CN110535180A - 基于灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法 - Google Patents

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CN110535180A CN201910873115.4A CN201910873115A CN110535180A CN 110535180 A CN110535180 A CN 110535180A CN 201910873115 A CN201910873115 A CN 201910873115A CN 110535180 A CN110535180 A CN 110535180A
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Abstract

本发明公开了一种基于灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法，至少包括以下步骤：步骤S1：根据灵活资源与传统调压设备信息制定日前规划；步骤S2：根据配电网潮流进行实时控制，以确保电压合格情况下使综合成本最低；采用本发明的技术方案，可通过灵活资源的功率调节和传统配电网调压设备的协调控制，实现源‑网‑荷协调的电压控制，能够有效减轻在大规模光伏发电和电动汽车接入下的配电网电压控制压力。

Description

基于灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法
技术领域
本发明涉及电力需求响应和配电网电压控制领域，具体而言，是基于灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法，实现源-网-荷协调的配电网电压控制。
背景技术
由于光伏发电输出本身有间歇性、波动性的特点，大规模光伏发电接入低压配电网会造成诸多风险，例如逆潮流引起过电压、电压波动加剧。另一方面，具有随机性、分散性特点的电动汽车充电负荷将成为一种新型负荷，大量电动汽车在负荷峰值时段充电会导致配电网节点欠电压问题，对配电网的安全稳定运行造成威胁。随着智能电网的发展，配电网的电压控制问题越来越受到国内外学者们的关注。
配电网的有载调压抽头变压器(0LTC)、馈线分级调压器(SVR)通过抽头操作可以整体调节配电网内的电压，是最直接的调压方式。基于多代理系统的OLTC和SVR控制方案，用来解决高比例光伏发电接入引起的过电压问题，通过多代理与“记忆黑板”的有限通信实现各个抽头的优化控制。OLTC和SVR的抽头调节是对整体节点电压的调节，然而，配电线各条出线的负荷曲线各有不同，光伏发电的接入量各有不同，配电线的长度、压降也不同，该方法不能保证所有节点的电压都满足要求，因此缺乏一定的灵活性。出利用远程节点电压监控的方法决定OLTC的动作，从而减少抽头的操作量；当多个节点电压特性不同时，利用电容组补充电压控制，从而提高灵活性。由于光伏发电有着间歇性的特点，输出功率随天气变化波动大，大规模光伏发电接入势必会增大配电网内电压的波动。然而，OLTC等变压器抽头操作有时间延迟，频繁操作也会影响设备寿命。因此，单靠变压器抽头调节将很难满足未来配电网电压控制的需求。
因OLTC在调节配电网电压时具有灵活性和针对性较差的特点，利用无功补偿对配电网进行电压控制是配电网常用的方法。配电网的无功功率设备包括并联电容器、静止同步补偿器(distribution network static synchronous compensators，DSTATCOM)、静止型无功补偿装置(static var compensator，SVC)。例如利用敏感系数法进行局部无功控制来解决过电压问题，并优化系统的无功引入量、基于静止同步补偿器的主动配电网分区电压控制。
随着信息通信技术的发展以及用户侧灵活资源应用的不断推广，用户侧灵活资源可为电网提供削峰填谷、频率调节、电压调节等诸多辅助服务。如空调负荷的主动响应策略、基于多代理系统的用户侧有功负荷和电动汽车的配电网电压协调控制方法。在考虑灵活资源的配电网电压控制方面，国内外许多研究工作，但多为只考虑单一或少数几种灵活资源的配电网电压控制，对灵活资源也未进行具体建模；许多研究只考虑解决过电压或欠电压单一问题，而没有考虑配电网需要在一天的不同时间解决过电压和欠电压问题。
