1.考虑DG和APF参与电压治理的SVG优化配置方法,其特征在于:包括如下步骤:A1、采用分区思想,提出基于社团理论的分区方法,选取各区域的主导治理节点作为SVG候选接入节点;
A2、考虑配电网中DG并网逆变器和电压检测型APF的无功补偿功能,利用DG并网逆变器和电压检测型APF的剩余容量协助SVG治理电压偏差污染,采用多场景分析技术构建一系列电压治理运行场景以表征DG并网逆变器和电压检测型APF剩余容量的不确定性;
A3、以系统总投资成本最小fC和电压偏差治理效果最优fAVD为多目标函数,构建多目标SVG优化配置模型,设定相应的等式和不等式约束条件,并利用改进遗传算法求解多目标优化配置模型。
2.根据权利要求1所述的考虑DG和APF参与电压治理的SVG优化配置方法,其特征在于:所述步骤A1具体如下:
A11、计算配电网中节点电压对无功功率灵敏度Sij,其值可通过潮流计算中雅可比矩阵的逆矩阵获得:
其中,Vi和Qj分别节点i的电压和无功功率;
A12、各节点之间的电压关系可以表示为:其中,ΔVi和ΔVj分别为节点i和j的电压变化量;αij表示节点i对节点j的无功电压变化的灵敏度;
A13、根据αij计算连接节点i和节点j的边的权重,代入Louvain分区算法中模块度Qmod的表达式进行分区;
模块度Qmod的表达式为:
m=0.5×∑i,jAij,
ki=∑jAij,
dij=‑lg(αij·αji),其中,Aij为连接节点i和节点j的边的权重,当节点i和节点j直接相连时Aij=1,不相连时Aij=0;m=0.5×∑i,jAij为网络所有连边权重的总和;ki=∑jAij为与节点i所有连边权重的之和;kj为与节点j所有连边权重的之和,计算方式参考ki;ci和cj表示节点i和j所在的社团编号,若ci=cj,则δ(ci,cj)=1,否则δ(ci,cj)=0;dij为节点i和j之间的电气距离;de,g为节点e和g之间的电气距离;n为网络所有节点数;αji表示节点j对节点i的无功电压变化的灵敏度;
A14、将网络划分为不同的区域后,选取各区域的主导节点作为SVG的候选接入节点,主导节点是指该节点的电压偏差得到治理的同时,同一区域内其余节点的电压质量也会有很大的改善,选取节点间无功灵敏度为可控性指标,并通过计算该指标的最大平均值确定区域内的主导节点,为SVG提供更加有效的候选安装位置,平均灵敏度的表达式为:其中, 为区域z内节点i与区域内其余节点的平均灵敏度;Ni,z为区域z的总节点数,Sij,z为区域z内节点i对区域内节点j的无功功率灵敏度。
3.根据权利要求1所述的考虑DG和APF参与电压治理的SVG优化配置方法,其特征在于:所述步骤A2中考虑DG并网逆变器和电压检测型APF剩余容量的不确定性,采用多场景分析技术构建一系列电压治理运行场景,具体为,在分时段分析的基础上,分别构建电压检测型APF剩余容量场景C和DG并网逆变器剩余容量场景G,并进行组合形成具有双重不确定性的电压治理运行场景Y。
4.根据权利要求3所述的考虑DG和APF参与电压治理的SVG优化配置方法,其特征在于:所述步骤A2具体如下:
A21、电压检测型APF剩余容量与谐波污染程度有关,通过构建谐波污染场景以表征电压检测型APF剩余容量场景,依据t时段内系统n个节点的谐波预测信息,将系统的谐波污染分布表示为向量H,通过聚类算法构建该时段的典型谐波污染场景C,第γ个典型场景发生的概率为P(Hγ),具体公式如下:H=[H1 H2 ... Hi ...],i∈N+,C={Hγ|γ≤c,γ∈N+},其中,Hi为节点i在时段t内的谐波电流,N+表示非零自然数集合;Hγ为第γ个典型谐波污染场景,c为典型谐波污染场景的数量;nγ为Hγ这一类包含的场景数;mc为原始谐波污染场景的数量;
A22、在配电网中DG接入位置和容量SN已知的情况下,DG并网逆变器剩余容量受PDG影响具有不确定性,
DG并网逆变器剩余容量Sre与DG并网逆变器总容量SN,DG有功出力PDG的关系为:针对DG并网逆变器剩余容量的不确定性,将各时段按DG并网逆变器剩余容量大小分为不同场景,构建DG并网逆变器剩余容量场景集G:G={Gα|α≤g,α∈N+},其中,Gα为第α个DG并网逆变器剩余容量场景,g为场景数量;
基于DG有功功率的概率密度函数fr(r),分别计算场景Gα的发生概率P(Gα)及均值μα:其中,r1和r2分别为场景Gα下DG并网逆变器剩余容量所对应的光照强度;
