本發(fā)明涉及配電網(wǎng)無功電壓控制領(lǐng)域，主要是涉及配電網(wǎng)內(nèi)分布式電源無功電壓就地控制策略和主動(dòng)配電網(wǎng)分層無功電壓控制研究，尤其是涉及一種主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)多級(jí)無功電壓協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術(shù)：

隨著電力系統(tǒng)負(fù)荷需求的增長(zhǎng)、環(huán)境保護(hù)問題日益嚴(yán)重，利用清潔可再生能源實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電成為電網(wǎng)發(fā)展的主流趨勢(shì)。分布式電源(distributiongeneration，dg)的接入一方面實(shí)現(xiàn)了能量的就地平衡，減少了長(zhǎng)距離輸電帶來的損耗，但另一方面dg的大量接入改變了原有配電網(wǎng)的運(yùn)行方式，電壓越限問題成為影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素，傳統(tǒng)的調(diào)壓方式難以滿足電網(wǎng)電壓運(yùn)行要求。為適應(yīng)高滲透率dg接入，保證系統(tǒng)電壓質(zhì)量，主動(dòng)配電網(wǎng)(activedistributionnetwork，adn)無功電壓控制技術(shù)成為一種重要手段。

針對(duì)分布式電源大量接入引起的過電壓現(xiàn)象已很多學(xué)者進(jìn)行了深入研究。文獻(xiàn)“過電壓限制下分布式光伏電源最大允許接入峰值容量的計(jì)算”(范元亮，趙波，江全元，等.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36(17)：40-44)通過對(duì)并網(wǎng)dg位置、容量的合理規(guī)劃，以提高分布式電源滲透率；文獻(xiàn)“advancedvoltageregulationmethodofpowerdistributionsystemsinterconnectedwithdispersedstorageandgenerationsystems”(choijh,kimjc.ieeetransactionsonpowerdelivery,2001,16(2):329-334)通過調(diào)整變壓器分接頭以應(yīng)對(duì)由dg接入引起的電壓波動(dòng)，但dg波動(dòng)頻繁且迅速，單純依靠變壓器分接頭調(diào)壓能力受限。為此很多研究提出通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)調(diào)壓資源進(jìn)行集中協(xié)調(diào)優(yōu)化，以應(yīng)對(duì)依靠傳統(tǒng)調(diào)壓裝置不足的問題。文獻(xiàn)分布式電源并網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化調(diào)度的研究(楊素琴,羅念華,韓念杭.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2013,41(17):122－126)考慮不同分布式電源類型的特點(diǎn)，并結(jié)合傳統(tǒng)調(diào)壓手段——變壓器分接頭和無功補(bǔ)償設(shè)備等實(shí)現(xiàn)無功電壓集中協(xié)調(diào)控制。文獻(xiàn)“aspectofvoltagestabilityandreactivepowersupportinactivedistribution”(majumderr.ietgeneration,transmission&distribution,2014,8(3):442-450)通過對(duì)電網(wǎng)內(nèi)的dg、dstatcom、oltc和電容器組進(jìn)行集中協(xié)調(diào)控制保證線路電壓水平。文獻(xiàn)“基于多種主動(dòng)管理策略的配電網(wǎng)綜合無功優(yōu)化”(邢海軍，程浩忠，張逸.電網(wǎng)技術(shù)，2015，39(6)：1504-1510)建立了主動(dòng)配電網(wǎng)綜合無功優(yōu)化模型，考慮了電容器、變壓器有載調(diào)壓、分布式電源無功調(diào)節(jié)、配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，同時(shí)計(jì)及各種無功優(yōu)化策略對(duì)配電網(wǎng)的負(fù)面效應(yīng)，在模型中加入各種優(yōu)化策略的優(yōu)先次序，在一定程度上減輕了系統(tǒng)綜合調(diào)壓壓力。

