CN111682552A - 电压控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

电压控制方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN111682552A CN202010524368.3A CN202010524368A CN111682552A CN 111682552 A CN111682552 A CN 111682552A CN 202010524368 A CN202010524368 A CN 202010524368A CN 111682552 A CN111682552 A CN 111682552A
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Abstract

本发明实施例提供一种电压控制方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；进而获得所有逆变器当前时刻的无功功率增量，并分别发送到对应逆变器，以使所有逆变器根据各自当前时刻的无功功率增量获得即将在下一时刻输出的无功功率；本发明实施例通过基于关键节点量测，无需使用确切模型，避免了因实际配电网运行中模型和量测不完备带来的不精确调控挑战，同时求解过程简单，计算负担小，无需求解复杂的非线性潮流，满足实时运行需求，实现了兼顾全局协同优化和本地快速控制。

Description

电压控制方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种电压控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着微型燃气发电机、小型水电、可再生能源、可控负荷、电动汽车和储能设备等分布式资源的广泛接入，被动配电网逐步演变主动配电网。通过对分布式资源的合理协调调度，主动配电网能够实现分布式电源灵活友好并网。但是主动配电网的管理也面临着巨大挑战。一方面，分布式电源特别是可再生能源具有单体容量小，出力波动强和可控性差的特点，另一方面，配电网中也存在着量测不完备，非线性负荷大量接入，模型参数误差较大以及外网模型不可知的问题。以上问题给配电网带来了电压波动大和电压越限频繁等电能质量问题，严重影响用户的安全高效用电。但同时分布式资源大多通过电力电子接口(变流器)并入配电网，具备灵活快速的调控特性，富余的无功功率资源也为快速电压控制提供了物理基础。
目前应用的电压控制方法大多采取分层分级式的多级调控方式，通过求解复杂的非线性优化问题得到电压参考点后再通过本地快速控制调节分布式电源无功出力实现电压的稳定跟踪。然而现有的这些方法的优化计算是基于理想的配电网模型，难以应对现实模型参数不完备和量测不完备的问题，往往得到和实际情况偏差较大的优化结果，无法满足电压控制要求。同时因为非线性潮流计算难题导致传统方法不能快速求解优化问题，无法应对可再生能源的频繁波动，更不能有效利用变流器的快速调节特性。分层分级的控制方法在经济最优和快速控制上难以取得双赢的成效。另一方面，纯本地化的下垂控制策略没有考虑全局无功资源的最优协调，造成资源浪费，同时也无法响应系统统实时变化，调节效果也受下垂系数设置影响较大。
因此，如何提出一种满足实际配电网实时运行需求的电压精确调控方法，成为亟需解决的问题。
发明内容
针对现有存在的问题，本发明实施例提供一种电压控制方法、装置、设备及存储介质。
第一方面，本发明实施例提供的电压控制方法，包括：
基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；
基于所述所有关键节点当前时刻的控制参数，获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量；
将所有逆变器当前时刻的无功功率增量分别发送到对应逆变器，以使所述所有逆变器根据各自当前时刻的无功功率增量获得即将在下一时刻输出的无功功率；
其中，所述关键节点是所述逆变器的接入点或所述配电网中的公共连接点。
可选地，所述基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数，具体包括：
基于各关键节点在当前时刻t的电压量测值及t-L时刻的电压量测值，分别对应计算获得各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差；
基于所述各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，及所述所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；
其中，所述t-L时刻为电压量测采样时间窗口的前一时刻，L为电压量测采样时间窗口长度，L大于G，G为逆变器数量。
可选地，所述基于所述各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，及所述所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数，具体包括：
基于第1个关键节点至第M个关键节点在前一时刻t-1的控制参数
Figure BDA0002533170290000031
应用公式
Figure BDA0002533170290000032
计算第m个关键节点在当前时刻t的控制参数
Figure BDA0002533170290000033
获得第1个关键节点至第M个关键节点在当前时刻t的控制参数
Figure BDA0002533170290000034
其中，
Figure BDA0002533170290000035
是第m个关键节点在前一时刻t-1的控制参数，β为衰减因子，Φt-L+1,t是当前时刻t的增益矩阵；
Figure BDA0002533170290000036
是第m个关键节点从1时刻到L时刻的电压量测向量；
xt是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA0002533170290000037
G为逆变器数量，
Figure BDA0002533170290000038
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；
xt-L是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA0002533170290000039
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率；
et为第m个关键节点在当前时刻t的残差，et-L为第m个关键节点在t-L时刻的残差。
可选地，所述基于各关键节点在当前时刻t的电压量测值及t-L时刻的电压量测值，分别对应计算获得各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，具体包括：
应用公式
Figure BDA00025331702900000310
计算第m个关键节点在当前时刻t的残差et；其中，
