[发明专利]一种计及全局灵敏度的主动配电网分布式电压控制方法

权利要求书

1.一种计及全局灵敏度的主动配电网分布式电压控制方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤1)：对主动配电网及其内部控制设备进行建模，形成主动配电网电压控制优化问题；

步骤2)：基于步骤1)中的电压控制优化问题，进一步对其进行数学转化，推导得到三种全局灵敏度，所述的三种全局灵敏度具体为所有节点电压越限对节点有功功率、无功功率和电压的偏导数；

步骤3)：对步骤2)中数学转化后的电压控制优化问题进行详细展开并整理，从而建立根节点与叶节点间的分布式往返通信规则，对全局灵敏度进行实时计算；

步骤4)：基于步骤3)中得到的全局灵敏度，利用梯度下降法实现各分布式设备的协调控制，从而得到分布式主动配电网各节点的实时电压调节方案。

2.根据权利要求1所述的一种计及全局灵敏度的主动配电网分布式电压控制方法，其特征在于：所述步骤1)中的建模包括主动配电网潮流建模、节点功率平衡建模、内部控制设备建模；

所述的主动配电网为辐射状，可视为具有集合的树状图模型，集合中的节点i表示配电网n+1条母线中的第i条母线；集合ε用于表示配电线路，其中连接母线i与母线j的线路标记为(i,j)∈ε，根据配电网的树状模型，节点0被定义为根节点，馈线的终端母线被表示为叶，终端节点的集合由表示；对于每个节点有一组子节点表示为每个节点有一个唯一的父节点表示为

辐射状配电网络中的潮流方程为：

其中，P_i和Q_i分别表示母线i注入的有功和无功功率；V_i为母线i的电压幅值；p_ki和q_ki分别表示从母线k流向线路(k,i)的有功和无功功率；r_ki和x_ki分别表示线路(k,i)的电阻和电抗；

从线路(k,i)流向母线i的有功和无功功率分别定义为和表示为：

为避免潮流方程(1)-(3)中电压和功率的高度耦合，对潮流方程进行如下修正：

由于电压V_i通常接近1p.u.，流经线路(k,i)的电流I_ki可以近似地由和确定，表示为：

因此，潮流方程(1)、(2)可被替换为：

所述的主动配电网潮流建模即为修正后的潮流方程(3)-(5)，(7)-(8)；

所述的节点功率平衡建模如下：

假设母线i上装有储能、光伏和负荷设备，则母线i注入的有功和无功功率为：

其中下标t表示当前时间步长；是t时刻母线i上储能、光伏和有功负荷的有功功率；分别为t时刻母线i上储能、光伏和负荷的无功功率；母线i的总可控无功功率由表示；

所述的内部控制设备建模包括对确定储能运行的有功功率上限、储能运行的有功功率下限，储能运行的无功功率上限、储能运行的无功功率下限，光伏逆变器运行的无功功率上限、光伏逆变器运行的无功功率下限：

所述的储能运行的有功功率上限和储能运行的有功功率下限约束如下：

其中，P_i^E,max和P_i^E,min分别是储能的最大和最小功率；E_i^E,max和E_i^E,min分别表示储能设备的最大和最小储能；表示储能在时间步长t存储的能量；η_i^E,c和η_i^E,d是储能的充放电效率；Δt是指控制时间间隔；

所述的储能运行的无功功率上限和下限约束如下：

其中，Q_i^E,max和Q_i^E,min分别是储能的最大和最小无功功率注入；κ为储能运行的最小允许功率因数；

所述的光伏逆变器运行的无功功率上限Q_i^PV,max和光伏逆变器运行的无功功率下限Q_i^PV,min约束，表示如下：

其中，为光伏的容量；θ为光伏逆变器允许的最小功率因数；

所述主动配电网电压控制优化问题包括设置控制变量、建立主动配电网优化问题的目标函数及约束条件：

所述控制变量为可调节的节点有功或无功功率，以及根节点的电压；

所述的目标函数及约束条件为：

min F＝f(V)+h(P,Q) (14a)

(P,Q)∈Ω (14c)

其中，V,P,Q分别为所有母线的电压、有功功率、无功功率组成的向量；f(V)为量化主动配电网所有母线的电压越限的惩罚函数；h(P,Q)为使用可控设备利用的惩罚函数；约束条件(14b)表示修改后的潮流方程；约束条件(14c)表示有功和无功功率的限制；Ω为有功、无功约束所构成的集合；

所述量化主动配电网的电压越限的惩罚函数为：

其中，s_i(V_i)为母线i的电压越限的惩罚函数，表述如下：

其中，V_min和V_max分别表示电压V_i的下限和上限，v_i是母线i处惩罚函数的加权因子；当电压V_i在区间[V_min,V_max]之外时，惩罚函数的正值将使得可控设备动作以控制电压在安全范围内；V_min和V_max设置为0.96p.u.和1.04p.u.；

所述惩罚函数h(P,Q)被定义为使用储能的惩罚，表示为：

其中，P_i^E是节点i上储能设备的有功功率，c_i是相应的加权系数。