但如果網(wǎng)絡(luò)內(nèi)dg較多，這些措施將對(duì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)能力有較高要求。為此文獻(xiàn)“主動(dòng)配電網(wǎng)背景下無功電壓控制方法綜述”(陳旭，張勇軍，黃向敏.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2016(1)：143-151)從集中控制和分散控制兩個(gè)方面總結(jié)了主動(dòng)配電網(wǎng)的無功電壓控制方法，并指出主動(dòng)配電網(wǎng)中需求側(cè)管理和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素對(duì)無功電壓特性的影響。文獻(xiàn)“generatorsconnectedtothelow-voltagedistributionnetwork-technicalrequirementsfortheconnectiontoandparalleloperationwithlow-voltagedistributionnetworks”將配電網(wǎng)分為自治控制區(qū)域和協(xié)調(diào)控制區(qū)域，實(shí)行自上而下的主動(dòng)配電網(wǎng)電壓分層協(xié)調(diào)控制策略，避免了集中控制運(yùn)算維度大的問題。這些策略并未給出dg具體的控制策略。文獻(xiàn)“高密度分布式光伏接入下電壓越限問題的分析與對(duì)策”(王穎，文福拴，趙波，等.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016，36(5)：1200-1206)提出了根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓水平，分布式電源分別采用定功率因數(shù)控制模式和電壓控制模式的就地控制策略。

德國電氣工程師協(xié)會(huì)針對(duì)并網(wǎng)光伏(photovoltaic，pv)無功電壓控制問題提出四種逆變器無功控制策略：恒無功功率q控制、恒功率因數(shù)控制、基于光伏有功出力的控制以及基于并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值的q(u)控制策略。其中恒無功功率q控制指光伏維持恒定不變無功功率運(yùn)行，此控制策略普適性較差。恒功率因數(shù)控制指光伏按照設(shè)定的功率因數(shù)接入運(yùn)行，一般設(shè)定＝0.95或0.98，此控制策略難以保證無功投入效果?；诓⒕W(wǎng)點(diǎn)電壓幅值的q(u)控制策略指光伏無功輸出值僅根據(jù)光伏的并網(wǎng)點(diǎn)電壓變化，雖然保證了無功投入效果但可能出現(xiàn)光伏容量越限，或者并網(wǎng)功率因數(shù)不合格的結(jié)果?；诠夥泄Τ隽Φ?imgfile="dest_path_gda0001378100330000021.gif"wi="193"he="61"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>控制，指功率因數(shù)的取值與光伏電源有功功率相關(guān)，控制曲線如圖1所示，在光伏出力較小時(shí)，光伏以較大的功率因數(shù)值運(yùn)行；隨著光伏有功出力的增大，對(duì)電壓影響增強(qiáng)，下調(diào)功率因數(shù)值，吸收一定量的無功功率，以削減光伏有功出力對(duì)電壓的抬升幅度；當(dāng)光伏出力增大到一定值時(shí)，光伏按預(yù)定的最小功率因數(shù)值運(yùn)行，即盡最大能力調(diào)壓。該控制策略的適用性得到了一定提高，但該控制策略沒有考慮并網(wǎng)點(diǎn)電壓信息，在光伏出力和負(fù)荷均較大，電壓并未出現(xiàn)越限，采用該控制策略可能會(huì)破壞電網(wǎng)電壓水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)多級(jí)無功電壓協(xié)調(diào)控制方法，充分利用了主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)分散的調(diào)壓資源，有效減少了vqc裝置動(dòng)作次數(shù)，并改善了配電網(wǎng)電壓水平。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)多級(jí)無功電壓協(xié)調(diào)控制方法，該控制方法對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)的調(diào)壓資源進(jìn)行分級(jí)，由低到高依次執(zhí)行四級(jí)調(diào)壓，且在每級(jí)調(diào)壓后判斷全網(wǎng)電壓水平是否合格，在所述全網(wǎng)電壓水平合格時(shí)，不進(jìn)行下一級(jí)調(diào)壓，所述四級(jí)調(diào)壓具體為利用分布式光伏電源、光伏電站無功出力、傳統(tǒng)vqc裝置和光伏電站有功出力實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)一、二、三、四級(jí)調(diào)壓。

所述四級(jí)調(diào)壓中，一級(jí)調(diào)壓采用基于光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓和光伏有功出力聯(lián)合控制的控制策略。

