CN113937821A - 一种农网不平衡台区自适应节能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，其特征在于：所述方法为首先根据基于负荷预测模型制定相应的日前优化‑短时修正控制模型，得到配电变压器调容调压开关动作的档位和时间最优解，从而实现对配电网调容调压变压器的调容调压，进一步降低配变损耗；利用负荷侧换相开关和并联电容组改善荷端用户三相不平衡和低电压问题；解决了农网台区负荷波动性剧烈、季节性差异明显所导致的台区损耗严重、配变烧损、三相不平衡及低电压等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，属于电网台区自 控制技术领域。
背景技术
当前，化石能源大规模使用引起的环境破坏问题日益严重，不可持续的 弊端也逐渐凸显。化石能源的使用将释放二氧化碳、二氧化硫、含氮化合物 和PM 2.5颗粒等等，造成的环境影响有温室效应、酸雨、雾霾以及其余极端 天气等等。其中，温室效应导致冰川加速消融，海平面上涨，淡水资源短缺； 酸雨导致土壤酸化，改变土壤结构使农作物大幅减产；雾霾含有多种对人体 有害的细颗粒、有毒物质达20多种，影响人的呼吸系统。化石能源是由多次 的构造运动和温压作用而使生物有机和无机质转化为不可再生能源。因化石 能源的形成过程及其缓慢和复杂，所以不可持续依赖化石能源作为能源消耗 的主体。
清洁能源的开发和利用成为了改善当前能源消耗、实现多能源供给、应 对全球气候变化的重要方式之一。。在发电上，利用光伏发电等可再生能源发 电替代传统的火力发电。降低煤炭的使用率，减少二氧化硫、含氮化合物的 排放及粉煤灰污染。在用电上，使用电采暖、电烤烟、电烤酒和电动汽车等 电能替代方式，能源向电能过渡，提升用电可靠性。减少污染物排放。集中 式光伏发电一般位于太阳能资源稳定的荒漠地区，需要长距离的高压输电并 网，这种并网方式对电网而言成为了不可忽视的干扰源，网络损耗、线路损 耗和无功补偿问题不容忽视。而分布式光伏适用于中低压配电网，在用户侧 就地利用光伏发电，最大限度降低线路损耗。可预见，高比例分布式光伏和 清洁能源的利用正在逐步成为主流。
高比例分布式光伏并网和电能替代对电网来说是两个巨大挑战。由于分 布式光伏具有随机性、间歇性和波动性，大规模分布式光伏并网将导致网络 面临诸多问题，例如逆向潮流、电压越限、三相不平衡等。利用电能代替煤 炭、石油、天然气等不可再生能源进行能源消耗将导致用电量爆发式增长， 用户负荷昼夜变化明显以及配电网负荷波动情况复杂，使配电网线路及其设 备运行有着巨大压力，尤其是配电变压器。此外，超容量运行轻则导致配变 重载损耗增大，重则配变长时间过载配变烧损。
高比例分布式光伏并网和电能替代问题在配电网基础薄弱，难以实现遥 信、遥测和遥控，时有因负荷过重造成配变重过载现象，严重时出现配变烧 损事故；而日常运行配电变压器轻载时损耗过大，影响电网运行的经济性。 若源端再接入高比例分布式光伏，荷端进行大规模电能替代，将导致负荷峰 谷值差更加巨大。在负荷高峰时极易出现配变重过载现象和烧损情况，在负 荷低谷时大量配变轻载，配电网损耗极大。无法保证电网运行的安全性和设 备使用的经济性。随着乡村振兴的建设，农村用户对供电可靠性和用电质量上将有更高的要求，那么，为高比例分布式光伏并网和大规模电能替代制定 自适应节能控制策略，就能够有效解决设备重过载、逆向潮流、无功补偿、 三相不平衡、电压越限等问题。因此，面向分布式光伏并网和电能替代的台 区自适应节能控制的研究具有重要的现实意义和理论价值。
