CN107994590B - 一种微电网有功无功综合协调控制方法及装置 - Google Patents

一种微电网有功无功综合协调控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种微电网有功无功综合协调控制方法，包括以下步骤：读取上级调度下发的受控电源有功功率参考值、无功功率参考值以及重要节点电压幅值参考值；读取微电网实时的受控电源有功功率、无功功率以及重要节点电压幅值；计算受控电源有功功率、无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度；建立用于微电网协调控制的二次规划模型；求解二次规划模型得到受控电源的有功功率调节量和无功功率调节量；将受控电源有功功率调节量和无功功率调节量乘以保守系数后输出。本发明还提供了对应的基于控制灵敏度的微电网有功无功综合协调控制装置。实施本发明的方法和装置能有效改善微电网中有功、无功调节的耦合问题，减小微电网中的电压波动。

Description

一种微电网有功无功综合协调控制方法及装置
技术领域
本发明属于微电网协调控制领域，涉及一种基于控制灵敏度的微电网有功无功综合协调控制方法及装置。
背景技术
由于微电网通常由中低压等级的网架构成，其线路的电阻与电抗大小十分接近，因此在潮流控制时不再呈现明显的有功与无功解耦的情况，为微电网的协调控制带来挑战。
若仍旧按照传统电网中有功对应频率、无功对应电压的方式独立进行有功、无功的协调控制控制，则容易产生电压的超调和振荡。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对上述微电网中有功、无功不宜进行独立的协调控制的问题，提供了一种基于控制灵敏度的微电网有功无功综合协调控制方法及装置，实现微电网中有功、无功的统一协调控制。
本发明解决上述问题的技术方案是提供了一种基于控制灵敏度的微电网有功无功综合协调控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(a)读取上级调度下发的受控电源有功功率参考值、无功功率参考值以及重要节点电压幅值参考值；
(b)读取微电网实时的受控电源有功功率、无功功率以及重要节点电压幅值；
(c)根据微电网实时态潮流方程计算受控电源有功功率、无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度；
(d)基于所述控制灵敏度建立用于微电网协调控制的二次规划模型；
(e)求解所述二次规划模型得到受控电源的有功功率调节量和无功功率调节量；
(f)将受控电源有功功率调节量和无功功率调节量乘以保守系数后输出；
在所述步骤(d)中，建立的二次规划模型为：
其中，α为有功目标权重系数；β为无功目标权重系数；γ为电压目标权重系数；Pg为受控电源的有功功率实时值向量；ΔPg为受控电源的有功功率调节量向量；ΔPgi为第i个受控电源的有功功率调节量；Pgref为受控电源的有功功率参考值向量；Pgmin为受控电源的有功功率下限值向量；Pgmax为受控电源的有功功率上限值向量；Qg为受控电源的无功功率实时值向量；ΔQg为受控电源的无功功率调节量向量；ΔQgi为第i个受控电源的无功功率调节量；Qgref为受控电源的无功功率参考值向量；Qgmin为受控电源的无功功率下限值向量；Qgmax为受控电源的无功功率上限值向量；V为重要节点的电压幅值实时值向量；Vref为重要节点的电压幅值参考值向量；Vmin为重要节点的电压幅值下限值向量；Vmax为重要节点的电压幅值上限值向量；CVPg为受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；CVQg为受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；N为受控电源个数。
在所述步骤(c)中，控制灵敏度的计算方法如下：
计算实时潮流方程对重要节点电压幅值求导得到的矩阵GV；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GPg；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GQg；
计算受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度
计算受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度
本发明还提供了一种基于控制灵敏度的微电网有功无功综合协调控制装置，其特征在于，包括：
输入单元，用于获取微电网实时的受控电源有功功率、无功功率以及重要节点电压幅值；
第一计算单元，用于计算受控电源有功功率、无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度；
模型建立单元，用于基于所述控制灵敏度建立微电网协调控制的二次规划模型；
第二计算单元，用于求解所述二次规划模型得到受控电源的有功功率调节量和无功功率调节量；
输出单元，用于将受控电源有功功率调节量和无功功率调节量乘以保守系数后输出；
控制单元，用于执行所述输出的受控电源有功功率调节量和无功功率调节量；
所述模型建立单元中，建立的二次规划模型为：
其中，α为有功目标权重系数；β为无功目标权重系数；γ为电压目标权重系数；Pg为受控电源的有功功率实时值向量；ΔPg为受控电源的有功功率调节量向量；ΔPgi为第i个受控电源的有功功率调节量；Pgref为受控电源的有功功率参考值向量；Pgmin为受控电源的有功功率下限值向量；Pgmax为受控电源的有功功率上限值向量；Qg为受控电源的无功功率实时值向量；ΔQg为受控电源的无功功率调节量向量；ΔQgi为第i个受控电源的无功功率调节量；Qgref为受控电源的无功功率参考值向量；Qgmin为受控电源的无功功率下限值向量；Qgmax为受控电源的无功功率上限值向量；V为重要节点的电压幅值实时值向量；Vref为重要节点的电压幅值参考值向量；Vmin为重要节点的电压幅值下限值向量；Vmax为重要节点的电压幅值上限值向量；CVPg为受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；CVQg为受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；N为受控电源个数。
在所述第一计算单元中，控制灵敏度的计算方法如下：
