[发明专利]一种多时间尺度主动配电网电压控制方法

说明书

本发明公开了一种多时间尺度主动配电网电压控制方法，包括：建立了考虑大规模分布式电源的电压优化，以实现在分布式电源并入配电网时产生电压越限下的协同动态控制；在长时间尺度下，基于电压灵敏度分析建立调控电容器组的电压控制模型，通过无功补偿以实现在电压越限的情况下大幅度调节电压；在短时间尺度下，建立分布式电压控制模型，考虑电压越限问题，充分利用分布式电源的有功和无功出力在线求解最优控制策略，达到快速调节电压的效果。本发明在不同时间尺度下协调大规模分布式电源和电容器组，解决了主动配电网电压越限问题，调节响应速度快，电压控制效果好。

技术领域

本发明属于配电网电压控制领域，具体涉及一种多时间尺度主动配电网电压控制方法。

背景技术

分布式电源作为清洁能源近年来发展迅猛，截止2020年底，光伏总装机容量已达约2.53亿千瓦，风机总装机容量已达约2.81亿千瓦。其以节能环保、运行控制灵活等优点高比例接入配电网，能够较好地调节配电网电能质量，提升供电的安全性以及可靠性。因此分布式能源大规模的接入配电网成为不可逆转的局面。然而高比例分布式电源通过电力电子器件接入配电网后，使其变成功率双向流动的有源网络，不仅会产生一系列谐波，而且会引起接入点电压的波动、闪变和暂降等电压越限问题，不仅能影响线路的安全稳定运行，而且直接影响配电网对分布式电源的消纳能力和分布式电源自身的运行效率。电压控制通过一些必要的方式能够降低电压波动大小，将电压稳定在安全裕度，是配电网自愈控制的重要方面。

现有的研究中，为了解决分布式电源接入配电网的电压越限问题，在不改变现有电网网架结构的前提下，解决的措施主要有调节有载调压变压器分接头、限制有功功率、安装无功调节装置如电容器组及电抗器、智能逆变器控制。国内外主要针对各类设备和系统的有功无功调压控制、功率控制和性能控制方面进行了诸多研究。在分布式电源高渗透率下，并网指标要求更高，随机小扰动更频繁，对系统的建模要求更高更复杂。

发明内容

本发明针对分布式电源并入配电网，对各接入点电压产生波动、闪变和暂降等引发的电压越限问题，提供了一种多时间尺度主动配电网电压控制方法，通过控制分布式电源的有功无功出力和电容器组无功补偿，从而实时控制电压，使之保持在安全范围内，保证了母线的稳定性与安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多时间尺度主动配电网电压控制方法，包括：

计算主动配电网各功率注入节点电压对无功功率的灵敏度，基于计算得到的无功电压灵敏度确定电容器组的配置节点和配置容量；

获取以节点电压越限量最小为目标函数建立的分布式电源和电容器组参与的配电网电压控制模型；

在长时间尺度下，基于所述配置节点的电容器组容量，将所述分布式电源和电容器组参与的配电网电压控制模型转换为调控电容器组的电压控制模型，对所述调控电容器组的电压控制模型进行求解，得到电压最优控制策略；

在短时间尺度下，将所述分布式电源和电容器组参与的配电网电压控制模型转换为调控分布式电源出力的电压控制模型，对所述调控分布式电源出力的电压控制模型进行求解，得到电压最优控制策略。

进一步地，所述主动配电网各功率注入节点电压对无功功率的灵敏度，根据以下方法计算：

假设网络有S个松弛节点，N个功率注入母线节点，对于每个单独的节点功率注入扰动，其他负载发电机不改变它们的功率设定值，则注入功率和节点电压之间的关系如下：

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