计及分布式电源最优配置的配网无功电压控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及分布式电源接入的配电系统运行与控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 电力是当今社会非常重要的二次能源，并在社会的发展中发挥着重要作用。在电 力系统正常运行状态下，负荷会随时变化，为了保证电力系统运行的安全可靠性和用户对 电能质量的需求，必须采取控制手段对系统进行调节与控制。近年来，随着智能配电网的建 设和节能环保的理念，人们对可再生能源的研究越来越多，接入配电网的分布式电源（简 称DG)也越来越多。DG运行方式灵活、环境友好并且可以有效提高接入点节点电压为配电 网发展带来机遇，但同时DG的接入对配电系统的结构和运行产生一系列影响，不可控DG给 配电网运行可靠性和电压质量带来挑战。如何合理配置DG，使其成为配网电压调整的有效 助手，而非电压波动、电能质量下降的元凶是当今研究者的工作重点。
[0003] DG的接入对配网的节点电压、线路潮流、短路电流、网络可靠性等都会带来影响， 并且对配网电压分布和网络损耗的影响程度与DG的位置和容量密切相关。DG接入位置分 散，容量较小，配置先进的在线监控设备经济不可行。而且配电网不同于输电网，系统侧监 控手段单一。因此合理选择DG的位置和容量，将其配置与传统的控制手段相结合，是实现 大规模DG接入后，优化配网运行的有效方法。
[0004] 目前，对分布式电源的配网电压调整已有许多研究，有研究者在给定分布式电源 容量的情况下，采用解析法研究了单条辐射线路上分布式电源的最优安装位置。该模型假 定负荷沿一定规律分布，但实际电网中负荷分布往往是随机的；还有研究者讨论了现有网 络负荷值及负荷点个数均不变情况下，分布式电源的优化规划问题，没有考虑到网络扩展 的情况；也有研究者分析了不同形式DG并网对馈线段电压分布的影响，但并未给出详细的 变化规律，或者通过分析DG对配网电压分布的影响，总结了 DG正确接入位置和出力限制等 运行规律，但这些研究在分析了 DG对配网电压影响后，均未进一步深入探讨如何有效地利 用综合电压调整措施来达到改善电压的目的。DG的接入使得整个系统电量参数发生变化， 运行控制变得复杂，特别是对于配网电压，若不进行合理的控制与调整，任其随意接入与退 出，将很难保证配网电压合格、电能质量良好。所以需要分析DG接入对配网系统电压分布 造成的影响，以及如何有效地实现综合电压控制。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种计及分布式电源 最优配置的配网无功电压控制方法，使分布式电源侧、用户侧及配网侧同时参与调控，实现 典型负荷曲线下及DG出力波动时的电压综合控制，充分利用逆变器功率因数的调节来调 整配网节点电压，该方法能极大地降低配网网损，为电网节约成本，有效减少主变变压器分 接头调节次数，提高配电网供电安全性、可靠性；此外利用逆变器发出无功调压可以减少甚 至免去无功补偿装置的安装容量，为用户和电网节约无功补偿装置的安装成本；操作成本 低、风险小；既不影响分布式电源的有功输出，又不影响用户的经济效益。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种计及分布式电源最优配 置的配网无功电压控制方法，该方法包括以下步骤：
[0007] 1)在配网输出功率恒定时，计算具有N条母线的配网中各母线接入DG的最优接入 容量及最优功率因数值；
[0008] 母线i接入DG的最优接入容量Pdqi及最优功率因数opf Dei的计算公式分别为
[0012] 其中，Pdi和Qdi分别为所述母线i的有功负荷和无功负荷；
[0013] PJPQt分别为配网未接入DG的有功网损和无功网损，计算公式分别为
其中，PjP Q,分别是母线i上注入的有功功率和无功功率，计算公式分别为P , = P D(；1-PDdP Q1 = Q DGl-QDl = aAgi-Qdi，Pdgi和Q跑分别为i母线DG的有功注入和无功注入，P Dl和Q Dl分别 为母线i的有功负荷和无功负荷；a ip P ip Y u和I u为网损系数，四个所述网损系数的计
[Zbus]中的第i行第j列元素；
[0014] O :和O 2分别为所述有功网损和无功网损的权重系数，且O 2= 1，O iG [0， 1];
[0016] 2)在典型日负荷曲线情况下，间歇性DG的最优配置计算，按照以下方法进行：
[0017] (1)判断接入DG的类型，为可调度DG或不可调度DG ;若为可调度DG，计算峰荷情 况下的配网潮流分布，若为不可调度DG，则计算平均负荷情况下的配网潮流分布，均计算未 接入DG时的有功网损Pt和无功网损Q
[0018] (2)所述有功网损和无功网损的权重系数〇 JP 〇 2按步长〇. 1在区间[0，1]内 组合取值，并将各组取值带入步骤1)中的所述最优接入容量PD(；1&最优功率因数〇pf ^计 算公式，得到各母线接入DG的最优接入容量和最优功率因数，以及权重系数〇 JP 〇 2相应 的最优取值；
[0019] (3)根据各母线上的最优接入容量和最优功率因数，计算接入DG后的有功网损指 标ILP和无功网损指标EQ，ILP = PuisAV ILQ = QuisAb其中，Puis和Q ^分别为配网接入 DG之后的有功网损和无功网损，分别用如下两式计算：
[0022] (4)根据所述述步骤⑵中得到的权重系数〇〇 2的最优取值和接入DG后的 有功网损指标ILP和无功网损指标ILQ，计算各母线接入DG的有功网损无功网损组合的多 目标指数頂〇,頂〇 = 〇 JLP+ 〇 2ILQ，并比较N条母线的多目标指数頂0,选取頂0最小的母 线接入相应最优接入容量的DG，并以相应的最优功率因数运行；
[0023](5)判断配网接入DG是否结束，判断条件为：任一母线电压越限或任一支路潮流 越限或DG接入容量达到上限，若不满足判断条件，则重复步骤（1)至（5)，若满足判断条件， 则停止接入DG，完成间歇式DG的最优配置；
[0024] 3)配网完成DG最优配置后，进行电压综合控制；
[0025] (6)确定调节到目标电压所需的无功补偿容量；
[0026] 设无功补偿前后首端电压保持不变，得到等式为
[0028] 得到母线i的电压调节到目标电压所需的无功补偿容量Qie为：
[0030] 其中，P1S支路上i节点后的所有净有功负荷之和（除去DG发出的有功），Q为 支路上i节点后的所有无功负荷之和，k为主变变压器分接头的原始位置，k'为主变变压 器分接头的调整后位置，U 1为调节前节点i的电压，U' i为节点i的目标电压，PpQpUjP k为电压超出用户端规定电压范围[Uinun，UiniaJ时的实时潮流和电网参数，均为已知量，将U 1 _和U, _分别带入所述无功补偿容量Q ie的计算公式，得到所述无功补偿容量Q ie的最小值 和最大值，记为Qie _和Q lC
[0031] (7)根据所述无功补偿容量Qie的最小值Q ie min和最大值Q ie _的范围，确定所述 无功补偿容量Qie的具体取值；
[0032] 根据逆变器功率因数在滞后和超前情况下的调整范围，即 COS外画S COS0S COS外瞧和COSRlmm COS^max，得到逆变器最大 发出无功功率和最大吸收无功功率分别为=Ae/(tanPimin -