CN108306302B - 电压的控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

电压的控制方法、装置及存储介质 Download PDF

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CN108306302B CN201711392215.2A CN201711392215A CN108306302B CN 108306302 B CN108306302 B CN 108306302B CN 201711392215 A CN201711392215 A CN 201711392215A CN 108306302 B CN108306302 B CN 108306302B
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Abstract

本发明提供了一种电压的控制方法、装置及存储介质，其中，该方法包括：监测配电网中所有节点的电压；当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且指定节点的电压未超出第二电压范围时，通过分布式控制策略调节配电网中的节点的功率，其中，第一电压范围包含在第二电压范围内；当监测结果指示指定节点的电压超出第一电压范围，且指定节点的电压超出第二电压范围时，通过集中式控制策略调节配电网中的节点的功率；根据调节后的节点的功率调整指定节点的电压位于第一电压范围内。通过本发明，解决了相关技术中电压分布复杂多变难以控制的问题，提高了电压控制效率，避免资源不必要的浪费。

Description

电压的控制方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及电压控制技术领域，具体而言，涉及一种电压的控制方法、装置及存储介质。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭，世界各国对清洁能源的开发以及分布式发电的有效利用已经成为了节能减排的重要手段，与此同时，更多的柔性负荷接入给配网造成了不可忽略的影响，并且使电压分布变得复杂多变，难以控制。目前，传统的配电网调压手段无法维持系统的稳定运行。传统的有源配电网电压优化控制策略非常单一，单一的集中式控制或单一的分布式控制，并且，集中式控制需要多台设备之间的通信，时间长速度慢，分布式控制只针对较小区域的个别设备，对全局作用不大，单一的控制方法有其无法避免的缺陷。
发明内容
本发明实施例提供了一种电压的控制方法、装置及存储介质，以至少解决相关技术中电压分布复杂多变难以控制的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种电压的控制方法，包括：监测配电网中所有节点的电压；当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且所述指定节点的电压未超出第二电压范围时，通过分布式控制策略调节所述配电网中的节点的功率，其中，所述第一电压范围包含在所述第二电压范围内；当监测结果指示指定节点的电压超出所述第一电压范围，且所述指定节点的电压超出所述第二电压范围时，通过集中式控制策略调节所述配电网中的节点的功率；根据调节后的节点的功率调整所述指定节点的电压位于所述第一电压范围内。
根据本发明的另一个实施例，还提供了一种电压的控制装置，包括：监测单元，用于监测所述配电网中所有节点的电压；功率调节单元，用于当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且所述指定节点的电压未超出所述第二电压范围时，通过分布式控制策略调节所述配电网中的节点的功率，其中，所述第一电压范围包含在所述第二电压范围内；当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且所述指定节点的电压超出所述第二电压范围时，通过集中式控制策略调节所述配电网中的节点的功率；电压调整单元，用于根据调节后的节点的功率调整所述指定节点的电压位于所述第一电压范围内。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质。该存储介质设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
监测配电网中所有节点的电压；当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且所述指定节点的电压未超出第二电压范围时，通过分布式控制策略调节所述配电网中的节点的功率，其中，所述第一电压范围包含在所述第二电压范围内；当监测结果指示指定节点的电压超出所述第一电压范围，且所述指定节点的电压超出所述第二电压范围时，通过集中式控制策略调节所述配电网中的节点的功率；根据调节后的节点的功率调整所述指定节点的电压位于所述第一电压范围内。
