CN110112747B - 基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法及系统 - Google Patents

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CN110112747B CN201811207695.5A CN201811207695A CN110112747B CN 110112747 B CN110112747 B CN 110112747B CN 201811207695 A CN201811207695 A CN 201811207695A CN 110112747 B CN110112747 B CN 110112747B
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    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Abstract

基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法及系统，其特征在于，包括以下步骤：基于配电网拓扑连接关系，获取装有同步量测装置的电压观测节点和无功调节节点的位置及编号；基于所述电压观测节点和无功调节节点的位置，确定各所述无功调节节点相对于各所述电压观测节点的电压控制优先级；基于所述电压观测节点当前的电压量测值和各所述无功调节节点相对于各所述电压观测节点的电压控制优先级进行无功调节。利用同步量测装置电压和功率量测的同步性，得到电压控制的历史信息，通过历史信息对所建立的电压无功灵敏度模型参数进行估计，实现只依赖部分节点的量测信息进行电压控制的目标。

Description

基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电力领域，具体涉及基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法及系统。
背景技术
分布式电源和柔性负荷的接入使得配电网的运行控制面临着诸多挑战，尤其是电压问题严重制约着新能源发电的渗透水平，同时也是需求侧响应需要解决的重要问题。传统的配电网电压控制，通过线路参数和功率量测，建立电压控制优化模型，通过求解优化控制模型得到无功装置的控制策略，进而解决或者缓解电压越限问题。但是对于配电网来说精确获取线路参数比较困难，而且所建立的非线性的优化模型比较复杂，很难做到精确而快速的求解。
利用离线潮流计算，获取电压无功的灵敏度参数，可以将非线性优化问题进行线性化，以提高电压控制问题的求解效率。但是该类方法同样需要获取精确的线路参数以进行潮流计算，进而得到灵敏度参数，因此受到线路参数获取难度和参数精确度的制约。
随着智能配电网技术的发展，配电网的量测装置与水平有了很大的提高，通过量测数据估计配电网的电压功率灵敏度参数逐渐成为可能，尤其是同步量测技术在配电网层面上的发展与应用，可以有效避免线路参数不精确对灵敏度参数估计结果的不良影响。但是在配电层面上大规模配置同步相量量测装置，无论是在配电网运行控制应用的必要性方面，还是在设备安装的经济性方面，都面临着很大的限制。因此在配电网的关键节点安装同步量测装置，在利用同步量测装置对电压控制的同时，利用控制结果对电压无功的灵敏度进行估计，以指导和生成再次发生电压越限时的电压控制策略，提高电压控制的精度，是解决配电网电压问题的重要途径和手段。现有的电压功率灵敏度参数只能够反映在某一运行工况下功率变化与电压变化的近似线性关系，所以当系统的运行工况发生改变时，或者功率变化量较大以至于偏离线性近似假设时，线性的电压功率灵敏度参数将失去精确性，造成电压控制无法达到预想的结果。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的在配电网中精确获取线路参数比较困难，且所建立的非线性的优化模型复杂，难以做到精确而快速的求解的问题，本发明提供基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法及系统。
本发明提供的技术方案是：
基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法，包括以下步骤：
基于配电网拓扑连接关系，获取装有同步量测装置的电压观测节点和无功调节节点的位置信息；
基于所述位置信息获取所述无功调节节点对于所述电压观测节点的电压控制优先级序列；
根据预设条件从所述观测节点中筛选出需要进行无功调节的待调节电压观测节点；
基于所述电压控制优先级序列和预先获得的电压观测节点的电压控制历史记录数，通过无功调节节点对所述待调节电压观测节点进行无功调节。
优选的，所述基于所述位置信息获取所述无功调节节点对于所述电压观测节点的电压控制优先级序列，包括：
所述供电路径上节点与所述电压观测节点的电气距离越远，所述电压控制优先级越高；