Figure BDA00025331702900000311
为第m个关键节点在当前时刻t的电压量测值，xt T是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量的转置，
Figure BDA00025331702900000312
G为逆变器数量，
Figure BDA00025331702900000313
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；
应用公式
Figure BDA00025331702900000314
计算第m个关键节点在t-L时刻的残差et-L；其中，
Figure BDA00025331702900000315
为第m个关键节点在t-L时刻的电压量测值，xt-L T是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量的转置，
Figure BDA00025331702900000316
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率；
其中，
Figure BDA00025331702900000317
是第m个关键节点在前一时刻t-1的控制参数。
可选地，所述基于所述所有关键节点当前时刻的控制参数，获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量，具体包括：
应用公式
Figure BDA00025331702900000318
计算第g个逆变器在当前时刻t的无功功率增量
Figure BDA0002533170290000041
获得第1个逆变器至第G个逆变器在当前时刻t的无功功率增量
Figure BDA0002533170290000042
其中，α1为电压越限惩罚参数，α1＝10；α2为逆变器损耗惩罚参数，α2＝5；
Figure BDA0002533170290000043
为Wt-L+1,t的第g行向量，Wt-L+1,t是所有关键节点在当前时刻t的控制参数矩阵，
Figure BDA0002533170290000044
分别是关键节点1至关键节点M在当前时刻t的控制参数向量；vt是关键节点1至关键节点M在当前时刻t的电压量测值向量，
Figure BDA0002533170290000045
是关键节点m在当前时刻t的电压量测值，
Figure BDA0002533170290000046
是关键节点1至关键节点M在当前时刻t的参考电压向量，
Figure BDA0002533170290000047
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率。
可选地，所述基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数之前，所述方法还包括：
基于前一时刻t-1的增益矩阵Φt-L,t-1，应用递归公式
Figure BDA0002533170290000048
计算得到t时刻增益矩阵Φt-L+1,t；
其中增益矩阵的初值Φ1,L＝(XLBLXL T+λI)-1，Θ为过渡增益矩阵，βL为衰减因子，I为维度为G×G的单位矩阵，xt是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA0002533170290000049
G为逆变器数量，
Figure BDA00025331702900000410
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；xt T是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量的转置；xt-L是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA00025331702900000411
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率，xt-L T是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量的转置。
可选地，所述方法还包括：
在对所述待控制配电网进行控制之前，应用公式
Figure BDA00025331702900000412
计算第m个关键节点在初始时刻L的控制参数，获得第1个关键节点至第M个关键节点在初始时刻L的控制参数；
其中，XL是逆变器初始无功功率矩阵，XL＝[x1,...,xL]，x1,...,xL是1时刻至L时刻的所有逆变器无功功率向量，BL是信息衰减矩阵，
Figure BDA0002533170290000051
β为衰减因子，β的取值范围为0.9～0.95，
Figure BDA0002533170290000052
是第m个关键节点从1时刻到L时刻的电压量测向量，
Figure BDA0002533170290000053
Figure BDA0002533170290000054
是第m个关键节点在1时刻到L时刻的电压量测值，λ为正则项参数，λ的取值范围为10-3～10-5，I为维度为G×G的单位矩阵。
第二方面，本发明实施例提供一种电压控制装置，包括：
控制参数获取模块，用于基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；
无功功率增量获取模块，用于基于所述所有关键节点当前时刻的控制参数，获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量；
控制模块，用于将所有逆变器当前时刻的无功功率增量分别发送到对应逆变器，以使所述所有逆变器根据各自当前时刻的无功功率增量获得即将在下一时刻输出的无功功率；
其中，所述关键节点是所述逆变器的接入点或所述配电网中的公共连接点。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面提出的电压控制方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面提出的电压控制方法的步骤。
本发明实施例提供的电压控制方法、装置、设备及存储介质，通过量测所有关键节点的实际电压并基于量测值迭代计算获得所有关键节点当前时刻的控制参数，从而获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量，实现对逆变器的电压控制；无需使用确切模型，只需基于关键节点量测，避免了因实际配电网运行中模型和量测不完备带来的不精确调控挑战，同时求解过程简单，计算负担小，无需求解复杂的非线性潮流，满足实时运行需求，实现了兼顾全局协同优化和本地快速控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明一实施例提供的电压控制方法流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的电压控制方法流程示意图；
