CN110994702A - 一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法 - Google Patents

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CN110994702A
CN110994702A CN201911369427.8A CN201911369427A CN110994702A CN 110994702 A CN110994702 A CN 110994702A CN 201911369427 A CN201911369427 A CN 201911369427A CN 110994702 A CN110994702 A CN 110994702A
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何玉锐
丁傲
赵渐进
刘志军
陈项
陈倩
严祥武
徐少峰
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Xiaogan Kexian Electric Power Engineering Consulting Design Co ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load

Abstract

本发明提供了一种基于功率‑电压灵敏度的配电网分区电压控制方法,包括如下步骤:确定配电网各节点有功、无功功率与节点电压之间的有功‑电压和无功‑电压灵敏度矩阵;基于有功‑电压和无功‑电压灵敏度矩阵分别对配电网节点进行有功分区和无功分区,从而对应形成多个有功控制区域和多个无功控制区域;确定各有功控制区域和各无功控制区域中电压越限最严重的节点后,再确定电压越限最严重的节点所对应的控制区域内各节点的功率调节次序;按照电压越限节点的功率调节原则,依次进行无功控制区域的无功功率调节及有功控制区域的有功功率调节。本发明有效解决了分布式电源大规模接入配电网引起的电压越限问题,能够准确、快速地调节越限节点的电压。

Description

一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法
技术领域
本发明涉及配电网电压控制技术领域,特别是一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法。
背景技术
随着各类分布式电源大规模接入配电网,配电网从传统的单源系统逐渐转变为多源系统,并且由于分布式电源的出力在时间上和空间上都有很强的不确定性,导致配电网在运行过程中出现电压波动、电压越限等严重的电压质量问题。
现阶段研究的电压控制方法主要分为集中式控制和就地控制。集中式控制具有统筹性,能够实现电压全局最优控制,但是存在对通信功能要求高,调节滞后等不足,而就地控制则不需要很高的通信功能,能快速准确地实现对局部地区的电压控制,但只能实现区域电压最优。因此,综合集中式控制和就地控制的优点,在调压前运用集中控制的方法,将整体的大电网进行分区形成多个区域小电网,在调压时运用就地控制的方式,在各区域小电网中进行电压调节,在一定程度上保证电压调节的全局优越性以及快速性。在电压调节方式方面,大量的研究集中于通过单一的无功功率或有功功率控制来调节节点电压,由于中低压配电网阻抗和感抗数量级接近,各个节点注入的有功功率和无功功率都能对配电网的电压水平产生影响,可以考虑综合调节有功功率和无功功率来改善越限节点的电压质量,提高系统运行的经济性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法,以解决上述技术背景中提出的问题。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案来实现:
本发明提供一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法,包括以下步骤:
步骤1:确定配电网各节点有功功率、无功功率与节点电压之间的有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵;
步骤2:基于有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵分别对配电网节点进行有功分区和无功分区,从而对应形成多个有功控制区域和多个无功控制区域;
步骤3:确定各有功控制区域和各无功控制区域中相对应的电压越限最严重的节点后,再确定电压越限最严重的节点对应所在的各个有功控制区域和各个无功控制区域内各节点功率调节次序;
步骤4:按照电压越限节点的功率调节原则,依次进行无功控制区域的无功功率调节以及有功控制区域的有功功率调节。
进一步地,步骤1中,确定的配电网各节点有功功率与节点电压之间的有功-电压灵敏度矩阵为:
Figure BDA0002339275100000021
式(1)中,SP表示有功-电压灵敏度矩阵;Ui表示节点i的电压;Pj表示节点j的有功功率;n表示节点总数;
Figure BDA0002339275100000022
表示节点i的电压对节点j有功功率的灵敏度因子。
