本發(fā)明涉及一種控制方法，具體涉及一種基于交直流主動(dòng)配電網(wǎng)電壓無功協(xié)調(diào)控制方法。
背景技術(shù)：
：隨著世界范圍內(nèi)環(huán)境污染和能源危機(jī)等問題日趨嚴(yán)重，以光伏、風(fēng)電為代表的新能源發(fā)電快速發(fā)展。隨著市場的開放，分布式電源(DistributedGeneration，DG)在配電網(wǎng)中滲透率逐漸提高，給配電網(wǎng)帶來了巨大的技術(shù)與環(huán)境效益。但是由于分布式電源出力受氣象條件的制約具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和波動(dòng)性，分布式電源的出力波動(dòng)以及負(fù)荷的快速變化會(huì)造成配電網(wǎng)內(nèi)某些節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)甚至越限，影響供電電能質(zhì)量。基于電壓源型換流器(VoltageSourceConverter，VSC)的柔性直流互聯(lián)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)有功功率和無功功率的解耦控制，動(dòng)態(tài)支撐能力強(qiáng)。通過背靠背電壓源型換流器，將多個(gè)交流系統(tǒng)互聯(lián)構(gòu)成交直流主動(dòng)配電網(wǎng)，是提升高滲透率主動(dòng)配電網(wǎng)中分布式電源消納水平的有效途徑。VSC換流站在交直流主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)容量大，具備良好的動(dòng)態(tài)電壓無功支撐能力。目前針對(duì)配電網(wǎng)電壓控制策略的研究中，挖掘柔性直流裝置的無功能力并利用其參與主動(dòng)配電網(wǎng)電壓無功協(xié)調(diào)控制的研究較為少見。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的空白，本發(fā)明基于分布式電源高滲透率的交直流主動(dòng)配電網(wǎng)，綜合考慮VSC換流站、DG及原配電網(wǎng)中離散無功設(shè)備的電壓無功調(diào)節(jié)能力，提出一種基于交直流主動(dòng)配電網(wǎng)電壓無功協(xié)調(diào)控制方法。本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于交直流主動(dòng)配電網(wǎng)電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述方法包括：劃分配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)不同的運(yùn)行狀態(tài)制定控制策略；并利用不同的控制策略，對(duì)處于不同運(yùn)行狀態(tài)下的配電網(wǎng)電壓進(jìn)行無功協(xié)調(diào)控制。優(yōu)選的，所述劃分配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)包括，根據(jù)配電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)所處區(qū)域的電壓水平，將配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)劃分為正常狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)和緊急狀態(tài)；其中，若節(jié)點(diǎn)電壓均滿足0.95p.u.≤Ui≤1.05p.u.范圍時(shí)，則表示配電網(wǎng)處于正常狀態(tài)；當(dāng)任一節(jié)點(diǎn)電壓處于0.9p.u.≤Ui≤0.95p.u.或1.05p.u.≤Ui≤1.1p.u.范圍內(nèi)時(shí)，則配電網(wǎng)進(jìn)入預(yù)警狀態(tài)；所述預(yù)警狀態(tài)下，DG出力波動(dòng)或失負(fù)荷引起配電網(wǎng)任意節(jié)點(diǎn)電壓越限；當(dāng)配電網(wǎng)電壓偏離量最大所對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)滿足Ui≤0.9p.u.或Ui≥1.1p.u.