通过本发明，根据指定节点电压的范围，通过集中式控制策略或分布式控制策略调节配电网中的节点的功率，以使指定节点的电压恢复到正常的范围，不仅实现了控制配电网中各节点电压，保持配电网稳定运行，并且根据指定节点的电压的范围选择控制策略，实现了对配网节点电压的自寻优控制，而且相对于传统方法，该策略能够有效提高电压控制效率，避免资源不必要的浪费，解决了相关技术中，更多的柔性负荷接入给配网造成了不可忽略的影响，使电压分布变得复杂多变，难以控制的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的电压的控制方法流程图；
图2是根据本发明实施例的电压的控制装置结构框图；
图3是根据本发明实施例的集中式电压优化控制策略结构图；
图4是根据本发明实施例的分布式电压优化控制策略结构图；
图5是根据本发明实施例的第一电压范围、第二电压范围示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例1
在本实施例中提供了一种电压的控制方法，图1是根据本发明实施例的电压的控制方法流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S101，监测配电网中所有节点的电压；
步骤S102，当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且指定节点的电压未超出第二电压范围时，通过分布式控制策略调节配电网中的节点的功率，其中，第一电压范围包含在第二电压范围内；当监测结果指示指定节点的电压超出第一电压范围，且指定节点的电压超出第二电压范围时，通过集中式控制策略调节配电网中的节点的功率；
步骤S103，根据调节后的节点的功率调整指定节点的电压位于第一电压范围内。
通过上述步骤，根据指定节点电压的范围，通过集中式控制策略或分布式控制策略调节配电网中的节点的功率，以使指定节点的电压恢复到正常的范围，不仅实现了控制配电网中各节点电压，保持配电网稳定运行，并且根据指定节点的电压的范围选择控制策略，实现了对配网节点电压的自寻优控制，而且相对于传统方法，该策略能够有效提高电压控制效率，避免资源不必要的浪费，解决了相关技术中，更多的柔性负荷接入给配网造成了不可忽略的影响，使电压分布变得复杂多变，难以控制的问题。
在本实施例中，可选地，集中式控制策略包括：根据节点之间的电压灵敏度选取先导节点；根据配电网中的所有节点的电压与配电网中所有先导节点的功率调节先导节点的功率。
可选地，分布式控制策略包括：根据指定节点所在分区内的所有节点的电压、总网损率、总谐波畸变率、静态电压稳定裕度调节指定节点的功率。
可选地，配电网中包括：发电机节点与先导节点，通过以下方式调节先导节点的功率：
Figure GDA0002848466020000041
其中，
Figure GDA0002848466020000042
为预先设置的控制目标值；αP为发电机节点；αG为先导节点；
Figure GDA0002848466020000043
和Uj分别为配电网中节点j的参考电压和测量电压；
Figure GDA0002848466020000044
Figure GDA0002848466020000045
为预先设定的标准化指标；τ1、τ2、τ3为预先设定的加权系数；
Figure GDA0002848466020000046
为预先设定的节点数量加权系数；
Figure GDA0002848466020000047
和Qj分别为连接到节点j的发电机组的无功功率最大容量和连接到节点j的发电机组发出的无功功率，满足条件
Figure GDA0002848466020000048
qref为节点j发出的无功功率的统一参考值，满足条件：
Figure GDA0002848466020000049
可选地，通过以下方式调节指定节点的功率：
D＝K1PΔ+K2UΔ+K3THD+K4M；
其中，D为预先设置的控制目标值；PΔ为指定节点所在分区内的总网损率，K1为预先设定的总网损率PΔ的加权系数；UΔ为指定节点所在分区内的所有节点的电压偏差，K2为预先设定的指定节点所在分区内的所有节点的电压偏差UΔ的加权系数；THD为指定节点所在分区的总谐波畸变率，K3为预先设定的指定节点所在分区的总谐波畸变率THD的加权系数；M为指定节点所在分区的静态电压稳定裕度，K4为预先设定的指定节点所在分区的静态电压稳定裕度M的加权系数。
可选地，指定节点所在分区内的总网损率PΔ满足：
Figure GDA0002848466020000051
Figure GDA0002848466020000052