作为配电网核心装备之一的配电变压器量多面广，其损耗约占总发电量 的2％，占电力系统总损耗的30％左右。其性能水平直接影响到电能质量、 电量、电价以及相应的经济效益。针对分布式光伏并网和电能替代的大规模 使用，若继续按照平时负荷配置变压器，将造成变压器在节假日、冬季、农 忙、烤烟、酿酒等场景下超容量运行，大概率烧损配电变压器，造成资产的 损失和可靠性降低；若按高峰负荷配置变压器，将出现“大马拉小车”现象， 轻载时损耗过大，影响电网运行的经济性。现阶段，在用电高峰前期，加设 一台变压器以备用电负荷的突增，但是需停电安装和卸载，同时场地常常受 限，也容易造成资源浪费；采用高过载变压器可以一定程度缓解负荷激增的 压力，但高过载配变1.75倍过载仅允许1.5小时，2倍过载仅允许1小时， 难以满足绝大多数贵州地区的负荷特性；采用调容变压器可以根据负荷需求 调整变压器的容量，但现有的调容变压器采用机械开关，频繁调节开关容易 造成变压器油快速劣化和降低绝缘性能，且容易受到三相不平衡的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种农网不平衡台区自适应节能控制 方法，以解决农网台区负荷波动性剧烈、季节性差异明显所导致的台区损耗 严重、配变烧损、三相不平衡及低电压等问题。
本发明采取的技术方案为：
一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，所述方法为首先根据基于负 荷预测模型制定相应的日前优化-短时修正控制模型，得到配电变压器调容调 压开关动作的档位和时间最优解，从而实现对配电网调容调压变压器的调容 调压，进一步降低配变损耗；利用负荷侧换相开关和并联电容组改善荷端用 户三相不平衡和低电压问题。
所述日前优化-短时修正控制模型是基于使网络损耗、变压器损耗和三相 不平衡度为最小优化目标建立ARMA预测模型，对调容调压变压器控制策略进 行优化。
所述日前优化-短时修正控制模型的建立方包括：
步骤1、建立目标函数：
日前控制层目标函数为：
F＝Ploss.tot
F1＝Ploss.net
F2＝Pcu+PFe
式中：F为目标函数值；F'1、F'2、F'3为目标函数F1、F2、F3归一化后的值，消 除不同量纲对优化结果的影响；s1、s2、s3为尺度因子；Ploss.tot为调容调压变压 器总损耗；Ploss.net为网络损耗；PCu为一天内调容调压变的铜损(线路损耗)；PFe为一天内调容调压变压器的铁损(空载损耗)；设定为定值；
为节点i的 三相不平衡度；
代表配电网中的节点集合；Φ代表三相的集合；
Iline,t＝MUinj,t
式中：[·]'代表矩阵的转置；Iline,t为线路电流，
表示两个矩阵的对应元素相乘；R为支路电阻矩阵，Ria,ja代表为节点i和j之 间的a相电阻；M为节点电压与支路电流的映射矩阵，例如：Mi→j代表从节 点i，j之间支路电流与节点j节点电压的关联；Yij为节点i和j之间的导纳矩 阵；Uinj,t为t时段各节点电压；Iinj,t为t时段各节点的注入电流；
式中：Uneg,i和Upos,i为的节点i负序和正序电压；Ua,i、Ub,i、Uc,i为节点i的a、 b、c相电压；
步骤2、确定约束条件：日前控制层约束条件是为了配电网安全稳定运行， 要满足潮流、节点电压、调压抽头、调容临界负载、中性线电压、储能约束、 光伏约束、预测模型约束条件；
步骤3、采用IPCCD-EA对模型进行求解，把离散变量作为一个子种群， 连续变量作为另外一个子种群进行求解。
步骤3所述采用IPCCD-EA对模型进行求解，把离散变量作为一个子种 群，连续变量作为另外一个子种群进行求解的具体步骤包括：
步骤3.1、采用短期负荷预测技术，根据历史负荷数据获取后一天配电网 的日负荷曲线；
步骤3.2、采用IPCCD-EA求解所建模型；
步骤3.3、通过负荷侧的换相开关，调压分接头以及并联电容器参与三相 调节。
潮流约束为：
配电网安全稳定运行需满足t时段注入和流出节点处的有功功率和无功功率 平衡，即：
Iij＝Yij(Ui-Uj)
Yij＝Gij+jBij
式中：Re(·)和Im(·)表示为矩阵实部和虚部；Gia,ja和Bia,ja为节点i和j之间的a相电导和电纳。
节点电压约束为保障配电网安全运行，节点电压需稳定在安全范围内，即：
式中：
与
分别为第
相节点i电压幅值的下限和上限；
中性线电压约束为确保线路稳定运行，t时刻的电压幅值需小于中性线电压的 最大允许值，即：
|Uneu,i,t|≤Uneu
式中：|Uneu,i,t|为第i节点中性线上t时刻的电压幅值；Uneu为中性线电压最大允许值。
调压抽头约束为：
有载调压配变的调压范围是有限的，分解头档位不能超出调压范围，即：
