一种分布式电源选址定容方法与流程
本发明属于电网运行安全技术领域，更具体地涉及一种分布式电源选址定容方法。
背景技术：
在进行配电网接入分布式电源规划时，需考虑电压约束、线路容量、可靠性指标等要求，综合分布式电源的投资需求和经济环保收益，建立优化函数，确定分布式电源的安装位置和接入容量。分布式电源接入配网改变了潮流分布，对故障电流产生汲取作用或者增大效应，导致原来的保护装置无法使用，需重新整定。光伏、风机、储能等通过逆变器接入配网，大量的电力电子设备带来谐波问题，造成谐波畸变，影响部分对电能质量要求较高的用户生产生活。目前的选址定容方法没有充分考虑谐波影响和保护配合问题，导致规划方案无法满足配网中电能质量要求，影响保护的正常动作，具有很大安全风险。
技术实现要素：
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供一种分布式电源选址定容方法，其目的是为了综合考虑分布式电源接入后谐波影响和保护整定，制定相应惩罚因子作为例子适应值，优化分布式电源接入位置和接入容量。
基于上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种分布式电源选址定容方法，包括以下步骤：
步骤1：输入系统参数；
步骤2：初始化优化算法参数；
步骤3：随机产生表示分布式电源安装位置和容量的粒子，并且初始化每个粒子的初始速度；
步骤4：形成基础导纳、采用快速潮流法成潮流计算；
步骤5：完成谐波潮流计算；
步骤6：完成保护配合计算；
步骤7：计算每个粒子的适应度,更新全局最优粒子和个体最优粒子；
步骤8：判断是否满足迭代次数要求；如果满足，则进入步骤9；如果不满足，则进入步骤4，直至满足要求；
步骤9：根据全局最优粒子确定分布式电源的安装位置和容量。
进一步的，步骤1中所述参数包括：母线数据、支路数据以及分布式电源可安装位置，分布式电源谐波。
进一步的，步骤2中所述参数包括认知系数、社交系数、惯性权重最大最小值以及最大迭代次数，设置迭代次数k＝1。
所述完成谐波潮流计算，包括以下步骤：
(1)读取潮流计算结果、系统数据、分布式电源类型、位置以及容量；
(2)计算负荷、线路、同步电机、电容器的h阶阻抗，构建谐波阻抗矩阵yh；
(3)计算分布式电压电源的谐波注入电流，构建谐波电流矩阵ih；
(4)根据谐波阻抗矩阵和谐波电流矩阵计算谐波电压矩阵；
(5)完成所有h次谐波电压的计算；
(6)计算谐波电压畸变惩罚因子、谐波电压均值惩罚因子。
所述计算负荷、线路、同步电机、电容器的h阶阻抗，构建谐波阻抗矩阵yh，包括：
上式中：pd,i表示母线i的有功负荷需求，qd,i表示母线i的无功负荷需求；
所述计算分布式电压电源的谐波注入电流，构建谐波电流矩阵ih，包括：
上式中：
所述根据谐波阻抗矩阵和谐波电流矩阵计算谐波电压矩阵，如下式：
vh＝yhih；
其中：yh表示h谐波阻抗矩阵，ih表示h谐波电流矩阵。
所述计算谐波电压畸变惩罚因子b、谐波电压均值惩罚因子a，如下：
上式中：vmax表示电压最大值；thdmax表示谐波电压畸变最大值；vih表示i节点h次谐波电压，vi1表示i节点基波电压；h表示谐波最高次数，b表示谐波电压畸变惩罚因子。
所述完成保护配合计算包括：
(1)读取潮流结果、系统数据、分布式电源类型、位置以及容量；
(2)构成母线阻抗矩阵zbus；
(3)计算流过保护的三相短路电流；
(4)初始化每个保护的整定系数和启动电流，计算保护动作时间；
(5)使用梯度下降法优化保护整定系数和启动电流，最小化主保护和后备保护；
(6)输出所有保护和故障位置输出故障动作时间和tds；
(7)计算保护惩罚因子。
所述初始化每个保护的整定系数和启动电流，计算保护动作时间，如下：
上式中：ti,j为保护动作时间；ip,i为保护i的启动电流；isc,ij为故障j导致保护i的短路电流；tdsi表示整定系数；a，b为常数；
所述使用梯度下降法优化保护整定系数和启动电流，最小化主保护和后备保护，如下：
上式中：tpi,j、tbi,j分别表示主保护和后备保护的动作时间,n表示保护数量；m表示故障数量,tbi,j表示后备保护的动作时间,tpi,j表示主保护的动作时间，tmaxi,j表示最大保护动作时间,iminp,i表示保护i启动电流最小限值,imaxp,i表示保护i启动电流最大限值,tdsmin表示整定系数最小限值,tdsi表示表示整定系数,tdsmax表示整定系数最大限值；
