[发明专利]一种基于锥规划的分布式电源就地电压控制策略整定方法

权利要求书

1.一种基于锥规划的分布式电源就地电压控制策略整定方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据选定的有源配电系统，输入有源配电系统结构及参数，包括：线路参数、负荷水平、网络拓扑连接关系，分布式电源的接入位置、容量及参数，分布式电源及负荷的日运行特性预测曲线，系统安全运行电压约束和支路电流限制，系统基准电压和基准功率的初值；

2)依据有源配电系统结构及参数，考虑分布式电源出力和负荷的时序特性，建立有源配电网分布式电源就地电压控制策略整定模型，包括：选取根节点为平衡节点，设定有源配电系统电压偏差之和、系统损耗和有功削减量最小为目标函数，分别考虑系统潮流约束、系统安全运行约束和分布式电源运行约束；包括：

(1)所述的有源配电系统电压偏差之和、系统损耗和有功削减量最小为目标函数表示为

min f＝αf_V+βf_L+γf_P (1)

式中，α、β和γ分别为系统电压偏差情况f_V、系统损耗f_L和有功削减情况f_P的权重系数，其中系统电压偏差情况f_V、系统损耗f_L和有功削减情况f_P的表达式如下：

式中，N_T和N_N分别为时间断面数和系统节点总数；Ω_b为系统支路集合；V_t，i为t时段节点i的电压幅值；R_ij为支路ij的电阻，I_t，ij为t时段节点i流向节点j的电流幅值；为t时段节点i的分布式电源有功削减量；为V_t，i的期望电压区间，当V_t，i不在此区间时，目标函数f_V用来减小电压偏差；为节点i的分布式电源有功削减策略的电压整定点，为的电压阈值，当没达到时，由于会出现过早进行有功削减的情况，因此此时目标函数f_P用来减小有功削减；

(2)所述的系统潮流约束表示为

式中，Ω_b为支路的集合；P_t，ij为t时段节点i流向节点j的有功功率，Q_t，ij为t时段节点i流向节点j的无功功率；P_t，ik为t时段节点i流向节点k的有功功率，Q_t，ik为t时段节点i流向节点k的无功功率；R_ij为支路ij的电阻，X_ij为支路ij的电抗；I_t，_ij为t时段节点i流向节点j的电流幅值；V_t，i为t时段节点i的电压幅值，V_t，_j为t时段节点j的电压幅值；P_t，i为t时段节点i上注入的有功功率之和，分别为t时段节点i上分布式电源注入的有功功率、负荷消耗的有功功率，Q_t，i为t时段节点i上注入的无功功率之和，分别为t时段节点i上分布式电源注入的无功功率、负荷消耗的无功功率；

(3)所述的系统安全运行约束表示为

式中，V^max和V^min为系统最大允许电压值和最小允许电压值；V_t，i为t时段节点i的电压幅值；I_t，ij为t时段节点i流向节点j的电流幅值；I^max为支路最大允许电流值；

(4)所述的分布式电源运行约束表示为

式中，为t时段节点i上分布式电源可提供的无功功率最大值；为节点i的分布式电源容量；为t时段节点i上分布式电源注入的有功功率；为t时段节点i上分布式电源注入的无功功率；为t时段节点i上分布式电源的有功削减量；为t时段节点i上分布式电源的有功功率预测值；和g(V_t，i)共同构成分布式电源就地电压控制策略的表达式；为分布式电源无功控制策略的表达式，存在调节死区此时分布式电源产生的无功功率为0var；g(V_t，i)为节点i的分布式电源有功削减策略的表达式，g(V_t，i)存在调节死区此时分布式电源削减的有功功率为0W；下式分别构成和g(V_t，i)：

3)将步骤2)所述模型中的目标函数线性化，非线性约束进行线性化或锥转换，从而使有源配电网分布式电源就地电压控制策略整定模型转化为二阶锥模型；

4)采用求解二阶锥规划的数学解算器对二阶锥模型进行计算求解；

5)输出步骤4)的求解结果，包括分布式电源就地电压控制策略的相关参数、分布式电源处电压分布情况、无功补偿情况和有功削减情况。

2.根据权利要求1所述的一种基于锥规划的分布式电源就地电压控制策略整定方法，其特征在于，步骤3)包括：

(1)采用U_2，t，i和I_2，t，ij替换二次项和将目标函数f_V、系统潮流约束和系统运行约束线性化：

(V^min)²≤U_2，t，i≤(V^max)² (24)

I_2，t，ij≤(I^max)² (25)