式中：Tvol,t为t时刻调压变压器的分接头档位；
和
为有载调压变压 器分接头档位的下限和上限；
调容临界负载约束为：
考虑有载调容控制策略的准确性，调容临界负载需在安全调容范围，即：
Preal.cap＜δPrate.cap
式中：Preal.cap,t为t时段调容调压变压器的实际容量；
和
为调容 调压变压器容量的下限和上限；δ为设定比例系数；Tcap,t为t时段调容分接头 档位。
储能约束为：
考虑到分布式光伏并网，须有储能装置进行充放电协调，假定储能向电网注 入功率为正，即：
α1+α2＝1
式中：EESS为储能容量；εin和εout为储能充放电效率；
为储能装置向电网 注入总有功功率；α1、α2为充放电状态系数，取0/1；
为第
相节点i储 能初始荷电状态；
和
为储能向电网吸收/注入有功功率；
在t时刻储能装置的SOC存在上下限：
式中：
为第
相节点i储能装置额定功率；
和
为储能荷电状态最大和最小值；
储能装置输出的视在功率需小于额定输出视在功率：
式中：
为第
相节点i储能装置视在功率；
为储能装置视在功率 的额定值；
为储能装置向电网注入的总无功功率。
光伏约束为：
考虑到光伏无功的有限调节，则需要对光伏无功进行约束，即：
式中：
为t时刻第
相节点i光伏逆变器的无功功率；
为光伏逆变器的 有功功率；
为光伏逆变器的容量；
为第
相节点i光伏逆变器的最大 无功功率。
预测模型约束为：
针对已采集的负荷数据进行分时段多尺度ARMA模型预测，得出新负荷预 测数据并根据预测数据进行调容调压提前控制策略制定，即：
式中:
为模型的自回归系数；βj为模型的滑动平均系数；μt为白噪声序 列；m为模型自回归部分的阶数；n为模型滑动平均部分的阶数。
本发明的有益效果：
本发明在基于分布式光伏并网和电能替代台区下还对调容调压变压器的 调容、调压控制进行了策略制定。设置死区让调容调压变压器不因小幅度波 动而频繁动作开关。根据周期性负荷的特性，用周期性数据进行日前预测， 提前设定好相应的动作时间和动作档位。还可利用换相开关，治理线路上三 相不平衡和低电压问题。在保障调容调压变压器供电台区的安全稳定运行的 同时，也降低了线路上的损耗、提高了设备资源使用效率、提高了电网内的 经济效益以及提升了调容调压变压器控制的灵活性。
本发明相比于一般的台区节能策略，本发明在基于分布式光伏并网和电 能替代场景下低压台区三相四线制网络结构下建立了多目标的混合整数非线 性规划模型，并且在目标函数部分考虑了台区的功率损耗以及三相不平衡， 提出了模型的求解方法，可以解决一些不平衡场景下配电变压器烧损的问题， 同时，通过负荷侧的换相开关，调压分接头以及并联电容器参与三相调节， 可以避免由于某一相过载导致的调容变压器整体调容，更加有利于节能降损。
具体实施方式
本发明首先建立基于负荷预测模型制定相应的日前优化-短时修正控制 策略。得到配电变压器调容调压开关动作的档位和时间最优解，从而实现对 配电网调容调压变压器的调容调压，进一步降低配变损耗。利采用负荷侧换 相开关和并联电容组改善荷端用户三相不平衡和低电压问题。进而达到更好 的经济效益和配电系统稳定运行。
首先：在执行日前优化控制之前通过电控-通信装置将以往的台区网络参 数、负荷数据以及光伏净功率。按时间段进行上传。其次，基于ARMA预测模 型，以网络损耗、变压器损耗和三相不平衡度为目标函数，以潮流、电压、 调压抽头、调容临界负荷、中性线电压、联络线功率、换相开关和ARMA预测 等为约束条件进行三相潮流及最优潮流的计算，并得到优化控制后参考的有 功无功。再向各控制变量下达参考数值。日前优化控制通过IPCCD-EA进行求 解。
其次，短时修正模型的控制目标只有一个，保证配电变压器不过载。若 量测数据与负荷数据相符，则按照日前控制所求解得出的控制指令执行控制 任务；若不符，则进行实时修正。在实时修正过程中，仅满足最基本的控制 目标，即配变不过载即可。
日前控制层基于使网络损耗、变压器损耗和三相不平衡度为最小优化目 标建立ARMA预测模型，对调容调压变压器控制策略进行优化。
目标函数
本发明提到的日前控制层目标函数为：
F＝Ploss.tot
F1＝Ploss.net
F2＝Pcu+PFe