根据所述电压控制优先级的高低顺序，确定各所述无功调节节点对供电线路上各节点的电压控制优先级序列。
优选的，所述基于所述位置信息获取所述无功调节节点对于所述电压观测节点的电压控制优先级序列，还包括：
当供电路径含有分支的节点，分支上节点的优先级大于该节点，并且与该节点的电气距离越远，所述电压控制优先级越高。
优选的，所述基于所述位置信息获取所述无功调节节点对于所述电压观测节点的电压控制优先级序列，还包括：
当所述电压观测节点为起始节点时，对于所述电压观测节点的下游节点，距离所述电压观测节点的电气距离越远，电压控制优先级越高，直至供电路径末端。
优选的，所述根据预设条件筛选出需要进行无功调节的待调节电压观测节点，包括：
获取所有电压观测节点的电压偏差值；
选择电压偏差超过预设的电压偏差限值且电压量测值位于控制死区之外的电压观测节点，为需要进行无功调节的待调节电压观测节点。
优选的，所述根据预设条件从所述观测节点中筛选出需要进行无功调节的待调节电压观测节点，之后还包括：
获取无功调节后的电压观测节点的电压、调节前的电压观测节点的电压、无功调节量和无功调节的电压变化量存入电压控制历史记录数库。
优选的，所述基于所述电压控制优先级序列和预先获得的电压观测节点的电压控制历史记录数，通过无功调节节点对所述待调节电压观测节点进行无功调节，包括：
基于所述电压控制优先级序列，依次获取具有足够无功调节资源及调节能力的无功调节节点；
获取所述无功调节节点对于待调节电压观测节点的电压控制历史记录数，并根据所述电压控制历史记录数得到所述无功调节节点对所述待调节电压观测节点的电压控制灵敏度参数；
基于所述电压控制灵敏度参数和预先获取的待调节电压观测节点的当前电压值，确定所述无功调节节点的无功投入量；
根据所述无功投入量进行无功调节。
优选的，所述根据所述电压控制历史记录数得到所述无功调节节点对所述待调节电压观测节点的电压控制灵敏度参数，包括：
当电压控制历史记录数为0时，直接确定无功调节量；
当电压控制历史记录数为1时，通过计算第一灵敏度参数来确定无功调节量；
当电压控制历史记录数为2时，通过计算第一灵敏度参数和第二灵敏度参数来确定无功调节量；
当电压控制历史记录数为3以上时，通过计算第一灵敏度参数、第二灵敏度参数和第三灵敏度参数来确定无功调节量。
优选的，所述当电压控制历史记录数为0时，直接确定无功调节量，如下式所示：
Figure GDA0002098108440000041
式中，ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点当前的电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值。
优选的，所述当电压控制历史记录数为1时，通过计算第一灵敏度参数来确定无功调节量，如下式所示：
当S1≠0，S2＝0时：
Figure GDA0002098108440000042
其中，δU＝min{|Umin-U|，|Umax-U|}；
其中，
Figure GDA0002098108440000043
式中，δU为当前电压测量值与电压限值之间的差值；S1为第一灵敏度参数；S2为第二灵敏度参数；ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点当前的电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值；QR表示节点j的无功剩余容量。
优选的，所述当电压控制历史记录数为2时，通过计算第一灵敏度参数和第二灵敏度参数来确定无功调节量，如下式所示：
Figure GDA0002098108440000044
其中，
Figure GDA0002098108440000045
S1为第一灵敏度参数；S2为第二灵敏度参数；S3为第三灵敏度参数；ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点当前的电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值；QR表示节点j的无功剩余容量。
优选的，所述当电压控制历史记录数为3时，通过计算第一灵敏度参数、第二灵敏度参数和第三灵敏度参数来确定无功调节量，如下式所示：
Figure GDA0002098108440000051
其中，令
Figure GDA0002098108440000052
K2＝S3；
Figure GDA0002098108440000053
其中，i＝1,2,3；b＝[ΔU1，…，ΔUk，…，ΔUN]T；
Figure GDA0002098108440000054
A2＝[ΔQ1，…，ΔQk，…，ΔQN]T
Figure GDA0002098108440000055