其中，Ploss为指定节点所在分区的总网损；P为指定节点所在分区的传输总功率；Iij为指定节点所在分区中，节点i到节点j之间流过的电流；Rij为指定节点所在分区中，节点i到节点j之间的电阻；Xij为指定节点所在分区中，节点i到节点j之间的电抗。
可选地，指定节点所在分区内的所有节点的电压偏差UΔ满足：
Figure GDA0002848466020000053
UΔ＝max{UΔi}；其中，Ui为节点i的测量电压；U0为节点i的参考电压。
可选地，指定节点所在分区的静态电压稳定裕度M满足：
Figure GDA0002848466020000054
L＝max{Lij}，M＝(1-L)×100％；
其中，Rij为指定节点所在分区中，节点i到节点j之间的电阻；Xij为指定节点所在分区中，节点i到节点j之间的电抗；Ui为指定节点所在分区中，节点i的测量电压；Pj为指定节点所在分区中，连接到节点j的发电机组的有功功率；Qj为指定节点所在分区中，连接到节点j的发电机组的无功功率。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。
实施例2
在本实施例中还提供了一种电压的控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”、“单元”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图2是根据本发明实施例的电压的控制装置的结构框图，如图2所示，该装置包括：
监测单元10，用于监测配电网中所有节点的电压；
功率调节单元20，用于当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且指定节点的电压未超出第二电压范围时，通过分布式控制策略调节配电网中的节点的功率，其中，第一电压范围包含在第二电压范围内；当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且指定节点的电压超出第二电压范围时，通过集中式控制策略调节配电网中的节点的功率；
电压调整单元30，用于根据调节后的节点的功率调整指定节点的电压位于第一电压范围内。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
实施例3
本实施例是本申请的可选实施例，用于结合具体的使用场景对本申请进行详细说明：
本实施例电压的控制方法如下：
建立切换集中式/分布式控制策略的判别条件，可采用人工智能方式，实时监测配网的节点电压情况，根据节点参数，智能判断切换到哪一种模式更加合适。
具体来说，如图5所示，第一电压范围为Uamin～Uamax，第二电压范围为Ubmin～Ubmax。第一电压范围包含在第二电压范围内。当某节点电压在Uamin～Uamax之间时，不采用任何控制策略；当电压值在Ubmin～Uamin或Uamax～Ubmax之间时，采用分布式控制策略，若进行控制之后电压仍不能回到Uamin～Uamax，则启用集中式控制策略；若监测到节点电压小于Ubmin或大于Ubmax，则采用集中式控制策略。
集中式控制策略的方法如下：明确集中式控制策略的目标函数，如下：
Figure GDA0002848466020000071
其中，
Figure GDA0002848466020000072
为预先设置的控制目标值；αP为发电机节点；αG为先导节点；
Figure GDA0002848466020000073
和Uj分别为配电网中节点j的参考电压和测量电压；
Figure GDA0002848466020000074
Figure GDA0002848466020000075
为预先设定的标准化指标；τ1、τ2、τ3为预先设定的加权系数；
Figure GDA0002848466020000076
为预先设定的节点数量加权系数；
Figure GDA0002848466020000077
和Qj分别为连接到节点j的发电机组的无功功率最大容量和连接到节点j的发电机组发出的无功功率，满足条件
Figure GDA0002848466020000078
qref为节点j发出的无功功率的统一参考值，满足条件：
Figure GDA0002848466020000081
然后，应用向上分级合并法对整个配网进行分区；根据节点的电压灵敏度选取先导节点。需要说明的是，电压灵敏度是存在于两个节点之间的一个概念，比如说节点A对节点B的电压灵敏度是x，这个参数表明了节点A对节点B的影响程度的大小。选取先导节点的方法是：在某分区中，计算任意两个节点之间的电压灵敏度，若节点X对其他节点的电压灵敏度都很高，那么该节点X即对其他节点影响都很大，那么该节点X就可以作为先导节点。