式中：F为目标函数值；F'1、F'2、F'3为目标函数F1、F2、F3归一化后的值，消 除不同量纲对优化结果的影响；s1、s2、s3为尺度因子；Ploss.tot为调容调压变压 器总损耗；Ploss.net为网络损耗；PCu为一天内调容调压变的铜损(线路损耗)； PFe为一天内调容调压变压器的铁损(空载损耗)；设定为定值；
为节点i 的三相不平衡度；
代表配电网中的节点集合；Φ代表三相的集合。
Iline,t＝MUinj,t
式中：[·]'代表矩阵的转置；Iline,t为线路电流，
表示两个矩阵的对应元素相乘；R为 支路电阻矩阵，Ria,ja代表为节点i和j之间的a相电阻；M为节点电压与支路 电流的映射矩阵，例如：Mi→j代表从节点i，j之间支路电流与节点j节点电 压的关联；Yij为节点i和j之间的导纳矩阵；Uinj,t为t时段各节点电压；Iinj,t为t时 段各节点的注入电流。
式中：Uneg,i和Upos,i为的节点i负序和正序电压；Ua,i、Ub,i、Uc,i为节点i的a、 b、c相电压；
约束条件
本发明提到的日前控制层约束条件是为了配电网安全稳定运行，需要满 足潮流、电压、调压抽头、调容临界负载、中性线电压、联络线功率和换相 开关等约束条件。
1)潮流约束
配电网安全稳定运行需满足t时段注入和流出节点处的有功功率和无功功率 平衡，即：
Iij＝Yij(Ui-Uj)
Yij＝Gij+jBij
式中：Re(·)和Im(·)表示为矩阵实部和虚部；Gia,ja和Bia,ja为节点i和j之间的a相 电导和电纳。
2)节点电压约束
为保障配电网安全运行，节点电压需稳定在安全范围内，即：
式中：
与
分别为第
相节点i电压幅值的下限和上限。
3)中性线电压约束
为确保线路稳定运行，t时刻的电压幅值需小于中性线电压的最大允许值，即：
|Uneu,i,t|≤Uneu
式中：|Uneu,i,t|为第i节点中性线上t时刻的电压幅值；Uneu为中性线电压最大允许值。
4)调压抽头约束
有载调压配变的调压范围是有限的，其分解头档位不能超出调压范围，即：
式中：Tvol,t为t时刻调压变压器的分接头档位；
和
为有载调压变压器分 接头档位的下限和上限。
5)调容临界负载约束
考虑有载调容控制策略的准确性，调容临界负载需在安全调容范围，即：
Preal.cap＜δPrate.cap
式中：Preal.cap,t为t时段调容调压变压器的实际容量；
和
为调容调压变压器容量的下限和上限；δ为设定比例系数；Tcap,t为t时段调容分接头档 位。
6)储能约束
考虑到分布式光伏并网，则须有储能装置进行充放电协调，假定储能向电网 注入功率为正，即：
α1+α2＝1
式中：EESS为储能容量；εin和εout为储能充放电效率；
为储能装置向电网注 入总有功功率；α1、α2为充放电状态系数，取0/1；
为第
相节点i储 能初始荷电状态；
和
为储能向电网吸收/注入有功功率。
在t时刻储能装置的SOC存在上下限：
式中：
为第
相节点i储能装置额定功率；
和
为储能荷电状态最大/小值。
储能装置输出的视在功率需小于额定输出视在功率：
式中：
为第
相节点i储能装置视在功率；
为储能装置视在功率 的额定值；
为储能装置向电网注入的总无功功率。
7)光伏约束
考虑到光伏无功的有限调节，则需要对光伏无功进行约束，即：
式中：
为t时刻第
相节点i光伏逆变器的无功功率；
为光伏逆变器的 有功功率；
为光伏逆变器的容量；
为第
相节点i光伏逆变器的最大 无功功率。
8)预测模型约束
具体预测模型控制流程图如图2所示。针对已采集的负荷数据进行分时 段多尺度ARMA模型预测，得出新负荷预测数据并根据预测数据进行调容调压 提前控制策略制定，即：
式中:
为模型的自回归系数；βj为模型的滑动平均系数；μt为白噪 声序列；m为模型自回归部分的阶数；n为模型滑动平均部分的阶数。
求解方法
本文采用IPCCD-EA对该模型进行求解，把离散变量作为一个子种群， 连续变量作为另外一个子种群，进而将大规模优化问题转为较小范围内的动 态优化问题，有效提高了求解效率。具体步骤如下：
步骤1：采用短期负荷预测技术，根据历史负荷数据获取后一天配电网的日 负荷曲线。