其中,所述的节点i的电压对节点j有功功率的灵敏度因子具体表示为:
Figure BDA0002339275100000023
式(2)中,Rn表示节点n-1与节点n之间的电阻;Un表示节点n的电压;min(i,j)表示取i和j中的最小值;
步骤1中,确定的配电网各节点无功功率与节点电压之间的无功-电压灵敏度矩阵为:
Figure BDA0002339275100000024
式(3)中,SQ表示无功-电压灵敏度矩阵;Qj表示节点j的无功功率;
Figure BDA0002339275100000031
表示节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度因子;
其中,所述的节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度因子具体表示为:
Figure BDA0002339275100000032
式(4)中,Xn表示节点n-1与节点n之间的电抗;Un表示节点n的电压。
进一步地,步骤2中,所述进行有功分区和无功分区采用如下方法:
(2.1)基于有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵、并分别依据公式(5)分别对配电网节点进行有功分区和无功分区,公式(5)如下所示:
Figure BDA0002339275100000033
式(5)中,J表示聚类的代价函数;k表示聚类簇数;ci表示由灵敏度矩阵列向量构成的第i个区域集合;s(j)表示集合ci中的第j个灵敏度矩阵列向量;μi表示集合ci中的重心位置;
(2.2)通过(2.1)所述方法划分出有功控制区域和无功控制区域的结果表示如下:
有功分区结果为:
Figure BDA0002339275100000034
无功分区结果为:
Figure BDA0002339275100000035
Figure BDA0002339275100000036
其中,式(6)、式(7)和式(8)中,nk表示第k个有功控制区域有nk个同类节点;
Figure BDA0002339275100000037
表示第k个有功控制区域中的第nk个有功-电压灵敏度矩阵列向量;n′k表示第k个无功控制区域有n′k个同类节点;
Figure BDA0002339275100000038
表示第k个无功控制区域中的第n′k个无功-电压灵敏度矩阵列向量。
进一步地,步骤3中,所述的确定各有功控制区域和各无功控制区域所对应的电压越限最严重的节点的过程为:依次检测各个有功控制区域和各个无功控制区域内相对应所有节点的电压,当各个有功控制区域和各个无功控制区域内某一节点i的电压Vi大于节点正常运行时所允许的最高电压ViH或小于所允许的最低电压ViL时,判断节点i为与之相对应的控制区域内的电压越限节点;
然后分别对应比较各个有功控制区域、各个无功控制区域内相应的所有电压越限节点的电压越限量,将各个有功控制区域、各个无功控制区域内越限量最大的节点判断为各个有功控制区域和各个无功控制区域所对应的电压越限最严重节点,越限量由ΔVi=ViL-Vi或ΔVi=Vi-ViH确定。
进一步地,步骤3所述的确定各节点功率调节次序的过程为:
首先,确定电压越限最严重节点所在无功控制区域内,该区域内各节点与电压越限最严重节点之间的无功-电压灵敏度因子,并对其按绝对值从大到小依次排序,该次序即为该无功控制区域内各节点无功功率调节次序;
再次,确定电压越限最严重节点所在有功控制区域内,该区域内各节点与电压越限最严重节点之间有功-电压灵敏度因子,并对其按绝对值从大到小依次排序,该次序即为该有功控制区域内各节点有功功率调节次序。
进一步地,步骤4中,所述的电压越限节点的功率调节原则为:对电压越限节点,优先调节其所在无功控制区域内节点无功输出,当所有无功输出无法调节时,再调节其所在有功控制区域内节点有功输出;节点i可调节的无功功率ΔQi的裕度按公式(9)计算:
Qimin-Qi≤ΔQi≤Qimax-Qi (9)
式中,Qi表示功率调节前节点i处的无功功率值;Qimax和Qimin分别表示节点i处的无功功率的最大值和最小值。当式(9)不满足时,认为无法通过调节无功功率来调节电压。
进一步地,步骤4中,所述的无功功率和有功功率调节过程为:当节点i电压越限时,选择节点i所在无功控制区域内调节次序为1的节点,计算其无功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否继续越限。若越限,则继续选择该无功控制区域内调节次序为2的节点,计算其无功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否继续越限,以此类推;
当对节点i所在无功控制区域内所有节点均进行无功调节后,若节点i电压仍然越限,则选择节点i所在有功控制区域内调节次序为1的节点,计算其有功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否越限。若越限,则继续选择该有功控制区域内调节次序为2的节点,计算其有功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否继续越限,以此类推,直至节点i电压恢复至正常允许范围内。
