一種計及zip負(fù)荷的主動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種優(yōu)化控制方法，具體涉及一種計及ZIP負(fù)荷的主動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu) 化控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于傳統(tǒng)配電網(wǎng)，由于內(nèi)部缺少有功電源，因此研宄其運行優(yōu)化時，不能進行有功 優(yōu)化，而只需進行無功優(yōu)化。隨著電力需求的不斷增長和常規(guī)能源的短缺，各類分布式電源 (DG，Distributed Generation)已開始大規(guī)模接入配電網(wǎng)，隨之而來的是大量儲能及新型 可控設(shè)備在配電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)被動單向供電配電網(wǎng)正逐步向多電源雙向供電配電 網(wǎng)轉(zhuǎn)變，面對配電網(wǎng)電壓水平、短路容量、繼電保護策略、供電可靠性和電能質(zhì)量日益凸顯 等一系列問題，作為有效解決方案的主動配電網(wǎng)（ADN，Active Distribution Network)應(yīng) 運而生。ADN中大量DG和儲能等有功電源的存在為配電網(wǎng)有功優(yōu)化提供了硬件基礎(chǔ)。考慮 到配電網(wǎng)中有功與無功潮流緊密耦合，有功優(yōu)化與無功優(yōu)化分開進行這一傳統(tǒng)的輸電網(wǎng)優(yōu) 化運行方式直接應(yīng)用于配電網(wǎng)必然會不合理，因此有必要將ADN中的可調(diào)有功和無功量同 時納入控制變量，進行有功無功協(xié)調(diào)優(yōu)化。
[0003] 當(dāng)前關(guān)于ADN有功無功協(xié)調(diào)優(yōu)化中，負(fù)荷按照恒功率負(fù)荷處理，未考慮其負(fù)荷靜 態(tài)電壓特性。然而嚴(yán)格來說，負(fù)荷在優(yōu)化過程中一直處于不斷變動之中，對于配電網(wǎng)這一特 性尤為明顯，本申請即針對當(dāng)前研宄中的這一缺陷進行改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了彌補現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種計及ZIP負(fù)荷的主動配電網(wǎng)協(xié)調(diào) 優(yōu)化控制方法，適用于考慮負(fù)荷靜態(tài)電壓特性的優(yōu)化過程。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種計及ZIP負(fù)荷的主動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法，所述方法包括，
[0007] 輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械目刂谱兞?，確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件，構(gòu)建計及ZIP負(fù)荷的主 動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化模型；根據(jù)基于函數(shù)變換與廣義逆的優(yōu)化算法，獲取所述主動配電網(wǎng)優(yōu) 化模型最優(yōu)解。
[0008] 優(yōu)選的，所述控制變量包括：分布式電源有功、無功出力，靜止無功補償器無功出 力和可投切電容器組投切組數(shù)。
[0009] 優(yōu)選的，所述確定目標(biāo)函數(shù)包括：以主動配電網(wǎng)有功網(wǎng)損最小化為目標(biāo)函數(shù)，其表 達式為：
[0011]式⑴中，Pltjss為有功網(wǎng)損，V種V j為節(jié)點i和j的電壓幅值，G ij和B ij為節(jié)點i 和j間互導(dǎo)納的實部和虛部；9 u為節(jié)點i和j的電壓相角差；n為節(jié)點數(shù)。
[0012] 優(yōu)選的，所述約束條件包括：等式約束和不等式約束；其中，
[0013] 所述等式約束的表達式為；
[0015] 式（2)中，A Pi為節(jié)點i的有功功率不平衡量；AQ i為節(jié)點i的無功功率不平衡 量；PeJP Qei分別為輸電網(wǎng)通過根節(jié)點i向配電網(wǎng)注入的有功和無功功率，非根節(jié)點處值取 為0 ;PDM和Q _分別為節(jié)點i處DG的有功和無功出力；Q sva分別為節(jié)點i處SVC的無功出 力；Pu和Q u分別為節(jié)點i的有功和無功負(fù)荷；
[0016] 所述不等式約束，包括節(jié)點電壓幅值約束、分布式電源的有功/無功出力約束、靜 止無功補償器的無功出力約束、可投切電容器組的投切組數(shù)約束，其表達式為：
[0018] 式（3)中，^和Yi分別為節(jié)點i電壓幅值的上下限；^和Eefii分別為節(jié)點i處 DG有功出力上下限；和Qffii分別為節(jié)點i處DG無功出力上下限；和Qmsi分別為 節(jié)點i處SVC無功出力上下限；KCj為第j個接有可投切電容器組節(jié)點的投切組數(shù)，KC,.和 ESi分別為組數(shù)上下限，n。為接有可投切電容器組的節(jié)點數(shù)。