范圍時(shí)，則配電網(wǎng)進(jìn)入緊急狀態(tài)；所述緊急狀態(tài)下，配電網(wǎng)發(fā)生緊急故障，節(jié)點(diǎn)電壓幅值變化大；或者，DG出力與負(fù)荷增減明顯。優(yōu)選的，所述制定控制策略，具體包括制定配電網(wǎng)正常狀態(tài)下的全局優(yōu)化控制策略、預(yù)警狀態(tài)下的校正控制策略，以及緊急狀態(tài)下的功率支援策略。進(jìn)一步地，所述制定配電網(wǎng)正常狀態(tài)下的全局優(yōu)化控制策略，即周期性注入無功源的無功功率調(diào)整動(dòng)態(tài)無功儲(chǔ)備裕度，具體包括：以網(wǎng)損最小化為目標(biāo)，建立正常狀態(tài)下的全局優(yōu)化控制模型，其表達(dá)式為：minf=|QVSC-QVSC,setQVSC,max-QVSC,set|---(1)]]>式(1)中，QVSC為優(yōu)化的VSC換流站無功功率，QVSC,set為VSC換流站的無功功率閾值，QVSC,max為VSC換流站的無功容量；所述正常狀態(tài)下的全局優(yōu)化控制模型采用內(nèi)點(diǎn)法求解。優(yōu)選的，所述制定配電網(wǎng)預(yù)警狀態(tài)下的校正控制策略，即通過就地控制和集中控制策略相結(jié)合的方式調(diào)整電壓越限，具體包括：若電壓越限區(qū)域?yàn)镈G接入點(diǎn)，則選擇就地控制策略，由恒功率因數(shù)控制自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒電壓控制，利用DG控制無功功率，校正DG接入點(diǎn)電壓恢復(fù)正常狀態(tài)；若就地控制策略下的DG無功功率達(dá)到上限約束且接入點(diǎn)電壓未恢復(fù)正常狀態(tài)，或者缺少無功支持進(jìn)而出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)區(qū)域電壓越限時(shí)，則選擇集中控制策略，利用全網(wǎng)無功設(shè)備對(duì)仍處于預(yù)警狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制。進(jìn)一步地，所述定義配電網(wǎng)的正常狀態(tài)和預(yù)警狀態(tài)的約束條件包括：通過式(2)和式(3)確定潮流約束，其表達(dá)式為：PG.i-PL.i-UiΣj=1nUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0---(2)]]>QG.i-QL.i-UiΣj=1nUj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0---(3)]]>式中，PG.i為節(jié)點(diǎn)i處有功電源注入有功功率，PLi為節(jié)點(diǎn)i處的有功負(fù)荷，Ui、Uj分別為節(jié)點(diǎn)i、j的電壓，Gij和Bij分別為支路i-j的電導(dǎo)和電納，QG.i為節(jié)點(diǎn)i處無功源注入無功功率，QL.i為節(jié)點(diǎn)i處無功負(fù)荷；θij為節(jié)點(diǎn)i、j的相角差值；n為系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)；通過式(4)確定無功源無功功率上、下限；QG.i.min≤QG.i≤QG.i.max(4)通過式(5)確定節(jié)點(diǎn)電壓的安全范圍；Ui.min≤Ui≤Ui.max(5)式中，QG.i.min為節(jié)點(diǎn)i處無功源注入無功功率最小值，QG.i.max為節(jié)點(diǎn)i處無功源注入無功功率最大值，Ui,min為節(jié)點(diǎn)i處的電壓最小值；Ui,max為節(jié)點(diǎn)i處的電壓最大值。進(jìn)一步地，所述集中控制策略采用電壓無功靈敏度算法以各無功源的出力調(diào)整量f最小為目標(biāo)、配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓恢復(fù)正常狀態(tài)為約束，構(gòu)建電壓校正模型，其表達(dá)式為；minf=Σi=1m|ΔQi|---(6)]]>式中，ΔQi為節(jié)點(diǎn)i處無功源輸出調(diào)整量；m為含可控?zé)o功源的節(jié)點(diǎn)數(shù)目。