式中，S1为第一灵敏度参数；S2为第二灵敏度参数；S3为第三灵敏度参数；ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点当前的电压量测值；ΔUk表示第k个电压变化量的历史记录；ΔQk表示第k个无功调节量的历史记录，k＝1，2，…，N；Uk表示第k个电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值；QR表示节点j的无功剩余容量。
基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制系统，包括：
位置于编号获取模块：基于配电网拓扑连接关系，获取装有同步量测装置的电压观测节点和无功调节节点的位置及编号；
优先级确定模块：基于所述电压观测节点和无功调节节点的位置，确定各所述无功调节节点相对于各所述电压观测节点的电压控制优先级；
无功调节模块：基于所述电压观测节点当前的电压量测值和各所述无功调节节点相对于各所述电压观测节点的电压控制优先级进行无功调节。
优选的，所述优先级确定模块，包括：
基于所述电压观测节点和无功调节节点的位置确定源节点到所述电压观测节点的供电路径；
优先级确定子模块一：所述供电路径上节点与所述电压观测节点的电气距离越远，所述电压控制优先级越高；
优先级确定子模块二：所述电压观测节点的下游节点与所述观测节点的电力距离越远，所述电压控制优先级越高；
优先级确定子模块三：根据所述电压控制优先级的高低顺序，确定各所述无功调节节点对供电线路上各节点的电压控制优先级序列。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法及系统，包括：基于配电网拓扑连接关系，获取装有同步量测装置的电压观测节点和无功调节节点的位置信息；基于所述位置信息获取所述无功调节节点对于所述电压观测节点的电压控制优先级序列；根据预设条件从所述观测节点中筛选出需要进行无功调节的待调节电压观测节点；基于所述电压控制优先级序列和预先获得的电压观测节点的电压控制历史记录数，通过无功调节节点对所述待调节电压观测节点进行无功调节。利用同步量测装置电压和功率量测的同步性，得到电压控制的历史信息，通过历史信息对所建立的电压无功灵敏度模型参数进行估计，实现只依赖部分节点的量测信息进行电压控制的目标。
附图说明
图1为基于同步量测与灵敏度估计的配电网电压控制方法流程；
图2为配电网电压控制判断流程图；
图3为IEEE 33节点算例图；
图4为场景1算例拓扑图；
图5为场景2算例拓扑；
图6为场景2负荷功率及分布式电源出力曲线；
图7为场景2节点33电压控制结果；
图8为场景2节点18电压控制结果。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1：
如图1所示，本发明提供的基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法，包括以下步骤：
S1：基于配电网拓扑连接关系，获取装有同步量测装置的电压观测节点和无功调节节点的位置信息；
获取配电网的拓扑连接关系，设置电压观测节点，获取装有同步量测装置的电压观测节点和具有无功调节资源及调节能力节点的编号；
根据拓扑连接关系、电压观测节点的位置和具有无功调节资源及调节能力节点的位置；
S2：基于所述位置信息获取所述无功调节节点对于所述电压观测节点的电压控制优先级序列；
确定源节点到电压观测节点的供电路径；
从源节点到开始沿着供电路径，根据供电路径上各节点与电压观测节点电气距离的远近，依次对各个节点从低到高进行优先级排序，电气距离越近电压控制优先级越高，直到电压观测节点本身；
对于供电路径上含有分支的节点，分支上节点的优先级大于该节点小于分支节点的下游节点，并按照与分支节点的电气距离进行优先级排序，电气距离越远优先级越高；
对于电压观测节点的下游节点，其优先级大于电压观测节点本身，并从观测节点开始，按照各节点与电压观测节点间的电气距离的远近，依次对下游节点按照从高到低进行排序，电气距离越远，电压控制优先级越高，直到末端节点；
根据网络中各个节点的优先级，确定各具有无功调节资源及调节能力节点间的优先级，并从高到低排列，构成电压控制优先级序列Ki。
S3：根据预设条件从所述观测节点中筛选出需要进行无功调节的待调节电压观测节点；
还包括：获取此时各电压观测节点电压，将控制前的电压、无功投入量和控制后的电压变化量存入电压控制历史记录数库；
S4：基于所述电压控制优先级序列和预先获得的电压观测节点的电压控制历史记录数，通过无功调节节点对所述待调节电压观测节点进行无功调节；
(1)获取各电压观测节点当前的电压量测值，计算各电压观测节点的电压偏差；
(2)得到电压观测节点中电压偏差最大的节点，以及对应的节点编号i，若节点i的电压偏差超过电压偏差限值，且电压量测值位于控制死区之外，进入步骤(3)；否则进入步骤(7)；
(3)根据步骤(2)中得到的节点编号i获取该节点电压控制优先级序列Ki，令电压控制优先级序列检索编号n＝1；
(4)判断电压控制优先级排在第n位的具有无功调节资源及调节能力的节点j是否有无功剩余容量，若有则进入步骤(5)；否则判断是否已经检索完所有具有无功调节资源及调节能力的节点，是则进入步骤(7)，否则n＝n+1，重复步骤(3)；