所述控制策略具體為：

1)根據(jù)光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓，計(jì)算該光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓水平下的功率因數(shù)下限值

其中，c2為光伏逆變器所允許的最小功率因數(shù)值，u1為電壓下限值，u2為電壓偏低上限值，u3為電壓偏高下限值，u4為電壓上限值。

2)根據(jù)所述光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓，確定光伏逆變器的運(yùn)行模式，其中，

a)在并網(wǎng)點(diǎn)電壓u滿足u1≤u≤u2時(shí)，光伏逆變器運(yùn)行于功率因數(shù)滯后模式，功率因數(shù)下限值隨電壓升高而增大；

b)在并網(wǎng)點(diǎn)電壓u滿足u3≤u≤u4時(shí)，光伏逆變器運(yùn)行在功率因數(shù)超前模式，功率因數(shù)下限值隨著電壓的升高而降低；

c)在并網(wǎng)點(diǎn)電壓u滿足u2≤u≤u3時(shí)，光伏逆變器運(yùn)行在單位功率因數(shù)模式，功率因數(shù)下限值為1；

3)根據(jù)光伏有功出力p及步驟2)獲得的光伏逆變器的運(yùn)行模式，確定光伏的運(yùn)行功率因數(shù)其中，

當(dāng)光伏逆變器運(yùn)行于功率因數(shù)滯后模式時(shí)，

當(dāng)光伏逆變器運(yùn)行于功率因數(shù)滯后模式時(shí)，

其中，p1和p2均表示光伏有功出力的閾值，當(dāng)有功低于p1時(shí)，按最小功率因數(shù)滯后運(yùn)行，當(dāng)有功高于p2時(shí)，按最小功率因數(shù)超前運(yùn)行。

所述四級(jí)調(diào)壓中，二級(jí)調(diào)壓和三級(jí)調(diào)壓均采用尋優(yōu)算法實(shí)現(xiàn)調(diào)壓控制，采用的目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓最優(yōu)：

其中，ui、ui,ref分別為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓與節(jié)點(diǎn)電壓期望值，n為系統(tǒng)總節(jié)點(diǎn)數(shù)。

三級(jí)調(diào)壓具體為協(xié)調(diào)控制變壓器分接頭檔位和電容器投切組數(shù)。

所述四級(jí)調(diào)壓中，四級(jí)調(diào)壓采用尋優(yōu)算法實(shí)現(xiàn)調(diào)壓控制，采用的目標(biāo)函數(shù)為光伏有功削減量最小：

其中，pi,pvloss為光伏電站i有功出力削減量，n為光伏電站接入數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明依據(jù)主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)調(diào)壓資源特性的不同，對(duì)其進(jìn)行了分類分級(jí)處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)四級(jí)調(diào)壓策略，可充分利用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)現(xiàn)有資源，有效提高各類資源調(diào)壓的效果和動(dòng)作的合理性，減少vqc裝置動(dòng)作次數(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)電壓的管控能力，保證全網(wǎng)電壓水平。

2、本發(fā)明的一級(jí)調(diào)壓針對(duì)小容量分布式光伏電源，采用基于光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓和光伏有功出力聯(lián)合控制的控制策略，功率因數(shù)下限值可根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值自適應(yīng)變化，有效區(qū)別了不同并網(wǎng)點(diǎn)電壓和不同有功出力水平下光伏的無功補(bǔ)償幅度，有效改善光伏調(diào)壓效果，并實(shí)現(xiàn)光伏無功出力的實(shí)時(shí)快速響應(yīng)。

3、本發(fā)明的二級(jí)調(diào)壓協(xié)調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)光伏電站無功出力，可以很好地改善整個(gè)系統(tǒng)電壓水平，并較大程度減少系統(tǒng)無功流動(dòng)。若在二級(jí)調(diào)壓后即可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)電壓水平合格，則可以：一，減少變壓器分接頭和電容器組的動(dòng)作次數(shù)，避免因頻繁動(dòng)作而損耗設(shè)備的使用壽命；二，減少對(duì)光伏有功調(diào)度，提高清潔能源發(fā)電比重。

