一种主动配电网全分布式自律电压控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统运行和控制技术领域，特别设及一种主动配电网全分布式自 律电压控制方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统电压质量的好坏直接干扰着电力系统的稳定及电力设备的安全运行，而 无功功率的高低对于电压的质量和电力系统的损耗起着很大的影响。因此，电压控制的目 标，往往是通过对电力系统中发电机W及无功补偿设备的无功功率进行调节，从而使得电 力系统中的节点电压分布在安全的区域内，同时使得整个系统的有功功率损耗尽可能小。
[0003] 大规模分布式电源的接入给配电网运行带来深刻变化，使得传统的配电网成为主 动配电网。它的组成结构如图1所示，两个圆圈代表变压器，虚线所框住部分为变电站，黑 色竖线为母线（在计算中也称为节点，图中共显示了i、j、k、l四个节点），s个白色长方形 代表线路的阻抗，箭头代表净注入功率。传统集中式的配电能量管理系统，利用实时控制和 通信系统，采集所有线路的阻抗等系统参数，通过对所有节点的净注入功率进行调度与控 审IJ，从而实现对配电网中的设备进行集中式的管理与控制，但随着大规模分布式电源的接 入，该样的管理系统，将面临如下挑战：
[0004] (1)海量信息问题：分布式发电及其网络规模巨大，极有可能造成通信拥塞和信 息处理瓶颈；
[000引 似可维护问题：配电网设备众多，异动频繁，控制中屯、难W实时地维护整个电网 的全局模型；
[0006] 做隐私性问题；不同控制区可能隶属于不同的运营主体，由于商业机密，控制中 屯、难W采集各控制区的所有信息。
[0007] 上述挑战都将促使集中式的电压控制方式变革为全分布式架构，决策机制由单一 模式变革为自治模式。全分布式架构不需要协调层来对各区域进行集中管理协调，各区域 完全自治，可W并行计算本区域的子问题，并与相邻区域交互边界信息，即可获得全局最优 的控制效果。结合最新的电力系统最优潮流二阶锥松弛技术，可W将各区域的子问题转换 成凸问题，提高求解效率。
【发明内容】
[000引本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种主动配电网全分布式自律 电压控制方法，采用本发明提出的方法所进行的配电网电压控制方法，能够很好地保护各 子区域的数据隐私，各区域之间只需交互极少量信息，即可协同获得全局经济效益最高的 控制策略，具有很高的敏捷性与自愈性。
[0009] 本发明提出的一种主动配电网全分布式自律电压控制方法，其特征在于，该方法 包括W下步骤：
[0010] 1)对主动配电网建立由目标函数和约束组成的非凸电压控制模型：
[0011] 目标函数为最小化全网有功功率损耗之和（相当于最小化全网发电机输出的有 功功率）：
[0012]
【主权项】
1. 一种主动配电网全分布式自律电压控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 1)对主动配电网建立由目标函数和约束组成的非凸电压控制模型： 目标函数为最小化全网有功功率损耗之和如式（1):
(1) 其中，i为主动配电网的任意一个节点，PM是节点i的发电机有功功率，G为整个主动 配电网的发电机集合，{〇}为松弛节点所组成的集合； 约束包括： 对于节点i的有功功率平衡约束，如式（2):
(2) 其中，ij为主动配电网的两个节点i、j组成的任意一个支路，是支路ij的有功功 率，Pi是节点i的净注入有功功率，N为整个主动配电网的节点集，i:i-j表示节点j的 父节点，k:j-k表示节点j的子节点，gi是节点i的接地电导，ru为支路ij的电阻值，Vi 是节点i的电压幅值； 对于节点j的无功功率平衡约束，如式（3):
(3) 其中，Qu是支路ij的无功功率，Qi是节点i的净注入无功功率，b,是节点i的接地电 纳，Xij为支路ij的电抗值； 相邻节点电压降的约束，如式（4):
(4) E为整个主动配电网的支路集； 净注入有功功率的约束，如式（5):
(5) 其中，PDi是节点i的负荷有功功率，Pei是节点i的发电机有功功率； 净注入无功功率的约束，如式（6):
(6) 其中，QDi是节点i的负荷无功功率，Qei是节点i的发电机无功功率，Qa是节点i的无 功补偿装置所提供的无功功率； 支路ij的有功功率传输极限约束，如式（7): E,<P4<Pr V(/,/)Ge (7) 其中，4是支路ij的有功功率的下界与上界； 支路ij的无功功率传输极限约束，如式（8): V(r,;')eE (8) 其中，Qu岛是支路ij的无功功率的下界与上界； 节点i的发电机有功功率输出极限约束，如式（9): & <pc, <4 ,v/eG (9) 其中，￡? 4是节点i处的发电机输出的有功功率下界与上界； 节点i的发电机无功功率输出极限约束，如式（10): Qa<QGi<QGi, v/gG (1〇) 其中，0?，么是节点i处的发电机输出的无功功率下界与上界； 节点i的电压安全约束，如式（11): WF"VieN (11) 其中，I，6是节点i处的安全电压的下界与上界； 馈线根节点的电压幅值％与参考电压相一致的约束，如式（12):v：=vref (12) 其中，为馈线根节点的参考电压； 2) 采用二阶锥松弛技术，把非凸电压控制模型等价转换成二阶锥电压控制模型：该二 阶锥电压控制模型的目标函数为最小化整个配电网所有发电机输出的有功功率之和，如式 (1)所示； 该模型的约束包括式（5)~式（10)，还包括以下约束： 节点i的有功功率平衡约亩.如式（n): (13)
n.j~ 其中为支路ij的电流幅值的平方，为节点j的电压幅值的平方； 节点j的无功功率平衡约束，如式（14):
(14) 相邻节点的电压降约束，如式（15): V7=V,-2(rtlPt)+xtlQtl) +(?;； +A-,;)/,;,V(z, /)eE (15) 采用二阶锥松弛技术所引入的二阶锥约束，如式（16):
(16) 其中| | ? | |2代表2范数； 节点i的电压安全约束，如式（17): Z2<v,<Vr-,V/eN (17) 馈线根节点的电压幅值的平方与参考电压的平方相一致的约束，如式（18): ^=vlf (18) 其中，为馈线根节点的参考电压； 3) 把馈线分成若干个控制区，一个控制区为一条或若干条母线和挂接在上面的发电机 和无功补偿装置；假设给定的配电网被划分为R个区域；定义集合％ :={a|h#}为包含节点j的区域集合，MJ: = |M」为包含节点j的区域数量； 4) 把目标函数和约束按照给定区域来划分，将二阶锥电压控制模型等价转换成数学优 化的多区域模型： 该多区域模型的目标函数为：
(19) 其中，fa( ?)为区域a的目标函数，如式⑴所示；x为全局的优化变量，即 该多区域模型的约束包括： 不等式约束，如式（20): ga(x)多 0,a= 1，2, ? ??，R(20) 其中，ga( ?)为区域a的不等式约束，如式（16)所示； 等式约束： ha (x) = 0,a= 1，2, ? ??，R(21) 其中，ha( ?)为区域a的等式约束，由式（13)-(15)，（18)组成； 优化变量的上下界约束，如式（22): (22) 其中，2L，7为优化变量的下界以及上界，即Pij，巧，&」，SrEci，mYi， 5) 采用变量分裂法，对数学优化的多区域模型中的优化变量进行解耦，建立多区域数 学优化一致性模型： 该模型的目标