图3为本发明又一实施例提供的电压控制方法流程示意图；
图4为本发明一实施例提供的电压控制装置结构示意图；
图5为本发明一实施例提供的电子设备组成示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例提供的电压控制方法流程示意图，包括：
步骤100，基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；
具体地，待控制配电网可以为三相配电网，本实施例提供的电压控制方法应用对象可以为待控制配电网中的分布式资源并网逆变器，由于目前配电网中分布式光伏接入带来的电压波动问题较为突出，因此可以假设可再生能源均为分布式光伏发电单元。本实施例中的控制策略的对象为光伏发电单元的无功出力。其中，每个光伏发电单元配备智能逆变器，能够采集发电单元状态变量和实现有功无功功率解耦控制。
本实施例中，可以假设逆变器均为三相并网，但实际应用中可以根据需要单相或两相接入，并不会影响控制方法的实施。
本实施例中，假设共有G个逆变器，第g个光伏逆变器在t时刻的有功功率为
Figure BDA0002533170290000071
无功功率为
Figure BDA0002533170290000072
假设光伏逆变器运行在最大跟踪点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)模式，则
Figure BDA0002533170290000073
为t时刻最大功率输出，是已知量，
Figure BDA0002533170290000074
为待优化变量。同时，假设配电网中共有M个关键节点的电压幅值量测，一般来说，所有光伏逆变器接入点和该配电网公共连接点均为关键节点。时刻间的间隔设置为1秒。
具体地，当前时刻，可以首先获取所有关键节点的电压量测值，若当前时刻大于量测时间窗口长度时，即t＞L时，对于第m个关键节点，采集
Figure BDA0002533170290000075
又基于以前的历史数据，即可得到t时刻时间窗口为L的电压幅值量测，为一个维度为L×1的m节点量测列向量：
Figure BDA0002533170290000076
然后可以基于所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数，可以理解的是，本实施例中，对于第m个关键节点，其当前时刻t的控制参数向量可以由t-1时刻的控制参数向量以及历史量测数据递归计算求得。因为是基于前一时刻的递归计算，因此在当前时刻t时，上一时刻的控制参数为已知量。
步骤101，基于所述所有关键节点当前时刻的控制参数，获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量；
具体地，在基于所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数后，可以基于所有关键节点当前时刻的控制参数，获得所有逆变器当前时刻的无功功率增量，可以理解的是，本实施例中，控制器计算获得的逆变器当前时刻的无功功率增量作为逆变器电压控制命令被输入至配电网中，以实现对逆变器的电压控制。
步骤102，将所有逆变器当前时刻的无功功率增量分别发送到对应逆变器，以使所述所有逆变器根据各自当前时刻的无功功率增量获得即将在下一时刻输出的无功功率；
具体地，在获得所有逆变器当前时刻的无功功率增量后，可以将所有逆变器当前时刻的无功功率增量作为各逆变器电压控制命令，分别发送到对应逆变器，逆变器可以根据各自当前时刻的无功功率增量获得即将在下一时刻输出的无功功率。
可以理解的是，逆变器各自根据自己当前时刻的无功功率增量，可以计算获得各自即将在下一时刻输出的无功功率，与在控制中心直接计算得到所有逆变器下一时刻的无功功率再分别输出给各逆变器相比，提高了计算效率，也降低了控制中心的计算负担。
具体地，本实施例中，将所有逆变器当前时刻的无功功率增量分别发送到对应逆变器，以使所述所有逆变器根据各自当前时刻的无功功率增量获得即将在下一时刻输出的无功功率后，令t＝t+1，即以t+1时刻为当前时刻，基于t+1时刻的量测值和t时刻的控制参数，重新执行步骤100至步骤102；直至配电网及控制器停止运行，停止重复迭代过程。
本实施例中，所有逆变器根据各自当前时刻的无功功率增量获得即将在下一时刻输出的无功功率的具体步骤是：
步骤1021，更新逆变器无功可行域；
具体地，可以定义t时刻第g个逆变器的可行域为：
Figure BDA0002533170290000081
本实施例中，基于预测得到的t+1时刻的光伏最大有功功率
Figure BDA0002533170290000082
可以更新t+1时刻第g个逆变器的可行域
Figure BDA0002533170290000083
其中，
Figure BDA0002533170290000084
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率，Sg为第g个逆变器容量，为已知量。
具体地，实际运行中可以直接获取当前时刻最大光伏有功功率出力，通过成熟的光伏控制系统里面超短期预测模块，基于当前时刻光伏有功功率及历史时刻光伏有功功率预测得到t+1时刻的光伏最大有功功率。
步骤1022，更新逆变器控制命令；
具体地，基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值和当前时刻t的逆变器无功功率
Figure BDA0002533170290000091
可以通过如下公式更新逆变器下一时刻t+1的无功功率
Figure BDA0002533170290000092
Figure BDA0002533170290000093
可以理解的是，d为控制步长参数，本实施例中，0＜α2d＜2，α2为逆变器损耗惩罚参数，一般可以取5。
Figure BDA0002533170290000094
为投影算子，例如
Figure BDA0002533170290000095
其作用为将E投影到A可行域内，对于一个简单的上下限约束可行域(即本实施例中的χg t+1)，可以定义其上限为
Figure BDA0002533170290000096
下限为E，则有：
Figure BDA0002533170290000097
其中，所述关键节点是所述逆变器的接入点或所述配电网中的公共连接点。
具体地，本实施例中，与常用的逆变器基于本地量测数据进行本地无功功率的更新相比，本发明实施例提供的电压控制方法基于待控制配电网中所有关键节点的量测值，得到控制参数进而得到无功功率增量进而更新逆变器控制命令，能实现本地快速控制的同时，还能够兼顾配电网全局协同优化。
具体地，图2为本发明另一实施例提供的电压控制方法流程示意图，如图2所示，为了适应主动配电网的经济且快速的实时电压控制，控制器首先进行控制参数在线辨识，即获得了所有关键节点在当前时刻的控制参数，从而通过向各逆变器输出无功功率增量，以实现对配电网的无模型无功电压控制。
可以理解的是，整个控制策略基于标幺值来计算，即
Figure BDA0002533170290000098
