[发明专利]一种基于在线灵敏度的分布式电压控制方法

权利要求书

1.一种基于在线灵敏度的分布式电压控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1，建立配电网综合测试馈线模型，包括：

将所述配电网的上级变电站出口母线视为无穷大电源，作为潮流计算中平衡节点，等值为电压幅值和相角为恒定已知量并假定三相电压对称；将支路上所有负荷等效为支路末节点集中负荷；所述支路采用集中参数模型，考虑三相之间的耦合电抗；

步骤S2，构成配电网综合测试馈线简化系统，对简化系统模型中的节点和总线进行编号，整个系统包括三相变压器、单相变压器和具有中心抽头连接和二次回路的三相不平衡变压器组，还包括无功功率源以及带抽头的调压器；

所述对简化系统模型中的节点和总线进行编号的方法包括：对所述配电网综合测试馈线系统，将所述平衡节点的编号设为0，按照深度优先或者广度优先对其他节点进行编号；对所述配电网综合测试馈线系统，按照各总线末端节点编号对各支路进行编号；

步骤S3，按节点的编号顺序确定系统中无功功率源和调压器位置，

存储支路Li的三相阻抗参数为其中，各相阻抗含实部电阻和虚部电抗，两相间耦合阻抗只有虚部电抗；按总线的编号顺序存储各个支路的三相阻抗参数；

步骤S4，针对节点注入的有功、无功功率和调压器抽头位置进行灵敏度计算，定义某一节点电压对某一节点注入有功/无功功率或调压器抽头位置的灵敏度并给出计算方法；

进行灵敏度计算时，为了在无功功率源和SVR之间进行适当的协调，任何时刻k处，受控节点电压幅值相对于节点注入的无功功率的灵敏度矩阵S_q(k)由下式计算得到：

其中，V_i(k)是节点i处电压的大小，q_j(k)是节点j处的注入无功功率，n是受控电压节点的数量，n_q是无功功率源的数量；同样地，受控电压的幅值对SVR的抽头的灵敏度矩阵S_r(k)用下式计算：

其中t_j(k)是调压器j的抽头，n_r是电压调节器的数量；

节点j处的电压幅值对同一节点处注入的有功和无功功率的灵敏度由下式计算得到：

若受控电压节点与注入有功和无功功率的节点不是同一个节点，则计算灵敏度时将(3)式中的阻抗替换为两节点到源节点公共路径的阻抗之和；

在不平衡配电馈线的情况下，发送端和接收端之间的ABCD参数由下式确定：

在回代时：

V_s＝aV_r+bI_r (4)；

I_s＝cV_r+dI_r (5)；

其中V_s,I_s分别为发送端电压和电流；V_r,I_r分别为接收端电压和电流；a，b，c，d矩阵的大小为3×3；

在前推时：

V_r＝AV_s+BI_r (6)；

其中，A＝a^-1,B＝-a^-1b；对于某个总线j，源节点和总线j之间的等效ABCD参数为：

其中Ω_j表示源节点和节点j之间的路径上所有分量的集合；可以假设路径中的负载电流恒定，并考虑叠加原理；负载也可以被视为恒定阻抗，在这种情况下，线路ABCD参数中的分路导纳应加上负载分流导纳，由(7)式可得：

V_j＝A_jV₀+B_jI_j (8)

其中，A＝a_j^-1,B＝-a_j^-1b_j；如果无功电源连接到总线j的g相，并用于控制总线j的h相，则等效电阻和电抗为：

R_eq＝-Re([B_j]_h,g) (9)；

X_eq＝-Im([B_j]_h,g) (10)；

其中符号[U]_h,g表示矩阵U的行h和列g中的元素；电压灵敏度系数如下所示：

其中V_jh是总线j的相位h的电压幅度，V_jg是总线j的相位g的电压幅值，q_jg是在总线j的相位g处注入的无功功率；

对于电压灵敏度与调压器抽头间的关系，一个星形连接具有32个抽头和±10％电压调节范围的SVR，a相发送端电压向量和a相接收端电压向量之间的关系如下：

g_ra＝1/(1+0.00625t_ra) (13)；

t_ra是调压器a相抽头，将(12)式分别对t_ra,t_rb,t_rc求微分可得下式：

对于b相和c相可以得到类似于(14)的等式；假设由于发送端电流的影响不大，调压器的发送端电压没有变化，调压器只会影响接收端的电压，所以可以得到：

这样可以得到9个联立方程；针对p₁＝a,b,c；p₂＝a,b,c，方程的解即为接收端电压的灵敏度系数，将其储存在3×3的矩阵S_reg中；

步骤S5，提出基于灵敏度的分布式电压控制方法；初始状态下，无功功率源和调压器抽头位置带来的无功功率注入都假定为0，没有负荷的历史数据或是预测数据，在该控制模式中，每个无功功率节点负责控制其自身的电压，只需要考虑电压对相同节点无功功率注入的灵敏度；

步骤S6，给出改进的在线电压控制和优化方法，对每个采样/控制时刻进行优化，并对受控电压和注入功率进行约束；受控节点的电压需要保持在最大和最小极限之间；

步骤S7，选取IEEE综合试验馈线得出电压调节结果，优化问题采用混合整数规划进行求解或采用线性规划求解，最终结果取最接近的整数。