一种基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法与流程

技术特征：

1.一种基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

步骤10)进行初始化：根据主动配电网中分布式电源和无功补偿装置的分布位置，以及主动配电网的拓扑结构，将主动配电网分成N_z个分区，将所有两个相邻分区边界联络线上的任意一点复制到该两个相邻分区，并等效成两个虚拟发电单元，实现多个分区间相对独立；各个分区将与上游邻居分区相邻的边界节点作为平衡节点，分区控制器采集区内功率电压信息，初始化分区平衡节点的电压幅值和网损微增率，各分布式电源和无功补偿装置输出的无功功率初始值，以及分区边界节点的有功功率和无功功率，设置分区迭代次数k的初始值为1，并设定最大迭代次数；

步骤20)进行分区无功优化求解：各个分区首先进行潮流计算，根据潮流计算的结果计算分区中各分布式电源和无功补偿装置的网损微增率，利用等网损微增率原则，求解各个分布式电源和无功补偿装置输出的无功功率调整量，得到第k次迭代的分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值，重新进行潮流计算，根据潮流计算结果计算分区平衡节点到分区边界节点的网损微增率；

步骤30)进行分区间信息交互：各个分区根据最近一次潮流计算结果，将分区平衡节点的有功功率和无功功率信息传递至上游邻居分区，将分区边界节点的网损微增率信息以及电压信息传递至下游邻居分区；各个分区根据上游邻居分区传递的网损微增率信息和电压信息更新平衡节点的网损微增率和电压，根据下游邻居分区传递的有功功率和无功功率信息更新相应边界节点的有功功率和无功功率信息；

步骤40)收敛性判断：判断主站节点有功功率偏差是否小于设定的收敛阈值，若是，则停止迭代，输出各分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值；若否，则判断是否达到最大迭代次数，若是，则停止迭代，输出各分布式电源和无功补偿装置的无功出力优化值，若否，则迭代次数加1，返回步骤20)。

2.按照权利要求1所述的基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法，其特征在于，所述的步骤20)中，第k次迭代中第一次潮流计算后，分区m中各个分布式电源、无功补偿装置到平衡节点的网损微增率如式(1)所示：

式中，表示第k次迭代中第一次潮流计算后，节点i处分布式电源或无功补偿装置到平衡节点的网损微增率；J(i)表示节点i到平衡节点的所有线路的集合；R_jl表示线路jl的电阻；表示第k次迭代中第一次潮流计算后，节点l处的电压幅值；表示第k次迭代中第一次潮流计算后，线路jl末端流向首端的无功功率； 表示第k次迭代中第一次潮流计算后，线路jl首端流向末端的无功功率。

3.按照权利要求1所述的基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法，其特征在于，所述的步骤20)中，分区m中分布式电源和无功补偿装置的总数量为N_m，各个分布式电源、无功补偿装置的无功功率调整量通过联立下述N_m个式(2)组成的方程组计算获得：

式中，表示第k次迭代过程中线路jl末端流向首端的无功功率的变化量，其表达式如式(3)所示；若k＝1，则表示分区m平衡节点处的网损微增率的初始值；若k>1，则表示第k-1次迭代后，与分区m平衡节点相邻的边界节点处的网损微增率；R_m0表示分区m平衡节点到配电网主站节点的线路电阻；若k＝1，则表示分区m平衡节点输出的无功功率变化值的初始值；若k>1， 表示第k-1次迭代过程中分区m平衡节点输出的无功功率的变化值，其表达式如式(4)所示；B_m表示与分区m相邻的分区标号集合；若k＝1，则表示分区z平衡节点输出的无功功率变化量的初始值；若k>1，表示第k-1次迭代过程中，分区z平衡节点输出的无功功率变化量，其表达式如式(5)所示；表示第k次迭代过程中节点j处分布式电源或无功补偿装置的无功功率调整量；G_m表示分区m中分布式电源、无功补偿装置所在的节点集合；

式中，u(j)表示分区m中线路j末端节点及线路j所有下游节点处存在的分布式电源或无功补偿装置所在的节点集合；表示第k次迭代过程中节点s处分布式电源或无功补偿装置的无功功率调整量；