本发明的有益效果是:本发明所述的一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法,通过将整个配电网按有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵分别进行有功分区和无功分区,将其对应划分为多个有功控制区域和多个无功控制区域,再依次调节各区域内节点无功功率和有功功率,实现节点电压的灵活控制,能够有效解决分布式电源大规模接入配电网所引起的电压越限问题,克服了传统的集中式电压控制和就地电压控制的不足,同时具有准确性、快速性和统筹性的优点。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法的流程图;
图2为本发明的实施例中所提供的含分布式电源的33节点配电网结构图;
图3为本发明的实施例中所提供的对电压越限节点进行调节前后的节点电压分布对比图;图中,a表示调节前各个节点的电压分布,b表示调节后各个节点的电压分布。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示,一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法的流程图,对应的控制方法包括以下步骤:
步骤1:确定配电网各节点有功功率、无功功率与节点电压之间的有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵;
确定的配电网各节点有功功率与节点电压之间有功-电压灵敏度矩阵为:
Figure BDA0002339275100000061
式(1)中,SP表示有功-电压灵敏度矩阵;Ui表示节点i的电压;Pj表示节点j的有功功率;n表示节点总数;
Figure BDA0002339275100000062
表示节点i的电压对节点j有功功率的灵敏度因子。
其中,所述的节点i的电压对节点j有功功率的灵敏度因子具体表示为:
Figure BDA0002339275100000063
式(2)中,Rn表示节点n-1与节点n之间的电阻;Un表示节点n的电压;min(i,j)表示取i和j中的最小值。
确定的配电网各节点无功功率与节点电压之间的无功-电压灵敏度矩阵为:
Figure BDA0002339275100000064
式(3)中,SQ表示无功-电压灵敏度矩阵;Qj表示节点j的无功功率;
Figure BDA0002339275100000065
表示节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度因子;
其中,所述的节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度因子具体表示为:
Figure BDA0002339275100000071
式(4)中,Xn表示节点n-1与节点n之间的电抗;Un表示节点n的电压。
步骤2:基于有功-电压和无功-电压灵敏度矩阵分别对配电网节点进行有功分区和无功分区,从而对应形成多个有功控制区域和多个无功控制区域;
所述的对配电网节点进行有功分区和无功分区采用如下方法:
(2.1)基于有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵、并分别依据公式(5)分别对配电网节点进行有功分区和无功分区,公式(5)如下所示
Figure BDA0002339275100000072
式(5)中,J表示聚类的代价函数;k表示聚类簇数;ci表示由灵敏度矩阵列向量构成的第i个区域集合;s(j)表示集合ci中的第j个灵敏度矩阵列向量;μi表示集合ci中的重心位置;
基于式(5)的具体有功和无功分区过程为:首先,随机选取k个列向量,k个列向量的聚类中心为初始重心位置,根据这个初始重心位置,通过上式(5)计算每个配电网节点所对应的列向量对这个k个列向量的欧氏距离,并将其分配到最近的类簇中,进行预分区,然后选定预分区中的所有节点所对应列向量的平均距离的位置处为第二重心位置,再重新计算每个节点所对应的列向量对这个第二重心位置的距离,并按最小距离进行第二次分区以及第二个重心位置更新,重复上述步骤,直至重心位置不再变化则停止,即可得到最终的分区结果。
例如,基于有功-电压灵敏度矩阵、依据公式(5)分别对配电网节点进行有功分区的具体过程:以Sp为标准,Sp的每一列代表由某点电压值U对全区所有节点功率的灵敏度因子构成的列向量;初始状态先选取K个列向量(Sp矩阵里随机K列)为聚类中心(即第一次重心位置),计算每个列向量对这K个列向量的欧氏距离,并将其划分到最近的类簇中,进行初次分区(即预分区),划分的依据便是划到K个重心位置里欧式距离最短的一起,初次分区后,再计算各个分区内列向量的平均位置(类似取三角形中垂线交点),取这个平均位置为第二次计算的重心位置,重复以上步骤,直至重心位置不变(此时分区结果也不变)。
(2.2)通过(2.1)所述方法划分出有功控制区域和无功控制区域的结果表示如下:
有功分区结果为:
Figure BDA0002339275100000073
无功分区结果为:
Figure BDA0002339275100000081
