一种基于馈线负荷分支电压灵敏度的含分布式电源的10kV馈线电压调整控制方法

摘要

本发明涉及一种基于馈线负荷分支电压灵敏度的含分布式电源的10kV馈线电压调整控制方法，属于智能配电网保护与控制技术领域。本发明通过拓扑结构识别和多点分布的智能终端获取到的信息的汇总，得到馈线全线各个节点的位置、电压和连接关系，确定分布式电源的接入位置、容量和可用的支线无功补偿，通过对电压越限最严重的节点电压进行调节，直至电压差绝对值小于0.05pu，结束调整。本发明针对典型的IEEE 33节点配电网络，根据节点电压对有功和无功的灵敏度调节馈线电压，是有效且可行的。

权利要求

1.一种基于馈线负荷分支电压灵敏度的含分布式电源的10kV馈线电压调整控制方法，其特征在于：通过拓扑结构识别和多点分布的智能终端获取到的信息的汇总，得到馈线全线各个节点的位置、电压和连接关系，确定分布式电源的接入位置、容量和可用的支线无功补偿，通过对电压越限最严重的节点电压进行调节，直至电压差绝对值小于0.05pu，结束调整；

具体步骤为：

(1)通过拓扑结构识别算法，获取网络中各节点的位置和连接关系，确定分布式电源的接入位置和支线无功补偿的位置，通过多点分布的智能终端获取到的信息的汇总，得到网络中分布式电源的容量和可用的支线无功补偿，以及各个节点的电压；

(2)搜索 电压越下限或上限最严重的节点，得到电压偏差|ΔU|；

(3)对于越限最严重的节点，计算各个分支上可用的无功补偿和可投入分布式电源的出力对该节点电压变化的灵敏度；

电压变化灵敏度计算：

在式(1)中，Δθ为电压相角差，ΔU为电压变化量，ΔP为有功变化量，ΔQ为无功变化量， 为雅可比矩阵；

(4)优先调节灵敏度大的可用支线无功补偿：

若电压越限最严重的节点满足|ΔU|≤0.05pu，则调节成功；

若电压越限最严重的节点不满足|ΔU|≤0.05pu，再调节分布式电源的出力，直到使得该电压越限最严重的节点满足|ΔU|≤0.05pu。

说明书

一种基于馈线负荷分支电压灵敏度的含分布式电源的10kV馈

线电压调整控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于馈线负荷分支电压灵敏度的含分布式电源的10kV馈线电压调整控制方法，属于智能配电网保护与控制技术领域。

背景技术

[0002] 传统的配电网采用电压-无功综合控制(VQC)，变电站的调压主要是有载调压变压器配合电容器组的投切来实现。随着分布式电源(Distributed Generation,DG)不断接入配电网，改变了传统配电网的潮流流向和电压分布，而且由于DG出力具有随机性和间歇性、负载具有波动性等特点，会导致变电站母线电压合格而馈线上的节点电压越限的情况出现，严重影响到变电站的运行控制策略。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是基于一个含DG的放射状链式配电网络，研究了DG接入配电网后对电压分布的影响，在此基础上，提出一种基于分布式智能的协调控制方法，该方法以全线电压达标为优化目标，通过IEEE 33节点的配电网络仿真表明，对于含DG的配电网，该协调控制方法使得全网各个节点的电压偏差控制在允许的范围之内，使得全线电压均满足要求，能有效的改善配电网的电能质量。

[0004] 本发明的技术方案是：一种基于馈线负荷分支电压灵敏度的含分布式电源的10kV馈线电压调整控制方法，通过拓扑结构识别和多点分布的智能终端获取到的信息的汇总，得到馈线全线各个节点的位置、电压和连接关系，确定分布式电源的接入位置、容量和可用的支线无功补偿，通过对电压越限最严重的节点(所有节点中电压值最低的节点)电压进行调节，直至电压差绝对值小于0.05pu，结束调整。

[0005] 具体步骤为：

[0006] (1)通过拓扑结构识别算法，获取网络中各节点的位置和连接关系，确定分布式电源的接入位置和支线无功补偿的位置，通过多点分布的智能终端获取到的信息的汇总，得到网络中分布式电源的容量和可用的支线无功补偿，以及各个节点的电压；

[0007] (2)搜素电压越下限或上限最严重的节点，得到电压偏差|ΔU|；

[0008] (3)对于越限最严重的节点，计算各个分支上可用的无功补偿和可投入分布式电源的出力对该节点电压变化的灵敏度；

[0009] 电压变化灵敏度计算：

[0010]