步骤2：采用IPCCD-EA求解本发明所建含有载调容调压配变的配电网节能 降损优化运行模型。
步骤3：获取各个有载调容调压配变的调压动作方案、最佳调容临界负载及 相应的调容调压开关动作时段动作方案，以及全网最小电能损耗。
Claims (10)
1.一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，其特征在于：所述方法为首先根据基于负荷预测模型制定相应的日前优化-短时修正控制模型，得到配电变压器调容调压开关动作的档位和时间最优解，从而实现对配电网调容调压变压器的调容调压，进一步降低配变损耗；利用负荷侧换相开关和并联电容组改善荷端用户三相不平衡和低电压问题。
2.根据权利要求1所述的一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，其特征在于：所述日前优化-短时修正控制模型是基于使网络损耗、变压器损耗和三相不平衡度为最小优化目标建立ARMA预测模型，对调容调压变压器控制策略进行优化。
3.根据权利要求2所述的一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，其特征在于：所述日前优化-短时修正控制模型的建立方包括：
步骤1、建立目标函数：
日前控制层目标函数为：
F＝Ploss.tot
F1＝Ploss.net
F2＝Pcu+PFe
式中：F为目标函数值；F′1、F′2、F′3为目标函数F1、F2、F3归一化后的值，消除不同量纲对优化结果的影响；s1、s2、s3为尺度因子；Ploss.tot为调容调压变压器总损耗；Ploss.net为网络损耗；PCu为一天内调容调压变的铜损(线路损耗)；PFe为一天内调容调压变压器的铁损(空载损耗)；设定为定值；
为节点i的三相不平衡度；
代表配电网中的节点集合；Φ代表三相的集合；
Iline,t＝MUinj,t
式中：[·]'代表矩阵的转置；Iline,t为线路电流，
表示两个矩阵的对应元素相乘；R为支路电阻矩阵，Ria,ja代表为节点i和j之间的a相电阻；M为节点电压与支路电流的映射矩阵，例如：Mi→j代表从节点i，j之间支路电流与节点j节点电压的关联；Yij为节点i和j之间的导纳矩阵；Uinj,t为t时段各节点电压；Iinj,t为t时段各节点的注入电流；
式中：Uneg,i和Upos,i为的节点i负序和正序电压；Ua,i、Ub,i、Uc,i为节点i的a、b、c相电压；
步骤2、确定约束条件：日前控制层约束条件是为了配电网安全稳定运行，要满足潮流、节点电压、调压抽头、调容临界负载、中性线电压、储能约束、光伏约束、预测模型约束条件；
步骤3、采用IPCCD-EA对模型进行求解，把离散变量作为一个子种群，连续变量作为另外一个子种群进行求解。
4.根据权利要求3所述的一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，其特征在于：步骤3所述采用IPCCD-EA对模型进行求解，把离散变量作为一个子种群，连续变量作为另外一个子种群进行求解的具体步骤包括：
步骤3.1、采用短期负荷预测技术，根据历史负荷数据获取后一天配电网的日负荷曲线；
步骤3.2、采用IPCCD-EA求解所建模型；
步骤3.3、通过负荷侧的换相开关，调压分接头以及并联电容器参与三相调节。
5.根据权利要求3所述的一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，其特征在于：潮流约束为：
配电网安全稳定运行需满足t时段注入和流出节点处的有功功率和无功功率平衡，即：
Iij＝Yij(Ui-Uj)
Yij＝Gij+jBij
式中：Re(·)和Im(·)表示为矩阵实部和虚部；Gia,ja和Bia,ja为节点i和j之间的a相电导和电纳。
6.根据权利要求3所述的一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，其特征在于：节点电压约束为保障配电网安全运行，节点电压需稳定在安全范围内，即：
式中：
与
分别为第
相节点i电压幅值的下限和上限；
