[发明专利]一种适用于配电网分布式电压控制的新型分区方法

说明书

本发明涉及配电网技术领域，目的是提供一种适用于配电网分布式电压控制的新型分区方法，建立以待研究配电网区域总网损最小和节点电压幅值偏差最小为目标的主动配电网的电压控制模型，建立一个网络分区方法用以主动配电网分布式的控制，将配电网区域总网系统划分多个子区域，子区域中的决策变量和约束的数量来量化计算复杂度函数，结合相邻的两个子区域之间的分区方法，在边界总线中向边界的每个子区域添加一个辅助发电源，建立分布式协调模型，基于拉格朗日对偶松弛的分布式求解方法对分布式协调模型进行求解，根据边界子区域之间的局部信息交换，对边界变量进行协调和更新得到待研究配电网的最优决策结果，限定光伏机组和风电机组功率的出力。

技术领域

本发明涉及分布式电源配电技术领域，具体涉及一种适用于配电网分布式电压控制的新型分区方法。

背景技术

近年来，随着风力发电(Wind Turbine Generation，WTG)和光伏发电(Photovoltaic Generation，PVG)等分布式电源的不断发展，主动配电网的结构变得越来越复杂。分布式电源(Distributed Generations，DGs)的高渗透性会对电压产生较大的负面影响，如何有效协调DGs对电压进行控制成为主动配电网要解决的一个重要问题。此外，集中式优化方法在电压控制中的应用比较广泛，但是在大规模实际配电网的计算中经常遇到较大的瓶颈。因此，分布式电压控制成为了主动配电网中的一个很有前途的研究方向。为了实现有效的分布式控制，合理的网络划分方法也对实现电压的分布式控制具有重要意义。

一直以来，有载调压变压器(On Load Tap Changer,OLTC)、电容器组(CapacitorBanks,CBs)调整和静态无功补偿器(Static Var Compensator,SVC)被视为防止电压越限的有效控制措施，而DGs只在固定功率因数下运行用来提供电压支持。然而，如果这些机械设备被频繁操作以防止DGs的间歇性输出造成的电压越限，它们的寿命将大大缩短。因此，配网中可以将分布式电源用在缓解频繁电压越限方面，并作为主动配电网中电压控制的一个特殊措施。有学者定义了四个运行点来描述DGs的电流极限，利用这些点所连接的多边形来逼近DGs的容量曲线。另为了应对光伏发电机组冲击造成的电压调节损失，Turitsyn等人比较了控制系统管理光伏逆变器产生的无功功率的不同设计方案来得到最优方案。然而，在之前的研究中没有考虑PVG和WTG的有功和无功功率的耦合限制，提出的四个运行点也很难预先设定。在实际应用中，配电网可以通过吸收DGs的无功功率来减小电压波动。因此，需要建立一个更为精细的DGs容量曲线模型来进行电压控制减少电压波动。此外，储能系统(Energy Storage Systems,ESSs)可以通过改变主动配电网的功率分布，来进行有效的电压控制。因此，考虑DGs的精细容量曲线的影响以及主动配电网中ESSs的调节，对制定一种有效的电压控制策略具有重要意义。

此外，DGs和其他大规模的主动控制设备接入实际配电网中，给传统的集中式电压控制带来了巨大的技术挑战(比如计算负担等)。多时段的电压集中控制模型实际上是一个大规模的时空耦合调度问题，会带来计算量巨大的挑战。而且，集中式算法不适合主动配电网未来发展所需的即插即用功能。分布式控制方法能够有效地解决传统集中式电压控制方案的不足，有利于DGs与其他可控器件的有效协调。合理的网络划分是主动配电网分布式电压控制的前提，网络划分方法将整个电网划分为若干个子区域，其特点是内部节点之间关系强，而不同子区域的节点之间关系弱。现有的划分方法包括K-均值方法、谱聚类方法、免疫算法、复杂网络理论等。但是由于划分的子问题中最长的优化时间决定了整个模型的计算效率。因此，为了提高计算效率，还应考虑计算复杂度。需要根据优化模型中决策变量的个数和约束条件的个数，从优化过程中乘法运算和加法运算的次数来分析计算复杂度。因此，需要一种新型的考虑计算复杂度和功率平衡的网络划分方法，以求得主动配电网中分布式电压控制的最优划分。