[0011] 在式(1)中，Δθ为电压相角差，ΔU为电压变化量，ΔP为有功变化量，ΔQ为无功变化量， 为雅可比矩阵；

[0012] (4)优先调节灵敏度大的可用支线无功补偿：

[0013] 若电压越限最严重的节点满足|ΔU|≤0.05pu，则调节成功；

[0014] 若电压越限最严重的节点不满足|ΔU|≤0.05pu，再调节分布式电源的出力，直到使得该电压越限最严重的节点满足|ΔU|≤0.05pu。

[0015] 国家标准对电压波动等级有如下规定，A级不能超过±5％，B级可以超过±7％，但不能超过±10％，C级不能超过±10％。对于配电网来说，具体是35kV及以下供电不能超过±5％，10kV及以下供电不能超过7％，低压用户不能超过10％。

[0016] 所以，若电压越限最严重的节点满足|ΔU|≤5％，即|ΔU|≤0.05pu，则表示调节成功。

[0017] 本发明的有益效果是：考虑到传统电压调节的局限性，本发明通过分布式智能识别并跟踪系统运行拓扑和状态的变化；获取变电站有载调压变压器档位和电容器组投切组数、节点电压、负载、可用支线无功补偿和DG可调的出力等信息，统一进入在线决策控制中心计算分析，决策控制中心进行计算和分析，快速形成最优控制策略，控制支线无功补偿投切、DG出力调整和OLTC档位动作等，以使馈线上所有节点电压合格。

附图说明

[0018] 图1为本发明实施例中，IEEE 33节点配电网络；

[0019] 图2为本发明实施例中，各节点电压分布；

[0020] 图3为本发明实施例中，各节点随无功补偿投入变化情况。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

[0022] 一种基于馈线负荷分支电压灵敏度的含分布式电源的10kV馈线电压调整控制方法，通过拓扑结构识别和多点分布的智能终端获取到的信息的汇总，得到馈线全线各个节点的位置、电压和连接关系，确定分布式电源的接入位置、容量和可用的支线无功补偿，通过对电压越限最严重的节点电压进行调节，直至电压差绝对值小于0.05pu，结束调整。

[0023] 具体步骤为：

[0024] (1)通过拓扑结构识别算法，获取网络中各节点的位置和连接关系，确定分布式电源的接入位置和支线无功补偿的位置，通过多点分布的智能终端获取到的信息的汇总，得到网络中分布式电源的容量和可用的支线无功补偿，以及各个节点的电压；

[0025] (2)搜素电压越下限或上限最严重的节点，得到电压偏差|ΔU|；

[0026] (3)对于越限最严重的节点，计算各个分支上可用的无功补偿和可投入分布式电源的出力对该节点电压变化的灵敏度；

[0027] 电压变化灵敏度计算：

[0028]

[0029] 在式(1)中，Δθ为电压相角差，ΔU为电压变化量，ΔP为有功变化量，ΔQ为无功变化量， 为雅可比矩阵；

[0030] (4)优先调节灵敏度大的可用支线无功补偿：

[0031] 若电压越限最严重的节点满足|ΔU|≤0.05pu，则调节成功；

[0032] 若电压越限最严重的节点不满足|ΔU|≤0.05pu，再调节分布式电源的出力，直到使得该电压越限最严重的节点满足|ΔU|≤0.05pu。

[0033] 实施例1：IEEE 33节点配电网络如图1所示，该网络中有33个节点，37条线路，5个联络开关，额定电压为12.66kV，总负荷为3720kW+j2300kVar，功率基准：100MVA，电压基准：12.66kV。分布式电源接入配电网的总容量不超过网络最大负荷总量的25％。节点21、24、
31、10、16处接入DG。总的支线无功补偿约等于总负荷的所需的无功功率，节点20、28、17、8、
31处有无功补偿。

[0034] 各个节点处的DG接入位置和容量(DG的功率因数为滞后0.95)，以及无功补偿位置和容量如表1所示。

[0035] 表1网络中DG接入位置和容量，无功补偿位置和容量

[0036]

[0037] 网络中5个联络开关均为断开，所有的DG均按额定容量投入运行，而无功补偿装置均未投入。

[0038] (1)根据控制策略，首先进行网络的拓扑结构识别，获取联络开关的位置和状态，得到网络中各节点的位置和联接关系，以及DG和支线无功补偿的接入节点位置等信息。通过分布式智能获取各个节点的电压，DG的容量和可用的支线无功补偿如上表1所示。由仿真可得为投入DG和投入DG后的电压分布，如图2所示。

[0039] (2)由于DG的作用，使得全网电压有所提升，越下限最严重的为节点33，节点电压差|ΔU|如2表所示。

[0040] 表2无功补偿节点电压差

[0041]

[0042] (3)无功补偿点处投入100kVar的电容器，得到对节点33电压变化的灵敏度，考虑充分利用DG，优先投入无功补偿装置。按表2中的优先次序，逐渐投入灵敏度大的无功补偿，监测节点33的电压变化情况，如图3所示。

[0043] (4)通过投入支线无功补偿，使全网电压满足|ΔU|≤0.05pu的要求。

[0044] 以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。