计算实时潮流方程对重要节点电压幅值求导得到的矩阵GV；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GPg；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GQg；
计算受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度
计算受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度
实施本发明的基于控制灵敏度的微电网有功无功综合协调控制方法及装置，有益效果有：实现了有功、无功的综合协调控制，减少了协调控制过程中的超调与振荡，提高了微电网电压质量。
附图说明
图1是本发明的一个实例流程图。
图2是本发明装置的一个结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图进行阐述。
如图1所示，是本发明实施例的基于控制灵敏度的微电网有功无功综合协调控制方法的流程图，包括以下步骤：
S101、读取受控电源有功功率参考值、无功功率参考值以及重要节点电压幅值参考值；
在本实施例中，受控电源有功功率参考值、无功功率参考值以及重要节点电压幅值参考值由微电网能量管理系统输入。
S102、读取受控电源有功功率实时值、无功功率实时值以及重要节点电压幅值实时值；
在本实施例中，受控电源有功功率实时值、无功功率实时值以及重要节点电压幅值实时值通过就地的测控装置获取。
S103、计算受控电源有功功率、无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度；
在本步骤中，计算受控电源有功功率、无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度包括：
计算实时潮流方程对重要节点电压幅值求导得到的矩阵GV；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GPg；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GQg；
计算受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵
计算受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵
S104、建立用于微电网协调控制的二次规划模型；
在本步骤中，建立的用于微电网协调控制的二次规划模型为：
其中，α为有功目标权重系数；β为无功目标权重系数；γ为电压目标权重系数；Pg为受控电源的有功功率实时值向量；ΔPg为受控电源的有功功率调节量向量；ΔPgi为第i个受控电源的有功功率调节量；Pgref为受控电源的有功功率参考值向量；Pgmin为受控电源的有功功率下限值向量；Pgmax为受控电源的有功功率上限值向量；Qg为受控电源的无功功率实时值向量；ΔQg为受控电源的无功功率调节量向量；ΔQgi为第i个受控电源的无功功率调节量；Qgref为受控电源的无功功率参考值向量；Qgmin为受控电源的无功功率下限值向量；Qgmax为受控电源的无功功率上限值向量；V为重要节点的电压幅值实时值向量；Vref为重要节点的电压幅值参考值向量；Vmin为重要节点的电压幅值下限值向量；Vmax为重要节点的电压幅值上限值向量；CVPg为受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；CVQg为受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；N为受控电源个数。
S105、求解所述二次规划模型；
在本实施例中，采用有效集法求解所述二次规划模型。
S106、将受控电源有功功率调节量和无功功率调节量乘以保守系数后输出。
在本实施例中，保守系数取为0.8。
本发明提供的基于控制灵敏度的微电网有功无功综合协调控制方法，对受控电源求取其有功调节与无功调节对重要节点电压的控制灵敏度，根据该控制灵敏度建立微电网协调控制的二次规划模型，求解该二次规划模型得到有功调节量与无功调节量，从而实现了微电网中有功、无功的综合协调控制，避免了有功、无功独立进行协调控制时产生的电压超调和振荡的现象，提高了微电网的电压质量。
如图2所示，是本发明实施例的基于控制灵敏度的微电网有功无功综合协调控制装置的一个结构示意图，包括：
输入单元201，用于获取微电网实时的受控电源有功功率、无功功率以及重要节点电压幅值；
第一计算单元202，用于计算受控电源有功功率、无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度；
模型建立单元203，用于基于所述控制灵敏度建立微电网协调控制的二次规划模型；
第二计算单元204，用于求解所述二次规划模型得到受控电源的有功功率调节量和无功功率调节量；
输出单元205，用于将受控电源有功功率调节量和无功功率调节量乘以保守系数后输出；
控制单元206，用于执行所述输出的受控电源有功功率调节量和无功功率调节量。
在本实施例中，模型建立单元203建立的二次规划模型为：
其中，α为有功目标权重系数；β为无功目标权重系数；γ为电压目标权重系数；Pg为受控电源的有功功率实时值向量；ΔPg为受控电源的有功功率调节量向量；ΔPgi为第i个受控电源的有功功率调节量；Pgref为受控电源的有功功率参考值向量；Pgmin为受控电源的有功功率下限值向量；Pgmax为受控电源的有功功率上限值向量；Qg为受控电源的无功功率实时值向量；ΔQg为受控电源的无功功率调节量向量；ΔQgi为第i个受控电源的无功功率调节量；Qgref为受控电源的无功功率参考值向量；Qgmin为受控电源的无功功率下限值向量；Qgmax为受控电源的无功功率上限值向量；V为重要节点的电压幅值实时值向量；Vref为重要节点的电压幅值参考值向量；Vmin为重要节点的电压幅值下限值向量；Vmax为重要节点的电压幅值上限值向量；CVPg为受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；CVQg为受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；N为受控电源个数。
在本实施例中，第一计算单元202中控制灵敏度的计算方法如下：