(5)读取电压控制历史记录数库，计算节点j对节点i的电压控制灵敏度参数S1、S2和S3，同时考虑具有无功调节资源及调节能力的节点j的无功剩余容量，确定节点j的无功投入量；
(6)当节点j的无功投入量达到控制目标时，获取此时各电压观测节点电压，将控制前的电压、无功投入量和控制后的电压变化量存入电压控制历史记录数库，若此时已进入下一控制时步的时间范围则进入步骤(7)，否则返回步骤(1)；
(7)进入下一控制时步，返回步骤(1)
所述基于所述电压观测节点和无功调节节点的位置，确定各所述无功调节节点相对于各所述电压观测节点的电压控制优先级，包括：
基于所述电压观测节点和无功调节节点的位置确定源节点到所述电压观测节点的供电路径；
所述供电路径上节点与所述电压观测节点的电气距离越远，所述电压控制优先级越高；
所述电压观测节点的下游节点与所述观测节点的电力距离越远，所述电压控制优先级越高；
根据所述电压控制优先级的高低顺序，确定各所述无功调节节点对供电线路上各节点的电压控制优先级序列。
所述根据所述拓扑连接关系、电压观测节点、无功调节节点位置，设置各电压观测节点的电压控制优先级，还包括：
当供电线路上含有分支的节点，分支上节点的优先级大于该节点，并且与该节点的电气距离越远，所述电压控制优先级越高。
如图2所示，基于所述电压观测节点当前的电压量测值和各所述无功调节节点相对于各所述电压观测节点的电压控制优先级进行无功调节，包括：
获取电压观测节点中的最大电压偏差节点，并获取电压偏差值；
判断所述电压偏差值是否超过电压偏差限值；若所述电压偏差超过所述电压偏差限值且电压量测值位于控制死区之外，则按所述电压控制优先级序列对所述最大电压偏差节点进行无功调节，否则进行下一控制时步；
所述若所述电压偏差超过所述电压偏差限值且电压量测值位于控制死区之外，则按所述电压控制优先级序列对所述最大电压偏差节点进行无功调节，包括：
按所述电压控制优先级序列中的检索编号顺序对所述最大电压偏差节点进行无功调节，直到所述最大电压偏差节点的电压偏差在预先设置的电压偏差限值之内。
所述无功调节，包括：
获取所述最大电压偏差节点的电压控制历史记录数库；并确定所述电压控制优先级序列中，对所述最大电压偏差节点实现无功调节的无功调节节点；
根据所述电压控制历史记录数，计算所述无功调节节点对所述最大电压偏差节点的电压控制灵敏度参数，并基于所述电压控制灵敏度参数计算无功投入量；
根据所述无功投入量进行无功调节。
所述根据所述电压控制历史记录数，计算所述无功调节节点对所述最大电压偏差节点的电压控制灵敏度参数包括：
若所述电压控制记录数为0时，所述电压控制灵敏度参数按下式计算：S1＝0，S2＝0，S3＝0；
若所述电压控制记录数为1时，所述电压控制灵敏度参数按下式计算：
Figure GDA0002098108440000101
S2＝0，S3＝0；
若所述电压控制记录数为2时，所述电压控制灵敏度参数按下式计算：
Figure GDA0002098108440000102
Figure GDA0002098108440000105
S3＝0
若所述电压控制记录数大于等于3时，所述电压控制灵敏度参数按下式计算：
S＝(ATA)-1ATb
S＝[S1；S2；S3]
其中，
Figure GDA0002098108440000103
A2＝[ΔQ1，…，ΔQk，…，ΔQN]T
Figure GDA0002098108440000104
A＝[A1 A2 A3]
b＝[ΔU1，…，ΔUk，…，ΔUN]T
式中S1为灵敏度1，S2为灵敏度2，S3为灵敏度3，ΔQk表示第k个无功调节量的历史记录，ΔUk表示第k个电压变化量的历史记录，Uk表示第k个电压量测值。
所述基于所述电压控制灵敏度参数计算无功投入量，按下式计算：
当S1＝0时：
若U＜Umin，ΔQ＝1kVar；
若U＞Umax，ΔQ＝-1kVar；
当S1≠0，S2＝0时：
若U＜Umin，
Figure GDA0002098108440000111
若U＞Umax，
Figure GDA0002098108440000112
其中，δU＝min{|Umin-U|，|Umax-U|}；
当S1≠0，S2≠0，S3＝0时：
若U＜Umin，
Figure GDA0002098108440000113
若U＞Umax，
Figure GDA0002098108440000114
当S1≠0，S2≠0，S3≠0时：令
Figure GDA0002098108440000115
K2＝S3，
若U＜Umin，
Figure GDA0002098108440000116
若U＞Umax，
Figure GDA0002098108440000117
式中，ΔQ为无功投入量，U表示节点i当前的电压量测值，Umax表示电压上限值，Umin表示电压下限值，QR表示节点j的无功剩余容量。
所述无功调节还包括：
按照待调节电压观测节点的电压偏差值的大小进行排序，得到调节顺序，按照所述调节顺序，通过无功调节节点对所述待调节电压观测节点依次进行调节。