進(jìn)一步地，所述制定配電網(wǎng)緊急狀態(tài)下的功率支援策略包括：根據(jù)越限節(jié)點(diǎn)的電壓偏離程度以及該節(jié)點(diǎn)與VSC換流站交流母線電壓變化靈敏度確定VSC換流站交流母線電壓調(diào)整量；并根據(jù)VSC換流站交流母線電壓變化量與VSC換流站無功功率調(diào)整量之間的關(guān)系確定VSC換流站的無功功率調(diào)整量；通過調(diào)整VSC換流站的無功功率校正越限電壓，使其恢復(fù)正常狀態(tài)。進(jìn)一步地，所述VSC換流站無功功率調(diào)整量的獲取方法具體包括：采用電壓無功靈敏度算法，通過式(7)獲取緊急狀態(tài)下的VSC換流站連接點(diǎn)i的電壓變化靈敏度λi,VSC，確定VSC換流站連接點(diǎn)電壓調(diào)整量，其表達(dá)式為：ΔUVSC=Ui,N-Ui,Xλi,VSCUi,N=0.9(Ui,X<0.9)1.1(Ui,X>1.1)---(7)]]>式中，ΔUVSC為VSC換流站連接點(diǎn)電壓調(diào)整量，Ui,X為節(jié)點(diǎn)i當(dāng)前電壓，Ui,N為節(jié)點(diǎn)i調(diào)整后的目標(biāo)值，下標(biāo)N表示目標(biāo)值，下標(biāo)x表示當(dāng)前值；獲取VSC換流站無功功率調(diào)整量如式(8)所示：ΔQVSC≈ΔUVSCSc(8)式中，ΔQVSC為VSC換流站無功功率調(diào)整量，Sc為VSC換流站短路容量。與最接近的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下突出的有益效果：本發(fā)明所提出的基于交直流主動(dòng)配電網(wǎng)電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，制定了配電網(wǎng)不同電壓運(yùn)行狀態(tài)下的電壓控制策略，提出主動(dòng)配電網(wǎng)電壓運(yùn)行正常狀態(tài)下通過適量投入離散無功設(shè)備置換柔性直流裝置的無功功率，該方法可以在正常狀態(tài)提高配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功儲(chǔ)備容量，增強(qiáng)配電網(wǎng)應(yīng)對(duì)潛在電壓波動(dòng)的能力；提出主動(dòng)配電網(wǎng)電壓運(yùn)行預(yù)警狀態(tài)下就地控制與集中控制相協(xié)調(diào)的配電網(wǎng)電壓控制模式，就地控制實(shí)現(xiàn)分布式電源、柔性直流裝置的快速電壓校正，集中控制作為就地控制的保障并能實(shí)現(xiàn)控制區(qū)域的全面覆蓋；提出主動(dòng)配電網(wǎng)電壓運(yùn)行緊急狀態(tài)下利用柔性直流換流器有功無功解耦調(diào)節(jié)、無功容量大、調(diào)節(jié)速度快的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓的快速支撐控制。充分挖掘并利用了不同類型無功源的電壓支撐特性與無功源的相互協(xié)調(diào)關(guān)系，對(duì)分布式電源高滲透率的交直流配電網(wǎng)電壓控制起到良好效果，顯著提高配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功儲(chǔ)備裕度，保證了配電網(wǎng)供電穩(wěn)定性，提高了電能質(zhì)量，具有推廣價(jià)值。附圖說明圖1為配電網(wǎng)不同運(yùn)行狀態(tài)下的電壓控制方法流程圖；具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于交直流主動(dòng)配電網(wǎng)電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，所述方法包括劃分配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)不同的運(yùn)行狀態(tài)制定控制策略，并利用不同的控制策略對(duì)處于不同運(yùn)行狀態(tài)下的配電網(wǎng)電壓進(jìn)行無功協(xié)調(diào)控制。劃分配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)包括，根據(jù)配電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)所處區(qū)域的電壓水平，將配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)劃分為正常狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)和緊急狀態(tài)；其中，若節(jié)點(diǎn)電壓均滿足0.95p.u.