[发明专利]一种基于模型预测控制的主动配电网无功优化方法

说明书

本发明公开了一种基于模型预测控制的主动配电网无功优化方法，考虑RDG和负荷的不确定性，建立日前优化模型，根据RDG和负荷短期预测值求解日前优化模型，得到日前运行计划，并计算电压/功率灵敏度矩阵；考虑电网运行的安全性，建立日内滚动优化模型，根据RDG和负荷超短期预测值以及电压/功率灵敏度矩阵，求解日内滚动优化模型，得到日内阶段的RDG无功补偿量；建立反馈优化模型，并设置反馈校正启动阈值，用滑动平均滤波方法将日内阶段得到的RDG无功补偿量分离为慢变分量和快变分量，根据慢变分量动态决策反馈校正动作。本发明能够改善RDG随机性和负荷波动性导致的电压越限问题，提高了系统运行的安全性和稳定性。

技术领域

本发明属于智能电网领域，具体为一种基于模型预测控制的主动配电网无功优化方法。

背景技术

近年来，大规模可再生分布式电源(Renewable Distributed Generator,RDG)接入配电网满足了负荷需求增长的需要，与此同时，也改变了配电网的潮流分布，造成部分节点电压越限。其次，由于光伏、风电等可再生能源的不确定性和间歇性，其功率输出具有波动性且难以准确预测，给配电系统的无功优化带来极大困难。

配电网中常用的无功调控设备有载调压变压器(On-Line Tap Changer,OLTC)、并联电容器组(Shunt Capacitor Bank,SCB)等为离散调节，容量大、成本低，稳态调节效果显著，但难以胜任快速无功补偿；安装静止无功补偿器等动态无功补偿装置，将增加配电网的经济负担。随着RDG的快速发展，风电和光伏发电可实现连续无功调节，且响应速度快，满足多时间尺度灵活调节需求。然而，现阶段主动配电网无功优化方法多采用细化时间尺度的方法来消纳间歇性RDG的波动性，仍属于开环优化方法，并没有考虑实际系统对优化过程的反馈校正。主动配电网迫切需要寻求能更好应对RDG出力不确定性的优化方法，解决馈线电压越限问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模型预测控制的主动配电网无功优化方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于模型预测控制的主动配电网无功优化方法，包括以下步骤：

步骤1、日前阶段，考虑分布式电源和负荷的不确定性，建立日前优化模型；

步骤2、根据RDG和负荷的日前短期预测值，采用遗传算法对日前优化模型求解，得到日前运行计划，并根据稳态潮流得到电压/功率灵敏度矩阵；

步骤3、日内阶段，考虑电网运行的安全性，建立日内滚动优化模型；

步骤4、根据RDG和负荷的超短期预测值，计算与步骤2日前短期预测值的偏差，形成各节点有功、无功偏差向量，根据步骤2所得的电压/功率灵敏度矩阵，计算各节点电压幅值偏移量，由稳态电压分布计算各节点预测电压值，采用二次规划法对日内滚动优化模型求解，得到日内阶段的RDG无功补偿量；

步骤5、实时反馈阶段，考虑系统的经济性和稳定性，建立反馈优化模型；

步骤6、设置反馈校正启动阈值，采用滑动平均滤波方法将步骤4得到的RDG无功补偿量分离为慢变分量和快变分量，若慢变分量达到反馈校正启动阈值则启动反馈校正，根据步骤4的RDG和负荷超短期预测值，采用遗传算法对反馈优化模型求解，调整步骤2的日前运行计划，否则由RDG进行动态无功补偿。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本发明在日前运行优化中增加以动态无功储备为指标的电压稳定概率约束，锁定运行风险，追求最佳经济性的同时确保日内可靠运行；(2)在日内滚动优化中，本发明基于超短期预测实况决定反馈校正动作，为实时运行提供更加精确的调控基准，进一步削弱预测误差的影响，提升系统的抗风险能力；(3)本发明充分挖掘RDG动态无功电压调控能力，能够改善配电系统内风电、光伏出力随机性和负荷波动导致的电压稳定性问题。

附图说明

图1是一种基于模型预测控制的主动配电网无功优化方法的流程图。