考虑分布式潮流控制器的有源配电网潮流控制方法和系统与流程

本发明涉及有源配电网运行与控制领域，尤其涉及一种考虑分布式潮流控制器的有源配电网潮流控制方法和系统。

背景技术：

1、新型电力系统构建目标下，出力不确定的风光等新能源电源被大规模接入中低压配电网，传统单向受电的负荷节点变成了含有风光等新能源的有源负荷节点，在风光有富余时，该有源负荷节点将向中压配电网馈电，造成潮流倒送，该倒送的潮流不仅有使有源负荷节点电压越限的风险，倒送的潮流在中压配电网内流动将造成额外的线路损坏，进一步影响配电网的经济运行。

2、现有技术采用统一潮流控制器、静止同步串联补偿器等解决方案来改善线路潮流分布，但面临征地难、灵活性低、不易扩展、造价昂贵等难题，在网架负载、负荷密集的有源配电网中难以推广应用。由于有源配电网在网架结构上不同于输电网，也无法直接将上述潮流调控装置直接移植到有源配电网。因此，需要一种更灵活的有源配电网潮流控制方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种考虑分布式潮流控制器的有源配电网潮流控制方法和系统，实现了更灵活地通过分布式潮流控制器控制有源配电网潮流。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种考虑分布式潮流控制器的有源配电网潮流控制方法，包括：

3、获取有源配电网中各分段配电线路的运行数据；其中，所述各分段配电线路均包括分布式潮流控制器；

4、根据所述运行数据，结合负荷的静态电压特性与分布式潮流控制器输出电压的容性和感性，将所有分布式潮流控制器的容量最小值作为目标函数，得到所述目标函数在有功变化约束和系统安全运行约束下的最优解；

5、根据所述最优解，得到线路功率调节量，并根据所述线路功率调节量，控制有源配电网中各分段配电线路的有功功率潮流。

6、可以理解的是，相较于现有技术，本发明提供的方法结合负荷的静态电压特性与分布式潮流控制器输出电压的容性和感性，通过有源配电网中各分段配电线路的分布式潮流控制器出力逐段累加和最小的方式，对配电网的循环功率进行调控，保证了有源配电网在要求调节的潮流量一定时所需要的分布式潮流控制器装置补偿容量最小，降低分布式潮流控制器的装置容量和配电网馈线循环功率，从而降低了分布式潮流控制器的工程造价，改善有源配电网潮流分布。

7、进一步地，所述根据所述运行数据，结合负荷的静态电压特性与分布式潮流控制器输出电压的容性和感性，将所有分布式潮流控制器的容量最小值作为目标函数，得到所述目标函数在有功变化约束和系统安全运行约束下的最优解，具体包括：

8、根据所述运行数据中的第一端电压、配电线路的电抗和负荷静态电压特性系数，得到各分段配电线路中的分布式潮流控制器的容量；

9、将各分段配电线路中的分布式潮流控制器的容量相加，得到所有分布式潮流控制器的容量；

10、根据分布式潮流控制器输出电压的容性和感性，将所述所有分布式潮流控制器的容量的平方作为目标函数；

11、在有功变化约束和系统安全运行约束下，求解得到所述目标函数的最优解。

12、可以理解的是，本发明提供的方法通过考虑分布式潮流控制器输出电压的容性和感性以及有源配电网实际运行中节点负荷随电压变化的特性，在有功变化约束和系统安全运行约束下，计算分布式潮流控制器的最小容量，保证了有源配电网的稳定、高效运行。

13、进一步地，所述将所有分布式潮流控制器的容量最小值作为目标函数，具体公式为：

14、

15、

16、其中，f为目标函数；uin-sum为所有分布式潮流控制器的容量；λ为拉格朗日算子；ptra为分布式潮流控制器传输的有功功率；u1为所述运行数据中第一等效负载连接处的电压幅值，ri、xi分别为第i段线路的电阻和电抗。

17、进一步地，所述分布式潮流控制器传输的有功功率，具体公式为：

18、

19、其中，ptra为所述分布式潮流控制器传输的有功功率；uin为所述运行数据中分布式潮流控制器的输出电压；zin为所述运行数据中分布式潮流控制器内阻抗；u1为所述运行数据中第一等效负载连接处的电压幅值，δ1为所述运行数据中第一等效负载连接处的电压相角；u2为所述运行数据中第二等效负载连接处的电压幅值。

20、进一步地，所述所有分布式潮流控制器的容量，具体公式为：

21、

22、其中，uin-sum为所有分布式潮流控制器的容量；u为所述运行数据中分布式潮流控制器安装但未投入工作时的电压；χ为负荷静态电压特性系数；ua为所述运行数据中第一端电压；xi为所述运行数据中第i段配电线路的电抗。