故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种基于灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法，通过对配电网实时电压分级，在不同级别的电压下在灵活资源的有功调节、无功调节、传统调压设备调节中选择其中之一参与配电网的电压调节，从而充分发挥灵活资源有功调节的优势，减少传统调压设备参与调压的次数，降低其维护成本。
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：
基于灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法，包括以下步骤：
步骤S1：根据灵活资源与传统调压设备信息制定日前规划；
步骤S2：根据配电网潮流进行实时控制，以确保电压合格情况下使综合成本最低；
其中，步骤S1中灵活资源包括分布在配电网侧的柔性负荷以及分布式电源等在内的种类多、基数大、分布广的可控单元。
其中，所述步骤S1进一步包括以下步骤：
步骤S11：对柔性负荷进行日前初始规划。
在该步骤涉及的模型中，，柔性负荷是指通过一定的控制调节手段可使其功率在不同时段之间转移或在某一集合内变化的负荷，包括电动汽车、分布式储能、空调、热泵、洗衣机；分布式电源是指分散布置在用户侧的发电单元，包括光伏发电、燃气机组小型发电单元。传统调压设备(OLTC，SC)的接头初值设为其中心值，根据日前电价，非柔性负荷数据，分布式电源发电数据通过潮流计算评估网内电压。目的函数优化如下：
其中λ∈(0.1)是权重系数，(1)中λ的值越大，目标函数中的电力成本越低。在(1)中，第一部分为第二天同一分系统下所有用户的总电费，第二部分为客户节点的电压越限次数。Ψbuy(t)是客户从日前市场购买电力的成本，ψsell(t)是用户的分布式发电向市场销售电力所得的收入。ψFIT(t)为太阳能分布式发电补贴，CFIT是补贴价格，FIT由用户的剩余电量来评估，Cbuy和Csell分别为日前的买电价格和售电价格，Nc是客户总数。Vmin和Vmax分别是电压的下限和上限。
优化的约束条件为电力系统潮流等式，柔性负荷参数如下：
电力系统潮流等式：
V0＝Vsub(1+tp.γ) (26)
其中，Nc为除变电站节点以外的所有节点的集合，Vsub是配电变压器的额定二次电压，tp为OLTC的位置，γ为变化的百分比。Vi和Vj是节点i和节点j处的电压。和分别为节点i处的有功功率和无功功率。Gij是节点导纳矩阵中元素的实部，Bu是节点导纳矩阵中元素的虚部，δij是电压角的差。
柔性负荷约束：
其中，和分别是额定功率，启动时间和A客户i的k号设备的最小工作时间。
步骤S12：对传统调压设备日前投切方案的优化。
在该步骤中，传统调压设备包括有载调压抽头变压器(OLTC)、电容器组(SC)。
该方案通过确保电压在合理的范围内，达到设备操作的经济性。优化中以设备动作成本和配电网有功网损最小为目标函数，约束考虑OLTC，SC的动作时间间隔、动作总次数以及电压合理范围。从经济性出发，OLTC、SC的动作成本可通过全寿命周期的动作成本衡量。设备的全寿命周期成本表达式如下：
L＝CI+CO+CM+CF+CD (31)
其中，CI为投资成本，CO为运行成本，CM为检修成本，CF为故障成本，CD为退役成本。
在调压过程中，用OLTC、SC的单位动作成本乘以动作次数作为其总的动作成本。表达式如下：
CT_SC＝Cone_SC*x_SC (33)
CT_OLTC＝Cone_OLTC*x_OLTC (34)
其中，Cone为设备的单次动作成本，X为设备设计动作次数，x_SC和x_OLTC分别为SC和OLTC日前优化中的动作次数，CT_SC和CT_OLTC分别为SC和OLTC的动作总成本。
基于以上，OLTC、SC日前投切方案的优化目标函数可设定为：
约束为：OLTC、SC的动作时间间隔、动作总次数以及电压合理范围。
若以上OLTC、SC日前投切方案无法取得可行解，说明柔性负荷的规划中电压越限情况严重，OLTC、SC的投切无法调整电压到合理范围内。此时，增大式(36)中的参数λ，降低柔性负荷日前规划中的电压越限次数。
步骤S13：对柔性负荷进行日前再优化。
与第一步不同的是，目标函数将变为：
约束条件中考虑电压合理范围约束，即：