4、本發(fā)明的二、三、四級(jí)調(diào)壓為集中式協(xié)調(diào)控制，在保證全網(wǎng)電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提高了電網(wǎng)對(duì)分布式光伏的接納能力和系統(tǒng)的調(diào)壓能力，明確了各級(jí)調(diào)壓手段和目的，避免了所有變量統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制時(shí)動(dòng)作結(jié)果物理意義不明確的問題。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的分布式電源控制策略曲線；

圖2為本發(fā)明分布式光伏控制策略中隨電壓u的變化曲線；

圖3為本發(fā)明控制策略曲線簇；

圖4為一級(jí)調(diào)壓潮流計(jì)算流程圖；

圖5為主動(dòng)配電網(wǎng)多級(jí)無功電壓控制流程圖；

圖6為實(shí)施例中改進(jìn)ieee33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；

圖7為負(fù)荷和光伏總的日出力曲線；

圖8為節(jié)點(diǎn)7處光伏電站無功出力變化曲線；

圖9為節(jié)點(diǎn)27處光伏電站無功出力變化曲線；

圖10為變壓器分接頭動(dòng)作曲線；

圖11為電容器組投切動(dòng)作曲線；

圖12為不同控制方式下節(jié)點(diǎn)3日電壓變化曲線；

圖13為不同控制方式下節(jié)點(diǎn)19日電壓變化曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

本發(fā)明提供一種主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)多級(jí)無功電壓協(xié)調(diào)控制方法，該控制方法對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)分布式光伏電源、光伏電站有功、無功出力、變壓器分接頭和電容器組等調(diào)壓資源進(jìn)行分級(jí)，由低到高依次執(zhí)行四級(jí)調(diào)壓，且在每級(jí)調(diào)壓后判斷全網(wǎng)電壓水平是否合格，在所述全網(wǎng)電壓水平合格時(shí)，不進(jìn)行下一級(jí)調(diào)壓，所述四級(jí)調(diào)壓具體為：先利用小容量分布式光伏電源實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的一級(jí)調(diào)壓管理，再分別通過調(diào)度光伏電站無功出力、調(diào)節(jié)vqc裝置、削減光伏電站有功出力的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的二、三、四級(jí)調(diào)壓。通過采取本專利的四級(jí)調(diào)壓策略，可充分利用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)現(xiàn)有資源，有效提高各類資源調(diào)壓的效果和動(dòng)作的合理性，減少vqc裝置動(dòng)作次數(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)電壓的管控能力，保證全網(wǎng)電壓水平。

一級(jí)調(diào)壓：用戶接入的小型分布式光伏較為分散，不易集中控制，本發(fā)明一級(jí)調(diào)壓模式為分散就地控制，采用就地控制策略完成光伏的分散式電壓調(diào)節(jié)任務(wù)，有效保證了每個(gè)光伏無功電壓控制效果。調(diào)壓范圍是分布式光伏本地或臨近節(jié)點(diǎn)。

二級(jí)調(diào)壓：由于小型光伏容量較小，參與調(diào)壓能力有限，無法保證各時(shí)段全網(wǎng)電壓水平，此時(shí)需協(xié)調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)光伏電站無功出力。光伏電站一般容量較大，根據(jù)《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》^[15]光伏電站并網(wǎng)功率因數(shù)值比小型光伏并網(wǎng)功率因數(shù)值低，故光伏電站有較強(qiáng)的無功調(diào)節(jié)能力。通過二級(jí)調(diào)壓可以很好地改善整個(gè)系統(tǒng)電壓水平，并較大程度減少系統(tǒng)無功流動(dòng)。選取光伏電站作為二級(jí)調(diào)壓手段原因有：一，變壓器分接頭和電容器組的頻繁動(dòng)作會(huì)損耗設(shè)備的使用壽命，需盡可能減少其動(dòng)作次數(shù)；二，減少對(duì)光伏有功調(diào)度，提高清潔能源發(fā)電比重是主動(dòng)配網(wǎng)目標(biāo)之一。