本发明实施例提供的电压控制方法，通过量测所有关键节点的实际电压并基于量测值迭代计算获得所有关键节点当前时刻的控制参数，从而获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量，实现对逆变器的电压控制；无需使用确切模型，只需基于关键节点量测，避免了因实际配电网运行中模型和量测不完备带来的不精确调控挑战，同时求解过程简单，计算负担小，无需求解复杂的非线性潮流，满足实时运行需求，实现了兼顾全局协同优化和本地快速控制。
可选地，在上述实施例的基础上，所述基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数，具体包括：
基于各关键节点在当前时刻t的电压量测值及t-L时刻的电压量测值，分别对应计算获得各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差；
具体地，在量测获得待控制配电网中所有关键节点的电压量测值后，可以基于各关键节点在当前时刻t的电压量测值及t-L时刻的电压量测值，分别对应计算获得各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，以帮助后续计算所有关键节点当前时刻的控制参数。
基于所述各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，及所述所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；
具体地，在计算获得各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差后，可以基于各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数。
其中，所述t-L时刻为电压量测采样时间窗口的前一时刻，L为电压量测采样时间窗口长度，L大于G，G为逆变器数量。
具体地，本实施例中，采用采样时间窗口长度为L的滑动窗口进行采样时刻的量测，即当前时刻t每加一，窗口起始时刻也加一，即窗口向后滑动一个时刻长度，采样时间窗口长度保持为L，可以理解为，本实施例中，当前时刻t每加一，量测得到新的当前时刻t+1的量测值后，即舍弃一次窗口初始处的一个采样值。
具体地，本实施例中，L大于G即可实现采样；根据实际应用过程中的取值，本实施例中L可以为L＝G+2。
可选地，在上述实施例的基础上，所述基于所述各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，及所述所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数，具体包括：
基于第1个关键节点至第M个关键节点在前一时刻t-1的控制参数
Figure BDA0002533170290000111
应用公式
Figure BDA0002533170290000112
计算第m个关键节点在当前时刻t的控制参数
Figure BDA0002533170290000113
获得第1个关键节点至第M个关键节点在当前时刻t的控制参数
Figure BDA0002533170290000114
其中，
Figure BDA0002533170290000115
是第m个关键节点在前一时刻t-1的控制参数，β为衰减因子，Φt-L+1,t是当前时刻t的增益矩阵；
Figure BDA0002533170290000116
是第m个关键节点从1时刻到L时刻的电压量测向量；
xt是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA0002533170290000117
G为逆变器数量，
Figure BDA0002533170290000118
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；
xt-L是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA0002533170290000119
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率；
et为第m个关键节点在当前时刻t的残差，et-L为第m个关键节点在t-L时刻的残差。
具体地，本实施例中，基于各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数时，首先根据每个关键节点m前一时刻的控制参数
Figure BDA00025331702900001110
获得每个关键节点m当前时刻的控制参数
Figure BDA00025331702900001111
具体由如下公式完成递归更新计算：
Figure BDA00025331702900001112
在获得了第1个关键节点至第M个关键节点中所有关键节点在当前时刻t的控制参数
Figure BDA00025331702900001113
后，即获得了所有关键时刻的控制参数。
其中，β为衰减因子，β的取值范围为0.9～0.95，βL指β的L次方，Φt-L+1,t是当前时刻t的增益矩阵；
Figure BDA00025331702900001114
是第m个关键节点从1时刻到L时刻的电压量测向量；
xt是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA00025331702900001115
G为逆变器数量，
Figure BDA00025331702900001116
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；
xt-L是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA0002533170290000121
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率；
et为第m个关键节点在当前时刻t的残差，et-L为第m个关键节点在t-L时刻的残差。
可以理解的是，本实施例中，所有关键节点当前时刻的控制参数的更新并不需要繁复的矩阵求逆计算，因此计算效率高，适用于在线实时计算。
可选地，在上述实施例的基础上，所述基于各关键节点在当前时刻t的电压量测值及t-L时刻的电压量测值，分别对应计算获得各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，具体包括：
应用公式
Figure BDA0002533170290000122
计算第m个关键节点在当前时刻t的残差et；其中，
Figure BDA0002533170290000123
为第m个关键节点在当前时刻t的电压量测值，
Figure BDA0002533170290000124
是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量的转置，
Figure BDA0002533170290000125
G为逆变器数量，
Figure BDA0002533170290000126