Vmin≤Vi(t)≤Vmax (38)
其中V(t)是用户节点在t的电压，Vmin和Vmax分别是电压允许范围的下限值和上限值。电压越限即当电压低于下限值或超过上限值。
通过第三步优化计算的柔性负荷规划作为接下一天的运行方案。
步骤S2：实时控制实对日前非柔性负荷和光伏发电预测误差的修正，通过分级电压控制实现。分级电压控制的实现是在电压允许范围内将电压分为利用OLTC调节区域(233.2V～235.4V/204.6V～206.8V)，利用无功功率调节区域(228.8V～233.2V/206.8V～211.2V)，利用有功功率调节区域(222.2V～228.8V/211.2V～217.8V)，安全区域(217.8V～222.2V)四个区域。在安全区域(217.8V～222.2V)时不需要进行电压调节。当配电网中有节点电压进入有功功率调节区域(222.2V～228.8V/211.2V～217.8V)时，灵活资源的有功功率调节将被用于调节电压。当可用的有功调节资源用尽，电压仍处于有功功率调节区间(222.2V～228.8V/211.2V～217.8V)时，此时电压还没有突破的趋势，系统暂不动作。而当有节点电压到达无功功率调节区域(228.8V～233.2V/206.8V～211.2V)时，灵活资源的无功功率将被用来调节电压。同理，当无功资源用尽，电压仍处于无功功率调节区域(228.8V～233.2V/206.8V～211.2V)时，调节系统将不作调整。而当电压突破至OLTC调节区域(233.2V～235.4V/204.6V～206.8V)时，为了防止配电网电压越限，OLTC将进行抽头调节，使得电压进入安全区域(233.2V～235.4V/204.6V～206.8V)。由于配电网电压变化是非线性的，即调节某一节点的电压会对其他节点产生非线性的影响。利用电压敏感系数法建立电压调节量和有功、无功功率调节量的关系。根据牛顿-拉夫逊潮流计算的雅克比矩阵逆矩阵，得到电压变化量和功率变化量的关系，如式(19)、(20)所示
其中，S为雅克比矩阵的逆矩阵。在式(19)中Δθ和ΔU实现解耦。ΔU，即电压的变化的可由式(21)计算得到。
ΔU＝SUP·ΔP+SUQ·ΔQ (41)
实时控制中，灵活资源的有功功率和无功功率调整是在不同电压区域中，因此在C或B区域时，令ΔP或ΔQ为0，由电压的需要调节量即可计算出需要的有功或无功的调节量。
与现有技术相比，本发明的技术效果如下：
相较于空调负荷的主动响应策略、基于多代理系统的用户侧有功负荷和电动汽车的配电网电压协调控制方法而言，目前在考虑灵活资源的配电网电压控制方面，调压方案多只考虑单一或少数几种灵活资源的配电网电压控制，且而没有考虑配电网需要在一天的不同时间解决过电压和欠电压问题。
本发明主要特征在于调压时将灵活资源与传统调压设备相结合，在调压时充分地调动了多种灵活资源，极大地降低OLTC抽头的动作频率进而起到保护传统调压设备的作用；由于本发明的另一主要特征在于将详细的日前规划与实时控制相结合，可在一天的不同时间解决配电网过电压和欠电压问题。
附图说明
图1为本发明灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法实施的整体系统结构示意图。
图2为本发明中实施步骤图。
图3为本发明中日前规划示意图。
图4为本发明中实时控制中电压分级调节示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便更清楚、完整地描述本发明的内容。但需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。
参见图1，所示为本发明方法实施的整体系统结构示意图，该系统包括配电网电压控制中心，传统调压设备及其控制模块，灵活资源及其控制模块。
其中，配电网电压控制中心与灵活资源控制模块，传统调压设备控制模块，配电网直接相连，灵活资源控制模块与可利用的灵活资源相连，传统调压设备控制设备与传统调压设备相连。
其中，灵活资源包括分布在配电网侧的柔性负荷以及分布式电源等在内的种类多、基数大、分布广的可控单元。
其中，柔性负荷是指通过一定的控制调节手段可使其功率在不同时段之间转移或在某一集合内变化的负荷，包括电动汽车、分布式储能、空调、热泵、洗衣机；分布式电源是指分散布置在用户侧的发电单元，包括光伏发电、燃气机组小型发电单元。传统调压设备包括有载调压抽头变压器(OLTC)，电容器组(SC)。