中性线电压约束为确保线路稳定运行，t时刻的电压幅值需小于中性线电压的最大允许值，即：
|Uneu,i,t|≤Uneu
式中：|Uneu,i,t|为第i节点中性线上t时刻的电压幅值；Uneu为中性线电压最大允许值。
7.根据权利要求3所述的一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，其特征在于：调压抽头约束为：
有载调压配变的调压范围是有限的，分解头档位不能超出调压范围，即：
式中：Tvol,t为t时刻调压变压器的分接头档位；
和
为有载调压变压器分接头档位的下限和上限；
调容临界负载约束为：
考虑有载调容控制策略的准确性，调容临界负载需在安全调容范围，即：
Preal.cap＜δPrate.cap
式中：Preal.cap,t为t时段调容调压变压器的实际容量；
和
为调容调压变压器容量的下限和上限；δ为设定比例系数；Tcap,t为t时段调容分接头档位。
8.根据权利要求3所述的一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，其特征在于：储能约束为：
考虑到分布式光伏并网，须有储能装置进行充放电协调，假定储能向电网注入功率为正，即：
α1+α2＝1
式中：EESS为储能容量；εin和εout为储能充放电效率；
为储能装置向电网注入总有功功率；α1、α2为充放电状态系数，取0/1；
为第
相节点i储能初始荷电状态；
和
为储能向电网吸收/注入有功功率；
在t时刻储能装置的SOC存在上下限：
式中：
为第
相节点i储能装置额定功率；
和
为储能荷电状态最大和最小值；
储能装置输出的视在功率需小于额定输出视在功率：
式中：
为第
相节点i储能装置视在功率；
为储能装置视在功率的额定值；
为储能装置向电网注入的总无功功率。
9.根据权利要求3所述的一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，其特征在于：光伏约束为：
考虑到光伏无功的有限调节，则需要对光伏无功进行约束，即：
式中：
为t时刻第
相节点i光伏逆变器的无功功率；
为光伏逆变器的有功功率；
为光伏逆变器的容量；
为第
相节点i光伏逆变器的最大无功功率。
10.根据权利要求3所述的一种农网不平衡台区自适应节能控制方法，其特征在于：预测模型约束为：
针对已采集的负荷数据进行分时段多尺度ARMA模型预测，得出新负荷预测数据并根据预测数据进行调容调压提前控制策略制定，即：
式中:
为模型的自回归系数；βj为模型的滑动平均系数；μt为白噪声序列；m为模型自回归部分的阶数；n为模型滑动平均部分的阶数。
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| CN202111094236.2A CN113937821A (zh) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 一种农网不平衡台区自适应节能控制方法 |
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| CN (1) | CN113937821A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116131365A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-05-16 | 国网山东省电力公司聊城供电公司 | 一种智能配电网柔性运行控制管理系统及方法 |
| CN116805799A (zh) * | 2023-08-22 | 2023-09-26 | 国网福建省电力有限公司 | 一种考虑电压约束和线路参数的分布式光伏消纳方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106712042A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-05-24 | 国网江苏省电力公司电力科学研究院 | 一种计及充电桩无功响应能力的电网节能降损控制方法 |
