計及分布式電源最優(yōu)配置的配網(wǎng)無功電壓控制方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及分布式電源接入的配電系統(tǒng)運行與控制技術領域。
【背景技術】
[0002] 電力是當今社會非常重要的二次能源，并在社會的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。在電 力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下，負荷會隨時變化，為了保證電力系統(tǒng)運行的安全可靠性和用戶對 電能質量的需求，必須采取控制手段對系統(tǒng)進行調節(jié)與控制。近年來，隨著智能配電網(wǎng)的建 設和節(jié)能環(huán)保的理念，人們對可再生能源的研究越來越多，接入配電網(wǎng)的分布式電源（簡 稱DG)也越來越多。DG運行方式靈活、環(huán)境友好并且可以有效提高接入點節(jié)點電壓為配電 網(wǎng)發(fā)展帶來機遇，但同時DG的接入對配電系統(tǒng)的結構和運行產(chǎn)生一系列影響，不可控DG給 配電網(wǎng)運行可靠性和電壓質量帶來挑戰(zhàn)。如何合理配置DG，使其成為配網(wǎng)電壓調整的有效 助手，而非電壓波動、電能質量下降的元兇是當今研究者的工作重點。
[0003] DG的接入對配網(wǎng)的節(jié)點電壓、線路潮流、短路電流、網(wǎng)絡可靠性等都會帶來影響， 并且對配網(wǎng)電壓分布和網(wǎng)絡損耗的影響程度與DG的位置和容量密切相關。DG接入位置分 散，容量較小，配置先進的在線監(jiān)控設備經(jīng)濟不可行。而且配電網(wǎng)不同于輸電網(wǎng)，系統(tǒng)側監(jiān) 控手段單一。因此合理選擇DG的位置和容量，將其配置與傳統(tǒng)的控制手段相結合，是實現(xiàn) 大規(guī)模DG接入后，優(yōu)化配網(wǎng)運行的有效方法。
[0004] 目前，對分布式電源的配網(wǎng)電壓調整已有許多研究，有研究者在給定分布式電源 容量的情況下，采用解析法研究了單條輻射線路上分布式電源的最優(yōu)安裝位置。該模型假 定負荷沿一定規(guī)律分布，但實際電網(wǎng)中負荷分布往往是隨機的；還有研究者討論了現(xiàn)有網(wǎng) 絡負荷值及負荷點個數(shù)均不變情況下，分布式電源的優(yōu)化規(guī)劃問題，沒有考慮到網(wǎng)絡擴展 的情況；也有研究者分析了不同形式DG并網(wǎng)對饋線段電壓分布的影響，但并未給出詳細的 變化規(guī)律，或者通過分析DG對配網(wǎng)電壓分布的影響，總結了 DG正確接入位置和出力限制等 運行規(guī)律，但這些研究在分析了 DG對配網(wǎng)電壓影響后，均未進一步深入探討如何有效地利 用綜合電壓調整措施來達到改善電壓的目的。DG的接入使得整個系統(tǒng)電量參數(shù)發(fā)生變化， 運行控制變得復雜，特別是對于配網(wǎng)電壓，若不進行合理的控制與調整，任其隨意接入與退 出，將很難保證配網(wǎng)電壓合格、電能質量良好。所以需要分析DG接入對配網(wǎng)系統(tǒng)電壓分布 造成的影響，以及如何有效地實現(xiàn)綜合電壓控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種計及分布式電源 最優(yōu)配置的配網(wǎng)無功電壓控制方法，使分布式電源側、用戶側及配網(wǎng)側同時參與調控，實現(xiàn) 典型負荷曲線下及DG出力波動時的電壓綜合控制，充分利用逆變器功率因數(shù)的調節(jié)來調 整配網(wǎng)節(jié)點電壓，該方法能極大地降低配網(wǎng)網(wǎng)損，為電網(wǎng)節(jié)約成本，有效減少主變變壓器分 接頭調節(jié)次數(shù)，提高配電網(wǎng)供電安全性、可靠性；此外利用逆變器發(fā)出無功調壓可以減少甚 至免去無功補償裝置的安裝容量，為用戶和電網(wǎng)節(jié)約無功補償裝置的安裝成本；操作成本 低、風險?。患炔挥绊懛植际诫娫吹挠泄敵?，又不影響用戶的經(jīng)濟效益。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：一種計及分布式電源最優(yōu)配 置的配網(wǎng)無功電壓控制方法，該方法包括以下步驟：
[0007] 1)在配網(wǎng)輸出功率恒定時，計算具有N條母線的配網(wǎng)中各母線接入DG的最優(yōu)接入 容量及最優(yōu)功率因數(shù)值；