然后，对选取的先导节点进行监测，判断其电压是否在设定的第一电压范围内若超出设定的第一电压范围，则根据上述目标函数，对先导节点的有功和无功功率进行控制。需要说明的是，已知无功功率，通过功率因数就可以求得有功。控制有功/无功功率，可以通过改变发电机组的有功出力来控制，或者通过无功补偿装置来控制无功，从而实现整个配网节点电压的稳定；若配网中某节点电压产生较大波动，通过目标函数及预先设置的控制目标值调节先导节点的有功和无功功率，以使节点电压趋于稳定。集中式控制策略具体流程可按下图3实现。
建立分布式控制策略的具体步骤如下：
明确分布式电压优化控制的目标函数,如下：
D＝K1PΔ+K2UΔ+K3THD+K4M
式中，K1、K2、K3、K4分别为各目标的权重；PΔ分区内的为总网损率，UΔ为节点电压偏差，THD为总谐波畸变率，M为静态电压稳定裕度；所涉及计算公式如下列出：
Figure GDA0002848466020000082
Figure GDA0002848466020000083
Figure GDA0002848466020000084
UΔ＝max{UΔi}
Figure GDA0002848466020000091
L＝max{Lij}
M＝(1-L)×100％
式中，Ploss为总网损，即所有线路的网损和，P为传输总功率，Iij为节点i到节点j之间流过的电流，Rij为该支路上的电阻，Xij为支路电抗。
具体来说，对某小规模配网区域内的每个节点，实时测量其电压并对该电压值进行适应性检测，检测其是否超出设定范围，若超出，则对该节点进行无功优化，根据上述目标函数调整其有功和无功功率，进而改变其电压电流整定值。分布式控制策略具体流程可按下图4实现。
实施例4
本发明的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
监测配电网中所有节点的电压；当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且指定节点的电压未超出第二电压范围时，通过分布式控制策略调节配电网中的节点的功率，其中，第一电压范围包含在第二电压范围内；当监测结果指示指定节点的电压超出第一电压范围，且指定节点的电压超出第二电压范围时，通过集中式控制策略调节配电网中的节点的功率；根据调节后的节点的功率调整指定节点的电压位于第一电压范围内。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可选地，在本实施例中，处理器根据存储介质中已存储的程序代码执行：
监测配电网中所有节点的电压；当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且指定节点的电压未超出第二电压范围时，通过分布式控制策略调节配电网中的节点的功率，其中，第一电压范围包含在第二电压范围内；当监测结果指示指定节点的电压超出第一电压范围，且指定节点的电压超出第二电压范围时，通过集中式控制策略调节配电网中的节点的功率；根据调节后的节点的功率调整指定节点的电压位于第一电压范围内。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电压的控制方法，其特征在于，包括：
监测配电网中所有节点的电压；
当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且所述指定节点的电压未超出第二电压范围时，通过分布式控制策略调节所述配电网中的节点的功率，其中，所述第一电压范围包含在所述第二电压范围内；
当监测结果指示指定节点的电压超出所述第一电压范围，且所述指定节点的电压超出所述第二电压范围时，通过集中式控制策略调节所述配电网中的节点的功率；
根据调节后的节点的功率调整所述指定节点的电压位于所述第一电压范围内；
所述集中式控制策略包括：根据节点之间的电压灵敏度选取先导节点；根据所述配电网中的所有节点的电压与配电网中所有先导节点的功率调节所述先导节点的功率；其中，所述配电网中包括：发电机节点与先导节点，通过以下方式调节所述先导节点的功率：
Figure FDA0002818252020000011
其中，
Figure FDA0002818252020000012
为预先设置的控制目标值；
αP为发电机节点；
αG为先导节点；
Figure FDA0002818252020000021
和Uj分别为所述配电网中节点j的参考电压和测量电压；
Figure FDA0002818252020000022
为预先设定的标准化指标；
τ1、τ2、τ3为预先设定的加权系数；
Figure FDA0002818252020000023
为预先设定的节点数量加权系数；
Figure FDA0002818252020000024
和Qj分别为连接到节点j的发电机组的无功功率最大容量和连接到节点j的发电机组发出的无功功率，满足条件
Figure FDA0002818252020000025
qref为节点j发出的无功功率的统一参考值，满足条件