实施例2：
基于同一种发明构思，本发明还提供了基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制系统，包括：
基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制系统，包括：
位置于编号获取模块：基于配电网拓扑连接关系，获取装有同步量测装置的电压观测节点和无功调节节点的位置及编号；
优先级确定模块：基于所述电压观测节点和无功调节节点的位置，确定各所述无功调节节点相对于各所述电压观测节点的电压控制优先级；
无功调节模块：基于所述电压观测节点当前的电压量测值和各所述无功调节节点相对于各所述电压观测节点的电压控制优先级进行无功调节。
所述优先级确定模块，包括：
基于所述电压观测节点和无功调节节点的位置确定源节点到所述电压观测节点的供电路径；
优先级确定子模块一：所述供电路径上节点与所述电压观测节点的电气距离越远，所述电压控制优先级越高；
优先级确定子模块二：所述电压观测节点的下游节点与所述观测节点的电力距离越远，所述电压控制优先级越高；
优先级确定子模块三：根据所述电压控制优先级的高低顺序，确定各所述无功调节节点对供电线路上各节点的的电压控制优先级序列。
所述优先级确定模块，还包括：
优先级确定子模块四：当供电线路上含有分支的节点，分支上节点的优先级大于该节点，并且与该节点的电气距离越远，所述电压控制优先级越高。
基于所述无功调节模块，包括：
差值计算子模块：获取电压观测节点中的最大电压偏差节点，并获取电压偏差值；
判断子模块：判断所述电压偏差值是否超过电压偏差限值；若所述电压偏差超过所述电压偏差限值且电压量测值位于控制死区之外，则按所述电压控制优先级序列对所述最大电压偏差节点进行无功调节，否则进行下一控制时步；
所述判断子模块包括：
调节单元：按所述电压控制优先级序列中的检索编号顺序对所述最大电压偏差节点进行无功调节，直到所述最大电压偏差节点的电压偏差在预先设置的电压偏差限值之内。
所调节单元，包括：
调节子单元：获取所述最大电压偏差节点的电压控制历史记录数；并确定所述电压控制优先级序列中，对所述最大电压偏差节点实现无功调节的无功调节节点；
计算子单元：根据所述电压控制历史记录数，计算所述无功调节节点对所述最大电压偏差节点的电压控制灵敏度参数，并基于所述电压控制灵敏度参数计算无功投入量；
根据所述无功投入量进行无功调节。
所述计算子单元：通过下式计算电压控制灵敏度参数：
若所述电压控制记录数为0时，所述电压控制灵敏度参数按下式计算：S1＝0，S2＝0，S3＝0；
若所述电压控制记录数为1时，所述电压控制灵敏度参数按下式计算：
Figure GDA0002098108440000131
S2＝0，S3＝0；
若所述电压控制记录数为2时，所述电压控制灵敏度参数按下式计算：
Figure GDA0002098108440000132
Figure GDA0002098108440000133
S3＝0
若所述电压控制记录数大于等于3时，所述电压控制灵敏度参数按下式计算：
S＝(ATA)-1ATb
S＝[S1；S2；S3]
其中，
Figure GDA0002098108440000141
A2＝[ΔQ1，…，ΔQk，…，ΔQN]T
Figure GDA0002098108440000142
A＝[A1 A2 A3]
b＝[ΔU1，…，ΔUk，…，ΔUN]T
式中S1为灵敏度1，S2为灵敏度2，S3为灵敏度3，ΔQk表示第k个无功调节量的历史记录，ΔUk表示第k个电压变化量的历史记录，Uk表示第k个电压量测值。
所述计算子单元：通过下式计算无功投入量：
当S1＝0时：
若U＜Umin，ΔQ＝1kVar；
若U＞Umax，ΔQ＝-1kVar；
当S1≠0，S2＝0时：
若U＜Umin，
Figure GDA0002098108440000143
若U＞Umax，
Figure GDA0002098108440000144
其中，δU＝min{|Umin-U|，|Umax-U|}；
当S1≠0，S2≠0，S3＝0时：
若U＜Umin，
Figure GDA0002098108440000151
若U＞Umax，
Figure GDA0002098108440000152
当S1≠0，S2≠0，S3≠0时：令
Figure GDA0002098108440000153
K2＝S3，
若U＜Umin，
Figure GDA0002098108440000154
若U＞Umax，
Figure GDA0002098108440000155
式中，ΔQ为无功投入量，U表示节点i当前的电压量测值，Umax表示电压上限值，Umin表示电压下限值，QR表示节点j的无功剩余容量。
实施例3：
采用IEEE 33节点算例对本发明提出的方法进行验证，IEEE 33节点算例的网络拓扑连接关系如图3所示，系统的基准容量为1MVA，基准电压为12.66kV。设置电压偏差的限值为5％，电压控制下限值为0.95，上限值为1.05，电压下限的控制死区为[0.949，0.951]，上限的控制死区为[1.049，1.051]。