参见图2，所示为本发明灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法的控制流程图，其中，控制步骤包括日前规划和实时控制两步。日前规划每24h进行一次，根据负荷预测，发电预测，日前电价制定日前灵活资源规划，OLTC、SC的投切规划。使调节的综合成本最低。实时控制
参见图3，所示为日前规划的流程框图，其中，日前规划包括以下三步：
S1.对柔性负荷进行日前初始规划。
在该步骤涉及的模型中，传统调压设备(OLTC，SC)的接头初值设为其中心值，根据日前电价，非柔性负荷数据，分布式电源发电数据通过潮流计算评估网内电压。目的函数优化如下：
其中λ∈(0.1)是权重系数，(1)中λ的值越大，目标函数中的电力成本越低。在(1)中，第一部分为第二天同一分系统下所有用户的总电费，第二部分为客户节点的电压越限次数。Ψbuy(t)是客户从日前市场购买电力的成本，ψsell(t)是用户的分布式发电向市场销售电力所得的收入。ψFIT(t)为太阳能分布式发电补贴，CFIT是补贴价格，FIT由用户的剩余电量来评估，Cbuy和Csell分别为日前的买电价格和售电价格，Nc是客户总数。Vmin和Vmax分别是电压的下限和上限。
优化的约束条件为电力系统潮流等式，柔性负荷参数如下：
电力系统潮流等式：
V0＝Vsub(1+tp.γ) (46)
其中，Nc为除变电站节点以外的所有节点的集合，Vsub是配电变压器的额定二次电压，tp为OLTC的位置，γ为变化的百分比。Vi和Vj是节点i和节点j处的电压。和分别为节点i处的有功功率和无功功率。Gij是节点导纳矩阵中元素的实部，Bu是节点导纳矩阵中元素的虚部，δij是电压角的差。
柔性负荷约束：
其中，和分别是额定功率，启动时间和A客户i的k号设备的最小工作时间。
S2.对传统调压设备日前投切方案的优化。
在该步骤中，该方案通过确保电压在合理的范围内，达到设备操作的经济性。优化中以设备动作成本和配电网有功网损最小为目标函数，约束考虑OLTC，SC的动作时间间隔、动作总次数以及电压合理范围。从经济性出发，OLTC、SC的动作成本可通过全寿命周期的动作成本衡量。设备的全寿命周期成本表达式如下：
L＝CI+CO+CM+CF+CD (51)
其中，CI为投资成本，CO为运行成本，CM为检修成本，CF为故障成本，CD为退役成本。
在调压过程中，用OLTC、SC的单位动作成本乘以动作次数作为其总的动作成本。表达式如下：
CT_SC＝Cone_SC*x_SC (53)
CT_OLTC＝Cone_OLTC*x_OLTC (54)
其中，Cone为设备的单次动作成本，X为设备设计动作次数，x_SC和x_OLTC分别为SC和OLTC日前优化中的动作次数，CT_SC和CT_OLTC分别为SC和OLTC的动作总成本。
基于以上，OLTC、SC日前投切方案的优化目标函数可设定为：
约束为：OLTC、SC的动作时间间隔、动作总次数以及电压合理范围。
若以上OLTC、SC日前投切方案无法取得可行解，说明柔性负荷的规划中电压越限情况严重，OLTC、SC的投切无法调整电压到合理范围内。此时，增大式(1)中的参数λ，降低柔性负荷日前规划中的电压越限次数。
S3.对柔性负荷进行日前再优化。
与第一步不同的是，目标函数将变为：
约束条件中考虑电压合理范围约束，即：
Vmin≤Vi(t)≤Vmax (57)
其中V(t)是用户节点在t的电压，Vmin和Vmax分别是电压允许范围的下限值和上限值。电压越限即当电压低于下限值或超过上限值。
通过第三步优化计算的柔性负荷规划作为接下一天的运行方案。
参见图4，实时控制实对日前非柔性负荷和光伏发电预测误差的修正，通过分级电压控制实现。分级电压控制的实现是在电压允许范围内将电压分为利用OLTC调节区域(233.2V～235.4V/204.6V～206.8V)，利用无功功率调节区域(228.8V～233.2V/206.8V～211.2V)，利用有功功率调节区域(222.2V～228.8V/211.2V～217.8V)，安全区域(217.8V～222.2V)四个区域。在安全区域(217.8V～222.2V)时不需要进行电压调节。当配电网中有节点电压进入有功功率调节区域(222.2V～228.8V/211.2V～217.8V)时，灵活资源的有功功率调节将被用于调节电压。