Figure FDA0002818252020000026
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分布式控制策略包括：根据所述指定节点所在分区内的所有节点的电压、总网损率、总谐波畸变率、静态电压稳定裕度调节所述指定节点的功率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过以下方式调节所述指定节点的功率：
D＝K1PΔ+K2UΔ+K3THD+K4M；
其中，D为预先设置的控制目标值；
PΔ为所述指定节点所在分区内的总网损率，K1为预先设定的所述总网损率PΔ的加权系数；
UΔ为所述指定节点所在分区内的所有节点的电压偏差，K2为预先设定的所述指定节点所在分区内的所有节点的电压偏差UΔ的加权系数；
THD为所述指定节点所在分区的总谐波畸变率，K3为预先设定的所述指定节点所在分区的总谐波畸变率THD的加权系数；
M为所述指定节点所在分区的静态电压稳定裕度，K4为预先设定的所述指定节点所在分区的静态电压稳定裕度M的加权系数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述指定节点所在分区内的总网损率PΔ满足：
Figure FDA0002818252020000031
其中，Ploss为所述指定节点所在分区的总网损；
P为所述指定节点所在分区的传输总功率；
Iij为指定节点所在分区中，节点i到节点j之间流过的电流；
Rij为指定节点所在分区中，节点i到节点j之间的电阻。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述指定节点所在分区内的所有节点的电压偏差UΔ满足：
Figure FDA0002818252020000032
其中，Ui为节点i的测量电压；U0为节点i的参考电压。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述指定节点所在分区的静态电压稳定裕度M满足：
Figure FDA0002818252020000033
Figure FDA0002818252020000034
L＝max{Lij}，M＝(1-L)×100％；
其中，
Rij为所述指定节点所在分区中，节点i到节点j之间的电阻；
Xij为所述指定节点所在分区中，节点i到节点j之间的电抗；
Ui为所述指定节点所在分区中，节点i的测量电压；
Pj为所述指定节点所在分区中，连接到节点j的发电机组的有功功率；
Qj为所述指定节点所在分区中，连接到节点j的发电机组的无功功率。
7.一种电压的控制装置，其特征在于，包括：
监测单元，用于监测配电网中所有节点的电压；
功率调节单元，用于当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且所述指定节点的电压未超出第二电压范围时，通过分布式控制策略调节所述配电网中的节点的功率，其中，所述第一电压范围包含在所述第二电压范围内；当监测结果指示指定节点的电压超出预先设定的第一电压范围，且所述指定节点的电压超出所述第二电压范围时，通过集中式控制策略调节所述配电网中的节点的功率；
电压调整单元，用于根据调节后的节点的功率调整所述指定节点的电压位于所述第一电压范围内；
所述集中式控制策略包括：根据节点之间的电压灵敏度选取先导节点；根据所述配电网中的所有节点的电压与配电网中所有先导节点的功率调节所述先导节点的功率；其中，所述配电网中包括：发电机节点与先导节点，所述电压调整单元还用于通过以下方式调节所述先导节点的功率：
Figure FDA0002818252020000051
其中，
Figure FDA0002818252020000052
为预先设置的控制目标值；
αP为发电机节点；
αG为先导节点；
Figure FDA0002818252020000053
和Uj分别为所述配电网中节点j的参考电压和测量电压；
Figure FDA0002818252020000054
为预先设定的标准化指标；
τ1、τ2、τ3为预先设定的加权系数；
Figure FDA0002818252020000055
为预先设定的节点数量加权系数；
Figure FDA0002818252020000056
和Qj分别为连接到节点j的发电机组的无功功率最大容量和连接到节点j的发电机组发出的无功功率，满足条件
Figure FDA0002818252020000057
qref为节点j发出的无功功率的统一参考值，满足条件
Figure FDA0002818252020000058
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至6中任一项所述的方法。
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