为验证本发明方法的先进性，采取如下两种场景进行分析：
场景1，在节点33接入可连续调节的无功补偿装置，设置节点33位电压观测节点，并接入同步量测装置对该节点的电压进行观测，如图4所示，分别采用离线的潮流雅可比矩阵求逆方式、单参数计算方式、双参数计算方式和三参数的计算方式，进行电压控制，并且将不同方法得到的灵敏度参数分别应用于不同的负荷水平下。
场景2，分别在节点12、14、18、30和33接入分布式电源，拓扑如图5所示，设置节点18和节点33位电压观测节点，分布式电源的类型和容量如表1所示，分布式电源的无功功率可以连续调节，其最大无功输出功率
Figure GDA0002098108440000156
与分布式电源额定容量CDC和输出的有功功率PDC之间满足如下式所示的关系；将1天分成96个离散的时间断面，电压控制的时间步长为15分钟，进行电压控制，负荷曲线以及光伏和风机的出力系数曲线如图6所示。
Figure GDA0002098108440000161
场景1计算得到的灵敏度参数如表2所示，当前负荷水平下的电压控制结果如表3所示，不同负荷水平下的电压控制结果如表4所示；场景2的电压控制结果如图7和图8所示。
执行计算的计算机硬件环境为Intel(R)Xeon(R)CPU E5-1620，主频为3.70GHz，内存为32GB。
从表2中可以看出，当采用单个参数近似电压变化与无功变化之间的关系时，得到的计算结果与通过离线的潮流计算得到的当下的电压灵敏度参数基本相同，说明通过量测数据可以有效的计算放映电压与无功功率间关系的灵敏度参数。从表3中可以看出，与采用离线潮流计算的到灵敏度参数和同步量测单参数相比，采用同步量测双参数和三参数的电压控制能够实现更加精确的控制结果，满足电压控制的要求。从表4可以看出，随着负荷水平的变化采用离线潮流计算、同步量测单参数和同步量测双参数的电压控制结果无法满足设定的控制死区的要求，而同步量测三参数的电压控制结果能够在不同负荷水平下更精确的反映，电压与无功变化之间的关系。这是由于在三参数的模型中引入了与观测节点的电压相关联的参数，使得所采用的电压功率灵敏度参数能够跟随观测节点电压的变化进行动态调整，以实现灵敏度关系的精确反映。而其他方法，当系统的运行工况发生变化时将失去精确性。从图7和图8中可以看出，利用本发明提出的电压控制方法，节点33和节点18的电压均被控制在了合理分范围内，因此本发明的方法同样适用于含有多个观测节点、多个具有无功调节资源及调节能力节点在多时间尺度上的应用。
表1分布式电源参数
Figure GDA0002098108440000162
Figure GDA0002098108440000171
表2场景1电压无功灵敏度参数
Figure GDA0002098108440000172
表3场景1电压控制结果
Figure GDA0002098108440000173
表4场景1不同负荷水平下电压控制结果
Figure GDA0002098108440000174
Figure GDA0002098108440000181
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于配电网拓扑连接关系，获取装有同步量测装置的电压观测节点和无功调节节点的位置信息；
基于所述位置信息获取所述无功调节节点对于所述电压观测节点的电压控制优先级序列；
根据预设条件从所述观测节点中筛选出需要进行无功调节的待调节电压观测节点；
基于所述电压控制优先级序列和预先获得的电压观测节点的电压控制历史记录数，通过无功调节节点对所述待调节电压观测节点进行无功调节；
所述基于所述电压控制优先级序列和预先获得的电压观测节点的电压控制历史记录数，通过无功调节节点对所述待调节电压观测节点进行无功调节，包括：
基于所述电压控制优先级序列，依次获取具有足够无功调节资源及调节能力的无功调节节点；
获取所述无功调节节点对于待调节电压观测节点的电压控制历史记录数，并根据所述电压控制历史记录数得到所述无功调节节点对所述待调节电压观测节点的电压控制灵敏度参数；
基于所述电压控制灵敏度参数和预先获取的待调节电压观测节点的当前电压值，确定所述无功调节节点的无功投入量；
根据所述无功投入量进行无功调节；
所述根据所述电压控制历史记录数得到所述无功调节节点对所述待调节电压观测节点的电压控制灵敏度参数，包括：
当电压控制历史记录数为0时，直接确定无功调节量；
当电压控制历史记录数为1时，通过计算第一灵敏度参数来确定无功调节量；
当电压控制历史记录数为2时，通过计算第一灵敏度参数和第二灵敏度参数来确定无功调节量；
当电压控制历史记录数为3以上时，通过计算第一灵敏度参数、第二灵敏度参数和第三灵敏度参数来确定无功调节量；
所述当电压控制历史记录数为0时，直接确定无功调节量，如下式所示：
Figure FDA0003080088510000011
