[发明专利]分布式光伏集群无通信条件下的动态调压控制方法

摘要

本发明提出的分布式光伏集群无通信条件下的动态调压控制方法，属于电力系统运行和控制技术领域。该方法包括：分别建立分布式光伏集群电压优化模型和分布式光伏集群的支路潮流方程，将支路潮流方程线性化，得到分布式光伏集群线性化的支路潮流方程，并转化为矩阵化的支路潮流方程；对矩阵方程求解后，对优化模型进行转化得到近似优化模型；利用分布式拟牛顿法对近似优化模型进行求解，根据迭代结果对分布式光伏集群中的每个节点进行无功功率控制并判断迭代是否收敛：若迭代收敛，则分布式光伏集群的电压控制结束。本发明方法充分利用了分布式光伏发电节点的无功调节能力，避免了通信系统的建设，减轻了系统的计算负担，降低了运行维护成本。

主权项

一种分布式光伏集群无通信条件下的动态调压控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)建立分布式光伏集群电压优化模型，表达式如下：minqg12||V-μ||2+12qgTCqgs.t.q‾i≤qig≤q‾iV0=1---(1)]]>其中V为分布式光伏集群中除根节点外各节点电压幅值构成的向量；μ为除根节点外各节点理想电压幅值构成的向量；qg为分布式光伏集群中各节点光伏无功功率注入值构成的向量，C为权重ci构成的对角阵，ci为节点i的分布式光伏无功调节成本系数，qig为节点i的光伏无功功率注入值，qi,为节点i的光伏无功功率注入值的上下限，V0为根节点的电压幅值；2)建立分布式光伏集群的支路潮流方程，表达式如下：Pij-Σk∈NjPjk=-pj+rijPij2+Qij2Vi2---(2)]]>Qij-Σk∈NjQjk=-qj+xijPij2+Qij2Vi2---(3)]]>Vi2-Vj2=2(rijPij+xijQij)-(rij2+xij2)Pij2+Qij2Vi2---(4)]]>其中Pij,Qij分别为流过分布式光伏集群中支路ij的有功功率和无功功率，rij,xij分别为支路ij的电阻和电抗，Vi为节点i的电压幅值，pj,qj分别为节点j有功功率注入值和无功功率注入值，Nj为节点j的所有下游节点构成的集合；3)将式(2)‑式(4)的支路潮流方程线性化，忽略二次项，并近似认为Vi+Vj≈2，得到分布式光伏集群线性化的支路潮流方程：Pij-Σk∈NjPjk=-pj---(5)]]>Qij-Σk∈NjQjk=-qj---(6)]]>Vi‑Vj＝rijPij+xijQij    (7)4)将式(5)‑式(7)的线性化的支路潮流方程转化成矩阵形式，得到矩阵化的支路潮流方程：‑MP＝‑p   (8)‑MQ＝‑q   (9)M0T[V0 VT]T＝m0+MTV＝DrP+DxQ   (10)其中M为除去根节点后的节点‑支路关联矩阵，M0为包括根节点的节点‑支路关联矩阵，m0为M0中对应根节点的那一行的转置，P,Q分别为由Pij,Qij构成的列向量，p,q分别为由pj,qj构成的列向量，Dr,Dx分别为由rij和xij构成的对角矩阵；5)求解步骤4)的矩阵化的支路潮流方程，得到：V=Rp+Xq-M-Tm0=Rp+Xqg-Xqc-M-Tm0=Xqg+V‾---(11)]]>其中R＝M‑TDrM‑1，X＝M‑TDxM‑1，qc为分布式光伏集群中各节点无功功率注入值中不可调节的部分，其中M‑T表示M的逆的转置；6)定义B＝X‑1，并将步骤1)的优化模型进行转化，得到转化后的近似优化模型，表达式如下：qg*=argminf(qg)=argmin12(Xqg-V~)TB(Xqg-V~)+12qgTCqgs.t.q‾≤qg≤q‾---(12)]]>其中为近似优化模型的最优解，arg min f(qg)表示f(qg)取得最小值时优化变量的取值，q和分别为由qi和构成的向量；7)利用分布式拟牛顿法对式(12)的转化后的近似优化模型进行求解，具体步骤如下：7‑1)令初始迭代步数t＝1；7‑2)在第t步迭代时，对于分布式光伏集群中所有的节点，计算目标函数梯度，对节点i，计算公式如下：gi(t)=Vi(t)-μi+ciqig(t)---(13)]]>其中gi(t)为节点i在第t步迭代时的目标函数梯度，Vi(t)为节点i在第t步迭代时的电压幅值，μi为各节点理想电压幅值构成的向量中的第i个元素，为节点i的光伏在第t步迭代时的无功功率注入值；7‑3)所有节点按下式计算无功功率注入值变化量：v~i(t)=qig(t)-qig(t-1)---(14)]]>其中为节点i的光伏在第t步迭代时的无功功率注入值变化量；7‑4)所有节点按下式计算目标函数梯度修正后的变化量：r~i(t)=gi(t)-gi(t-1)-γv~i(t-1)---(15)]]>其中为节点i在第t步迭代时的目标函数梯度修正后的变化量，γ为修正系数；7‑5)所有节点按下式计算海森矩阵的近似值：Hi(t)=Hi(t-1)+r~i(t)r~iT(t)r~iT(t)v~i(t)-Hi(t-1)v~i(t)v~iT(t)Hi(t-1)v~iT(t)Hi(t-1)v~i(t)+γ---(16)]]>其中Hi(t)为节点i对应的在第t步迭代时的近似海森矩阵元素；7‑6)所有节点按下式计算拟牛顿方向：di(t)＝‑(Hi(t)‑1+Γ)gi(t)    (17)其中，di(t)为节点i在第t步迭代时的拟牛顿方向，Γ为海森矩阵修正系数；7‑7)所有节点按下式执行牛顿迭代：qig(t+1)=qig(t)+ϵ·di(t)---(18)]]>其中，为节点i的光伏在第t+1步迭代时的无功功率注入值，ε为迭代步长；7‑8)根据式(18)的计算结果对分布式光伏集群中的每个节点进行无功功率控制并判断迭代是否收敛：对于所有节点i，若则迭代收敛，分布式光伏集群的电压控制结束；若否，则迭代尚未收敛，令t＝t+1，重新返回步骤7‑2)。