当可用的有功调节资源用尽，电压仍处于有功功率调节区间(222.2V～228.8V/211.2V～217.8V)时，此时电压还没有突破的趋势，系统暂不动作。而当有节点电压到达无功功率调节区域(228.8V～233.2V/206.8V～211.2V)时，灵活资源的无功功率将被用来调节电压。同理，当无功资源用尽，电压仍处于无功功率调节区域(228.8V～233.2V/206.8V～211.2V)时，调节系统将不作调整。而当电压突破至OLTC调节区域(233.2V～235.4V/204.6V～206.8V)时，为了防止配电网电压越限，OLTC将进行抽头调节，使得电压进入安全区域(233.2V～235.4V/204.6V～206.8V)。
由于配电网电压变化是非线性的，即调节某一节点的电压会对其他节点产生非线性的影响。利用电压敏感系数法建立电压调节量和有功、无功功率调节量的关系。根据牛顿-拉夫逊潮流计算的雅克比矩阵逆矩阵，得到电压变化量和功率变化量的关系，如式(19)、(20)所示
其中，S为雅克比矩阵的逆矩阵。在式(21)中Δθ和ΔU实现解耦。ΔU，即电压的变化的可由式(21)计算得到。
ΔU＝SUP·ΔP+SUQ·ΔQ (60)
实时控制中，灵活资源的有功功率和无功功率调整是在不同电压区域中，因此在C或B区域时，令ΔP或ΔQ为0，由电压的需要调节量即可计算出需要的有功或无功的调节量。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.基于灵活资源与传统调压设备协调控制配电网电压的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
步骤S1：根据灵活资源与传统调压设备信息制定日前规划；
步骤S2：根据配电网潮流进行实时控制，以确保电压合格情况下使综合成本最低；
其中，灵活资源至少包括分布在配电网侧的柔性负荷和分布式电源；柔性负荷是指通过一定的控制调节手段可使其功率在不同时段之间转移或在某一集合内变化的负荷，至少包括电动汽车、分布式储能、空调、热泵和洗衣机；分布式电源是指分散布置在用户侧的发电单元，至少包括光伏发电、燃气机组小型发电单元；
所述步骤S1进一步包括以下步骤：
步骤S11：对柔性负荷进行日前初始规划；
根据日前电价，非柔性负荷数据、分布式电源发电数据通过潮流计算评估网内电压，目的函数优化如下：
其中λ∈(0.1)是权重系数，(1)中λ的值越大，目标函数中的电力成本越低；在式(1)中，第一部分为第二天同一分系统下所有用户的总电费，第二部分为客户节点的电压越限次数；Ψbuy(t)是客户从日前市场购买电力的成本，ψsell(t)是用户的分布式发电向市场销售电力所得的收入；ψFIT(t)为太阳能分布式发电补贴，CFIT是补贴价格，FIT由用户的剩余电量来评估，Cbuy和Csell分别为日前的买电价格和售电价格，Nc是客户总数；Vmin和Vmax分别是电压的下限和上限；
优化的约束条件为电力系统潮流等式，柔性负荷参数如下：
电力系统潮流等式：
V0＝Vsub(1+tp.γ) (6)
其中，Nc为除变电站节点以外的所有节点的集合，Vsub是配电变压器的额定二次电压，tp为OLTC的位置，γ为变化的百分比；Vi和Vj是节点i和节点j处的电压；和分别为节点i处的有功功率和无功功率；Gij是节点导纳矩阵中元素的实部，Bu是节点导纳矩阵中元素的虚部，δij是电压角的差；
柔性负荷约束：
其中，和分别是额定功率，启动时间和A客户i的k号设备的最小工作时间；
步骤S12：对传统调压设备日前投切方案的优化；
在该步骤中，传统调压设备至少包括有载调压抽头变压器(OLTC)和电容器组(SC)，设备的全寿命周期成本表达式如下：
L＝CI+CO+CM+CF+CD (11)
其中，CI为投资成本，CO为运行成本，CM为检修成本，CF为故障成本，CD为退役成本；
在调压过程中，用OLTC、SC的单位动作成本乘以动作次数作为其总的动作成本；表达式如下：
CT_SC＝Cone_SC*x_SC (13)
CT_OLTC＝Cone_OLTC*x_OLTC (14)
其中，Cone为设备的单次动作成本，X为设备设计动作次数，x_SC和x_OLTC分别为SC和OLTC日前优化中的动作次数，CT_SC和CT_OLTC分别为SC和OLTC的动作总成本；
基于以上，OLTC、SC日前投切方案的优化目标函数可设定为：
