1.本发明涉及的多能源配电网相关技术领域，尤其涉及一种多能源配电网电压控制方法。
背景技术：2.规模分布式光伏接入导致传统配电网转变为多能源配电网，由于光伏输出功率存在波动，导致并网节点以及附近会存在电压波动，光伏的波动时间一般在分钟级别，为了保障用户的供电电压，降低电压波动率，多能源配电网需快速调节电压控制装置，如有载调压开关、动态电压调节器和电容柜等。
3.目前的电压控制可预先设置电压调整策略，根据观测点的电压测量数据，判断是否超过阈值，然后通过串口通信和modbus协议控制本地的调节设备或者控制光伏逆变器，该方法主要利用了局部的电压信息，可实现局部最优，但是调节速度慢，目前技术忽略了分布式电源的出力不确定性，导致电压波动和分布式电源波动叠加，存在电压波动越限的风险，而为了降低不确定性影响，需采用短间隔的控制策略，需要高带宽数据采集系统、更快的电压灵敏度因子估计和短期可再生预测算法，导致成本较高。
技术实现要素：4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述现有多能源配电网电压控制方法存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明目的是提供一种多能源配电网电压控制方法，其目的在于：全局优化电压控制，降低波动率，提高分析准确率。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括以下步骤，定义局部电压控制规则；分析分布式电源出力造成电压波动的上下限；构建全局电压控制函数；对目标函数采用算法进行求解。
8.作为本发明所述多能源配电网电压控制方法的一种优选方案，其中：所述局部电压控制规则为采集控制点电压u，判定是否满足以下约束，设置电压补偿装置的无功输出量。
9.作为本发明所述多能源配电网电压控制方法的一种优选方案，其中：当满足u≤v，则设置无功输出为q
′
，v为国家标准规定要求的电压下限；当满足v≤u≤v，则根据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为值和电压调节目标值，设置无功输出为为点电压下限预警值，q0为电压补偿装置的无功初始量，q
′
为电压补偿装置的无功上限；当满足则根据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为q0，为电压上限预警值；当满足则根
据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为为国家标准规定要求的电压上限。
10.作为本发明所述多能源配电网电压控制方法的一种优选方案，其中：所述分布式电源出力波动引起的第i个节点的电压扰动可表示为式中δu
i,t
表示t时刻的电压波动，p
j,t
、p
j,t-1
为t时刻和t-1时刻的分布式电源预测出力，δp
j,t
表示分布式电源出力波动。
11.作为本发明所述多能源配电网电压控制方法的一种优选方案，其中：当所述分布式电源为光伏、风机等间歇性分布式电源，依赖自然资源时，分布式电源出力波动的波动范围为δp
j,t
＝p
j,t-p
j,t-1
，式中表示波动上限，δp
j,t
表示波动下限，表示分布式电源预测出力上限；p
j,t
表示分布式电源预测出力下限。
12.作为本发明所述多能源配电网电压控制方法的一种优选方案，其中：当所述分布式电源为燃气轮机等可自由调节的分类型，分式电源出力波动的波动范围为
13.式中为期望上限，λ
t
为控制变量，为期望下限。
14.作为本发明所述多能源配电网电压控制方法的一种优选方案，其中：所述电压波动范围可知为动范围可知为
15.式中表示电压波动上限，δu
i,t
为电压波动下限，pou表示电压相对于功率的变化率，sgn()为符号函数。
16.作为本发明所述多能源配电网电压控制方法的一种优选方案，其中：所述构建全局电压控制函数方式为综合考虑电压波动率和电压越限约束，构建目标函数
17.式中，δqj表示电压补偿装置的无功变化量，φ
t
表示电压越限后的损失，δvc表示降低电压波动率支出。
18.作为本发明所述多能源配电网电压控制方法的一种优选方案，其中：所述构建全局电压控制函数的约束条件为局电压控制函数的约束条件为
19.式中，d表示单位电压预警下限支出系数，e表示单位电压预警下限支出系数，q
tc
表示补偿装置无功输出量，q
dg
表示分布式电源无功，为分布式电源波动引起的节点电压波动下限，表示节点电压下限，为分布式电源波动引起的节点电压波动上限。
20.作为本发明所述多能源配电网电压控制方法的一种优选方案，其中：所述对目标函数采用算法进行求解步骤包括，分析局部电压波动范围；根据目前电压和电压波动范围确定局部电压值；根据局部电压控制，控制无功补偿装置；制定全局电压优化函数；实现多无功补偿装置的优化调整。
21.本发明的有益效果：考虑了分布式电源不确定性波动，提高电压波动分析的准确率，制定了本地化的电压调整规则以及全局的电压优化函数，实现被动控制与主动控制结合，降低波动率，采用区间数表示分布式电源的不确定性的，计算资源需求较少，控制反应速度快。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
23.图1为本发明多能源配电网电压控制方法的算法流程示意图。
24.图2为本发明多能源配电网电压控制方法的实例分析中配电网示意图。
具体实施方式
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