式中，ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点节点当前的电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值；
所述当电压控制历史记录数为1时，通过计算第一灵敏度参数来确定无功调节量，如下式所示：
当S1≠0，S2＝0时：
Figure FDA0003080088510000021
其中，δU＝min{|UminU|，|Umax-U|}；
其中，
Figure FDA0003080088510000022
式中，δU为当前电压测量值与电压限值之间的差值；
S1为第一灵敏度参数；S2为第二灵敏度参数；ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点当前的电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值；QR表示节点j的无功剩余容量；
所述当电压控制历史记录数为2时，通过计算第一灵敏度参数和第二灵敏度参数来确定无功调节量，如下式所示：
Figure FDA0003080088510000023
其中，
Figure FDA0003080088510000024
S1为第一灵敏度参数；S2为第二灵敏度参数；ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点当前的电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值；QR表示节点j的无功剩余容量；
所述当电压控制历史记录数为3时，通过计算第一灵敏度参数、第二灵敏度参数和第三灵敏度参数来确定无功调节量，如下式所示：
Figure FDA0003080088510000025
其中，令
Figure FDA0003080088510000031
K2＝S3；
Figure FDA0003080088510000032
其中，i＝1，2，3；b＝[ΔU1，…，ΔUk，…，ΔUN]T；
Figure FDA0003080088510000033
A2＝[ΔQ1，…，ΔQk，…，ΔQN]T
Figure FDA0003080088510000034
式中，S1为第一灵敏度参数；S2为第二灵敏度参数；S3为第三灵敏度参数；ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点当前的电压量测值；ΔUk表示第k个电压变化量的历史记录；ΔQk表示第k个无功调节量的历史记录，k＝1，2，…，N；Uk表示第k个电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值；QR表示节点j的无功剩余容量。
2.如权利要求1所述的基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法，其特征在于，所述基于所述位置信息获取所述无功调节节点对于所述电压观测节点的电压控制优先级序列，包括：
供电路径上节点与所述电压观测节点的电气距离越远，所述电压控制优先级越高；
根据所述电压控制优先级的高低顺序，确定各所述无功调节节点对供电线路上各节点的电压控制优先级序列。
3.如权利要求2所述的基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法，其特征在于，所述基于所述位置信息获取所述无功调节节点对于所述电压观测节点的电压控制优先级序列，还包括：
当供电路径含有分支的节点时，分支上节点的优先级大于该节点，并且与该节点的电气距离越远，所述电压控制优先级越高。
4.如权利要求2所述的基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法，其特征在于，所述基于所述位置信息获取所述无功调节节点对于所述电压观测节点的电压控制优先级序列，还包括：
当所述电压观测节点为起始节点时，对于所述电压观测节点的下游节点，距离所述电压观测节点的电气距离越远，电压控制优先级越高，直至供电路径末端。
5.如权利要求1所述的基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法，其特征在于，所述根据预设条件筛选出需要进行无功调节的待调节电压观测节点，包括：
获取所有电压观测节点的电压偏差值；
选择电压偏差超过预设的电压偏差限值且电压量测值位于控制死区之外的电压观测节点，为需要进行无功调节的待调节电压观测节点。
6.如权利要求1所述的基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制方法，其特征在于，所述根据预设条件从所述观测节点中筛选出需要进行无功调节的待调节电压观测节点，之后还包括：
获取无功调节后的电压观测节点的电压、调节前的电压观测节点的电压、无功调节量和无功调节的电压变化量存入电压控制历史记录数库。