约束为：OLTC、SC的动作时间间隔、动作总次数以及电压合理范围；
若以上OLTC、SC日前投切方案无法取得可行解，说明柔性负荷的规划中电压越限情况严重，OLTC、SC的投切无法调整电压到合理范围内；此时，增大式(16)中的参数λ，降低柔性负荷日前规划中的电压越限次数；
步骤S13：对柔性负荷进行日前再优化；
与步骤S11不同的是，目标函数将变为：
约束条件中考虑电压合理范围约束，即：
Vmin≤Vi(t)≤Vmax (18)
其中V(t)是用户节点在t的电压，Vmin和Vmax分别是电压允许范围的下限值和上限值；电压越限即当电压低于下限值或超过上限值；
通过步骤S13优化计算的柔性负荷规划作为接下一天的运行方案；
步骤S2：实时控制实对日前非柔性负荷和光伏发电预测误差的修正，通过分级电压控制实现；分级电压控制的实现是在电压允许范围内将电压分为利用OLTC调节区域(233.2V～235.4V/204.6V～206.8V)，利用无功功率调节区域(228.8V～233.2V/206.8V～211.2V)，利用有功功率调节区域(222.2V～228.8V/211.2V～217.8V)，安全区域(217.8V～222.2V)四个区域；在安全区域(217.8V～222.2V)时不需要进行电压调节；当配电网中有节点电压进入有功功率调节区域(222.2V～228.8V/211.2V～217.8V)时，灵活资源的有功功率调节将被用于调节电压；当可用的有功调节资源用尽，电压仍处于有功功率调节区间(222.2V～228.8V/211.2V～217.8V)时，此时电压还没有突破的趋势，系统暂不动作；而当有节点电压到达无功功率调节区域(228.8V～233.2V/206.8V～211.2V)时，灵活资源的无功功率将被用来调节电压；同理，当无功资源用尽，电压仍处于无功功率调节区域(228.8V～233.2V/206.8V～211.2V)时，调节系统将不作调整；而当电压突破至OLTC调节区域(233.2V～235.4V/204.6V～206.8V)时，为了防止配电网电压越限，OLTC将进行抽头调节，使得电压进入安全区域(233.2V～235.4V/204.6V～206.8V)；
由于配电网电压变化是非线性的，即调节某一节点的电压会对其他节点产生非线性的影响；利用电压敏感系数法建立电压调节量和有功、无功功率调节量的关系；根据牛顿-拉夫逊潮流计算的雅克比矩阵逆矩阵，得到电压变化量和功率变化量的关系，如式(19)、(20)所示：
其中，S为雅克比矩阵的逆矩阵；在式(19)中Δθ和ΔU实现解耦；ΔU，即电压的变化的可由式(21)计算得到：
ΔU＝SUP·ΔP+SUQ·ΔQ (21)
实时控制中，灵活资源的有功功率和无功功率调整是在不同电压区域中，因此在C或B区域时，令ΔP或ΔQ为0，由电压的需要调节量即可计算出需要的有功或无功的调节量。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111146818A (zh) * 2020-01-20 2020-05-12 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种配电网中压-低压资源协调控制方法
CN112670999A (zh) * 2020-12-25 2021-04-16 杭州电子科技大学 一种基于用户侧灵活资源的低压配电网实时电压控制方法
CN114080742A (zh) * 2020-04-29 2022-02-22 协同株式会社 分布式发电设备的发电效率提高装置及方法
CN116365526A (zh) * 2023-02-28 2023-06-30 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 多级电压互动控制方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103219732A (zh) * 2013-04-24 2013-07-24 上海电力学院 一种含变速恒频风电场的配电网无功电压控制方法
CN104600714A (zh) * 2014-12-26 2015-05-06 北京电研华源电力技术有限公司 含分布式电源的配电网无功优化方法及装置