≤Ui≤1.05p.u.范圍時(shí)，則表示配電網(wǎng)處于正常狀態(tài)；當(dāng)任一節(jié)點(diǎn)電壓處于0.9p.u.≤Ui≤0.95p.u.或1.05p.u.≤Ui≤1.1p.u.范圍內(nèi)時(shí)，則配電網(wǎng)進(jìn)入預(yù)警狀態(tài)；所述預(yù)警狀態(tài)下，DG出力波動(dòng)或失負(fù)荷引起配電網(wǎng)任意節(jié)點(diǎn)電壓越限；當(dāng)配電網(wǎng)電壓偏離量最大所對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)滿足Ui≤0.9p.u.或Ui≥1.1p.u.范圍時(shí)，則配電網(wǎng)進(jìn)入緊急狀態(tài)；所述緊急狀態(tài)下，配電網(wǎng)發(fā)生緊急故障，節(jié)點(diǎn)電壓幅值變化大；或者，DG出力與負(fù)荷增減明顯。針對(duì)不同的運(yùn)行狀態(tài)制定控制策略，具體包括制定配電網(wǎng)正常狀態(tài)下的全局優(yōu)化控制策略、預(yù)警狀態(tài)下的校正控制策略，以及緊急狀態(tài)下的功率支援策略。其中，正常狀態(tài)下配電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)電壓合格，此時(shí)周期地進(jìn)行全局優(yōu)化控制，通過適量投入離散無功設(shè)備，置換柔性直流裝置等連續(xù)無功源的無功功率，提高配電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無功儲(chǔ)備裕度。制定配電網(wǎng)正常狀態(tài)下的全局優(yōu)化控制策略，即周期性注入無功源的無功功率調(diào)整動(dòng)態(tài)無功儲(chǔ)備裕度，具體包括：以網(wǎng)損f最小化為目標(biāo)，建立正常狀態(tài)下的全局優(yōu)化控制模型，其表達(dá)式：minf=|QVSC-QVSC,setQVSC,max-QVSC,set|---(1)]]>式(1)中，QVSC為優(yōu)化的VSC換流站無功功率，QVSC,set為VSC換流站的無功功率閾值，QVSC,max為VSC換流站的無功容量；所述正常狀態(tài)下的全局優(yōu)化控制模型采用內(nèi)點(diǎn)法求解。制定配電網(wǎng)預(yù)警狀態(tài)下的校正控制策略，即通過就地控制和集中控制策略相結(jié)合的方式調(diào)整電壓越限，具體包括：若電壓越限區(qū)域?yàn)镈G接入點(diǎn)，則選擇就地控制策略，由恒功率因數(shù)控制自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒電壓控制，利用DG控制無功功率，校正DG接入點(diǎn)電壓恢復(fù)正常狀態(tài)；若就地控制策略下的DG無功功率達(dá)到上限約束且接入點(diǎn)電壓未恢復(fù)正常狀態(tài)，或者缺少無功支持進(jìn)而出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)區(qū)域電壓越限時(shí)，則選擇集中控制策略，利用全網(wǎng)無功設(shè)備對(duì)仍處于預(yù)警狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制。預(yù)警狀態(tài)下的集中就地協(xié)調(diào)控制策略，能夠快速、全面對(duì)輕度的電壓越限節(jié)點(diǎn)進(jìn)行校正，使配電網(wǎng)電壓水平恢復(fù)到正常狀態(tài)。定義配電網(wǎng)的正常狀態(tài)和預(yù)警狀態(tài)的約束條件包括：通過式(2)和式(3)確定潮流約束，其表達(dá)式為：PG.i-PL.i-UiΣj=1nUj(Gijcosθij+Bijsinθij)=0---(2)]]>QG.i-QL.i-UiΣj=1nUj(Gijsinθij-Bijcosθij)=0---(3)]]>式中，PG.i為節(jié)點(diǎn)i處有功電源注入有功功率，PLi為節(jié)點(diǎn)i處的有功負(fù)荷，Ui、Uj分別為節(jié)點(diǎn)i、j的電壓，Gij和Bij分別為支路i-j的電導(dǎo)和電納，QG.i為節(jié)點(diǎn)i處無功源注入無功功率，QL.i為節(jié)點(diǎn)i處無功負(fù)荷；θij為節(jié)點(diǎn)i、j的相角差值；通過式(4)確定無功源無功功率上、下限；QG.i.min≤QG.i≤QG.i.max(4)通過式(5)確定節(jié)點(diǎn)電壓的安全范圍；Ui.min≤Ui≤Ui.max(5)式中，QG.i.min為節(jié)點(diǎn)i處無功源注入無功功率最小值，QG.i.max為節(jié)點(diǎn)i處無功源注入無功功率最大值，Ui,min為節(jié)點(diǎn)i處的電壓最小值；Ui,max為節(jié)點(diǎn)i處的電壓最大值。