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；
应用公式
Figure BDA0002533170290000127
计算第m个关键节点在t-L时刻的残差et-L；其中，
Figure BDA0002533170290000128
为第m个关键节点在t-L时刻的电压量测值，xt-L T是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量的转置，
Figure BDA0002533170290000129
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率；
其中，
Figure BDA00025331702900001210
是第m个关键节点在前一时刻t-1的控制参数。
具体地，本实施例中，计算各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差时，可以设et为t时刻的残差，类似地，也可以设t-L时刻的残差et-L，et和et-L可以定义为：
Figure BDA00025331702900001211
可以理解的是，t时刻的残差et及t-L时刻的残差et-L均为标量。
其中，
Figure BDA00025331702900001212
为第m个关键节点在当前时刻t的电压量测值，xt T是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量的转置，
Figure BDA00025331702900001213
G为逆变器数量，
Figure BDA00025331702900001214
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；
Figure BDA00025331702900001215
为第m个关键节点在t-L时刻的电压量测值，xt-L T是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量的转置，
Figure BDA0002533170290000131
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率。
本实施例中，在获得t时刻的残差et及t-L时刻的残差et-L，用于计算每个关键节点m当前时刻的控制参数
Figure BDA0002533170290000132
时，均基于t-1时刻的控制参数
Figure BDA0002533170290000133
进行计算。
可选地，在上述实施例的基础上，所述基于所述所有关键节点当前时刻的控制参数，获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量，具体包括：
应用公式
Figure BDA0002533170290000134
计算第g个逆变器在当前时刻t的无功功率增量
Figure BDA0002533170290000135
获得第1个逆变器至第G个逆变器在当前时刻t的无功功率增量
Figure BDA0002533170290000136
其中，α1为电压越限惩罚参数，α1＝10；α2为逆变器损耗惩罚参数，α2＝5；
Figure BDA0002533170290000137
为Wt-L+1,t的第g行向量，Wt-L+1,t是所有关键节点在当前时刻t的控制参数矩阵，
Figure BDA0002533170290000138
分别是关键节点1至关键节点M在当前时刻t的控制参数向量；vt是关键节点1至关键节点M在当前时刻t的电压量测值向量，
Figure BDA0002533170290000139
是关键节点m在当前时刻t的电压量测值，
Figure BDA00025331702900001310
是关键节点1至关键节点M在当前时刻t的参考电压向量，
Figure BDA00025331702900001311
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率。
具体地，本实施例中，在获得配电网中用于更新所有逆变器控住命令的当前时刻的无功功率增量时，可以定义t时刻关键节点电压幅值量测向量为一个维度为G×1的列向量
Figure BDA00025331702900001312
t时刻关键节点电压参考电压幅值为一个维度为G×1的列向量
Figure BDA00025331702900001313
可以设置为单位列向量或由上级调度给定参考值。则t时刻第g个逆变器无功功率增量
Figure BDA00025331702900001314
可以表示为：
Figure BDA00025331702900001315
其中α1为电压越限惩罚参数，一般可以取10，α2为逆变器损耗惩罚参数，一般可以取5，
Figure BDA00025331702900001316
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率。
Figure BDA00025331702900001317
为一个维度为1×M的行向量，构成说明如下。
将所有
Figure BDA00025331702900001318
依次排列成维度为G×M的矩阵
Figure BDA00025331702900001319
则
Figure BDA00025331702900001320
为Wt-L+1,t的第g行。
可选地，在上述实施例的基础上，所述基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数之前，所述方法还包括：
基于前一时刻t-1的增益矩阵Φt-L,t-1，应用递归公式：
Figure BDA0002533170290000141
计算得到t时刻增益矩阵Φt-L+1,t；
其中增益矩阵的初值
Figure BDA0002533170290000142
Θ为过渡增益矩阵，β为衰减因子，I为维度为G×G的单位矩阵，xt是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA0002533170290000143
G为逆变器数量，
Figure BDA0002533170290000144
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；xt T是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量的转置；xt-L是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA0002533170290000145
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率，xt-L T是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量的转置。
