一种配电网电压分层逐级协同柔性控制方法、系统及设备与流程

本发明涉及配电网电压控制，尤其涉及一种配电网电压分层逐级协同柔性控制方法、系统及设备。

背景技术：

1、随着“双碳”目标的持续推进与实施，低压配电网中分布式电源的占比越来越高，其中以户用光伏为代表的分布式电源(distributed generation，dg)因环境兼容性和具有竞争力的价格获得快速发展，然而，分布式电源dg的接入也滋生了许多亟需解决的问题，幅值越限是非常严重的问题之一，与低压配电网相比，中压配电网的覆盖范围更广，由于中压光伏集中接入，功率更大，光伏消纳的压力同样存在，因此，中压配电网母线的电压调整也不容忽视。

2、传统配电系统的电压控制通常是协调控制有载调压变压器(on-line tapchanger，oltc)、开关电容(switched-capacitor，sc)和静止电压补偿器(static voltageregulator，svg)来实现，这些常规调压器件具有响应慢、动作离散的特点，分布式电源的接入使得新型配电网日渐趋向复杂多元化，单一依靠传统调压措施已不能满足要求，必须考虑新型调压设备或解决方案，德黑兰学者mohammad reza jafari提出一种oltc与光伏逆变器(pv inverter)协调分散控制的策略，该方法对于无功波动大的电网确实有一定的调节能力，但在更小时间尺度内无法对细微的电压波动精确地调节，国内有学者提出基于oltc控制与储能相结合的电压控制策略，但储能装置成本过高且经济性较差，无法在短时间内有效地解决低压侧配电网因负荷侧的有功波动引起的电压质量问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种配电网电压分层逐级协同柔性控制方法、系统及设备，解决的技术问题是，现有的配电网电压控制方法无法在短时间内有效地解决低压侧配电网因负荷侧的有功波动引起的电压质量问题，而且硬件成本高。

2、为解决以上技术问题，本发明提供了一种配电网电压分层逐级协同柔性控制方法、系统及设备。

3、第一方面，本发明提供了一种配电网电压分层逐级协同柔性控制方法，所述方法包括以下步骤：

4、采集低压台区用户电压信息，并利用预先建立的电压断面质量模型对所述低压台区用户电压信息进行计算，得到低压侧电压断面质量；

5、根据预先划分的多个电压波动分区，确定所述低压侧电压断面质量的所属电压波动分区；

6、根据所述所属电压波动分区，从预设的协同柔性控制策略中选取对应的目标控制策略；

7、基于所述目标控制策略，对有载调压变压器和混合配电变压器进行协调控制，以调节配电网用户电压。

8、在进一步的实施方案中，所述电压断面质量模型具体为：

9、

10、式中，vtmean表示在t时刻，台区内所有用户的低压侧电压断面质量；vi,t表示在t时刻，台区内第i个用户的电压；n表示台区内的用户总数。

11、在进一步的实施方案中，所述电压波动分区至少包括安全控制分区和电压严重越限分区，所述安全控制分区至少包括电压正常分区和电压安全越限分区；所述协同柔性控制策略至少包括基于混合配电变压器的安全越限控制策略以及基于有载调压变压器和混合配电变压器的严重越限控制策略，所述根据所述所属电压波动分区，从预设的协同柔性控制策略中选取对应的目标控制策略的步骤包括：

12、在所述所属电压波动分区满足其位于所述安全控制分区或者位于由所述电压安全越限分区向所述电压严重越限分区越线转换期间且所述混合配电变压器未收到所述有载调压变压器的闭锁信号时，选取所述安全越限控制策略作为目标控制策略；

13、在所述所属电压波动分区满足其位于所述电压严重越限分区时，选取所述严重越限控制策略作为目标控制策略。

14、在进一步的实施方案中，所述安全越限控制策略包括根据所述低压侧电压断面质量调控所述混合配电变压器的变比系数，以使所述低压台区用户电压信息处于所述电压正常分区，具体为：

15、将所述低压侧电压断面质量与预设的低压侧参考电压进行比较，得到电压偏差值；

16、根据所述电压偏差值和所述混合配电变压器的当前时刻低压侧目标电压，得到所述混合配电变压器的下一时刻低压侧目标电压；

17、根据所述混合配电变压器的下一时刻低压侧目标电压和预设的中压侧参考电压，得到所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数；

18、根据所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数，对所述混合配电变压器变比的变化量进行调节，以使所述低压台区用户电压信息处于所述电压正常分区。