[0008] 母線i接入DG的最優(yōu)接入容量Pdqi及最優(yōu)功率因數(shù)opf Dei的計算公式分別為
[0012] 其中，Pdi和Qdi分別為所述母線i的有功負荷和無功負荷；
[0013] PJPQt分別為配網(wǎng)未接入DG的有功網(wǎng)損和無功網(wǎng)損，計算公式分別為
其中，PjP Q,分別是母線i上注入的有功功率和無功功率，計算公式分別為P , = P D(；1-PDdP Q1 = Q DGl-QDl = aAgi-Qdi，Pdgi和Q跑分別為i母線DG的有功注入和無功注入，P Dl和Q Dl分別 為母線i的有功負荷和無功負荷；a ip P ip Y u和I u為網(wǎng)損系數(shù)，四個所述網(wǎng)損系數(shù)的計
[Zbus]中的第i行第j列元素；
[0014] O :和O 2分別為所述有功網(wǎng)損和無功網(wǎng)損的權重系數(shù)，且O 2= 1，O iG [0， 1];
[0016] 2)在典型日負荷曲線情況下，間歇性DG的最優(yōu)配置計算，按照以下方法進行：
[0017] (1)判斷接入DG的類型，為可調度DG或不可調度DG ;若為可調度DG，計算峰荷情 況下的配網(wǎng)潮流分布，若為不可調度DG，則計算平均負荷情況下的配網(wǎng)潮流分布，均計算未 接入DG時的有功網(wǎng)損Pt和無功網(wǎng)損Q
[0018] (2)所述有功網(wǎng)損和無功網(wǎng)損的權重系數(shù)〇 JP 〇 2按步長〇. 1在區(qū)間[0，1]內(nèi) 組合取值，并將各組取值帶入步驟1)中的所述最優(yōu)接入容量PD(；1&最優(yōu)功率因數(shù)〇pf ^計 算公式，得到各母線接入DG的最優(yōu)接入容量和最優(yōu)功率因數(shù)，以及權重系數(shù)〇 JP 〇 2相應 的最優(yōu)取值；
[0019] (3)根據(jù)各母線上的最優(yōu)接入容量和最優(yōu)功率因數(shù)，計算接入DG后的有功網(wǎng)損指 標ILP和無功網(wǎng)損指標EQ，ILP = PuisAV ILQ = QuisAb其中，Puis和Q ^分別為配網(wǎng)接入 DG之后的有功網(wǎng)損和無功網(wǎng)損，分別用如下兩式計算：
[0022] (4)根據(jù)所述述步驟⑵中得到的權重系數(shù)〇〇 2的最優(yōu)取值和接入DG后的 有功網(wǎng)損指標ILP和無功網(wǎng)損指標ILQ，計算各母線接入DG的有功網(wǎng)損無功網(wǎng)損組合的多 目標指數(shù)頂〇,頂〇 = 〇 JLP+ 〇 2ILQ，并比較N條母線的多目標指數(shù)頂0,選取頂0最小的母 線接入相應最優(yōu)接入容量的DG，并以相應的最優(yōu)功率因數(shù)運行；
[0023](5)判斷配網(wǎng)接入DG是否結束，判斷條件為：任一母線電壓越限或任一支路潮流 越限或DG接入容量達到上限，若不滿足判斷條件，則重復步驟（1)至（5)，若滿足判斷條件， 則停止接入DG，完成間歇式DG的最優(yōu)配置；
[0024] 3)配網(wǎng)完成DG最優(yōu)配置后，進行電壓綜合控制；
[0025] (6)確定調節(jié)到目標電壓所需的無功補償容量；
[0026] 設無功補償前后首端電壓保持不變，得到等式為
[0028] 得到母線i的電壓調節(jié)到目標電壓所需的無功補償容量Qie為：
[0030] 其中，P1S支路上i節(jié)點后的所有凈有功負荷之和（除去DG發(fā)出的有功），Q為 支路上i節(jié)點后的所有無功負荷之和，k為主變變壓器分接頭的原始位置，k'為主變變壓 器分接頭的調整后位置，U 1為調節(jié)前節(jié)點i的電壓，U' i為節(jié)點i的目標電壓，PpQpUjP k為電壓超出用戶端規(guī)定電壓范圍[Uinun，UiniaJ時的實時潮流和電網(wǎng)參數(shù)，均為已知量，將U 1 _和U, _分別帶入所述無功補償容量Q ie的計算公式，得到所述無功補償容量Q ie的最小值 和最大值，記為Qie _和Q lC
[0031] (7)根據(jù)所述無功補償容量Qie的最小值Q ie min和最大值Q ie _的范圍，確定所述 無功補償容量Qie的具體取值；
[0032] 根據(jù)逆變器功率因數(shù)在滯后和超前情況下的調整范圍，即 COS外畫S COS0S COS外瞧和COSRlmm COS^max，得到逆變器最大 發(fā)出無功功率和最大吸收無功功率分別為=Ae/(tanPimin -