三級(jí)調(diào)壓：在某些光伏出力較大或者負(fù)荷過重時(shí)刻，單純依靠網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的光伏調(diào)控全網(wǎng)電壓無法滿足電壓質(zhì)量要求。因此需要在一、二級(jí)調(diào)壓效果不理想時(shí)，通過協(xié)調(diào)控制變壓器分接頭檔位和電容器投切組數(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行第三次調(diào)壓。

四級(jí)調(diào)壓：考慮在極端情況下一、二、三級(jí)調(diào)壓均無法保證全網(wǎng)電壓水平合格，而配電網(wǎng)線路r/x較大，有功功率對(duì)電壓變化有較大影響，為了保證用戶對(duì)電壓質(zhì)量的需求和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，中央調(diào)度控制系統(tǒng)將對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的光伏電站有功出力進(jìn)行管控，甚至允許其退出運(yùn)行。

1、分布式光伏就地?zé)o功電壓控制模型

分布式光伏接入配電網(wǎng)后，處于同一時(shí)刻位于不同位置的光伏、處于不同時(shí)刻位于同一位置的光伏均采用相同的控制曲線，顯然缺乏普適性，并且控制策略僅考慮了光伏吸收無功降壓能力，未考慮光伏功率因數(shù)滯后運(yùn)行對(duì)電壓的抬升作用。因此，本發(fā)明提出了使控制曲線中功率因數(shù)下限值可根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值自適應(yīng)變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓和光伏有功出力聯(lián)合控制的控制策略。該控制策略包括三類情景：光伏功率因數(shù)滯后運(yùn)行，光伏功率因數(shù)超前運(yùn)行，光伏按單位功率因數(shù)運(yùn)行。如圖2所示：1)在并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏低時(shí)(即u1≤u≤u2)光伏逆變器運(yùn)行在功率因數(shù)滯后模式，此時(shí)功率功率因數(shù)下限值隨電壓升高而增大，即減小光伏無功最大輸出量，降低對(duì)系統(tǒng)電壓的抬升能力；在電壓越下限時(shí)功率因數(shù)運(yùn)行在既定的最小值。2)在并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏高時(shí)(即u3≤u≤u4)光伏逆變器運(yùn)行在功率因數(shù)超前模式，此時(shí)功率因數(shù)下限值隨著電壓的升高而降低，即增大光伏無功最大吸收量，提高其對(duì)系統(tǒng)電壓抑制能力；在電壓越上限時(shí)功率因數(shù)運(yùn)行在既定的最小值。3)在并網(wǎng)點(diǎn)處于較優(yōu)狀態(tài)時(shí)(即u2≤u≤u3)光伏逆變器運(yùn)行在單位功率因數(shù)模式，即功率因數(shù)下限值為1。

圖2中為根據(jù)電壓u計(jì)算其中c2為光伏逆變器所允許的最小功率因數(shù)值。的數(shù)學(xué)表達(dá)式見公式(1)：

由圖2可知，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓確定光伏逆變器運(yùn)行模式后，可確定該并網(wǎng)點(diǎn)電壓水平下的功率因數(shù)下限值，進(jìn)而可確定如圖3所示曲線簇中具體的曲線。電壓水平較低時(shí)，即圖3中橫軸上半部分，光伏功率因數(shù)隨著光伏有功出力的增大而增大，降低無功輸出值，避免過補(bǔ)償；在電壓水平較高時(shí)，即圖3中橫軸下半部分，光伏功率因數(shù)隨著光伏有功出力的增加而降低，提高無功吸收值，削減有功對(duì)電壓的抬升；電壓越限時(shí)，光伏逆變器功率因數(shù)均運(yùn)行在最小值，盡最大能力調(diào)壓；電壓較優(yōu)時(shí)，光伏逆變器按單位功率因數(shù)運(yùn)行，不調(diào)壓。

由圖3根據(jù)光伏有功出力p的變化，確定光伏具體的運(yùn)行功率因數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式如(2)、(3)。

公式(1)、(2)、(3)聯(lián)合構(gòu)成了完整的控制策略。該控制策略有效區(qū)別了不同并網(wǎng)點(diǎn)電壓和不同有功出力水平下光伏的無功補(bǔ)償幅度，有效改善光伏調(diào)壓效果，并實(shí)現(xiàn)光伏無功出力的實(shí)時(shí)快速響應(yīng)。

