一种主动配电网支路功率拥塞实时控制方法

摘要

本发明涉及一种主动配电网支路功率拥塞实时控制方法，属于电力系统运行和控制技术领域。首先建立主动配电网的三相节点支路关联矩阵、三相始端节点支路关联矩阵、三相末端节点支路关联矩阵，以及主动配电网支路功率拥塞实时控制目标函数。进一步建立反应辐射状主动配电网运行的三相支路潮流方程。然后，综合考虑三相主动配电网和其中各个设备的运行特性约束对原问题做等价变形，采用非线性规划方法求解得到分布式电源有功功率和可控主动负荷的有功功率控制值，实现主动配电网支路功率拥塞实时控制。本方法高度符合主动配电网运行特点，计算量较小；能够简便实现主动配电网的网络建模与分析，且实时控制支路功率能力更强。

主权项

1.一种主动配电网支路功率拥塞的实时控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）建立支路功率拥塞控制的目标函数：其中，N表示主动配电网的节点个数，上角标表示主动配电网的A,B,C三相相别，为主动配电网的功率拥塞后节点i上切除的分布式电源的各相有功功率的惩罚系数，的取值范围为0到1之间的正实数，为主动配电网的功率拥塞后节点i上切除的分布式电源的各相有功功率，为主动配电网的功率拥塞后节点i上切除的负荷的各相有功功率的惩罚系数，为主动配电网的功率拥塞后节点i上切除的负荷的各相有功功率；（2）建立主动配电网单馈线的潮流方程如下：$P_{i+1}=P_i-r_i\frac{{P_i}^2+Q_i^2}{{V_i}^2}-P_{\mathrm{Li}+1}$$Q_{i+1}=Q_i-x_i\frac{{P_i}^2+Q_i^2}{{V_i}^2}-Q_{\mathrm{Li}+1}$${V_i}^2={V_i}^2-2(r_i{P}_i+x_i{Q}_i)+({r_i}^2+x_i^2)\frac{{P_i}^2+Q_i^2}{{V_i}^2}$其中，P_i和Q_i分别为主动配电网中以节点i为首端的各支路的有功功率和无功功率，V_i为主动配电网中节点i的电压幅值，P_Li+1和Q_Li+1分别为主动配电网中与节点i+1连接的负荷的有功功率和无功功率，r_i和x_i分别为主动配电网中以节点i为首端的各支路的电阻和电抗；（3）根据上述主动配电网的潮流方程扩展为更为一般的辐射状主动配电网支路潮流形式，形成主动配电网的三相的节点-支路关联矩阵和基于支路自阻抗和互阻抗的支路阻抗矩阵以主动配电网的三相的节点-支路关联矩阵中为1的元素构成一个与矩阵相同维度的始端支路关联矩阵以主动配电网的三相的节点-支路关联矩阵中为-1的元素构成一个与矩阵相同维度的末端支路关联矩阵（4）将上述矩阵矩阵矩阵和矩阵引入上述步骤（2）的主动配电网潮流方程中，得到如下主动配电网潮流方程：其中，和分别为主动配电网中支路始端有功功率和无功功率的列矢量，和分别为主动配电网中节点净注入有功功率和无功功率的列矢量，为主动配电网三相的支路电阻矩阵，为主动配电网三相的支路电抗矩阵，为主动配电网三相的节点电压列矢量，.×和./分别为两个矢量的相应元素的相乘和相除运算；（5）将上述步骤（4）的潮流方程变换为如下形式：其中，为主动配电网中节点电压平方项列矢量，为主动配电网中支路电流幅值平方项的矢量，real、imag、*、T分别为取相应元素的实部、虚部、共轭、转置；（6）建立主动配电网中节点净注入功率列矢量和中的节点i的功率约束为：其中，和分别为主动配电网中节点i上所连接的分布式电源的三相有功功率和三相无功功率，和分别为主动配电网中节点i上所连接的负荷的三相有功功率和三相无功功率，为主动配电网中节点i上所连接的无功补偿装置的三相无功功率，为主动配电网的功率拥塞后节点i上切除的分布式电源的各相有功功率，为主动配电网的功率拥塞后节点i上切除的负荷的各相有功功率；（7）建立主动配电网的节点i的安全电压约束其中，为主动配电网中节点i的各相电压幅值平方，和为主动配电网中节点i的各相电压幅值平方的上限值和下限值；（8）建立主动配电网的支路ij的安全电流约束其中，为主动配电网支路ij的各相电流幅值平方，主动配电网支路ij的各相电流幅值平方的上限值；（9）建立主动配电网的配电变压器根节点的功率约束为：其中，为从配电变压器根节点流入主动配电网的三相有功功率，分别为主动配电网调度中心设定的配电变压器根节点的三相有功功率的下限值和上限值，为从配电变压器根节点流入主动配电网的三相无功功率，分别为主动配电网调度中心设定的配电变压器根节点的各相无功功率的下限值和上限值；（10）建立主动配电网中分布式电源的运行约束为：其中，为主动配电网中节点i上所连接的分布式电源的有功功率当前值，为主动配电网中节点i上所连接的分布式电源的有功功率预测值，为主动配电网中节点i上所连接的分布式电源的无功功率当前值，为主动配电网中节点i上所连接的分布式电源的无功功率预测值，为主动配电网中分布式电源的功率因数角；（11）采用非线性规划方法，根据上述步骤（5）的潮流方程和步骤（6）～步骤（10）的主动配电网的运行约束，对上述步骤（1）的主动配电网支路功率拥塞控制目标函数求解，得到主动配电网的支路功率拥塞后切除的分布式电源和负荷的各相有功功率，实现对主动配电网支路功率拥塞的实时控制。