具体地，基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数之前，需要对增益矩阵进行更新。
本实施例中，可以设Φt-L+1,t为维度为G×G的t时刻增益矩阵，则Φt-L+1,t可以通过t-1时刻增益矩阵Φt-L,t-1基于以下递归公式计算得到：
Figure BDA0002533170290000146
其中Θ为过渡增益矩阵，增益矩阵的初值Φ1,L＝(XLBLXL T+λI)-1。
其中，β为衰减因子，I为维度为G×G的单位矩阵，xt是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA0002533170290000147
G为逆变器数量，
Figure BDA0002533170290000148
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；xt T是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量的转置；xt-L是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量，
Figure BDA0002533170290000149
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率，xt-L T是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量的转置。
可选地，在上述实施例的基础上，所述方法还包括：
在对所述待控制配电网进行控制之前，应用公式
Figure BDA0002533170290000151
计算第m个关键节点在初始时刻L的控制参数，获得第1个关键节点至第M个关键节点在初始时刻L的控制参数；
其中，XL是逆变器初始无功功率矩阵，XL＝[x1,...,xL]，x1,...,xL是1时刻至L时刻的所有逆变器无功功率向量，BL是信息衰减矩阵，
Figure BDA0002533170290000152
β为衰减因子，β的取值范围为0.9～0.95，
Figure BDA0002533170290000153
是第m个关键节点从1时刻到L时刻的电压量测向量，
Figure BDA0002533170290000154
Figure BDA0002533170290000155
是第m个关键节点在1时刻到L时刻的电压量测值，λ为正则项参数，λ的取值范围为10-3～10-5，I为维度为G×G的单位矩阵。
具体地，在基于所有关键节点前一时刻的控制参数，迭代计算获得所有关键节点当前时刻的控制参数时，可以理解的是，只要控制参数在初始时刻的值已知，那么在当前时刻t以前所有时刻的控制参数值均可基于历史时刻的控制参数计算获得，即均可视为已知值。且在实际应用中，由于每一时刻均需要计算控制参数，因此当前时刻t以前的所有时刻的控制参数在实际应用时已经为在历史时刻被计算出的已知值。
本实施例中，可以首先初始化控制参数；
具体地，可以设t时刻第m个关键节点的电压幅值量测为
Figure BDA0002533170290000156
从时刻1开始到时刻L，设置
Figure BDA0002533170290000157
的取值为
Figure BDA0002533170290000158
其中σ为每个时刻从0.4～0.6之间取的随机数，Sg为第g个逆变器容量，为已知量。
可以连续采集从时刻1开始到时刻L的m节点电压幅值量测，为一个维度为L×1的列向量
Figure BDA0002533170290000159
L为采样时间窗口，一般可取G+2。
设t时刻逆变器无功功率向量为一个维度为G×1的列向量
Figure BDA0002533170290000161
连续采集从1时刻开始到L时刻的xt构成一个维度为G×L的矩阵XL＝[x1,...,xL]。
本实施例中，可以设信息衰减矩阵为一个对角矩阵
Figure BDA0002533170290000162
其中β为衰减因子，一般可以取0.9-0.95。
对于第m个关键节点，其初始控制参数向量定义为一个维度为G×1的列向量
Figure BDA0002533170290000163
可以由如下公式计算得到：
Figure BDA0002533170290000164
其中λ为正则项参数，一般可取10-3～10-5，I为维度为G×G的单位矩阵，(·)T代表矩阵转置操作，(·)-1代表矩阵求逆操作。因为关键节点数量不大，因此本实施例中，初始控制参数向量的计算负担较小。
本发明实施例提供的电压控制方法，通过量测所有关键节点的实际电压并基于量测值迭代计算获得所有关键节点当前时刻的控制参数，从而获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量，实现对逆变器的电压控制；无需使用确切模型，只需基于关键节点量测，避免了因实际配电网运行中模型和量测不完备带来的不精确调控挑战，同时求解过程简单，计算负担小，无需求解复杂的非线性潮流，满足实时运行需求，实现了兼顾全局协同优化和本地快速控制。
图3为本发明又一实施例提供的电压控制方法流程示意图，如图3所示，可以理解的是，本实施例提供的电压控制方法，是一种基于数据驱动的无模型无功电压控制方法，为了完成控制参数在线辨识以及对配电网的无模型无功电压控制，控制器主要由控制参数在线辨识和无功电压控制命令计算两个部分组成，具体在实现对配电网的控制时，主要包括如下步骤：
步骤300，获取当前时刻t的量测信息；
具体地，控制器在当前时刻t首先从配电网中获取当前时刻t的量测信息；
具体地，对于第m个关键节点，采集其当前时刻t的电压幅值量测信息
Figure BDA0002533170290000165
又基于以前的历史数据，即可得到t时刻时间窗口为L的电压幅值量测，为一个维度为L×1的m节点量测列向量：
Figure BDA0002533170290000171
步骤301，控制参数在线辨识；
具体地，控制器在线辨识，获取当前时刻的控制参数；
具体地，控制器可以基于步骤300获得的待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；
步骤302，无功电压控制命令计算；
具体地，控制器将控制参数输入控制器的无功电压控制命令计算模块，获得t+1时刻控制命令；
具体地，控制器中的无功电压控制命令计算模块可以基于所有关键节点当前时刻的控制参数，计算获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量；并将获得的所有逆变器的无功功率增量作为对配电网中逆变器的控制命令。
步骤303，输出t+1时刻控制命令。
具体地，控制器将t+1时刻控制命令即所有逆变器的无功功率增量输入到配电网中，以使各逆变器根据各自的无功功率增量计算获得在t+1时刻输出的无功功率，即控制器实现对配电网中逆变器的实时控制。
本发明实施例为了主动配电网中实现快速调控分布式资源，保障配电网安全运行，提出了一种基于数据驱动的无模型电压控制策略，能够实现连接分布式发电资源和电网的逆变器无功功率快速准确控制。
