1.一种分布式电源参与的配电网多源配合无功优化方法,其特征在于,所述方法包括:采用联合电气距离和无功储备系数的模块度指标对配电网进行分区;
建立分区等效配电网模型,以简化分区间信息交互和潮流计算;
建立配电网多源配合无功优化模型,采用改进的粒子群算法对所述配电网多源配合无功优化模型进行求解得到优化方案;
所述采用联合电气距离和无功储备系数的模块度指标对配电网进行分区,包括:利用牛顿‑拉夫逊潮流迭代算法中的雅克比矩阵计算得到电压灵敏度函数;
根据所述电压灵敏度函数确定模块度函数;
将等效电气距离与所述模块度函数拟合为改进的模块度函数作为分区目标函数,并以无功储备系数为约束,进行配电网分区;
所述模块度函数表示为:
其中ρ为模块度;m为所有边的权重之和, Aij为连接节点i和j的边的权重,HQU,ij和HQU,ji为i、j节点间的无功‑电压灵敏度;ki为所有与节点i相连的边的权重之和, α(i,j)为判定系数,分区k到首端节点电气距离为:
其中Nk为第k个分区内所包含的节点数;firk、lastk为分区k首末端节点编号;dij为节点i、j之间的电气距离,d1i为分区内节点i到首端节点的电气距离;zmid,mid+1为相邻两节点间的互阻抗标幺值;
无功储备系数βk表示为:
其中QGk为分区内并网逆变器可提供的最大无功容量;SGN_j、Pj为分区内j节点所接逆变器额定容量和并网有功功率,未接DG则取0;QLk为分区内无功需求量,用负荷总无功功率表示;Qload_j为分区内第j个节点所接负荷的无功功率,未接负荷则取0;
所述改进的模块度函数表示为:
Q
其中ρc为改进的模块度,N为分区总数,de,k为分区k到配电网首端的电气距离;
约束条件为:
βk>ε
其中ε为可接受最小无功储备裕度。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,通过如下方法建立分区等效配电网模型:基于预设条件,修正雅克比矩阵,建立分区等效配电网模型;
所述预设条件包括:将上游分区作为电源节点,与上游分区间的线路阻抗作为电源与分区间的阻抗,线路损耗参与本分区的寻优;将下游分区作为负荷,负荷值为当前分区作为下游分区等效电源时的有功、无功出力;
所述分区等效配电网模型表示为:
0
其中Ui为节点电压,Ui 为节点原始电压;QDG,j为节点j所接DG补偿的无功功率,HQU,ij为i、j节点的无功‑电压灵敏度系数,HPU,ik_end为分区k末端节点与节点i的有功‑电压灵敏度系数,HQU,ik_end为分区k末端节点与节点i的无功‑电压灵敏度系数;Pequ_l,s,Qequ_l,s为下游分区
0 0
在本分区的等效负载;Ps_end,Qs_end为分区末端节点所接实际负荷;ΔPs_end,ΔQs_end为下游分区功率变化引起本分区末端节点功率变化量;ΔUsdown,1为下游分区首端节点电压变化量;Ysdown,in为下游分区输入导纳。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,通过如下方法建立配电网多源配合无功优化模型:治理效果和治理成本作为目标函数;
线路潮流平衡、安全运行和设备出力限制作为约束条件;
依据分布式电源出力统筹其他无功源出力。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,通过如下方法确定所述目标函数:确定无功补偿效果电能指标:
其中ΔUi为节点电压偏移,n为台区节点总数;Ui为节点i的电压;UN为线路电压等级;
Ploss,ij为节点ij间线路损耗;Uj为节点j的电压;Gij、δij分别为节点i、j之间的电导和相位角差;
对所述无功补偿效果电能指标进行标准化处理以使二者具有相同量纲:其中ΔUi_st为标准化后的节点电压偏移,ΔUmax、ΔUmin分别为样本数据中电压偏移的最大值和最小值;Ploss,ij_st为标准化后的节点ij间线路损耗,Ploss,ij_min、Ploss,ij_max分别为样本数据中两节点间线路损耗的最大值和最小值根据标准化处理后的无功补偿效果电能指标,确定目标函数:其中f1为反映治理效果的目标函数,f2为反映治理成本的目标函数,Ω为配电网中节点的集合;ND为配电网中DG个数;ω1、ω2、ω3、ω4为权重系数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,线路潮流平衡、安全运行和设备出力限制作为的约束条件表示为:
0.9UN<Ui<1.05UN
QC<QC,max
QSVG<QSVG,max
其中Gij为节点i、j之间的电导,Bij为i、j节点之间的电纳;Pi、Qi分别为节点i流过的功率;SDG,N为DG的额定容量;QC,max,QSVG,max为智能电容器和SVG所能发出的最大无功;QC为智能电容器投入容量,QSVG为SVG出力,δij为节点i、j之间的相角差,PDG,i为DG有功出力,QDG,i为DG无功出力;
所述依据分布式电源出力统筹其他无功源出力,包括:首端补偿设备无功出力表示为:
智能电容器投入容量QC以及SVG出力QSVG满足:QSVG=Qcompen‑QC
其中PL、QL为配电网功率需求;cosδ为配变低压侧目标功率因数;SC0为智能电容器单位电容器组投切容量;nC为投入总组数;Qcom pen为首端补偿设备总无功出力。
6.一种分布式电源参与的配电网多源配合无功优化装置,其特征在于,所述装置包括:分区模块,被配置为采用联合电气距离和无功储备系数的模块度指标对配电网进行分区;
等效配电网模型建立模块,被配置为建立分区等效配电网模型,以简化分区间信息交互和潮流计算;