所述计算保护惩罚因子，如下；
c＝(tpi,j+tbi,j)-ctl
上式中：ctl表示保护间隔，tpi,j表示主保护的动作时间，tbi,j表示后备保护的动作时间。
本发明具有以下优点及有益效果：
本发明考虑分布式电源接入后谐波影响，采用谐波电压畸变和谐波电压均值作为惩罚因子，可以有效优化分布式电源接入后系统的电能质量。
本发明采用梯度下降法优化保护整定系数和启动电流，采用主保护启动电流、后备保护启动电流和保护间隔构成保护惩罚因子，可以减少分布式电源对原有配电网保护配置的消极影响，优化分布式电源接入容量。
附图说明
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
图1是本发明方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，图1是本发明方法流程示意图。本发明是一种分布式电源选址定容方法，包括以下步骤：
步骤1：输入系统参数，所述参数包括：母线数据、支路数据以及分布式电源可安装位置，分布式电源谐波；
步骤2：初始化优化算法参数，所述参数包括认知系数、社交系数、惯性权重最大最小值以及最大迭代次数，设置迭代次数k＝1；
步骤3：随机产生表示分布式电源安装位置和容量的粒子，并且初始化每个粒子的初始速度；
步骤4：形成基础导纳、采用快速潮流法成潮流计算；
步骤5：完成谐波潮流计算；
5.1读取潮流计算结果、系统数据、分布式电源类型、位置以及容量；
5.2计算负荷、线路、同步电机、电容器的h阶阻抗，构建谐波阻抗矩阵yh；
上式中：pd,i表示母线i的有功负荷需求，qd,i表示母线i的无功负荷需求；
5.3计算分布式电压电源的谐波注入电流，构建谐波电流矩阵ih；
上式中：
5.4根据谐波阻抗矩阵和谐波电流矩阵计算谐波电压矩阵vh＝yhih；
其中：yh表示h谐波阻抗矩阵，ih表示h谐波电流矩阵；
5.5完成所有h次谐波电压的计算；
5.6计算谐波电压畸变惩罚因子b、谐波电压均值惩罚因子a；
上式中：vmax表示电压最大值；thdmax表示谐波电压畸变最大值；vih表示i节点h次谐波电压，vi1表示i节点基波电压；h表示谐波最高次数，b表示谐波电压畸变惩罚因子。
步骤6：完成保护配合计算；
6.1读取潮流结果、系统数据、分布式电源类型、位置以及容量；
6.2构成母线阻抗矩阵zbus；
6.3计算流过保护的三相短路电流；
6.4初始化每个保护的整定系数和启动电流，计算保护动作时间。
上式中：ti,j为保护动作时间；ip,i为保护i的启动电流；isc,ij为故障j导致保护i的短路电流；tdsi表示整定系数；a，b为常数；
6.5使用梯度下降法优化保护整定系数和启动电流，最小化主保护和后备保护；
上式中：tpi,j、tbi,j分别表示主保护和后备保护的动作时间,n表示保护数量；m表示故障数量,tbi,j表示后备保护的动作时间,tpi,j表示主保护的动作时间，tmaxi,j表示最大保护动作时间,iminp,i表示保护i启动电流最小限值,imaxp,i表示保护i启动电流最大限值,tdsmin表示整定系数最小限值,tdsi表示表示整定系数,tdsmax表示整定系数最大限值。
6.6输出所有保护和故障位置输出故障动作时间和tds；
6.7计算保护惩罚因子c；
c＝(tpi,j+tbi,j)-ctl
上式中：ctl表示保护间隔，tpi,j表示主保护的动作时间，tbi,j表示后备保护的动作时间。
步骤7：计算每个粒子的适应度,更新全局最优粒子和个体最优粒子；
步骤8：判断是否满足迭代次数要求；如果满足，则进入步骤9；如果不满足，则进入步骤4，直至满足要求；
步骤9：根据全局最优粒子确定分布式电源的安装位置和容量。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围，包括权利要求，被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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