19、在进一步的实施方案中，所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数计算公式为：

20、

21、

22、δvt＝vref-vt

23、式中，kt+1表示所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数；表示所述混合配电变压器(t+1)时刻的低压侧目标电压；uref表示中压侧参考电压；vttarget表示所述混合配电变压器t时刻的低压侧目标电压；δvt表示电压偏差值；vref表示低压侧参考电压；vt表示低压侧电压断面质量。

24、在进一步的实施方案中，所述根据所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数，对所述混合配电变压器变比的变化量进行调节的步骤包括：

25、判断所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数是否位于预设的变比最值范围内，若是，根据所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数，对所述混合配电变压器变比的变化量进行调节；否则，将所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数与所述变比最值范围中的变比最大值和变比最小值进行比较，得到比较结果；

26、若所述比较结果为所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数大于所述变比最大值，则将所述变比最大值作为所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数；

27、若所述比较结果为所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数小于所述变比最小值，则将所述变比最小值作为所述混合配电变压器在下一时刻的变比系数。

28、在进一步的实施方案中，所述严重越限控制策略包括根据所述低压侧电压断面质量，对有载调压变压器和混合配电变压器进行协调控制，具体为：

29、将所述低压侧电压断面质量与预设的低压侧参考电压进行比较，得到电压偏移误差；

30、确定所述电压偏移误差从所述电压安全越限分区向所述电压严重越限分区转换的越线转换持续时间；

31、将所述越线转换持续时间与预设的分接头动作延时进行比较，获取分接头期望动作指令，并控制所述有载调压变压器向所述混合配电变压器发送闭锁信号，以使所述混合配电变压器根据所述闭锁信号，在所述有载调压变压器动作的同时保持其原变比运行；

32、响应于所述分接头期望动作指令，控制所述有载调压变压器的分接头动作，以调控中压侧母线电压，直至所述低压台区用户电压信息处于所述电压安全越限分区，生成混合配电变压器使能信号；

33、响应于所述混合配电变压器使能信号，协调所述混合配电变压器动作，以利用所述安全越限控制策略对所述混合配电变压器的变比进行调控，使所述低压台区用户电压信息处于所述电压正常分区。

34、在进一步的实施方案中，所述确定所述电压偏移误差从所述电压安全越限分区向所述电压严重越限分区转换的越线转换持续时间的步骤包括：

35、根据所述电压偏移误差确定当前步长的计数参数；

36、根据所述当前步长的计数参数，确定所述电压偏移误差从所述电压安全越限分区向所述电压严重越限分区转换的越线转换持续时间；

37、其中，所述越线转换持续时间的计算公式为：

38、

39、

40、式中，cm表示第m步长的越线转换持续时间；sm表示第m步长的计数参数；δt表示时间步长；verr表示电压偏移误差；a表示预设的安全参数。

41、第二方面，本发明提供了一种配电网电压分层逐级协同柔性控制系统，所述系统包括：

42、数据计算模块，用于采集低压台区用户电压信息，并利用预先建立的电压断面质量模型对所述低压台区用户电压信息进行计算，得到低压侧电压断面质量；

43、区域确定模块，用于根据预先划分的多个电压波动分区，确定所述低压侧电压断面质量的所属电压波动分区；

44、策略选取模块，用于根据所述所属电压波动分区，从预设的协同柔性控制策略中选取对应的目标控制策略；

45、电压调节模块，用于基于所述目标控制策略，对有载调压变压器和混合配电变压器进行协调控制，以调节配电网用户电压。

46、第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述计算机设备执行实现上述方法的步骤。

47、本发明提供了一种配电网电压分层逐级协同柔性控制方法、系统及设备，所述方法包括采集低压台区用户电压信息，并利用预先建立的电压断面质量模型对所述低压台区用户电压信息进行计算，得到低压侧电压断面质量；根据预先划分的多个电压波动分区，确定低压侧电压断面质量的所属电压波动分区；根据所属电压波动分区，从预设的协同柔性控制策略中选取对应的目标控制策略；基于目标控制策略，对有载调压变压器和混合配电变压器进行协调控制，以调节配电网用户电压。与现有技术相比，该方法可以利用有载调压变压器和混合配电变压器的调压能力，通过预先制定的协同柔性控制策略计算求取最优控制的目标电压，并协调中低压两侧设备先后动作进行电压控制，从而实现对大量光伏接入的中低压配电网的电压调控。