段等,而并非意在作 为限制。类似的术语贯穿该描述指代类似的要素。
[0095] 如这里所使用的,术语"具有"、"含有"、"包括"、"包含"等的术语是开放端点术语, 这表示存在所提到的要素或特征但是并不排除另外的要素或特征。除非上下文明确另外有 所指示,否则冠词"一种"、"一个"和"该"意在包括复数以及单数。
[0096] 考虑到上述变化和应用的范围,应当理解的是,本发明并不被以上的描述所限制, 也并不被附图所限制。相反,本发明仅由以下权利要求及其法定等同形式所限制。

Claims (18)

1. 一种配电系统中的功率损耗降低的方法,所述配电系统具有多个无功功率资源,所 述多个无功功率资源包括电容器组(104)和连接至所述配电系统的分支(102)的分布式能 源(106),所述方法包括: 确定(200)所述电容器组(104)的离散开关状态W及所述分布式能量资源(106)的连 续设置点,使得在所述电容器组(104)根据相应的所述离散开关状态进行设置并且所述分 布式能量资源(106)在相应的所述连续设置点进行操作时,由所述无功功率资源所提供的 所述无功功率降低所述配电系统中的功率损耗;W及 基于考虑的每个分布式能量资源(106)的最大无功功率限制和最小无功功率限制对 所述连续设置点的数值范围进行约束(210)。
2. 根据权利要求1所述的方法,其中所述配电系统中的功率损耗根据所述电容器组 (104)的所述离散开关状态、所述分布式能量资源(106)的所述连续设置点、分支电阻、实 部分支电流和虚部分支电流而降低,并且其中所述实部分支电流和所述虚部分支电流考虑 到所述无功功率资源所提供的所述无功功率对于所述实部分支电流和所述虚部分支电流 的影响。
3. 根据权利要求1所述的方法,进一步包括基于所述配电系统中不同节点中的电压幅 度约束对电压越限进行校准。
4. 根据权利要求3所述的方法,其中所述电压越限基于电压幅度约束进行校准,使得 之前在所述节点的任意一个处存在的电压幅度越限不会由于所述功率损耗降低而恶化,并 且不会由于功率损耗降低而在所述节点的任意一个处出现新的电压幅度越限。
5. 根据权利要求3所述的方法,其中所述电压越限基于所述电压幅度约束进行校准, 使得之前在所述节点的任意一个处存在的电压幅度越限在执行所述功率损耗降低时得W 被消除。
6. 根据权利要求3所述的方法,进一步包括对所述电压幅度约束进行加权。
7. 根据权利要求6所述的方法,其中与较高优先级节点的所述电压幅度约束相比,较 低优先级节点的所述电压幅度约束的权重更低。
8. 根据权利要求3所述的方法,进一步包括如果所述电容器组(104)的所述离散开关 状态从一个状态变为另一状态并且所述分布式能量资源(106)的所述连续设置点从当前 数值变为所述最小无功功率或最大无功功率限制,导致节点处的累加电压处于所述节点的 预定最小和最大限制之内,则针对所述节点忽略所述电压幅度约束中的一个或多个电压幅 度约束。
9. 根据权利要求8所述的方法,其中如果所述电容器组(104)的所述离散开关状态的 变化W及所述连续分布式能量资源(106)的所述连续设置点的变化导致节点处的所述累 加电压并未越出所述预定最大限制,则针对所述节点忽略最大电压幅度约束,并且其中如 果所述电容器组(104)的所述离散开关状态的变化W及所述分布式能量资源(106)的所述 连续设置点的变化导致节点处的所述累加电压并未越出所述预定最小限制,则针对所述节 点忽略最小电压幅度约束。
10. 根据权利要求1所述的方法,进一步包括: 将所述电容器组(104)的所述离散开关状态从所述配电系统的中央控制器(108)传输 至所述电容器组(104)的本地控制器(120) 及 将所述分布式能量资源(106)的所述连续设置点从所述中央控制器(108)传输至所述 分布式能量资源(106)的本地控制器(122)。
11. 一种与配电系统进行通信的计算机系统,所述配电系统具有多个无功功率资源,所 述多个无功功率资源包括电容器组(104)和连接至所述配电系统的分支(102)的分布式能 量资源(106),所述计算机系统包括处理电路(110),所述处理电路(110)被操作W : 确定所述电容器组(104)的离散开关状态W及所述分布式能量资源(106)的连续设置 点,使得在所述电容器组(104)根据相应的所述离散开关状态进行设置并且所述分布式能 量资源(106)在相应的所述连续设置点进行操作时,由所述无功功率资源所提供的所述无 功功率降低所述配电系统中的功率损耗;W及 基于所考虑的每个分布式能量资源(106)的最大无功功率限制和最小无功功率限制 对所述连续设置点的数值范围进行约束。
12. 根据权利要求11所述的计算机系统,其中所述处理电路(110)进一步操作为基于 所述配电系统中不同节点的电压幅度约束对电压越限进行校准。
13. 根据权利要求12所述的计算机系统,其中所述处理电路(110)进一步操作为基于 所述电压幅度约束对所述电压越限进行校准,使得之前在所述节点中的任意节点处存在的 电压幅度越限不会由于功率损耗降低而恶化,并且不会由于所述功率损耗降低而在所述节 点中的任意节点处出现新的电压幅度越限。
14. 根据权利要求12所述的计算机系统,其中所述处理电路(110)进一步操作为基于 所述电压幅度约束对所述电压越限进行校准,使得之前在所述节点中的任意节点处存在的 电压幅度越限在执行功率损耗降低时得W被消除。
15. 根据权利要求12所述的计算机系统,其中所述处理电路(110)进一步操作为对所 述电压幅度约束进行加权,使得与较高优先级节点的所述电压幅度约束相比,较低优先级 节点的所述电压幅度约束的权重更低。
16. 根据权利要求12所述的计算机系统,其中所述处理电路(110)进一步操作为:如 果所述电容器组(104)的所述离散开关状态从一个状态变为另一个状态并且所述分布式 能量资源(106)的所述连续设置点从当前数值变为所述最大无功功率限制或所述最小无 功功率限制,导致节点处的累加电压处于预定最小限制和最大限制之内,针对所述节点忽 略所述电压幅度约束中的一个或多个电压幅度约束。
17. 根据权利要求16所述的计算机系统,其中所述处理电路(110)进一步操作为:如 果所述电容器组(104)的所述离散开关状态的变化W及所述分布式能量资源(106)的所述 连续设置点的变化导致节点处的所述累加电压并未越出预定最大限制,则针对所述节点忽 略最大电压幅度约束,并且其中所述处理单元(110)可操作为如果所述电容器组(104)的 所述离散开关状态的变化W及所述分布式能量资源(106)的所述连续设置点的变化导致 节点处的所述累加电压并未违反所述预定最小限制,则针对所述节点忽略所述最小电压幅 度约束。
18. 根据权利要求11所述的计算机系统,其中所述处理电路(110)进一步操作为将所 述电容器组(104)的所述离散开关状态传输至所述电容器组(104)的本地控制器(120),并 且将所述分布式能量资源(106)的所述连续设置点传输至所述分布式能量资源(106)的本 地控制器(122)。
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