7.基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制系统，其特征在于，包括：
位置与编号获取模块：基于配电网拓扑连接关系，获取装有同步量测装置的电压观测节点和无功调节节点的位置及编号；
优先级确定模块：基于所述电压观测节点和无功调节节点的位置，确定各所述无功调节节点相对于各所述电压观测节点的电压控制优先级序列；
无功调节模块：基于所述电压控制优先级序列和预先获得的电压观测节点的电压控制历史记录数，通过无功调节节点对待调节电压观测节点进行无功调节，包括：
基于所述电压控制优先级序列，依次获取具有足够无功调节资源及调节能力的无功调节节点；
获取所述无功调节节点对于待调节电压观测节点的电压控制历史记录数，并根据所述电压控制历史记录数得到所述无功调节节点对所述待调节电压观测节点的电压控制灵敏度参数；
基于所述电压控制灵敏度参数和预先获取的待调节电压观测节点的当前电压值，确定所述无功调节节点的无功投入量；
根据所述无功投入量进行无功调节；
所述根据所述电压控制历史记录数得到所述无功调节节点对所述待调节电压观测节点的电压控制灵敏度参数，包括：
当电压控制历史记录数为0时，直接确定无功调节量；
当电压控制历史记录数为1时，通过计算第一灵敏度参数来确定无功调节量；
当电压控制历史记录数为2时，通过计算第一灵敏度参数和第二灵敏度参数来确定无功调节量；
当电压控制历史记录数为3以上时，通过计算第一灵敏度参数、第二灵敏度参数和第三灵敏度参数来确定无功调节量；
所述当电压控制历史记录数为0时，直接确定无功调节量，如下式所示：
Figure FDA0003080088510000051
式中，ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点当前的电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值；
所述当电压控制历史记录数为1时，通过计算第一灵敏度参数来确定无功调节量，如下式所示：
当S1≠0，S2＝0时：
Figure FDA0003080088510000052
其中，δU＝min{|UminU|，|Umax-U|}；
其中，
Figure FDA0003080088510000053
式中，δU为当前电压测量值与电压限值之间的差值；
S1为第一灵敏度参数；S2为第二灵敏度参数；ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点当前的电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值；QR表示节点j的无功剩余容量；
所述当电压控制历史记录数为2时，通过计算第一灵敏度参数和第二灵敏度参数来确定无功调节量，如下式所示：
Figure FDA0003080088510000054
其中，
Figure FDA0003080088510000055
S1为第一灵敏度参数；S2为第二灵敏度参数；ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点当前的电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值；QR表示节点j的无功剩余容量；
所述当电压控制历史记录数为3时，通过计算第一灵敏度参数、第二灵敏度参数和第三灵敏度参数来确定无功调节量，如下式所示：
Figure FDA0003080088510000061
其中，令
Figure FDA0003080088510000062
K2＝S3；
Figure FDA0003080088510000063
其中，i＝1，2，3；b＝[ΔU1，…，ΔUk，…，ΔUN]T；
Figure FDA0003080088510000064
A2＝[ΔQ1，…，ΔQk，…，ΔQN]T
Figure FDA0003080088510000065
式中，S1为第一灵敏度参数；S2为第二灵敏度参数；S3为第三灵敏度参数；ΔQ为无功投入量；U表示待调节电压观测节点当前的电压量测值；ΔUk表示第k个电压变化量的历史记录；ΔQk表示第k个无功调节量的历史记录，k＝1，2，…，N；Uk表示第k个电压量测值；Umax表示电压上限值；Umin表示电压下限值；QR表示节点j的无功剩余容量。
8.如权利要求7所述的基于同步测量与灵敏度估计的配电网电压控制系统，其特征在于，所述优先级确定模块，包括：
基于所述电压观测节点和无功调节节点的位置确定源节点到所述电压观测节点的供电路径；
优先级确定子模块一：所述供电路径上节点与所述电压观测节点的电气距离越远，所述电压控制优先级越高；
优先级确定子模块二：所述电压观测节点的下游节点与所述观测节点的电力距离越远，所述电压控制优先级越高；
优先级确定子模块三：根据所述电压控制优先级的高低顺序，确定各所述无功调节节点对供电线路上各节点的电压控制优先级序列。
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