一種基于分層分區控制的有源配電網調壓方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種基于分層分區控制的有源配電網調壓方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電力需求的急劇增加和分布式電源優越性的逐漸體現，在配電網中安裝分布 式電源已成為必然趨勢。分布式發電是一種與傳統集中供電模式完全不同的新型供電方 式，它W分散的方式布置在配電網中遠離發電廠的負荷處，提高當地用戶的供電可靠性，其 功率一般為數千瓦至50兆瓦之間。相對于傳統的集中供電模式，分布式發電具有節能環保、 安全可靠、投資少、占地小等特點，因而受到了全世界的關注和研究。
[0003] 電壓質量是電能質量的重要指標，為了使配電網安全穩定地運行，提高供電質量， 大多數的配電網采用W下方式進行電壓調整：有載調壓變壓器(On-Load Tap畑anger, OLTC)與并聯電容器、并聯電抗器W及SVC配合實現。分布式電源接入引起的逆向潮流和用 戶負荷的時變特性都會引起饋線電壓的波動甚至越限，僅僅依靠傳統的化TC與并聯電容器 配合的方法不能進行有效地調壓，而安裝SVC增加了額外的投資，因而需要一種更為經濟高 效的新型調壓方法來進行調壓，使得所有負荷節點電壓的偏移均在合理的范圍之內。針對 分布式電源接入配電網引起的調壓問題，國內外學者進行了研究，提出了許多具有理論和 實踐價值的調壓方法。
[0004] 《適應分布式電源接入的配電網調壓策略研究》主要研究了分布式電源接入配電 網后的電壓分布W及電壓調整的問題，該方法首先分析了 DG接入配網后的潮流，對于含有 PV恒定型分布式發電的配電網，提出了新型改進前推回代法。然后建立了含有DG的配電網 均勻負荷模型，提出了DG接入配電網后電壓調整判據，并根據判據確定無功補償容量和位 置。但目前配電網的負荷并不是均勻分布，因此基于均勻負荷模型的電壓調整判據并不適 用于任意的配網模型。
[0005] 《Novel coordinated secondary voltage control strategy for efficient utilisation of distributed generations》提出了 一種新型的協調電壓控制 (Coordinated Voltage Control ,CVC)策略，即根據電網S種不同的運行狀態(穩態、動態 和故障穿越狀態）自動改變各裝置(逆變型DG、柴油發電機和化TC)在調壓中的主動/被動的 地位，且各裝置的調壓地位是由此時電網電壓和DG輸出的無功功率決定。運個新方案可W 有效地進行電壓調整，并在系統極端工況下將動態無功儲備最大化，但其電壓控制策略過 于繁瑣，增加了實現的難度。
[0006] 《Voltage control with on-load tap changers in medium voltage feeders in presence of distributed generation》提出了一種基于OLTC、變電站電容器、饋線電 容器W及DG協調動作的調壓策略，即依據日損耗最小來提前設計化TC和并聯電容器的動作 參考值。與傳統的時控電容器相比，運種改進的化TC配合電容器調壓策略可W有效地減少 系統損耗，電壓波動和化TC的動作次數。但此方法具有一定的局限性，因為配電網的負荷具 有波動性。此外，變電站電容器用于維持化TC變壓器一次側的電壓，饋線電容器用于維持饋 線電壓，因此需要安裝大量的并聯電容器。
[0007] ((Advanced Voltage Control Strategy for On-Load Tap-Changer Transformers with Distributed Generations》針對逆向潮流的出現，提出了一種新的調 壓策略，即根據電流的流動方向，實時改變線路壓降補償化ine Drop Compensation，LDC) 中的電壓參考值，即Vset=I*Zset。仿真證明此調壓策略相對于傳統的化TC調壓方案可W更 好地適應不同容量的分布式電源的接入。但是由于饋線負荷的隨機分布和DG的接入，計算 電壓參考值時所用的Zset難W獲取。