计算实时潮流方程对重要节点电压幅值求导得到的矩阵GV；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GPg；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GQg；
计算受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵
计算受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵
本发明提供的基于控制灵敏度的微电网有功无功综合协调控制装置，对受控电源求取其有功调节与无功调节对重要节点电压的控制灵敏度，根据该控制灵敏度建立微电网协调控制的二次规划模型，求解该二次规划模型得到有功调节量与无功调节量，从而实现了微电网中有功、无功的综合协调控制，避免了有功、无功独立进行协调控制时产生的电压超调和振荡的现象，提高了微电网的电压质量。
实施本发明的基于控制灵敏度的微电网有功无功综合协调控制方法及装置，有益效果有：实现了有功、无功的综合协调控制，减少了协调控制过程中的超调与振荡，提高了微电网电压质量。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种微电网有功无功综合协调控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(a)读取上级调度下发的受控电源有功功率参考值、无功功率参考值以及重要节点电压幅值参考值；
(b)读取微电网实时的受控电源有功功率、无功功率以及重要节点电压幅值；
(c)根据微电网实时潮流方程计算受控电源有功功率、无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度；
(d)基于所述控制灵敏度建立用于微电网协调控制的二次规划模型；
(e)求解所述二次规划模型得到受控电源的有功功率调节量和无功功率调节量；
(f)将受控电源有功功率调节量和无功功率调节量乘以保守系数后输出；
在所述步骤(d)中，建立的二次规划模型为：
其中，α为有功目标权重系数；β为无功目标权重系数；γ为电压目标权重系数；Pg为受控电源的有功功率实时值向量；ΔPg为受控电源的有功功率调节量向量；ΔPgi为第i个受控电源的有功功率调节量；Pgref为受控电源的有功功率参考值向量；Pgmin为受控电源的有功功率下限值向量；Pgmax为受控电源的有功功率上限值向量；Qg为受控电源的无功功率实时值向量；ΔQg为受控电源的无功功率调节量向量；ΔQgi为第i个受控电源的无功功率调节量；Qgref为受控电源的无功功率参考值向量；Qgmin为受控电源的无功功率下限值向量；Qgmax为受控电源的无功功率上限值向量；V为重要节点的电压幅值实时值向量；Vref为重要节点的电压幅值参考值向量；Vmin为重要节点的电压幅值下限值向量；Vmax为重要节点的电压幅值上限值向量；CVPg为受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；CVQg为受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；N为受控电源个数。
2.根据权利要求1所述的微电网有功无功综合协调控制方法，其特征在于，在所述步骤(c)中，控制灵敏度的计算方法如下：
计算实时潮流方程对重要节点电压幅值求导得到的矩阵GV；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GPg；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GQg；
计算受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵
计算受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵
3.一种微电网有功无功综合协调控制装置，其特征在于，包括：
输入单元，用于获取微电网实时的受控电源有功功率、无功功率以及重要节点电压幅值；
第一计算单元，用于计算受控电源有功功率、无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度；
模型建立单元，用于基于所述控制灵敏度建立微电网协调控制的二次规划模型；
第二计算单元，用于求解所述二次规划模型得到受控电源的有功功率调节量和无功功率调节量；
输出单元，用于将受控电源有功功率调节量和无功功率调节量乘以保守系数后输出；
控制单元，用于执行输出的受控电源有功功率调节量和无功功率调节量；
所述模型建立单元中，建立的二次规划模型为：
其中，α为有功目标权重系数；β为无功目标权重系数；γ为电压目标权重系数；Pg为受控电源的有功功率实时值向量；ΔPg为受控电源的有功功率调节量向量；ΔPgi为第i个受控电源的有功功率调节量；Pgref为受控电源的有功功率参考值向量；Pgmin为受控电源的有功功率下限值向量；Pgmax为受控电源的有功功率上限值向量；Qg为受控电源的无功功率实时值向量；ΔQg为受控电源的无功功率调节量向量；ΔQgi为第i个受控电源的无功功率调节量；Qgref为受控电源的无功功率参考值向量；Qgmin为受控电源的无功功率下限值向量；Qgmax为受控电源的无功功率上限值向量；V为重要节点的电压幅值实时值向量；Vref为重要节点的电压幅值参考值向量；Vmin为重要节点的电压幅值下限值向量；Vmax为重要节点的电压幅值上限值向量；CVPg为受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；CVQg为受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵；N为受控电源个数。
4.根据权利要求3所述的微电网有功无功综合协调控制装置，其特征在于，在所述第一计算单元中，控制灵敏度的计算方法如下：
计算实时潮流方程对重要节点电压幅值求导得到的矩阵GV；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GPg；
计算实时潮流方程对受控电源有功功率求导得到的矩阵GQg；
计算受控电源有功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵
计算受控电源无功功率对重要节点电压幅值的控制灵敏度矩阵
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