图4为本发明一实施例提供的电压控制装置结构示意图，如图4所示，包括：控制参数获取模块401，无功功率增量获取模块402，控制模块403；
其中，控制参数获取模块401用于基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；
无功功率增量获取模块402用于基于所述所有关键节点当前时刻的控制参数，获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量；
控制模块403用于将所有逆变器当前时刻的无功功率增量分别发送到对应逆变器，以使所述所有逆变器根据各自当前时刻的无功功率增量获得即将在下一时刻输出的无功功率；
其中，所述关键节点是所述逆变器的接入点或所述配电网中的公共连接点。
具体地，控制器通过控制参数获取模块401基于所有关键节点的电压量测值及前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；随后通过无功功率增量获取模块402基于所有关键节点当前时刻的控制参数获得配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量；最后通过控制模块403将所有逆变器当前时刻的无功功率增量分别发送到对应逆变器，以使所有逆变器根据各自当前时刻的无功功率增量可以计算获得即将在下一时刻输出的无功功率；即实现了对配电网的控制。
本发明实施例提供的电压控制装置，通过量测所有关键节点的实际电压并基于量测值迭代计算获得所有关键节点当前时刻的控制参数，从而获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量，实现对逆变器的电压控制；无需使用确切模型，只需基于关键节点量测，避免了因实际配电网运行中模型和量测不完备带来的不精确调控挑战，同时求解过程简单，计算负担小，无需求解复杂的非线性潮流，满足实时运行需求，实现了兼顾全局协同优化和本地快速控制。
图5为本发明一实施例提供的电子设备组成示意图，如图5所示，该电子设备包括存储器(memory)501、处理器(processor)502及存储在存储器501上并可在处理器502上运行的程序，其中，存储器501和处理器502通过通信总线503完成相互间的通信，处理器502执行所述程序时实现如下步骤：
基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；
基于所述所有关键节点当前时刻的控制参数，获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量；
将所有逆变器当前时刻的无功功率增量分别发送到对应逆变器，以使所述所有逆变器根据各自当前时刻的无功功率增量获得即将在下一时刻输出的无功功率；
其中，所述关键节点是所述逆变器的接入点或所述配电网中的公共连接点。
此外，上述的存储器501中的计算机程序可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
处理器502执行所述程序所涉及的方法流程，具体可以参将上述方法实施例，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的数据传输处理方法流程，其具体的功能和流程可以详见上述方法实施例，此处不再赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
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各实施方式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。基于这样的理解，上述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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电压控制方法，其特征在于，包括：
基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；
基于所述所有关键节点当前时刻的控制参数，获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量；
将所有逆变器当前时刻的无功功率增量分别发送到对应逆变器，以使所述所有逆变器根据各自当前时刻的无功功率增量获得即将在下一时刻输出的无功功率；
其中，所述关键节点是所述逆变器的接入点或所述配电网中的公共连接点。
2.根据权利要求1所述的电压控制方法，其特征在于，所述基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数，具体包括：
基于各关键节点在当前时刻t的电压量测值及t-L时刻的电压量测值，分别对应计算获得各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差；
基于所述各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，及所述所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；
其中，所述t-L时刻为电压量测采样时间窗口的前一时刻，L为电压量测采样时间窗口长度，L大于G，G为逆变器数量。
3.根据权利要求2所述的电压控制方法，其特征在于，所述基于所述各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，及所述所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数，具体包括：
基于第1个关键节点至第M个关键节点在前一时刻t-1的控制参数
Figure FDA0002533170280000011
应用公式
Figure FDA0002533170280000012
计算第m个关键节点在当前时刻t的控制参数
Figure FDA0002533170280000013
获得第1个关键节点至第M个关键节点在当前时刻t的控制参数
Figure FDA0002533170280000014
其中，
Figure FDA0002533170280000015
是第m个关键节点在前一时刻t-1的控制参数，β为衰减因子，Φt-L+1,t是当前时刻t的增益矩阵；
Figure FDA0002533170280000021
是第m个关键节点从1时刻到L时刻的电压量测向量；
xt是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量，
Figure FDA0002533170280000022
G为逆变器数量，
Figure FDA0002533170280000023
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；
xt-L是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量，
Figure FDA0002533170280000024