US20160094033A1 (en) * 2013-05-27 2016-03-31 State Grid Corporation Of China Svc compensation strategy optimization method
CA2781231C (en) * 2009-11-19 2016-06-28 Ormat Technologies Inc. Power system
CN105790309A (zh) * 2016-04-26 2016-07-20 贵州电网有限责任公司 利用分布式能源和临时附加电价协同优化控制的方法
CN106786806A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 国网江苏省电力公司南京供电公司 一种基于模型预测控制的配电网有功无功协调调控方法
CN108321848A (zh) * 2018-03-30 2018-07-24 国网四川省电力公司内江供电公司 一种与oltc调压方式相适应的分布式电源控制方法
CN109066703A (zh) * 2018-09-20 2018-12-21 山东理工大学 一种计及源荷协调的配电网电压调控方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2781231C (en) * 2009-11-19 2016-06-28 Ormat Technologies Inc. Power system
CN103219732A (zh) * 2013-04-24 2013-07-24 上海电力学院 一种含变速恒频风电场的配电网无功电压控制方法
US20160094033A1 (en) * 2013-05-27 2016-03-31 State Grid Corporation Of China Svc compensation strategy optimization method
CN104600714A (zh) * 2014-12-26 2015-05-06 北京电研华源电力技术有限公司 含分布式电源的配电网无功优化方法及装置
CN105790309A (zh) * 2016-04-26 2016-07-20 贵州电网有限责任公司 利用分布式能源和临时附加电价协同优化控制的方法
CN106786806A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 国网江苏省电力公司南京供电公司 一种基于模型预测控制的配电网有功无功协调调控方法
CN108321848A (zh) * 2018-03-30 2018-07-24 国网四川省电力公司内江供电公司 一种与oltc调压方式相适应的分布式电源控制方法
CN109066703A (zh) * 2018-09-20 2018-12-21 山东理工大学 一种计及源荷协调的配电网电压调控方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111146818A (zh) * 2020-01-20 2020-05-12 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种配电网中压-低压资源协调控制方法
CN111146818B (zh) * 2020-01-20 2023-08-11 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种配电网中压-低压资源协调控制方法
CN114080742A (zh) * 2020-04-29 2022-02-22 协同株式会社 分布式发电设备的发电效率提高装置及方法
CN112670999A (zh) * 2020-12-25 2021-04-16 杭州电子科技大学 一种基于用户侧灵活资源的低压配电网实时电压控制方法
CN112670999B (zh) * 2020-12-25 2022-06-07 杭州电子科技大学 一种基于用户侧灵活资源的低压配电网实时电压控制方法
CN116365526A (zh) * 2023-02-28 2023-06-30 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 多级电压互动控制方法

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