26.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
27.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
28.再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
29.实施例1
30.参照图1，为本发明第一个实施例，提供了一种多能源配电网电压控制方法，此包括以下步骤，
31.定义局部电压控制规则；分析分布式电源出力造成电压波动的上下限；构建全局电压控制函数；对目标函数采用算法进行求解。
32.1、定义局部电压控制规则，属于被动方法。
33.局部电压控制规则为采集控制点电压u，判定是否满足以下约束，设置电压补偿装置的无功输出量。
34.1.1、当满足u≤v，则设置无功输出为q
′
，v为国家标准规定要求的电压下限。
35.1.2、当满足则根据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为
为点电压下限预警值，q0为电压补偿装置的无功初始量，q
′
为电压补偿装置的无功上限。
36.1.3、当满足则根据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为q0，为电压上限预警值。
37.1.4、当满足则根据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为则根据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为为国家标准规定要求的电压上限。
38.为了实现全局的电压最优，可考虑实现多个区域电压的优化协调，一种方式属于被动判定，预先定义分接开关、无功功率补偿、有功功率削减等控制变量的约束和运行条件和优先级，实际采集电压根据判定情况确定控制动作。
39.实施例2
40.参照图1，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是另一种主动预测：
41.1、分析分布式电源出力造成电压波动的上下限，属于主动控制方法。
42.1.1、第i个节点的分布式电源出力波动引起的电压扰动可表示为式中δu
i,t
表示t时刻的电压波动，p
j,t
、p
j,t-1
为t时刻和t-1δp
j,t
＝p
j,t-p
j,t-1
43.时刻的分布式电源预测出力，δp
j,t
表示分布式电源出力波动。
44.1.2、当所述分布式电源为光伏、风机等间歇性分布式电源，依赖自然资源时，分布式电源出力波动的波动范围为：
45.δp
j,t
＝p
j,t-p
j,t-1
，式中表示波动上限，δp
j,t
表示波动下限，表示分布式电源预测出力上限；p
j,t
表示分布式电源预测出力下限。
46.1.3、当所述分布式电源为燃气轮机等可自由调节的分类型，分式电源出力波动的波动范围为
47.式中为期望上限，λ
t
为控制变量，为期望下限。
48.1.4、则电压波动范围可知为：
[0049][0050][0051][0052]
式中表示电压波动上限，δu
i,t
为电压波动下限，pou表示电压相对于功率的变化率，sgn()为符号函数。
[0053]
主动预测，根据日前预测或者超短期预测的分布式电源出力制定优化确定措施，以点电压合格率或者设备成本为最优目标函数。
[0054]
实施例3
[0055]
参照图1，为本发明的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是构建全局电压控制函数：
[0056]
1、目标函数：综合考虑电压波动率和电压越限约束，构建目标函数。
[0057]
min(δqjδq
jt
+φ
t
+δvc)
[0058]
式中，δqj表示电压补偿装置的无功变化量，φ
t
表示电压越限后的损失，δvc表示降低电压波动率支出。
[0059]
2、约束条件
[0060][0061]
式中，d表示单位电压预警下限支出系数。
[0062][0063]
式中，e表示单位电压预警下限支出系数。
[0064][0065]
式中，q
tc
表示补偿装置无功输出量，q
dg
表示分布式电源无功，为分布式电源波动引起的节点电压波动下限，表示节点电压下限。
[0066][0067]
为分布式电源波动引起的节点电压波动上限。
[0068]
对目标函数采用遗传算法，粒子群算法等进行求解，即可得到如图1所示的步骤，分析局部电压波动范围；根据目前电压和电压波动范围确定局部电压值；根据局部电压控制，控制无功补偿装置；制定全局电压优化函数；实现多无功补偿装置的优化调整
[0069]
一种是使用预测的pv发电量和负载需求执行日前离线优化，以最大限度地减少损失和分接变化次数。
[0070]
结合实施例1～3
[0071]
采用主动控制和被动控制结合方式，预先定义局部的电压调整规则，并预估分布式电源出力造成电压波动的上下限，建立全局的电压优化控制函数，实现多能源配电网的电压波动率满足要求。
[0072]
参照图2，为了验证本专利提出的电压控制方法有效应，基于psacd构建了配电网配电网络首端为110kv/380v的配电变压器，系统共20个节点，分别在节点7和节点13接入分布式光伏，额定功率为30kw，每个节点的负荷功率为2.5kw，功率因数均为0.85，线路类型为架空线，各节点间距均为500m。
[0073]
当在阴雨天气或者傍晚时候，太阳光照不足时并且用户负荷较大，配电网容易出现低电压情况。
[0074]
在15：00，节点12、13的负荷加倍，节点16电压出现越下限，为额定电压的0.9，首先