[0019] 進一步地，在節(jié)點i接有ZIP負(fù)荷的有功和無功負(fù)荷1^和Q u的表達式為：
[0021] 式⑷中，PjP Q u分別為在節(jié)點i接有ZIP負(fù)荷的實際有功負(fù)荷和無功負(fù)荷； Pm和Qm分別為節(jié)點i在額定電壓下的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷；V JP Vm分別為節(jié)點i的實 際電壓幅值和21?負(fù)荷的額定電壓；81^、1^、(^、 &(^、1^和(3(^皆為21?負(fù)荷的比例系數(shù)，且
[0022] 優(yōu)選的，所述獲取所述主動配電網(wǎng)優(yōu)化模型的最優(yōu)解包括下述步驟：
[0023] a)根據(jù)實際需求，設(shè)置收縮因子ds初值、收縮比ns、收斂閾值d min和迭代次數(shù)N = 〇 ;確定優(yōu)化開始標(biāo)志位flag ;
[0024] b)若flag辛0,則繼續(xù)；若flag=0,則轉(zhuǎn)至步驟e)進行約束潮流計算；
[0025] c)判斷收縮因子ds是否大于收斂閾值dmin，若大于，則保存各變量當(dāng)前值，迭代次 數(shù)N = O;否則，轉(zhuǎn)至步驟（1);
[0026] d)若連續(xù)收斂次數(shù)達到5次，則先增大收斂因子ds = dsXns，再收縮有功網(wǎng)損； 否則，直接收縮當(dāng)前收縮因子ds值的有功網(wǎng)損；
[0027] e)將當(dāng)前電壓值代入式（4)中，輸出ZIP負(fù)荷接入節(jié)點的實際負(fù)荷值，其余節(jié)點負(fù) 荷不變；
[0028] f)獲取各節(jié)點功率不平衡量，判斷最大功率不平衡量DPQ是否大于收斂精度ite_ jd，若大于，則繼續(xù)；否則，返回步驟c);
[0029] g)迭代次數(shù)N = N+1，若N > 30,則轉(zhuǎn)至步驟j);否則繼續(xù)；
[0030] h)生成擴展雅可比矩陣，按下式對節(jié)點i接有ZIP負(fù)荷的有功和無功負(fù)荷Pu* Qu進行修正；
[0032] i)求解得到修正量，對各變量進行修正，返回步驟e);
[0033] j)若flag辛0,則各變量恢復(fù)為上一次的收斂結(jié)果，并減小收斂因子ds = ds/ns， 返回步驟c);若flag = 0,則繼續(xù)；
[0034] k)約束潮流不收斂，無法進行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)束；
[0035] 1)輸出最優(yōu)解，優(yōu)化結(jié)束。
[0036] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0037] (1)將在輸電網(wǎng)中提出的基于函數(shù)變換與廣義逆的優(yōu)化算法應(yīng)用于ADN有功/無 功協(xié)調(diào)優(yōu)化，可以很方便地處理不等式約束；且該算法以牛頓-拉夫遜法為基礎(chǔ)，操作簡 單，易于編程實現(xiàn)。
[0038] (2)優(yōu)化過程中對負(fù)荷采用ZIP負(fù)荷模型，以便計及負(fù)荷靜態(tài)電壓特性對負(fù)荷值 及擴展雅克比矩陣內(nèi)相關(guān)元素的影響，使優(yōu)化結(jié)果更精確可靠。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發(fā)明一種計及ZIP負(fù)荷的主動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明進一步說明。
[0041] 如圖1所示，一種計及ZIP負(fù)荷的主動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法，所述方法包括，
[0042] 輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械目刂谱兞?，確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件，構(gòu)建計及ZIP負(fù)荷的主 動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化模型；根據(jù)基于函數(shù)變換與廣義逆的優(yōu)化算法，獲取所述主動配電網(wǎng)優(yōu) 化模型最優(yōu)解。
[0043] 所述控制變量包括：分布式電源有功、無功出力，靜止無功補償器無功出力和可投 切電容器組投切組數(shù)。
[0044] 所述確定目標(biāo)函數(shù)包括：以主動配電網(wǎng)有功網(wǎng)損最小化為目標(biāo)函數(shù)，其表達式 為：
[0046] 式⑴中，Pltjss為有功網(wǎng)損，V種L為任意選取的兩節(jié)點i和j的電壓幅值，G ij 和Bij為節(jié)點i和j間互導(dǎo)納的實部和虛部；0 u為節(jié)點i和j的電壓相角差；n為節(jié)點數(shù)。
[0047] 所述約束條件包括：等式約束和不等式約束；其中，
[0048] 所述等式約束的表達式為；
[0050] 式（2)中，APi為節(jié)點i的有功功率不平衡量；AQ ,為節(jié)點i的無功功率不平衡 量；PeJP Qei分別為輸電網(wǎng)通過根節(jié)點i向配電網(wǎng)注入的有功和無功功率，非根節(jié)點處值取 為0 ;PDM和Q _分別為節(jié)點i處DG的有功和無功出力；Q sva分別為節(jié)點i處SVC的無功