一种计及zip负荷的主动配电网协调优化控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种优化控制方法，具体涉及一种计及ZIP负荷的主动配电网协调优 化控制方法。
【背景技术】
[0002] 对于传统配电网，由于内部缺少有功电源，因此研宄其运行优化时，不能进行有功 优化，而只需进行无功优化。随着电力需求的不断增长和常规能源的短缺，各类分布式电源 (DG，Distributed Generation)已开始大规模接入配电网，随之而来的是大量储能及新型 可控设备在配电网中的广泛应用。传统被动单向供电配电网正逐步向多电源双向供电配电 网转变，面对配电网电压水平、短路容量、继电保护策略、供电可靠性和电能质量日益凸显 等一系列问题，作为有效解决方案的主动配电网（ADN，Active Distribution Network)应 运而生。ADN中大量DG和储能等有功电源的存在为配电网有功优化提供了硬件基础。考虑 到配电网中有功与无功潮流紧密耦合，有功优化与无功优化分开进行这一传统的输电网优 化运行方式直接应用于配电网必然会不合理，因此有必要将ADN中的可调有功和无功量同 时纳入控制变量，进行有功无功协调优化。
[0003] 当前关于ADN有功无功协调优化中，负荷按照恒功率负荷处理，未考虑其负荷静 态电压特性。然而严格来说，负荷在优化过程中一直处于不断变动之中，对于配电网这一特 性尤为明显，本申请即针对当前研宄中的这一缺陷进行改进。
【发明内容】
[0004] 为了弥补现有技术存在的缺陷，本发明提供一种计及ZIP负荷的主动配电网协调 优化控制方法，适用于考虑负荷静态电压特性的优化过程。
[0005] 本发明所采用的技术方案为：
[0006] 一种计及ZIP负荷的主动配电网协调优化控制方法，所述方法包括，
[0007] 输入网络拓扑中的控制变量，确定目标函数和约束条件，构建计及ZIP负荷的主 动配电网协调优化模型；根据基于函数变换与广义逆的优化算法，获取所述主动配电网优 化模型最优解。
[0008] 优选的，所述控制变量包括：分布式电源有功、无功出力，静止无功补偿器无功出 力和可投切电容器组投切组数。
[0009] 优选的，所述确定目标函数包括：以主动配电网有功网损最小化为目标函数，其表 达式为：
[0011]式⑴中，Pltjss为有功网损，V种V j为节点i和j的电压幅值，G ij和B ij为节点i 和j间互导纳的实部和虚部；9 u为节点i和j的电压相角差；n为节点数。
[0012] 优选的，所述约束条件包括：等式约束和不等式约束；其中，
[0013] 所述等式约束的表达式为；
[0015] 式（2)中，A Pi为节点i的有功功率不平衡量；AQ i为节点i的无功功率不平衡 量；PeJP Qei分别为输电网通过根节点i向配电网注入的有功和无功功率，非根节点处值取 为0 ;PDM和Q _分别为节点i处DG的有功和无功出力；Q sva分别为节点i处SVC的无功出 力；Pu和Q u分别为节点i的有功和无功负荷；
[0016] 所述不等式约束，包括节点电压幅值约束、分布式电源的有功/无功出力约束、静 止无功补偿器的无功出力约束、可投切电容器组的投切组数约束，其表达式为：
[0018] 式（3)中，^和Yi分别为节点i电压幅值的上下限；^和Eefii分别为节点i处 DG有功出力上下限；和Qffii分别为节点i处DG无功出力上下限；和Qmsi分别为 节点i处SVC无功出力上下限；KCj为第j个接有可投切电容器组节点的投切组数，KC,.和 ESi分别为组数上下限，n。为接有可投切电容器组的节点数。
[0019] 进一步地，在节点i接有ZIP负荷的有功和无功负荷1^和Q u的表达式为：
[0021] 式⑷中，PjP Q u分别为在节点i接有ZIP负荷的实际有功负荷和无功负荷； Pm和Qm分别为节点i在额定电压下的有功负荷和无功负荷；V JP Vm分别为节点i的实 际电压幅值和21?负荷的额定电压；81^、1^、(^、 &(^、1^和(3(^皆为21?负荷的比例系数，且
[0022] 优选的，所述获取所述主动配电网优化模型的最优解包括下述步骤：
[0023] a)根据实际需求，设置收缩因子ds初值、收缩比ns、收敛阈值d min和迭代次数N = 〇 ;确定优化开始标志位flag ;
[0024] b)若flag辛0,则继续；若flag=0,则转至步骤e)进行约束潮流计算；
[0025] c)判断收缩因子ds是否大于收敛阈值dmin，若大于，则保存各变量当前值，迭代次 数N = O;否则，转至步骤（1);
[0026] d)若连续收敛次数达到5次，则先增大收敛因子ds = dsXns，再收缩有功网损； 否则，直接收缩当前收缩因子ds值的有功网损；
[0027] e)将当前电压值代入式（4)中，输出ZIP负荷接入节点的实际负荷值，其余节点负 荷不变；
[0028] f)获取各节点功率不平衡量，判断最大功率不平衡量DPQ是否大于收敛精度ite_ jd，若大于，则继续；否则，返回步骤c);
[0029] g)迭代次数N = N+1，若N > 30,则转至步骤j);否则继续；
[0030] h)生成扩展雅可比矩阵，按下式对节点i接有ZIP负荷的有功和无功负荷Pu* Qu进行修正；
[0032] i)求解得到修正量，对各变量进行修正，返回步骤e);
[0033] j)若flag辛0,则各变量恢复为上一次的收敛结果，并减小收敛因子ds = ds/ns， 返回步骤c);若flag = 0,则继续；
[0034] k)约束潮流不收敛，无法进行优化，优化结束；
[0035] 1)输出最优解，优化结束。
[0036] 与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0037] (1)将在输电网中提出的基于函数变换与广义逆的优化算法应用于ADN有功/无 功协调优化，可以很方便地处理不等式约束；且该算法以牛顿-拉夫逊法为基础，操作简 单，易于编程实现。
[0038] (2)优化过程中对负荷采用ZIP负荷模型，以便计及负荷静态电压特性对负荷值 及扩展雅克比矩阵内相关元素的影响，使优化结果更精确可靠。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明一种计及ZIP负荷的主动配电网协调优化控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图1对本发明进一步说明。
[0041] 如图1所示，一种计及ZIP负荷的主动配电网协调优化控制方法，所述方法包括，
[0042] 输入网络拓扑中的控制变量，确定目标函数和约束条件，构建计及ZIP负荷的主 动配电网协调优化模型；根据基于函数变换与广义逆的优化算法，获取所述主动配电网优 化模型最优解。
[0043] 所述控制变量包括：分布式电源有功、无功出力，静止无功补偿器无功出力和可投 切电容器组投切组数。
[0044] 所述确定目标函数包括：以主动配电网有功网损最小化为目标函数，其表达式 为：
[0046] 式⑴中，Pltjss为有功网损，V种L为任意选取的两节点i和j的电压幅值，G ij 和Bij为节点i和j间互导纳的实部和虚部；0 u为节点i和j的电压相角差；n为节点数。
[0047] 所述约束条件包括：等式约束和不等式约束；其中，
[0048] 所述等式约束的表达式为；
[0050] 式（2)中，APi为节点i的有功功率不平衡量；AQ ,为节点i的无功功率不平衡 量；PeJP Qei分别为输电网通过根节点i向配电网注入的有功和无功功率，非根节点处值取 为0 ;PDM和Q _分别为节点i处DG的有功和无功出力；Q sva分别为节点i处SVC的无功