主动配电网三相有功无功协调的电压相量校正控制方法_3

文档序号:9473495阅读:来源:国知局
改变量为元素的3(n-l)阶列向量, 炉w表示一个节点有三相,炉是其中一相,下面写了妒): Ma'b'c、Na'b' c为新定义的矩阵,表达式如下:
[0114] 式中:AVa^为以节点相电压幅值改变量为元素的3(n-l)阶列向量, ^丨.彳,民0;(^'〇;^,为新定义的矩阵,表达式如下:
[0117]整合式(10)、式(13)得:
[0119] 式中#'8〃'\?;^'〇〃'£与式(7)中6、8、?、〇矩阵相同,为表达其为三相网 络参数采取了上标A,B,C的形式。
[0120] 步骤2 :建立电压相量校正二次规划模型:
[0121] 主动配电网中可控分布式有功电源包括内燃机、燃气轮机发电等,而风电、光伏等 分布式电源通常运行在最大出力跟踪状态,一般不允许降低其有功出力,所以将其视为不 可控的有功电源,而只作为可控的无功电源使用。由于仅有一部分连接有分布式电源、内 燃机、无功补偿装置等的节点的节点注入有功功率、无功功率可以调节,而大部分节点的节 点注入功率是不可调的,因此这些节点的节点注入功率变化量为0。同时,本发明旨在保证 可再生分布式电源有功出力最大的同时,利用最小的功率调整量实现快速校正越限节点的 电压幅值,并减少三相不平衡度。在校正控制过程中参与功率调节的节点要尽可能少,功率 调整量要尽量小。大量研究表明,节点电压的改变主要与节点附近的功率联系较大。根据 式(10)、(13)中求得的灵敏度,找出节点注入有功功率、无功功率对每个电压幅值越限节 点,三相不平衡度超出限值节点的电压相量的灵敏度最大的前三个节点,并设节点的集合 为ST;同时,设节点注入有功功率可调节节点的集合为S p;节点注入无功功率可调节节点的 集合为Stj;在下述不需强调三相处省略上标;
[0122] 为了方便的描述电压相量校正模型,本发明使用矩阵形式,同时在不必要强调三 相模型时忽略上角标炉以简化矩阵。本发明选取的电压相量校正二次规划模型目标函数 为:
[0124] 式中:u、V均表示节点;△ Pu、Δ Qv分别表示节点u的注入有功功率改变量、节点V 的节点注入无功功率改变量;
[0125] 将节点电压约束作为模型的约束条件以校正越限节点的电压幅值,即:
[0127] 式中,1^表示节点i电压;AU ;表示节点i电压改变量;Hi、g分别表示节点i电 压上下限;
[0128] 仅调整与待校正节点电压相量灵敏度大的节点的有功、无功功率,将式(16)中矩 阵ΔΡΑ'Β'ε内不属于5一 Sp中节点u对应的元素、矩阵AQA'B'e内不属于5一 Stj中节点V 对应的元素、取值为0的元素移到矩阵的末行,系数矩阵M、N、C、D也做出相应改变;式(18) 转化为:
[0130] 式中,M'、C'分别为原M、C矩阵中仅保留节点注入有功功率可调、与待校正节点电 压相量灵敏度大的节点u对应的第u列,其他列去掉所组成的新矩阵;Ν'、D'分别为原N、D 矩阵中仅保留节点注入无功功率可调、与待校正节点电压相量灵敏度大的节点V对应的第 V列,其他列去掉所组成的新矩阵;AP'为原向量中仅保留节点注入有功功率可调、与待校 正节点电压相量灵敏度大的节点u对应的第u行,其他行去掉所组成的新列向量;Δ Q'为 原向量中仅保留节点注入有功功率可调、与待校正节点电压相量灵敏度大的节点V对应的 第V行,其他行去掉所组成的新列向量。
[0131] 电压相量校正二次规划模型三相不平衡度约束条件如下:
[0132] 为了校正三相不平衡度超过允许范围的节点电压相量,将三相电压差、三相相角 差加入约束条件,即:
[0137] 式中,?/;^ <分别为电压幅值、电压相角越限(三相不平衡度越限)节点m的Φ 相电压幅值、电压相角;Φ = A、B、C ;
[0138] 将式(16)中矩阵Δ Θ、AV中&、〇提取出来组成新的矩阵,相应的系数矩阵 也进彳丁调整,得:
[0140] 式中,AUM、△ ΘΜ分别为以三相不平衡度越限节点的电压幅值、电压相角为元素的 向量;Μ' Μ、Ν' M、C' M、D' Μ分别为原A、B、C、D矩阵中仅保留三相不平衡度越限节点m对应的 第m列,其他列去掉所组成的新矩阵;
[0141] 设节点m的A相相角为4?, B相相角为C相相角为/J<,将式(24)中 A ΘΜ内如j变为忠与之差,变为zfgf与之差,变为与之差, 式(24)中系数矩阵发生相应变化,式(24)转化为:
[0143] 式中,Λ θ'M为Δ θ M中3?:变为与朋f之差,辦f:变为与之差, 变为与洲"丨之差所组成的新列向量;A U' M为Δ Um中/11/,;;变为ζ?K与」t/f之差, JFf变为JKf与观<之差,2:?变为/1?与说$之差所组成的新列向量;M"m、N"m、C" m、 D"m分别为Μ' Μ、Ν' M、C' M、D' M中第3 j+1列元素变为第3 j+1列元素与第3 j+2列元素之差、 第3j+2列元素变为第3j+2列元素与第3j+3列元素之差、第3j+3列元素变为第3j+3列元 素与第3j+l列元素之差所组成的新矩阵,i = 1,…,η ;
[0144] 将式(20)、(21)、(22)、(23)表示为矩阵的形式
[0146] 式中,上分别为以120° _δ、120° +δ为元素的列向量分别为 以-α、α为元素的列向量;
[0147] 潮流方程约束为:
[0149] 式中:Pu、£u、5分别为节点u注入有功功率、节点u注入有功功率下限、节点u注 入有功功率的上限;β :分别为节点V注入无功功率、节点V注入无功功率下限、节点 V注入无功功率上限;
[0150] 离散控制变量的不等式约束为:
[0151] kve {〇, Ι,2,···,κν} V e Sb (28)
[0152] 式中:kv为节点v所连接分组投切电容器组的档位;Kv为节点v所连接分组投切 电容器组的最高档位;SB为接有分组投切电容器组的节点的集合;
[0153] 综合式(17)、(19)、(26)、(27)、(28),建立电压相量校正二次规划模型:
[0155] 式中,T为对角元为2的对角阵;E为对角元为1,其他元素为0的单位方阵;0为所 有元素为〇的方阵;Qv、A Qv分别为节点V的注入无功功率和注入无功功率改变量,V e S CB; £1、歹分别为以£u、$为元素的列向量;01、Q'分别为以义、E为元素的列向量;st为节点 注入有功功率、无功功率对每个电压幅值越限节点,三相不平衡度超出限值节点的电压相 量的灵敏度最大的前三个节点的集合;SQ为节点注入有功功率、无功功率对每个电压幅值 越限节点,三相不平衡度超出限值节点的电压相量的灵敏度最大的前三个节点的注入无功 功率可调节节点的集合。
[0156] 该模型的目标函数为二次函数,约束条件为一次函数,故其为一个混合整数二次 规划模型,采用MIQP混合整数二次规划工具箱即可实现快速求解。
[0157] 本发明提出有功无功对电压相量的灵敏度分析方法,以此建立一个电压相量校正 二次规划模型并对该模型进行求解,提出基于灵敏度分析的适用于三相主动配电网的有功 无功协调电压相量方法。应用此方法在Matlab上进行编程求解,旨在有效地调节电压水 平,降低三相不平衡度。
[0158] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对 本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的【具体实施方式】进 行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请 待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种主动配电网三相有功无功协调的电压相量校正控制方法,其特征在于,所述方 法包括下述步骤: 步骤1:确定有功无功对电压相量的灵敏度; 步骤2 :建立电压相量校正二次规划模型; 步骤3 :采用混合整数工具箱对二次规划模型求解。2. 如权利要求1所述的电压相量校正控制方法,其特征在于,所述步骤1包括: 对于已减去对地节点具有N个节点的电力网络,如果电力网络中只含有PQ节点,令n=N-1,引入n个极坐标形式下的牛顿法潮流修正方程式如下:式中,AV/V、VA0、AP/V和AQ/V分别表示以AV1ZV1J1AApyVpAQ1ZV^ 元素的矢量;I、PpQi分别表示节点i电压、节点i注入有功功率和节点i注入无功功率; AAAQ1分别表示节点i电压改变量、节点i注入有功功率改变量和节点i注入无功 功率改变量;A0和0分别表不以A0 0 ;为元素的n阶列向量;AV和V分别表不以 AVi、1为元素的n阶列向量;AP和AQ分别表示以AP;、AQiS元素的n阶列向量;H'、N'、M'、L'为新定义的矩阵,其值见式(3); 取出式(1)中的系数矩阵,记作J',即式中,Bcos0是与导纳阵同阶的矩阵,其各元素为导纳阵相应位置上虚部Blj与cos0u的乘积;Bsin0是与导纳阵同阶的矩阵,其各元素为导纳阵相应位置上虚部Blj
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