Figure BDA0002339275100000082
其中,式(6)、式(7)和式(8)中,nk表示第k个有功控制区域有nk个同类节点;
Figure BDA0002339275100000083
表示第k个有功控制区域中的第nk个有功-电压灵敏度矩阵列向量;n′k表示第k个无功控制区域有n′k个同类节点;
Figure BDA0002339275100000084
表示第k个无功控制区域中的第n′k个无功-电压灵敏度矩阵列向量。
步骤3:确定各有功控制区域和各无功控制区域中相对应的电压越限最严重的节点,再确定电压越限最严重的节点对应所在的各个有功控制区域和各个无功控制区域内各节点功率调节次序;
(3.1)确定各有功控制区域和各无功控制区域中相对应电压越限最严重的节点,其方法为:依次检测各个有功控制区域和各个无功控制区域内所有节点的电压,当各个有功控制区域和无功控制区域内某一节点i的电压Vi大于节点正常运行时所允许的最高电压ViH或小于所允许的最低电压ViL时,判断该节点i为与之相对应的控制区域内电压越限节点;
然后分别对应比较各个有功控制区域、各个无功控制区域内相应的所有电压越限节点的电压越限量,将各个有功控制区域和各个无功控制区域内越限量最大的节点判断为电压越限最严重节点,越限量由ΔVi=ViL-Vi或ΔVi=Vi-ViH确定。
(3.2)所述的确定各节点功率调节次序的方法为:
首先,确定电压越限最严重节点所在无功控制区域内,该区域内各节点与该区域内所对应电压越限最严重节点之间的无功-电压灵敏度因子,并对其按绝对值从大到小依次排序,该次序即为该无功控制区域内各节点无功功率调节次序;
再次,确定电压越限最严重节点所在有功控制区域内,该区域内各节点与该区域内所对应电压越限最严重节点之间的有功-电压灵敏度因子,并对其按绝对值从大到小依次排序,该次序即为该有功控制区域内各节点有功功率调节次序。
步骤4、按照电压越限节点的功率调节原则,依次进行无功控制区域的无功功率调节以及有功控制区域的有功功率调节。
所述的电压越限节点的功率调节原则为:对电压越限节点,优先调节其所在无功控制区域内节点无功输出,当所有无功输出无法调节时,再调节其所在有功控制区域内节点有功输出。节点i可调节的无功功率ΔQi的裕度按以下公式(9)计算:
Qimin-Qi≤ΔQi≤Qimax-Qi(9)
式中,Qi表示功率调节前节点i处的无功功率值;Qimax和Qimin分别表示节点i处的无功功率的最大值和最小值(因为实际的节点无功功率不可能无限调节,比如可以调节无功的装置如电容器,SVC等等,它必然有个上限值和下限值);当式(9)不满足时,认为无法通过调节无功功率来调节电压。
所述的无功功率和有功功率调节过程为:当节点i电压越限时,选择节点i所在无功控制区域内调节次序为1的节点,计算其无功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否继续越限;若越限,则继续选择该无功控制区域内调节次序为2的节点,计算其无功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否继续越限,以此类推;
当对节点i所在无功控制区域内所有节点均进行无功调节后,若节点i电压仍然越限,则选择节点i所在有功控制区域内调节次序为1的节点,计算其有功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否越限。若越限,则继续选择该有功控制区域内调节次序为2的节点,计算其有功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否继续越限,以此类推,直至节点i电压恢复至正常允许范围内。
下面将以具体的实施例对本发明所述的一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法的效果作进一步的说明。
实施例
首先对某含分布式电源的33节点配电网实施例中的相关参数进行定义:
算例采用的是IEEE-33节点配电系统,其中系统电压基准值为12.66kV,功率基准值为10MVA,系统中除首节点0以外各个节点的负荷功率P和Q以及支路上的R和X均是给定值,设定电压越限的上限值为ViH=1.05p.u.和下限值ViL=0.95p.u.,节点可调节的最大无功功率Qimax=0.50p.u.,最小无功功率Qimin=-0.50p.u.。分布式电源接入配电系统后的结构如图2所示,接入的节点分别是10、17、24、32,容量分别为0.1p.u.、0.1p.u.、0.11p.u.、0.12p.u.,分布式电源的有功出力分别为0.09p.u.、0.09p.u.、0.099p.u.、0.108p.u.,系统负荷系数为0.3,进行潮流计算后得到电压越限节点为9、10、11、12、13、14、15、16、17,越限电压标幺值分别为1.0508、1.0527、1.0542、1.0602、1.0623、1.0650、1.0685、1.0746、1.0783,得到一个出现电压越限的配电系统后,根据本发明所提供的方法进行配电网分区电压控制。