根据局部电压控制规则，调节节点15处的无功补偿装置，增大无功输出量，提升电压水平在16：00，节点16电压恢复到额定水平，即当电压越限较低时，可优先采用本地化电压调整规则，通过调用负荷点附近的无功补偿装置来调整电压。
[0075]
在17：00时刻，根据光伏出力较大波动，节点16再次出现低电压，为额定电压的0.85，这时节点15处的无功补偿装置已无法满足补偿需求，这时需采用主动控制方法，采用区间表示分布式光伏出力，分布式电源出力波动范围为[2kw,10kw],不需要采用概率模型来描述分布式电源的出力，根据本专利可计算电压波动的范围[-0.04，-0.10]，根据本专利的控制模型，调节节点15、节点5、节点17处的无功补偿装置输出量，结合节点13、节点7处分布式电源的无功量，提升节点16的电压，降低了电压的波动率，整个调节过程历时10min，控制速度反应快。
[0076]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
技术特征：1.一种多能源配电网电压控制方法，其特征在于：包括以下步骤，定义局部电压控制规则；分析分布式电源出力造成电压波动的上下限；构建全局电压控制函数；对目标函数采用算法进行求解。2.根据权利要求1所述的多能源配电网电压控制方法，其特征在于：所述局部电压控制规则为采集控制点电压u，判定是否满足以下约束，设置电压补偿装置的无功输出量。3.根据权利要求2所述的多能源配电网电压控制方法，其特征在于：当满足u≤v，则设置无功输出为q
′
，v为国家标准规定要求的电压下限；当满足则根据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为：则根据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为：为点电压下限预警值，q0为电压补偿装置的无功初始量，q
′
为电压补偿装置的无功上限；当满足则根据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为q0，为电压上限预警值；当满足则根据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为：则根据无功最大值和电压调节目标值，设置无功输出为：为国家标准规定要求的电压上限。4.根据权利要求3所述的多能源配电网电压控制方法，其特征在于：所述分布式电源出力波动引起的第i个节点的电压扰动可表示为：δp
j,t
＝p
j,t-p
j,t-1
式中δu
i,t
表示t时刻的电压波动，p
j,t
、p
j,t-1
为t时刻和t-1时刻的分布式电源预测出力，δp
j,t
表示分布式电源出力波动。5.根据权利要求4所述的多能源配电网电压控制方法，其特征在于：当所述分布式电源为光伏、风机等间歇性分布式电源，依赖自然资源时，分布式电源出力波动的波动范围为：δp
j,t
＝p
j,t-p
j,t-1
式中表示波动上限，δp
j,t
表示波动下限，表示分布式电源预测出力上限,p
j,t
表示分布式电源预测出力下限。6.根据权利要求5所述的多能源配电网电压控制方法，其特征在于：当所述分布式电源为燃气轮机等可自由调节的分类型，分式电源出力波动的波动范围为：
式中为期望上限，λ
t
为控制变量，为期望下限。7.根据权利要求6所述的多能源配电网电压控制方法，其特征在于：所述电压波动范围可知为：可知为：可知为：式中表示电压波动上限，δu
i,t
为电压波动下限，pou表示电压相对于功率的变化率，sgn()为符号函数。8.根据权利要求7所述的多能源配电网电压控制方法，其特征在于：所述构建全局电压控制函数方式为综合考虑电压波动率和电压越限约束，构建目标函数min(δq
j
δq
jt
+φ
t
+δvc)；式中，δq
j
表示电压补偿装置的无功变化量，φ
t
表示电压越限后的损失，δvc表示降低电压波动率支出。9.根据权利要求8所述的多能源配电网电压控制方法，其特征在于：所述构建全局电压控制函数的约束条件为：控制函数的约束条件为：控制函数的约束条件为：控制函数的约束条件为：式中，d表示单位电压预警下限支出系数，e表示单位电压预警下限支出系数，q
tc
表示补偿装置无功输出量，q
dg
表示分布式电源无功，为分布式电源波动引起的节点电压波动下限，表示节点电压下限，为分布式电源波动引起的节点电压波动上限。10.根据权利要求9所述的多能源配电网电压控制方法，其特征在于：所述对目标函数采用算法进行求解步骤包括，分析局部电压波动范围；根据目前电压和电压波动范围确定局部电压值；根据局部电压控制，控制无功补偿装置；制定全局电压优化函数；实现多无功补偿装置的优化调整。
技术总结本发明公开了一种多能源配电网电压控制方法，包括以下步骤，定义局部电压控制规则；分析分布式电源出力造成电压波动的上下限；构建全局电压控制函数；对目标函数采用算法进行求解，所述局部电压控制规则为采集控制点电压u，判定是否满足以下约束，设置电压补偿装置的无功输出量。该多能源配电网电压控制方法，考虑了分布式电源不确定性波动，提高电压波动分析的准确率，制定了本地化的电压调整规则以及全局的电压优化函数，实现被动控制与主动控制结合，降低波动率，采用区间数表示分布式电源的不确定性的，计算资源需求较少，控制反应速度快。快。快。
技术研发人员：陈巨龙 白浩 李庆生 袁智勇 唐学用 潘姝慧 吴鹏 李巍 薛毅 郭琦 刘岩 史训涛 刘文霞 喻磊 汪玉翔 徐敏 冯凯
受保护的技术使用者：南方电网科学研究院有限责任公司
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/11/1