优化方案确定模块,被配置为建立配电网多源配合无功优化模型,采用改进的粒子群算法对所述配电网多源配合无功优化模型进行求解得到优化方案;
所述分区模块被进一步配置为:
利用牛顿‑拉夫逊潮流迭代算法中的雅克比矩阵计算得到电压灵敏度函数;
根据所述电压灵敏度函数确定模块度函数;
将等效电气距离与所述模块度函数拟合为改进的模块度函数作为分区目标函数,并以无功储备系数为约束,进行配电网分区;
所述模块度函数表示为:
其中ρ为模块度;m为所有边的权重之和, Aij为连接节点i和j的边的权重,HQU,ij和HQU,ji为i、j节点间的无功‑电压灵敏度;ki为所有与节点i相连的边的权重之和, α(i,j)为,
分区k到首端节点电气距离为:
其中Nk为第k个分区内所包含的节点数;firk、lastk为分区k首末端节点编号;dij为节点i、j之间的电气距离,d1i为分区内节点i到首端节点的电气距离;zmid,mid+1为相邻两节点间的互阻抗标幺值;
无功储备系数βk表示为:
其中QGk为分区内并网逆变器可提供的最大无功容量;SGN_j、Pj为分区内j节点所接逆变器额定容量和并网有功功率,未接DG则取0;QLk为分区内无功需求量,用负荷总无功功率表示;Qload_j为分区内第j个节点所接负荷的无功功率,未接负荷则取0;
所述改进的模块度函数表示为:
Q
其中ρc为改进的模块度,N为分区总数,de,k为分区k到配电网首端的电气距离;
约束条件为:
βk>ε
其中ε为可接受最小无功储备裕度。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述等效配电网模型建立模块被进一步配置为:基于预设条件,修正雅克比矩阵,建立分区等效配电网模型;
所述预设条件包括:将上游分区作为电源节点,与上游分区间的线路阻抗作为电源与分区间的阻抗,线路损耗参与本分区的寻优;将下游分区作为负荷,负荷值为当前分区作为下游分区等效电源时的有功、无功出力;
所述分区等效配电网模型表示为:
0
其中Ui为节点电压,Ui 为节点原始电压;QDG,j为节点j所接DG补偿的无功功率,HQU,ij为i、j节点的无功‑电压灵敏度系数,HPU,ik_end为分区k末端节点与节点i的有功‑电压灵敏度系数,HQU,ik_end为分区k末端节点与节点i的无功‑电压灵敏度系数;Pequ_l,s,Qequ_l,s为下游分区
0 0
在本分区的等效负载;Ps_end,Qs_end为分区末端节点所接实际负荷;ΔPs_end,ΔQs_end为下游分区功率变化引起本分区末端节点功率变化量;ΔUsdown,1为下游分区首端节点电压变化量;Ysdown,in为下游分区输入导纳。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述优化方案确定模块被进一步配置为:治理效果和治理成本作为目标函数;
线路潮流平衡、安全运行和设备出力限制作为约束条件;
依据分布式电源出力统筹其他无功源出力。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述优化方案确定模块被进一步配置为:确定无功补偿效果电能指标:
其中ΔUi为节点电压偏移,n为台区节点总数;Ui为节点i的电压;UN为线路电压等级;
Ploss,ij为节点ij间线路损耗;Uj为节点j的电压;Gij、δij分别为节点i、j之间的电导和相位角差;
对所述无功补偿效果电能指标进行标准化处理以使二者具有相同量纲:其中ΔUi_st为标准化后的节点电压偏移,ΔUmax、ΔUmin分别为样本数据中电压偏移的最大值和最小值;Ploss,ij_st为标准化后的节点ij间线路损耗,Ploss,ij_min、Ploss,ij_max分别为样本数据中两节点间线路损耗的最大值和最小值根据标准化处理后的无功补偿效果电能指标,确定目标函数:其中f1为反映治理效果的目标函数,f2为反映治理成本的目标函数,Ω为配电网中节点的集合;ND为配电网中DG个数;ω1、ω2、ω3、ω4为权重系数。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述优化方案确定模块被进一步配置为:线路潮流平衡、安全运行和设备出力限制作为的约束条件表示为:
0.9UN<Ui<1.05UN
QC<QC,max
QSVG<QSVG,max
其中Gij为节点i、j之间的电导,Bij为i、j节点之间的电纳;Pi、Qi分别为节点i流过的功率;SDG,N为DG的额定容量;QC,max,QSVG,max为智能电容器和SVG所能发出的最大无功;QC为智能电容器投入容量,QSVG为SVG出力,δij为节点i、j之间的相角差,PDG,i为DG有功出力,QDG,i为DG无功出力;
所述依据分布式电源出力统筹其他无功源出力,包括:首端补偿设备无功出力表示为:
智能电容器投入容量QC以及SVG出力QSVG满足:QSVG=Qcompen‑QC
其中PL、QL为配电网功率需求;cosδ为配变低压侧目标功率因数;SC0为智能电容器单位电容器组投切容量;nC为投入总组数;Qcom pen为首端补偿设备总无功出力。
11.一种分布式电源参与的配电网多源配合无功优化系统,其特征在于:所述系统包括:存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。
12.一种存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质,当所述指令由处理器执行时,执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。