步骤1:确定配电网各节点有功、无功功率与节点电压之间的有功-电压和无功-电压灵敏度矩阵,由给定的R、X以及潮流计算的结果,计算得到有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵。
步骤2:基于有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵分别对配电网节点进行有功分区和无功分区,从而对应形成多个有功控制区域和多个无功控制区域,得到分区结果如下:
有功分区结果为:
Sp=((1,18,19,20,21)(2,3,4,22,23,24)(5,6,7,25,26,27,28,29,30,31,32)(8,9,10,11)(12、13、14、15、16、17))
无功分区结果为:
SQ=((1,2,3,4,18,19,20,21,22,23,24)(5,6,7,25,26)(8,9,10,11,12)(13,14,15,16,17)(27,28,29,30,31,32))
步骤3:确定各有功控制区域和各无功控制区域中相对应的电压越限最严重的节点,依据相应区域内各节点与该区域对应的电压越限最严重节点之间的有功-电压灵敏度因子和无功-电压灵敏度因子,确定各节点功率调节次序:(需要说明的是,无越限点区域无需调压,因此无需确定电压越限最严重的节点)
无功分区(8,9,10,11,12)内电压越限节点有9、10、11、12,最严重的节点为节点12;无功分区(13,14,15,16,17)内电压越限节点有13、14、15、16、17,最严重的节点为节点17;其他无功分区内无电压越限节点;
有功分区(8,9,10,11)内电压越限节点有9、10、11,最严重的节点为节点11;有功分区(12,13,14,15,16,17)内电压越限节点有节点12、13、14、15、16、17,最严重的节点为节点17;电压越限最严重的节点,其他无功分区内无电压越限节点;节点功率调节次序如表1所示。
表1电压越限最严重节点功率调节次序
Figure BDA0002339275100000101
步骤4:按照电压越限节点的功率调节原则,依次进行无功控制区域的无功功率调节以及有功控制区域的有功功率调节,节点功率调节量如表2所示,其中,节点功率调节量为越限节点的电压越限量与灵敏度因子的比值,根据表1和表2对电压越限最严重节点的电压调节后各个节点的电压分布如图3所示,调节后可以看出,电压越限节点的电压恢复至正常运行范围,且无其他节点出现电压越限情况,实现了对节点电压的统筹快速控制。
表2功率调节节点功率调节量
功率调节节点号 无功功率调节量(p.u.) 有功功率调节量(p.u.)
11 0 0
12 0.26 0
17 0.41 0
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式,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。

Claims (7)

1.一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1、确定配电网各节点有功功率、无功功率与节点电压之间的有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵;
步骤2、基于有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵分别对配电网节点进行有功分区和无功分区,从而对应形成多个有功控制区域和多个无功控制区域;
步骤3、确定各有功控制区域和各无功控制区域中相对应的电压越限最严重的节点后,再确定电压越限最严重的节点对应所在的各个有功控制区域和各个无功控制区域内各节点功率调节次序;
步骤4、按照电压越限节点的功率调节原则,依据步骤3中的功率调节次序,依次进行无功控制区域的无功功率调节以及有功控制区域的有功功率调节。
2.根据权利要求1所述的一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法,其特征在于,步骤1中确定的配电网各节点有功功率与节点电压之间的有功-电压灵敏度矩阵为:
Figure FDA0002339275090000011
式(1)中,SP表示有功-电压灵敏度矩阵;Ui表示节点i的电压;Pj表示节点j的有功功率;n表示节点总数;
Figure FDA0002339275090000012
表示节点i的电压对节点j有功功率的灵敏度因子;
其中,所述的节点i的电压对节点j有功功率的灵敏度因子具体表示为:
Figure FDA0002339275090000013
式(2)中,Rn表示节点n-1与节点n之间的电阻;Un表示节点n的电压;
步骤1中确定的配电网各节点无功功率与节点电压之间的无功-电压灵敏度矩阵为:
Figure FDA0002339275090000021
式(3)中,SQ表示无功-电压灵敏度矩阵;Qj表示节点j的无功功率;
Figure FDA0002339275090000022
表示节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度因子;
其中,所述的节点i的电压对节点j无功功率的灵敏度因子具体表示为:
Figure FDA0002339275090000023