集中控制策略采用電壓無功靈敏度算法以各無功源的出力調(diào)整量f最小為目標(biāo)、配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓恢復(fù)正常狀態(tài)為約束，構(gòu)建電壓校正模型，其表達(dá)式為；minf=Σi=1m|ΔQi|---(6)]]>式中，ΔQi為節(jié)點(diǎn)i處無功源輸出調(diào)整量。制定配電網(wǎng)緊急狀態(tài)下的功率支援策略包括，VSC換流站無功儲(chǔ)備容量大，調(diào)節(jié)速度快，在優(yōu)先保證VSC換流站交流母線電壓合格的原則下，根據(jù)越限節(jié)點(diǎn)的電壓偏離程度以及該節(jié)點(diǎn)與VSC換流站交流母線電壓變化靈敏度確定VSC換流站交流母線電壓調(diào)整量；并根據(jù)VSC換流站交流母線電壓變化量與VSC換流站無功功率調(diào)整量之間的關(guān)系確定VSC換流站的無功功率調(diào)整量；通過調(diào)整VSC換流站的無功功率校正越限電壓，使其恢復(fù)正常狀態(tài)。VSC換流站無功功率調(diào)整量的獲取方法具體包括：根據(jù)極坐標(biāo)形式下的N節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)功率方程的修正方程如下式：ΔPΔQ=HNJLΔθΔU/U]]>由于電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)幅值主要與無功潮流有關(guān)，且大量運(yùn)算經(jīng)驗(yàn)表明，J子陣各元素?cái)?shù)值很小，將上式簡化得：ΔQ＝LΔU/U將系數(shù)矩陣L轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣表示方式并代入上式可得：ΔQ＝UBΔUΔU＝B-1ΔQ/UΔUiΔUj=BiΔQ/U(BjΔQ/U)-1=BiBj-1]]>λi,j為節(jié)點(diǎn)i對(duì)節(jié)點(diǎn)j電壓變化的靈敏度，由此可得到緊急狀態(tài)下電壓越限節(jié)點(diǎn)i對(duì)VSC連接點(diǎn)的電壓變化靈敏度λi,VSC。采用電壓無功靈敏度算法，通過式(7)獲取緊急狀態(tài)下的VSC換流站連接點(diǎn)i的電壓變化靈敏度λi,VSC，確定VSC換流站連接點(diǎn)電壓調(diào)整量，其表達(dá)式為：ΔUVSC=Ui,N-Ui,Xλi,VSCUi,N=0.9(Ui,X<0.9)1.1(Ui,X>1.1)---(7)]]>式中，ΔUVSC為VSC換流站連接點(diǎn)電壓調(diào)整量，Ui,X為節(jié)點(diǎn)i當(dāng)前電壓，Ui,N為節(jié)點(diǎn)i調(diào)整后的目標(biāo)值；下標(biāo)N表示目標(biāo)值，下標(biāo)x表示當(dāng)前值；獲取VSC換流站無功功率調(diào)整量如式(8)所示：ΔQVSC≈ΔUVSCSc(8)式中，ΔQVSC為VSC換流站無功功率調(diào)整量，Sc為VSC換流站短路容量。緊急狀態(tài)下的電壓快速支撐控制，可以有效提高區(qū)域內(nèi)緊急狀態(tài)下的配電網(wǎng)電壓水平，減小因故障或分布式電源、負(fù)荷突然變化引起的電壓越限問題。最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本申請(qǐng)的技術(shù)方案而非對(duì)其保護(hù)范圍的限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請(qǐng)后依然可對(duì)申請(qǐng)的具體實(shí)施方式進(jìn)行種種變更、修改或者等同替換，這些變更、修改或者等同替換，其均在其申請(qǐng)待批的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3