式中，若k＝1，则表示分区m平衡节点输出的无功功率初始值；若k>1，则表示第k-1次迭代后分区m平衡节点输出的无功功率；若k＝2，则表示分区m平衡节点输出的无功功率初始值，若k>2，则表示第k-2次迭代后分区m平衡节点输出的无功功率；

式中，若k＝1，则表示分区z平衡节点输出的无功功率初始值，若k>1，则表示第k-1次迭代后分区z平衡节点输出的无功功率；若k＝2，则表示分区m平衡节点输出的无功功率初始值；若k>2，则表示第k-2次迭代后分区m平衡节点输出的无功功率；

由于并联电容器输出的无功功率是离散值且动作次数有限，故设并联电容器的投切次数取整方式如式(6)所示：

式中，表示节点i处并联电容器投入或切除的组数；函数fix(x)表示截尾取整函数；表示通过式(2)计算出节点i处分布式电源、无功补偿装置的无功功率调整量；Q_ci表示节点i处单组电容器的无功功率值；表示整数1、-1或0，由式(7)决定：

式中，函数abs(x)表示取整函数；η表示阈值系数；

校验无功功率调整量：对于分布式电源或无功出力连续的无功补偿装置，其无功功率调整量约束如式(8)所示；

式中，Q_mini表示节点i处的分布式电源或无功出力连续的无功补偿装置输出无功功率的最小值；Q_maxi表示节点i处的分布式电源或无功出力连续的无功补偿装置输出无功功率的最大值；若k＝1，则表示节点i处的分布式电源或无功出力连续的无功补偿装置无功功率初始值；若k>1，则表示第k-1次迭代所得的节点i处的分布式电源或无功出力连续的无功补偿装置的无功功率优化值；μ表示分布式电源或无功出力连续的无功补偿装置的无功功率调整系数；

对于并联电容器，其电容器组投切组数的约束如式(9)所示；

式中，若k＝1，则表示节点i处电容器的初始投入组数；若k>1，则表示第k-1次迭代所得的节点i处电容器的投入组数；N_maxci表示节点i处电容器的最大投入组数；

若联立式(2)所求得的无功功率调整量均满足式(8)和式(9)的约束条件，则即为所求；若存在超过约束上限或下限的情况，则相应分布式电源、无功补偿装置的功率调整值即为其所能达到的上限值或下限值，将这一部分变量设为相应的上限值或下限值，并将该节点所对应的等网损微增率方程从式(2)所示的方程组中除去，重新求解式(2)，直到所求得的无功功率调整量均满足式(8)和式(9)约束条件。

4.按照权利要求3所述的基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法，其特征在于，所述的步骤20)中，第k次迭代所得的分布式电源和无功补偿装置无功出力优化值，按照式(10)求得：

式中，表示第k次迭代所得的分区m中节点i处的分布式电源或无功补偿装置无功出力优化值；X_m表示分区m中分布式电源或无功出力连续的无功补偿装置所在的节点集合；S_m表示分区m中并联电容器所在的节点集合。

5.按照权利要求1所述的基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法，其特征在于，所述的步骤30)中，第k次迭代后分区m中边界节点网损微增率的计算公式如下式所示：

式中，表示第k次迭代中第二次潮流计算后，边界节点i处的网损微增率； 表示第k次迭代过程中，分区m平衡节点输出的无功功率的变化值，其表达式如式(12)所示；表示第k次迭代中第二次潮流计算后，节点j处的电压幅值； 表示第k次迭代中第二次潮流计算后，线路jl首端流向末端的无功功率；表示第k次迭代中第二次潮流计算后，线路jl末端流向首端的无功功率；

式中，表示第k次迭代后分区m平衡节点输出的无功功率。

6.按照权利要求1所述的基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方 法，其特征在于，所述的步骤40)中，主站节点有功功率偏差如式(13)所示：

式中，δ_P0表示主站节点输出的有功功率偏差；表示第k次迭代后主站节点输出的有功功率；若k＝1，则表示主站节点输出的有功功率初始值；若k>1，则表示第k-1次迭代后主站节点输出的有功功率；P′_loss表示线路网损的预估值。