A23、所述DG并网逆变器和电压检测型APF剩余容量具有双重不确定性,将同一时段内谐波污染场景C和DG并网逆变器剩余容量场景G进行组合,以构建具有双重不确定性的电压治理运行场景Y;运行场景Y、运行场景Y的个数R(Y)及运行场景Yl的发生概率P(Yl)分别表示为:
其中,Yl为时段t内第l个运行场景。
5.根据权利要求1所述的考虑DG和APF参与电压治理的SVG优化配置方法,其特征在于:所述步骤A3中以系统总投资成本最小fC和电压偏差治理效果最优fAVD为多目标函数:系统总投资费用由SVG固定投资成本 和运行维护费用 两部分组成:不同运行场景下电压偏差的治理效果不同,为合理地计及各运行场景治理效果的差异性,以各运行场景发生概率作为该场景下系统电压偏差的求和权重,建立电能质量水平最优fAVD的目标函数:
其中, 为运行场景Yl下系统所有节点电压偏差绝对值的和,r为设备的折旧率,LSG为SVG的使用寿命,SSG,i为接入节点i的SVG容量,μSG,i为SVG的单位容量成本,ωSG为SVG的运行维护费用占安装费用的比例系数。
6.根据权利要求5所述的考虑DG和APF参与电压治理的SVG优化配置方法,其特征在于:所述步骤A3中多目标函数采用加权求和法处理成优化问题,通过对各个目标函数加权求和将其转换为单目标优化问题进行求解,为消除各目标在量纲上的差别,考虑到各目标在其可行域上均为正值,故以各目标与其本身的极大值之比作为新的无量纲等级的目标函数,再赋予一组加权因子,构成新目标函数f:其中,α1、α2为加权因子,α1+α2=1, 和 分别为去量纲后的目标函数fC和fAVD。
7.根据权利要求6所述的考虑DG和APF参与电压治理的SVG优化配置方法,其特征在于:所述步骤A3中以潮流方程为等式约束;
考虑DG并网逆变器和电压检测型APF剩余容量参与电压治理时,配电网接入SVG后功率平衡潮流方程约束为:
其中,Qi和Qi‑1分别为节点i和i‑1的注入无功功率,Ui‑1为节点i‑1的电压;Pi‑1,QLi分别为节点i‑1的注入有功功率和节点i的负荷无功功率;Xi‑1为节点i和节点i‑1之间线路的电抗;QGNi、QVFi、QSGi分别为治理设备DG并网逆变器和电压检测型APF和SVG的注入无功功率;λi为二进制决策变量,为1表示节点i接入SVG,为0则表示未接入SVG。
8.根据权利要求7所述的考虑DG和APF参与电压治理的SVG优化配置方法,其特征在于:所述步骤A3中以DG并网逆变器、电压检测型APF的无功补偿容量、SVG安装容量以及系统电压水平为不等式约束;
电压检测型APF参与无功补偿容量约束为:其中,IVFq,i为节点i处VDAPF的无功补偿容量;
每个运行场景中电压检测型APF的最大无功补偿容量 为其治理谐波后的剩余容量,具体可表示为:
其中,GVFh,i为节点i处电压检测型APF的h次谐波等效电导值;Uh,i为节点i处h次谐波电压;IVF,i为电压检测型APF总安装容量;H为考虑的最大谐波次数;
DG并网逆变器无功补偿容量约束为:其中,IGN,i为节点i处DG并网逆变器的无功补偿容量;
DG并网逆变器的最大无功补偿容量 可表示为:其中,UN,i为节点i的额定基波电压;
SVG安装容量约束为:
其中,ISG,i和 分别为节点i处SVG的无功补偿容量和节点i允许的最大接入容量;uSG,i为SVG的容量裕度;
系统电压水平约束为:
min max
Vi ≤Vi≤Vi ,
min max
其中,Vi为节点i电压;Vi 和Vi 分别为节点i处允许的电压最小值和最大值。
9.根据权利要求8所述的考虑DG和APF参与电压治理的SVG优化配置方法,其特征在于:所述步骤A3中采用改进遗传算法对建立的SVG优化配置模型进行求解,具体算法求解流程为:
输入所需要的的参数信息,包括配电网结构参数、负荷参数、运行场景信息、SVG候选位置和安装容量上下限值、目标函数加权因子值、改进遗传算法初始参数;
随机生成初始种群,并进行系统潮流计算;
依据加权求和后的新目标函数f计算个体适应度值并排序;
将满足约束的E个适应度即目标函数f最优的SVG配置方案纳入优秀个体库,选择优秀个体库中最优个体,随机选择n代种群中M/4个个体进行交叉操作,对于任一非最优个体,随机选择n代种群中(1‑e)×M/4个个体,随机生成e×M个个体进行交叉操作;
合并生成的个体,计算各个体的适应度值,按照适应度升序排序;
更新优秀个体库,由n代种群中最优个体替换优秀个体库中最差个体;
当满足n≥nmax时,输出优秀个体库中最优个体的信息,即SVG最优安装位置和容量。