[0008] 《Local voltage regulation influence on DG and distribution network》將 DG視為一種電壓調節器，與化TC共同調節線路末端的電壓，并提出了一種本地電壓調整策 略，即DG輸出的無功功率跟隨有功功率變化，但此方法受系統R/X的限制。
[0009] 《Coordinated conhol of on-load 1:ap changer and D-STATCOM for voltage regulation of radial distribution systems with DG units》用外部無功電源（如D-STATCOM)進行輔助調壓。雖然D-STATCOM響應速度快，可W消除電壓閃邊，提高供電質量，但 是，安裝D-STATCOM需增加額外的投資，降低了電網運行的經濟性。
[0010] 由此可見，目前關于有源配電網的調壓方法不能同時滿足靈活性、有效性、適用性 和經濟性的共同要求。
【發明內容】
[0011] 本發明為了解決上述問題，提出了一種基于分層分區控制的有源配電網調壓方 法，本方法利用位置指數Ldg確定DG的安裝位置，使DG發揮最大的電壓支撐作用;其次，利用 電壓靈敏度的概念劃分各調壓裝置的調壓域;最終，利用協調順序控制的方法進行調壓;本 發明能夠實現快速有效的調壓目的，同時避免各調壓裝置沖突動作，減小了裝置動作次數， 降低了各調壓域間的相互影響程度。
[0012] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0013] -種基于分層分區控制的有源配電網調壓方法，包括W下步驟：
[0014] (1)利用戴維寧等效電路原理計算各節點的位置指數，確定分布式電源的接入位 置和數量；
[0015] (2)根據分布式電源的接入位置W及其注入有功和無功變化引起的電壓改變量確 定電壓靈敏度，根據電壓靈敏度劃分各個分布式電源的調壓域；
[0016] (3)將有載調壓變壓器作為調壓手段，比較有載調壓變壓器和分布式電源對各個 調壓域內節點電壓的調節程度，確定有載調壓變壓器的調壓域，并更新分布式電源的調壓 域；
[0017] (4)判斷分布式電源和有載調壓變壓器的調壓域中節點電壓是否越界，確定分布 式電源和有載調壓變壓器的動作順序。
[0018] 所述步驟(1)中，將配電網的n個節點負荷分別當作外電路，采用戴維寧定理，做出 n個戴維寧等效電路，用導納形式表示所有電源和負荷，忽略各個節點的負荷，形成節點導 納矩陣，求逆得到節點阻抗矩陣，利用潮流計算得到各個節點的計及節點負荷的電壓和各 個節點負荷開路時所得戴維寧等效電路的電壓。
[0019] 所述步驟(1)中，各節點的位置指數Ldc具體計算方法為：
[0020] L…=去I化(1)
[0021] 其中，E相當于節點i負荷開路時所得戴維寧等效電路中的i節點電壓，V相當于考 慮節點i負荷的節點電壓。
[0022] 所述步驟(1)中，確定分布式電源的接入位置和數量的具體方法包括：
[0023] (1-1)將分布式電源安裝在位置指數最大的節點處，并校驗此時系統各節點電壓 是否運行在允許范圍之內；
[0024] (1-2)若仍有部分節點電壓越限，則考慮安裝第二個分布式電源，其接入位置選擇 在第一個分布式電源接入后重新計算得到的位置指數最大的節點處，校驗此時系統各節點 電壓是否運行在允許范圍之內；
[0025] (1-3)重復步驟(1-2)直至全部節點電壓運行在允許范圍內。
[0026] 所述步驟(2)中，構建功率變化對母線電壓和相角的變化關系，求解電壓靈敏度矩 陣，表示分布式電源注入有功和無功的變化引起的電壓改變量，得到各節點電壓變化量；
[0027] 設定電壓改變量口檻值，將其與各個節點的電壓變化量相比，若某節點的電壓變 化量大于電壓改變量口檻值，則所述節點屬于該分布式電源的調壓域。
[0028] 優選的，所述步驟(2)中，若有節點同時屬于多個分布式電源的調壓域，則對比該 節點的多個電壓變化量，并將其劃入最大電壓變化量對應的調壓域。
[0029] 所述步驟(3)中，在保持各調壓域邊界節點電壓一致的前提下，只調節有載調壓變 壓器和只調節相關的分布式電源的出力，分析兩種調壓方式對各調壓域內節點電壓的影響 程度，從而確定有載調壓變壓器的調壓域W及重新劃分后的各分布式電源的調壓域。
[0030] 所述步驟(4)中，