式(4)中,Xn表示节点n-1与节点n之间的电抗;Un表示节点n的电压;min(i,j)表示取i和j中的最小值。
3.根据权利要求2所述的一种基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法,其特征在于,步骤2中,基于所述的有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵分别对配电网节点进行有功分区和无功分区,从而对应形成多个有功控制区域和多个无功控制区域的方法为:
(2.1)基于有功-电压灵敏度矩阵和无功-电压灵敏度矩阵、并分别依据公式(5)分别对配电网节点进行有功分区和无功分区,式(5)如下:
Figure FDA0002339275090000024
式(5)中,J表示聚类的代价函数;k表示聚类簇数;ci表示由灵敏度矩阵列向量构成的第i个区域集合;s(j)表示集合ci中的第j个灵敏度矩阵列向量;μi表示集合ci中的重心位置;
(2.2)通过(2.1)所述方法划分出有功控制区域和无功控制区域的结果表示如下:
有功分区结果为:
Figure FDA0002339275090000025
无功分区结果为:
Figure FDA0002339275090000031
Figure FDA0002339275090000032
其中,式(6)、式(7)和式(8)中,nk表示第k个有功控制区域有nk个同类节点;
Figure FDA0002339275090000033
表示第k个有功控制区域中的第nk个有功-电压灵敏度矩阵列向量;n′k表示第k个无功控制区域有n′k个同类节点;
Figure FDA0002339275090000034
表示第k个无功控制区域中的第n′k个无功-电压灵敏度矩阵列向量。
4.根据权利要求3所述的基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法,其特征在于:步骤3中,所述确定各有功控制区域和各无功控制区域中电压越限最严重的节点的过程为:依次检测各个有功控制区域和各个无功控制区域内所有节点的电压,当各个有功控制区域和无功控制区域内某一节点i的电压Vi大于节点正常运行时所允许的最高电压ViH或小于所允许的最低电压ViL时,判断节点i为与之相对应的控制区域内的电压越限节点;
然后分别对应比较各个有功控制区域、各个无功控制区域内相应的所有电压越限节点的电压越限量,将各个有功控制区域和各个无功控制区域内越限量最大的节点判断为各个有功控制区域和各个无功控制区域所对应的电压越限最严重节点,越限量由ΔVi=ViL-Vi或ΔVi=Vi-ViH确定。
5.根据权利要求4所述的基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法,其特征在于:步骤3中所述确定各节点功率调节次序的过程为:
首先,确定电压越限最严重节点所在无功控制区域内,该区域内各节点与电压越限最严重节点之间的无功-电压灵敏度因子,并对其按绝对值从大到小依次排序,该次序即为该无功控制区域内各节点无功功率调节次序;
再次,确定电压越限最严重节点所在有功控制区域内,该区域内各节点与电压越限最严重节点之间的有功-电压灵敏度因子,并对其按绝对值从大到小依次排序,该次序即为该有功控制区域内各节点有功功率调节次序。
6.根据权利要求5所述的基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法,其特征在于:步骤4中所述电压越限节点的功率调节原则为:对电压越限节点,优先调节其所在无功控制区域内节点无功输出,当所有无功输出无法调节时,再调节其所在有功控制区域内节点有功输出;节点i可调节的无功功率ΔQi的裕度按公式(9)计算:
Qimin-Qi≤ΔQi≤Qimax-Qi (9)
式中,Qi表示功率调节前节点i处的无功功率值;Qimax和Qimin分别表示节点i处的无功功率的最大值和最小值;当式(9)不满足时,认为无法通过调节无功功率来调节电压。
7.根据权利要求6所述的基于功率-电压灵敏度的配电网分区电压控制方法,其特征在于:步骤4中所述的功率调节过程为:当节点i电压越限时,选择节点i所对应无功控制区域内调节次序为1的节点,计算其无功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否继续越限;若越限,则继续选择该无功控制区域内调节次序为2的节点,计算其无功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否继续越限,以此类推;
当对节点i所在无功控制区域内所有节点均进行无功调节后,若节点i电压仍然越限,则选择节点i所在有功控制区域内调节次序为1的节点,计算其有功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否越限;若越限,则继续选择该有功控制区域内调节次序为2的节点,计算其有功调节量,调节后再进行潮流计算,判断节点i电压是否继续越限,以此类推,直至节点i电压恢复至正常允许范围内。
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