式中，Ω_b为支路的集合；P_t，ij为t时段节点i流向节点j的有功功率，Q_t，ij为t时段节点i流向节点j的无功功率；P_t，ik为t时段节点i流向节点k的有功功率，Q_t，ik为t时段节点i流向节点k的无功功率；R_ij为支路ij的电阻，X_ij为支路ij的电抗；P_t，i为t时段节点i上注入的有功功率之和，Q_t，i为t时段节点i上注入的无功功率之和，分别为t时段节点i上分布式电源注入的无功功率、负荷消耗的无功功率；V^max和V^min为系统最大允许电压值和最小允许电压值；I^max为支路最大允许电流值；N_T和N_N分别为时间断面数和系统节点总数；V_t，i为t时段节点i的电压幅值；为V_t，i的最小期望电压值，为V_t，i的最大期望电压值；

(2)目标函数f_V中含有绝对值项|U_2，t，i-1|，引入辅助变量A_t，i，并增加约束：

A_t，i≥0 (30)；

(3)目标函数f_P中含有绝对值项由g(V_t，i)表达式得到，与成反比，将目标函数f_P等价变换为目标函数f_D：

目标函数f_D中含有绝对值项引入辅助变量B_i，并增加约束：

B_i≥0 (34)

式中，为节点i的分布式电源有功削减策略的电压整定点，为的电压阈值；

(4)分布式电源就地电压控制策略的表达式和g(V_t，i)为非线性表达式，采用分段线性化实现对和g(V_t，i)的精确线性化；通过引入辅助变量a_{t，i，n，q} n＝1，2，…，6、d_{t，i，n，q} n＝1，2，…，5和a_t，i，n，_p n＝1，2，3，4、d_{t，i，n，p} n＝1，2，3，采用线段来近似和g(V_t，i)所定义的曲线，如下所示：

a_{t，i，1，q}≤d_{t，i，1，q}，a_{t，i，6，q}≤d_{t，i，5，q} 37)

a_{t，i，n，q}≤d_{t，i，n，q}+d_{t，i，n-1，q}，n＝2，3，4，5 38)

a_{t，i，n，q}≥0，d_{t，i，n，q}∈{0，1} (39)

式中，a_t，i，n，_q n＝1，2，…，6为连续变量，d_{t，i，n，q} n＝1，2，…，5为整数变量；

g(V_t，i)＝a_{t，i，3，p}+a_{t，i，4，p} 42)

a_{t，i，1，p}≤d_{t，i，1，p}，a_{t，i，4，p}≤d_{t，i，3，p} 43)

a_{t，i，n，p}≤d_{t，i，n，p}+d_{t，i，n-1，p}，n＝2，3 44)

a_{t，i，n，p}≥0，d_{t，i，n，p}∈{0，1} (45)

式中，a_{t，i，n，p} n＝1，2，3，4为连续变量，d_{t，i，n，p} n＝1，2，3为整数变量；

引入辅助整数变量c_i，1，q、c_i，2，q和c_i，p分别将非线性乘积项和线性化，则和可表示为：

c_i，1，q≤c_i，2，q 49)

c_i，2，q≤c_i，p 51)

其中，a_{t，i，3，q}c_i，1，q、a_{t，i，4，q}c_i，2，q和a_{t，i，2，p}c_i，p依旧是非线性乘积项，因此引入二进制变量l_{i，1，m，q}、l_{i，2，m，q}和l_i，m，p m＝0，1，…，4表示a_{t，i，3，q}c_i，1，q、a_{t，i，4，q}c_i，2，q和a_{t，i，2，p}c_i，p；

引入辅助变量w_{t，i，1，m，q}＝a_{t，i，3，q}l_{i，1，m，q}、w_{t，i，2，m，q}＝a_{t，i，4，q}l_{i，2，m，q}和w_{t，i，m，p}＝a_{t，i，2，p}l_i，m，p，并取M为足够大的正实数，并增加以下约束：

a_{t，i，3，q}-(1-l_{i，1，m，q})M≤w_{t，i，1，m，q}≤a_{t，i，3，q} (55)

0≤w_{t，i，1，m，q}≤l_{i，1，m，q}M (56)

a_{t，i，4，q}-(1-l_{i，2，m，q})M≤w_{t，i，2，m，q}≤a_{t，i，4，q} (57)

0≤w_{t，i，2，m，q}≤l_{i，2，m，q}M (58)

a_{t，i，2，p}-(1--l_i，m，p)M≤w_{t，i，m，p}≤a_{t，i，2，p} (59)

0≤w_{t，i，m，p}≤l_i，mm，pM (60)

(5)将约束条件式进行线性化，采用U_2，t，i和I_2，t，ij替换二次项和

再进一步进行凸松弛，得到二阶锥约束式：