CN110768265A - 一种考虑时序的配电网调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种考虑时序的配电网调度方法，首先，考虑未来24小时光伏、负荷预测数据，利用分时段控制原则进行日前控制，初步确定连续与离散调压设备的动作值；其次，考虑日内光伏、负荷预测数据，进行日内控制对日前控制进行修正；最后，根据据电力系统当前运行状态，综合日前以及日内控制，进行分钟级的实时优化。上述方法考虑短期、超短期光伏、负荷预测数据，利用分时段控制的原则对功率变化趋势不同的时段采用不同的目标函数进行无功优化计算，更符合实际情况，且利用时序递进的原则，能有效地避免离散调压设备频繁动作。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统运行控制技术领域，尤其涉及一种综合考虑配电网电压安全性(包括电压稳定性和电压越限)的时序无功优化调度方法。
背景技术
随着能源、环境问题加剧，以风电、光伏为代表的分布式电源大量接入配电网，成为配电网的重要组成部分。而风电、光伏等分布式电源出力具有随机性、间歇性和波动性，这使得有源配电网中功率波动、电压越限问题严重，需要研究相应的无功优化调度方法，为调度人员调控设备解决问题提供参考依据。
目前，配电网自动电压无功控制(AVC)只能针对电网当前运行状态进行控制，实质上属于发现电压越限或无功潮流分布不合理后的实时控制，难以保证新能源和负荷波动时的电压控制要求，会导致设备频繁动作，影响设备使用寿命，甚至危及电网安全稳定运行。因此，研究考虑电压安全性的多时间尺度时序递进无功电压优化控制对解决当前AVC运行存在的问题，提高系统运行的经济性、稳定性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种计及电压安全性的多时间尺度时序递进无功优化方法，该方法根据时序递进的原则进行无功优化，能避免采用单时段无功优化方法可能存在的设备频繁动作问题，较好地实现优化配电网电压质量与运行经济性的优化目标，为配电网无功优化运行提供更可靠的参考依据。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种计及配电网电压安全性的时序递进无功电压优化方法，所述方法包括：
步骤1、考虑未来一天光伏、负荷预测数据，利用分时段控制原则进行日前控制，初步确定连续与离散调压设备的动作值。
步骤2、考虑超短期光伏、负荷预测数据，对日前控制的功率数据进行修正，并按照日前控制对功率数据的分时段原则重新划分时间段，优化计算、调整各调压设备动作值。
步骤3、仅考虑连续调压设备参与无功优化电压控制，根据据电力系统当前运行状态，综合日前以及日内控制，进行分钟级的实时优化。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法考虑短期、超短期光伏、负荷预测数据，利用分时段控制的原则对功率变化趋势不同的时段采用不同的目标函数进行无功优化计算，更符合实际情况，且利用时序递进的原则，能有效地避免离散调压设备频繁动作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的考虑时序的配网无功优化调度方法流程示意图；
图2为本发明实施例中某地区20KV实际配电网系统示意图。
图3为本发明实施例中仿真系统光伏出力特性图。
图4为本发明实施例中仿真系统负荷特性图。
图5为本发明实施例中无功优化前后光伏电站PCC点电压对比图。
图6为本发明实施例中无功优化前后网损对比图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的综合考虑配电网电压安全性时序无功优化调度方法流程示意图，所述方法包括：
步骤1、考虑未来一天光伏、负荷预测数据，利用分时段控制原则进行日前控制，初步确定连续与离散调压设备的动作值。
在该步骤1中，根据短期、超短期预测数据得到的光伏、负荷变化趋势，计及光伏电源的有功出力对配网线路功率的影响，对功率进行分段，如：上升期和高峰期、下降期以及低谷期。
分时段控制：
由于低谷期或下降期时，配网系统线路中流通有功功率较小，各支路的电压损耗也较小，此时只考虑网络的有功功率损耗，不再考虑系统运行的稳定性。因此负荷低谷期，仅考虑系统运行的经济性，其目标函数为：
高峰期时，配网系统线路中流过的有功功率增加，此时系统的电压损耗也随之增大。因此，上升期和高峰期时，目标函数考虑电力系统运行的经济性和电压稳定的指标。电压稳定的指标仍反映电力系统局部电压稳定的指标，当该指标的数值越大，说明支路的电压稳定性越低。电压稳定的指标采用一种反映电压稳定性与电压越界的综合电压质量指标LV，该阶段的目标函数为：
其中，
式中，n为配网系统节点数，Ui、Uj为支路首末两端节点i与节点j的电压值，δ为支路首末两端电压的相角差。
步骤2、考虑超短期光伏、负荷预测数据，对日前分时段控制方案进行修正，实现日内优化计算、调整各调压设备动作值。
在该步骤2中，根据超短期负荷预测所得数据，对日前控制的负荷数据进行修正，并按照日前控制对负荷数据的分类原则重新划分时间段，重新进行优化计算。倘若优化结果与日前控制所得结果存在差异，则此时对日前控制所得结果进行修正，得到修正后的连续、离散调压设备动作值。