圖3中，p1和p2均表示光伏有功出力的閾值，當(dāng)有功低于p1時(shí)，按最小功率因數(shù)滯后運(yùn)行，當(dāng)有功高于p2時(shí)，按最小功率因數(shù)超前運(yùn)行。

2、多級(jí)調(diào)壓控制的數(shù)學(xué)模型

(1)目標(biāo)函數(shù)

在多級(jí)電壓控制中，依據(jù)調(diào)壓資源特性和成本的不同，本專利采用了不同的優(yōu)化目標(biāo)。一級(jí)調(diào)壓設(shè)備為小容量光伏電源，由光伏逆變器就地控制，無需中央控制系統(tǒng)控制。二、三級(jí)均采用尋優(yōu)算法實(shí)現(xiàn)調(diào)壓控制，調(diào)壓目標(biāo)函數(shù)設(shè)為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓最優(yōu)：

其中，ui、ui,ref分別為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓與節(jié)點(diǎn)電壓期望值，n為系統(tǒng)總節(jié)點(diǎn)數(shù)。

四級(jí)調(diào)壓采用尋優(yōu)算法實(shí)現(xiàn)調(diào)壓控制，將電壓合格作為約束條件，目標(biāo)函數(shù)設(shè)為光伏有功削減量最?。?/p>

其中，pi,pvloss為光伏電站i有功出力削減量，n為光伏電站接入數(shù)。

(2)約束條件

約束條件為整個(gè)電壓控制系統(tǒng)的約束，包括等式約束條件和不等式約束條件。

等式約束條件即功率平衡方程：

式中，pi、qi表示節(jié)點(diǎn)i處注入的有功功率、無功功率；gij、bij、θij表示節(jié)點(diǎn)i、j之間的電導(dǎo)、電納和電壓之間的相差角。

不等式約束條件分別為電壓、變壓器分接頭檔位、電容器組投切組數(shù)和光伏電站有功、無功出力約束：

式中，ppvimax、ppvimin、qpvimax、qpvimin分別為光伏電站i有功、無功出力上下限；tmax、tmin為變壓器分接頭檔位上下限；cmax、cmin為電容器投切組數(shù)上下限。

公式(6)和公式(7)中第一個(gè)電壓約束，在整個(gè)過程中都需要滿足，即功率平衡約束和電壓上下限約束各級(jí)調(diào)壓均需要滿足。公式(7)中第2～5這四個(gè)不等式約束是針對(duì)各調(diào)壓措施的運(yùn)行約束，具體地，公式(7)中第2和3關(guān)于t和c的約束是有載調(diào)壓變壓器和電容器組約束是針對(duì)三級(jí)調(diào)壓約束；公式7)中第4和5關(guān)于p和q的約束是整個(gè)調(diào)壓過程中光伏電站的運(yùn)行約束。

如圖4-圖5所示，在主動(dòng)配電網(wǎng)無功電壓控制的仿真過程中，首先對(duì)小容量分布式光伏采用分散式就地控制策略，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓和當(dāng)前有功出力確定自身無功出力，然后檢測(cè)當(dāng)前全網(wǎng)電壓是否合格，若合格則表明該級(jí)調(diào)壓即可滿足要求，若不合格則需申請(qǐng)下一級(jí)調(diào)壓直至實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)電壓合格。

3、應(yīng)用實(shí)例

本實(shí)施例基于改進(jìn)后ieee33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，本算例計(jì)及變壓器分接頭、電容器和小容量光伏和光伏電站，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。110/10kv有載調(diào)壓變壓器型號(hào)為sfz9-6300/110，電壓調(diào)節(jié)范圍為110±8×1.25％；并聯(lián)補(bǔ)償電容器組共8組，每組容量為100kvar；3個(gè)小容量光伏，分別接入節(jié)點(diǎn)18、23、33；2個(gè)光伏電站容量為1424.88kw，分別接于節(jié)點(diǎn)10、27。系統(tǒng)內(nèi)光伏總的最大有功出力為4749.6kw；系統(tǒng)最大有功負(fù)荷為3302.97kw，負(fù)荷和光伏總的日出力曲線如圖7所示；假設(shè)高壓母線電壓恒定為110kv，仿真初始時(shí)刻分接頭位置為+2檔位(10.25kv)，并聯(lián)補(bǔ)償電容器組投切初始狀態(tài)為0組。控制策略中分別取u1＝0.95、u2＝0.98、u3＝1.02、u4＝1.05。在二、三、四級(jí)調(diào)壓尋優(yōu)算法采用遺傳算法求解，編碼方式采用二進(jìn)制，交叉概率設(shè)為0.8，變異概率設(shè)為0.1，種群規(guī)模為50，最大迭代次數(shù)為100。

