三相不平衡主动配电网规划系统

本发明涉及主动配电网，具体为三相不平衡主动配电网规划系统。

背景技术：

1、三相不平衡是指在电力系统中三相电流或电压幅值不一致，且幅值差超过规定范围，电力系统三相不平衡是由于三相负载不平衡以及系统元件三相参数不对称所致，电力系统三相电压平衡的状况是电能质量的主要指标之一，三相不平衡将导致旋转电机附加发热和振动,变压器漏磁增加以及局部过热,电网线损增大以及多种保护和自动装置误动等等，主动配电网是采用主动管理分布式电源、储能设备以及客户双向负荷的模式，具有灵活拓扑结构的公用配电网。

2、经检索，发现现有技术中的主动配电网典型的如公开号一种基于云平台的配电网规划系统，包括规划大数据中心模块、需求预测模块、分析评估模块，规划大数据中心模块用于通过云平台获取并汇聚、积累配电网的规划数据，需求预测模块用于预测配电网的用电需求，并为配电网的规划提供决策依据，而分析评估模块，用于依据从所述规划大数据中心模块获取的所述配电网规划数据，对所述配电网的运行状态进行评估，以获得对所述配电网的规划方案。采用本技术的方案无需手动配置配电网规划系统与各业务系统和外部数据的接口，提高了配电网规划大数据集成效率。其主要特点是可实现对配电网系统的改造开展深入而有效的分析和预测。

3、综上所述，现有的主动配电网系统在对非凸二次运行时计算效率低，且灵活性较差，针对上述问题，需要对现有设备进行改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供三相不平衡主动配电网规划系统，以解决上述背景技术中提出的现有的主动配电网系统在对非凸二次运行时计算效率低，且灵活性较差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：三相不平衡主动配电网规划系统，包括：

3、分析构建模块，所述分析构建模块从时间、方向及价值多维角度系统的表征配电网灵活性资源，以保证潮流安全经济运行状态下实现配电网供需平衡，配电网灵活性资源包括源侧荷侧灵活性资源、网侧灵活性资源以及配电网灵活度不足指标；

4、协调规划模块，所述协调规划模块用于研究源网荷灵活资源对dg、sop与ess协调规划方案的影响，并将单层模型的目标函数转化为同时考虑经济性、灵活性和三相电压不平衡的优化模型；

5、处理模块，利用微分中值定理和二次函数的特性构造参数松弛技巧，将松弛解逼近配电网非线性规划问题的可行空间，并以此降低问题计算的复杂性提高计算效率。

6、优选的，所述源侧荷侧灵活性资源是指上级电网通过配电网连接联络线上的功率提供向上/向下灵活性调节能力，储能系统通过充/放电提供向上/向下灵活性调节能力，可控负荷通过切断/接通提供向上/向下灵活性调节能力，且各灵活性资源的灵活性调节能力具体表达式如下：

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10、式中，分别为在时段t节点i提供向上和向下灵活调节的能力，分别为储能装置的储能电量及其下限，分别为节点i储能装置的额定功率和额定容量，为节点i储能装置在时段t的充放电功率，分别为在时段t节点j上可控负荷提供的向上和向下的灵活调节能力，为可控负荷在时段t节点j的停电负荷，分别为上级主网在时段t提供的向上和向下灵活调节能力，为上级主网爬升功率的上限，pg,max为上级主网输送到配电网的功率上限，为时段t上级主网注入配电网的有功功率。

11、优选的，所述网侧灵活性资源主要考虑sop，其能够灵活、实时、安全的调控有功和无功功率，有效解决系统电压的越限问题，提升网架结构的灵活性。

12、优选的，所述配电网灵活度不足指标指的是配电网的灵活性需求能力源于净负荷的随机波动，即配电网中各节点总负荷与dg总输出功率之差。如果净负荷不确定功率大于系统向下灵活调节能力，系统就会受到向下灵活调节能力不足的限制，无法消纳过多dg输出功率；当净负荷不确定功率小于系统向上灵活调节能力时，由于系统缺乏向上灵活调节能力，无法保证向负荷可靠供电，且配电网灵活度不足指标可以计算如下：

13、

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15、式中，cup和cdown分别表示上调和下调灵活性不足成本系数，isd反映各时段灵活性调节能力与灵活性需求之间的差值大小，其值越大，表示配电网的整体灵活性不足越严重，应对净负荷不确定变化的能力越差；和分别表示调度周期内灵活性供应与灵活性需求之间差值的总和；ut表示t时段净负荷功率变化的状态变量，值为1表示净负荷增加，反之值为0；表示t时段净负荷功率大小；t为调度周期内的时段总数，调度时段间隔为1h；和分别表示t时段配电网总的向上、向下灵活性调节能力；scl和sess分别为可控负荷节点、储能装置安装节点集合。

16、优选的，所述协调规划模块中的决策变量主要包括待规划dg、sop、ess的位置、额定容量、额定功率、不平衡配电网日运行策略的灵活资源调度变量等。

17、优选的，所述协调规划模块中的三相不平衡主动配电网中dg、sop与ess的协调规划模型可表示为：

18、

19、式中，f0、fs分别为规划模型的外层和内层目标函数；xodv、xidv为规划模型的外层、内层决策变量；h(·)、g(·)分别为外层等式和不等式约束函数；h(·)、g(·)分别为内层等式和不等式约束函数。

20、优选的，所述协调规划模块为解决两层模型求解的复杂性引入投资层和运行层集成关联建模的思想，将双层模型转化为单层模型，即在内部模型和外部模型的dg、sop和ess投资额定容量和功率约束条件中加入代表安装位置信息的决策变量，使约束条件与安装位置关联。

21、优选的，所述协调规划模块规划的约束条件分为可再生分布式电源、智能软开关、储能装置的额定容量和额定功率。

22、优选的，所述处理模块基于二次等式约束的参数线性松弛规划方法，是利用微分中值定理和二次函数的特性构造参数松弛技巧，将松弛解逼近配电网非线性规划问题的可行空间

23、优选的，所述处理模块参数化线性松弛算法基于三个基本操作即分支操作、定界操作和剪枝操作，利用matlab环境下cplex进行实现。首先，利用简单的矩阵二分法产生较精细的区域集。其次，通过求解一系列的参数线性松弛规划问题更新下届，并根据解的可行性是否更新上界。最后，剪去不可行域，依次迭代，直到ub-lb≤ξ，ξ>0，假设和分别为该子区域内基于参数线性松弛的可再生分布式电源、智能软开关与储能装置协调规划问题的最优值和解。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该三相不平衡主动配电网规划系统，

25、本发明基于线性参数松弛的三相不平衡主动配电网系统可在保证电压、电流相角信息的基础上，解决了原非凸二次运行问题的复杂性，显著减少了计算时间，适合于解决含高渗透分布式可再生能源的大型三相不平衡配电网的运行优化问题，其次所提出的dg、sop与ess协调规划能够通过有功和无功功率调节增加dg安装容量，降低不平衡配电系统的总经济成本，显著改善配电系统的三相不平衡运行，同时本技术综合考虑配电网的节点、网架侧灵活性资源，能够灵活优化配电网的三相潮流，有助于制定更合理的不平衡主动配电网中dg、sop与ess配置方案，提升配电网运行的经济性和灵活性、改善电压质量，并以此从而促进dg的消纳。