步骤3、仅考虑连续调压设备参与无功优化电压控制，根据据电力系统当前运行状态，综合日前以及日内控制，进行分钟级的实时优化。
在该步骤3中，依据电力系统当前运行状态，综合日前以及日内控制，对控制方案进行精细化调整。假设在某负荷分段内某离散无功调节设备需要动作m次。每个优化周期(x分钟)根据系统实时状态进行优化，若连续两个周期该离散设备优化值的差值不小于1，则该离散设备动作一次；若其优化差值小于1，则该离散设备不动作(第一个优化周期离散设备的优化值与其初始值做比较得出动作方案)。
在确定该周期所有离散设备动作方案后进行调节，然后在该周期内将离散设备作为常量，针对发电机等连续无功调节设备进行优化调节。由于日前及日内优化计及离散设备的日调节次数限制，每个负荷分段各离散调节设备的动作值是已知的，所以当离散调节设备达到在该负荷分段内的目标值后，在该负荷分段内将其当作常量不再进行调节，利用连续调节设备进行无功电压优化控制，这样既避免了离散设备的频繁调节，又保证了当离散设备不能调节时系统的优化控制，实现了无功电压精细化调节。
实时优化控制精确到分钟级，控制周期更短。实时优化控制将给出控制周期内，连续设备以及离散设备的具体动作方案。此时离散设备的动作方案已综合考虑了日前、日内控制，已经进行了优化控制。故在实时优化控制过程中，主要针对连续设备进行调整，可以实时跟踪电力系统的运行状态。
下面再以具体的实例对上述无功优化方法进行论证与说明：
该实施例利用PSD-BPA平台搭建某地实际20KV配电网系统进行仿真，仿真系统如图2所示。
设置仿真场景：光伏的出力和负荷特性如图3、图4所示，光伏电站的最大出力为40MW，最大负荷功率为30+j10MVA，负荷的功率因数不变；安装离散无功补偿装置电容器组16Mvar，每组容量为2Mvar，共8组，安装连续无功补偿装置SVG容量27Mvar；光伏电站逆变器可以发出连续的无功功率。
无功优化前后光伏电站PCC点电压对比如图5所示。结合负荷特性与光伏出力特性来看，由于光伏出力在14时后呈下降趋势，而负荷持续增加，且增速较快，故14时至18时，光伏电压PCC点电压呈跌落趋势。对比优化前后的曲线可知，无功优化后较好地解决了由于16至18时的电压跌落导致的电压偏低问题。
无功优化前后配网系统网损结果对比如图6。从图6中可看出，无功优化后网损总体下降，但不同时段的降幅不一致。如，0-6时，网损降幅较大，约下降10.1％，而8-12时段，网损降幅明显较小，约为3％。无功优化前后网损总体下降7.49％。至于出现不同时段网损降幅不一致现象，是因为控制方法采用了分时段控制策略。如，0-6时，负荷与光伏特性都处于下降期及低谷期，此时优化目标仅针对网络损耗，故该时间段内网损降幅较大，而8-12时，负荷及光伏特性都处于快速上升阶段，此时优化的目标分别为电压越界及网络损耗，且电压优化所占权重更高，故网损降幅小，甚至几乎没有下降。
综上，本发明所述的计及电压安全性的配电网时序递进无功优化方法可行，且具有工程应用价值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种考虑时序的配电网调度方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、考虑未来一天光伏、负荷预测数据，利用分时段控制原则进行日前控制，初步确定连续与离散调压设备的动作值；
步骤2、考虑超短期光伏、负荷预测数据，对日前控制的功率数据进行修正，并按照日前控制对功率数据的分时段原则重新划分时间段，优化计算、调整各调压设备动作值；
步骤3、仅考虑连续调压设备参与无功优化电压控制，根据据电力系统当前运行状态，综合日前以及日内控制，进行分钟级的实时优化。
2.根据权利要求1所述计及电压安全性配电网时序递进无功优化方法，其特征在于，所述日前、日内无功优化目标函数根据短期、超短期光伏出力、负荷预测数据，利用分时段控制原则确定，具体包括：
根据短期、超短期预测数据得到的光伏、负荷变化趋势，计及光伏电源的有功出力对配网线路功率的影响，对功率进行分段，如：上升期和高峰期、下降期以及低谷期；
分时段控制：
由于低谷期或下降期时，配网系统线路中流通有功功率较小，各支路的电压损耗也较小，此时只考虑网络的有功功率损耗，不再考虑系统运行的稳定性；因此负荷低谷期，仅考虑系统运行的经济性，其目标函数为：
（1）
高峰期时，配网系统线路中流过的有功功率增加，此时系统的电压损耗也随之增大；因此，上升期和高峰期时，目标函数考虑电力系统运行的经济性和电压稳定的指标；电压稳定的指标仍反映电力系统局部电压稳定的指标，当该指标的数值越大，说明支路的电压稳定性越低；电压稳定的指标采用一种反映电压稳定性与电压越界的综合电压质量指标LV，该阶段的目标函数为：
（2）
其中，
n为配网系统节点数，U i、U j为支路首末两端节点i与节点j的电压值，
为支路首末两端电压的相角差；
综上，采用如下二维的方式构造目标函数，如下表1所示；
表1
如表1所示，当系统中所有的支路功率都处于低谷期和下降期时，仅考虑网络损耗作为目标函数，当有支路的功率处于上升期或高峰期，这时除了考虑系统中网损作为目标函数之外，还需考虑该条支路的电压稳定指标；因此，同时顾虑了系统的安全性和经济性。
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