仿真結(jié)果分析：由圖8、9可知，全網(wǎng)電壓在絕大多數(shù)時(shí)間，通過分散式就地控制即可將全網(wǎng)電壓維持在合理區(qū)間，只在中午和晚上時(shí)段，系統(tǒng)進(jìn)行了二級(jí)調(diào)壓控制，而傳統(tǒng)調(diào)壓方式并未考慮光伏電站無功出力，故一直不動(dòng)作。

如圖10、11中虛線所示，若不考慮用戶側(cè)小容量光伏和光伏電站的無功調(diào)壓能力，變壓器分接頭和電容器組受并網(wǎng)光伏出力波動(dòng)的影響，將會(huì)頻繁動(dòng)作，影響設(shè)備使用壽命，甚至vqc裝置盡最大能力仍無法滿足現(xiàn)有的調(diào)壓要求，需要通過削減光伏有功出力的措施來維持全網(wǎng)電壓質(zhì)量，降低了系統(tǒng)對(duì)光伏的消納能力。而計(jì)及小容量光伏就地?zé)o功電壓控制和光伏電站無功調(diào)度后，可以保證絕大數(shù)時(shí)間內(nèi)全網(wǎng)電壓的質(zhì)量，僅需要在中午和晚上負(fù)荷波動(dòng)變化較大時(shí)段，需要對(duì)vqc裝置進(jìn)行調(diào)度調(diào)壓，明顯減少了vqc裝置的動(dòng)作次數(shù)。如圖10、11中實(shí)線所示，采用多級(jí)調(diào)壓控制手段后，變壓器由原來的動(dòng)作次數(shù)9次減少為2次，電容器組的動(dòng)作次數(shù)由原來的7次減少為1次。此次仿真程序已考慮對(duì)光伏電站有功削減環(huán)節(jié)，由于前三級(jí)調(diào)壓手段對(duì)電壓調(diào)控能力較大，仿真結(jié)果并未出現(xiàn)對(duì)光伏電站有功出力進(jìn)行削減的情形。

如圖12、13所示，比對(duì)了不同電壓控制方式。當(dāng)光伏采用單位功率因數(shù)并網(wǎng)時(shí)，無論首端、末端節(jié)點(diǎn)電壓越限現(xiàn)象很明顯；當(dāng)系統(tǒng)僅依靠vqc裝置調(diào)壓時(shí)，末端節(jié)點(diǎn)在夜間出現(xiàn)了電壓越限行為；而本專利提出的多級(jí)電壓控制技術(shù)在電壓控制方面的效果很顯著，電網(wǎng)電壓得到極大改善，實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)范圍、各時(shí)段電壓處在較好水平，并明顯縮小電壓波動(dòng)范圍。

可見，基于本發(fā)明所提的多級(jí)調(diào)壓控制策略，其中一級(jí)調(diào)壓對(duì)象為小容量分布式光伏，控制方式為分散式就地控制，二、三、四級(jí)調(diào)壓對(duì)象分別為光伏電站無功、vqc裝置和光伏電站有功，控制方式為集中式協(xié)調(diào)控制，在保證全網(wǎng)電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提高了電網(wǎng)對(duì)分布式光伏的接納能力和系統(tǒng)的調(diào)壓能力，明確了各級(jí)調(diào)壓手段和目的，避免了所有變量統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制時(shí)動(dòng)作結(jié)果物理意義不明確的問題，并明顯減少了傳統(tǒng)vqc裝置動(dòng)作次數(shù)。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。