23、可以理解的是，本发明提供的方法通过改变分布式潮流控制器的输出电压幅值以动态调节双电源环网间的有功功率潮流，使用分布式潮流控制器的容量的平方代替分布式潮流控制器的容量来体现输出电压的容性和感性，同时引入负荷静态电压特性系数，优化分布式潮流控制器各子模块输出电压使其最小化，减少设备绝缘投资，从而降低分布式潮流控制器的工程造价，将分布式潮流控制器更灵活地接入有源配电网中。

24、相应地，本发明实施例还提供了一种考虑分布式潮流控制器的有源配电网潮流控制系统，包括：

25、数据获取模块，用于获取有源配电网中各分段配电线路的运行数据；其中，所述各分段配电线路均包括分布式潮流控制器；

26、最小容量确定模块，用于根据所述运行数据，结合负荷的静态电压特性与分布式潮流控制器输出电压的容性和感性，将所有分布式潮流控制器的容量最小值作为目标函数，得到所述目标函数在有功变化约束和系统安全运行约束下的最优解；

27、功率控制模块，用于根据所述最优解，得到线路功率调节量，并根据所述线路功率调节量，控制有源配电网中各分段配电线路的有功功率潮流。

28、可以理解的是，相较于现有技术，本发明提供的系统结合负荷的静态电压特性与分布式潮流控制器输出电压的容性和感性，通过有源配电网中各分段配电线路的分布式潮流控制器出力逐段累加和最小的方式，对配电网的循环功率进行调控，保证了有源配电网在要求调节的潮流量一定时所需要的分布式潮流控制器装置补偿容量最小，降低分布式潮流控制器的装置容量和配电网馈线循环功率，从而降低了分布式潮流控制器的工程造价，改善有源配电网潮流分布。

29、进一步地，所述最小容量确定模块，具体包括：

30、分段容量确定子模块，用于根据所述运行数据中的第一端电压、配电线路的电抗和负荷静态电压特性系数，得到各分段配电线路中的分布式潮流控制器的容量；

31、总容量确定子模块，用于将各分段配电线路中的分布式潮流控制器的容量相加，得到所有分布式潮流控制器的容量；

32、目标函数构建子模块，用于根据分布式潮流控制器输出电压的容性和感性，将所述所有分布式潮流控制器的容量的平方作为目标函数；

33、最优解确定子模块，用于在有功变化约束和系统安全运行约束下，求解得到所述目标函数的最优解。

34、可以理解的是，本发明提供的系统通过考虑分布式潮流控制器输出电压的容性和感性以及有源配电网实际运行中节点负荷随电压变化的特性，在有功变化约束和系统安全运行约束下，计算分布式潮流控制器的最小容量，保证了有源配电网的稳定、高效运行。

35、进一步地，所述将所有分布式潮流控制器的容量最小值作为目标函数，具体公式为：

36、

37、

38、其中，f为目标函数；uin-sum为所有分布式潮流控制器的容量；λ为拉格朗日算子；ptra为分布式潮流控制器传输的有功功率；u1为所述运行数据中第一等效负载连接处的电压幅值，ri、xi分别为第i段线路的电阻和电抗。

39、进一步地，所述分布式潮流控制器传输的有功功率，具体公式为：

40、

41、其中，ptra为所述分布式潮流控制器传输的有功功率；uin为所述运行数据中分布式潮流控制器的输出电压；zin为所述运行数据中分布式潮流控制器内阻抗；u1为所述运行数据中第一等效负载连接处的电压幅值，δ1为所述运行数据中第一等效负载连接处的电压相角；u2为所述运行数据中第二等效负载连接处的电压幅值。

42、进一步地，所述所有分布式潮流控制器的容量，具体公式为：

43、

44、其中，uin-sum为所有分布式潮流控制器的容量；u为所述运行数据中分布式潮流控制器安装但未投入工作时的电压；χ为负荷静态电压特性系数；ua为所述运行数据中第一端电压；xi为所述运行数据中第i段配电线路的电抗。

45、可以理解的是，本发明提供的系统通过改变分布式潮流控制器的输出电压幅值以动态调节双电源环网间的有功功率潮流，使用分布式潮流控制器的容量的平方代替分布式潮流控制器的容量来体现输出电压的容性和感性，同时引入负荷静态电压特性系数，优化分布式潮流控制器各子模块输出电压使其最小化，减少设备绝缘投资，从而降低分布式潮流控制器的工程造价，将分布式潮流控制器更灵活地接入有源配电网中。