Figure FDA0002533170280000025
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率；
et为第m个关键节点在当前时刻t的残差，et-L为第m个关键节点在t-L时刻的残差。
4.根据权利要求2所述的电压控制方法，其特征在于，所述基于各关键节点在当前时刻t的电压量测值及t-L时刻的电压量测值，分别对应计算获得各关键节点在当前时刻t的残差及t-L时刻的残差，具体包括：
应用公式
Figure FDA0002533170280000026
计算第m个关键节点在当前时刻t的残差et；其中，
Figure FDA0002533170280000027
为第m个关键节点在当前时刻t的电压量测值，xt T是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量的转置，
Figure FDA0002533170280000028
G为逆变器数量，
Figure FDA0002533170280000029
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；
应用公式
Figure FDA00025331702800000210
计算第m个关键节点在t-L时刻的残差et-L；其中，
Figure FDA00025331702800000211
为第m个关键节点在t-L时刻的电压量测值，xt-L T是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量的转置，
Figure FDA00025331702800000212
Figure FDA00025331702800000213
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率；
其中，
Figure FDA00025331702800000214
是第m个关键节点在前一时刻t-1的控制参数。
5.根据权利要求1所述的电压控制方法，其特征在于，所述基于所述所有关键节点当前时刻的控制参数，获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量，具体包括：
应用公式
Figure FDA00025331702800000215
计算第g个逆变器在当前时刻t的无功功率增量
Figure FDA00025331702800000216
获得第1个逆变器至第G个逆变器在当前时刻t的无功功率增量
Figure FDA00025331702800000217
其中，α1为电压越限惩罚参数，α1＝10；α2为逆变器损耗惩罚参数，α2＝5；
Figure FDA00025331702800000218
为Wt-L+1,t的第g行向量，Wt-L+1,t是所有关键节点在当前时刻t的控制参数矩阵，
Figure FDA0002533170280000031
Figure FDA0002533170280000032
分别是关键节点1至关键节点M在当前时刻t的控制参数向量；vt是关键节点1至关键节点M在当前时刻t的电压量测值向量，
Figure FDA0002533170280000033
Figure FDA0002533170280000034
是关键节点m在当前时刻t的电压量测值，
Figure FDA0002533170280000035
是关键节点1至关键节点M在当前时刻t的参考电压向量，
Figure FDA0002533170280000036
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率。
6.根据权利要求2所述的电压控制方法，其特征在于，所述基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数之前，所述方法还包括：
基于前一时刻t-1的增益矩阵Φt-L,t-1，应用递归公式
Figure FDA0002533170280000037
计算得到t时刻增益矩阵Φt-L+1,t；
其中增益矩阵的初值Φ1,L＝(XLBLXL T+λI)-1，Θ为过渡增益矩阵，βL为衰减因子，I为维度为G×G的单位矩阵，xt是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量，
Figure FDA0002533170280000038
G为逆变器数量，
Figure FDA0002533170280000039
为第g个逆变器在当前时刻t的无功功率；xt T是当前时刻t所有逆变器的无功功率向量的转置；xt-L是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量，
Figure FDA00025331702800000310
Figure FDA00025331702800000311
为第g个逆变器在t-L时刻的无功功率，xt-L T是t-L时刻所有逆变器的无功功率向量的转置。
7.根据权利要求2所述的电压控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在对所述待控制配电网进行控制之前，应用公式
Figure FDA00025331702800000312
计算第m个关键节点在初始时刻L的控制参数，获得第1个关键节点至第M个关键节点在初始时刻L的控制参数；
其中，XL是逆变器初始无功功率矩阵，XL＝[x1,...,xL]，x1,...,xL是1时刻至L时刻的所有逆变器无功功率向量，BL是信息衰减矩阵，
Figure FDA00025331702800000313
β为衰减因子，β的取值范围为0.9～0.95，
Figure FDA0002533170280000041
是第m个关键节点从1时刻到L时刻的电压量测向量，
Figure FDA0002533170280000042
Figure FDA0002533170280000043
是第m个关键节点在1时刻到L时刻的电压量测值，λ为正则项参数，λ的取值范围为10-3～10-5，I为维度为G×G的单位矩阵。
8.一种电压控制装置，其特征在于，包括：
控制参数获取模块，用于基于待控制配电网中所有关键节点的电压量测值及所有关键节点前一时刻的控制参数，获得所有关键节点当前时刻的控制参数；
无功功率增量获取模块，用于基于所述所有关键节点当前时刻的控制参数，获得所述配电网中所有逆变器当前时刻的无功功率增量；
控制模块，用于将所有逆变器当前时刻的无功功率增量分别发送到对应逆变器，以使所述所有逆变器根据各自当前时刻的无功功率增量获得即将在下一时刻输出的无功功率；
其中，所述关键节点是所述逆变器的接入点或所述配电网中的公共连接点。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述电压控制方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的电压控制方法的步骤。
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