| CN106849137A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-06-13 | 武汉大学 | 一种降低网络损耗的三相不平衡调节方法 |
| CN206460863U (zh) * | 2016-12-19 | 2017-09-01 | 山东泰开电力设备有限公司 | 用于调容变压器的有载分接开关 |
| CN109599890A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-04-09 | 中国农业大学 | 一种低压配电网的高比例光伏消纳方法及系统 |
| CN113013884A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-06-22 | 湖南大学 | 一种用于含高渗透率光伏配电系统的三段式无功电压控制方法 |
-
2021
- 2021-09-17 CN CN202111094236.2A patent/CN113937821A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206460863U (zh) * | 2016-12-19 | 2017-09-01 | 山东泰开电力设备有限公司 | 用于调容变压器的有载分接开关 |
| CN106712042A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-05-24 | 国网江苏省电力公司电力科学研究院 | 一种计及充电桩无功响应能力的电网节能降损控制方法 |
| CN106849137A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-06-13 | 武汉大学 | 一种降低网络损耗的三相不平衡调节方法 |
| CN109599890A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-04-09 | 中国农业大学 | 一种低压配电网的高比例光伏消纳方法及系统 |
| CN113013884A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-06-22 | 湖南大学 | 一种用于含高渗透率光伏配电系统的三段式无功电压控制方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘金忠;魏彩霞;孙业荣;张立志;李西勋;: "农网配电台区有载调容调压变压器技术经济分析", 山东电力技术, no. 12, 25 December 2016 (2016-12-25) * |
| 黄辉;余泓圻;刘鹏伟;: "考虑三相有功不平衡度的无功电压集中控制策略", 云南电力技术, no. 02, 15 April 2020 (2020-04-15) * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116131365A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-05-16 | 国网山东省电力公司聊城供电公司 | 一种智能配电网柔性运行控制管理系统及方法 |
| CN116131365B (zh) * | 2023-04-18 | 2023-07-18 | 国网山东省电力公司聊城供电公司 | 一种智能配电网柔性运行控制管理系统及方法 |
| CN116805799A (zh) * | 2023-08-22 | 2023-09-26 | 国网福建省电力有限公司 | 一种考虑电压约束和线路参数的分布式光伏消纳方法 |
| CN116805799B (zh) * | 2023-08-22 | 2023-10-27 | 国网福建省电力有限公司 | 一种考虑电压约束和线路参数的分布式光伏消纳方法 |
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