一种考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法技术

一种考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法，包括对配电网进行初始潮流计算，获取待评估配电网各条支路及各个节点的数据；获取无功优化的方式、装置的控制范围及接入位置；确定无功优化的目标函数；使用无功优化算法分别计算从不同节点接入分布式电源的无功优化结果；结合数据包络分析方法，确认方案的输入与输出指标；采用超效率数据包络分析法对从不同节点接入分布式电源方案进行效率值计算，对分布式电源接入节点及接入容量进行分析评估，其中，效率值最大的方案即为最佳分布式电源接入方案。本发明专利技术针对以往评估方法未对无功优化问题进行深入分析的不足进行改进，同时，方案评估中结合超效率DEA方法使得结果更具合理性与客观性。

An evaluation method of distributed generation connected to distribution network considering reactive power optimization

A reactive power optimization method for assessment of distributedgenerations into consideration, including the initial power flow calculation of distribution network, to acquire the assessment of each branch of each node and data distribution network; access control and position acquisition device of reactive power optimization, the objective function is determined; reactive power optimization; use reactive power optimization algorithm for reactive power optimization results were calculated from different nodes of the distributed power access; combined with the method of data envelopment analysis, confirm the input and output index scheme; using super efficiency data envelopment analysis to calculate the efficiency value from different nodes of the distributed power access scheme, analysis and evaluation, the distributed power access node and the access capacity the maximum efficiency, that is the optimal scheme of DG scheme. The present invention improves the deficiencies of the previous evaluation methods for the analysis of reactive power optimization problems, and combines the super efficiency DEA method in the scheme evaluation, so that the results are more reasonable and objective.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法
本专利技术涉及电力系统
，更具体地说，涉及一种考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法。
技术介绍
分布式电源接入配电网后会对配电网的运行产生影响，其影响程度与分布式电源的接入点的位置和容量配置有着密不可分的关系，分布式电源的接入位置和容量配置合理，可以有效改善配电网的电能质量、降低系统的有功损耗，提升配电网运行的可靠性与经济性。反之，分布式电源的接入位置和容量配置不够合理，则会对配电网的潮流分布、电能损耗、电能质量等方面产生不利影响，将对整个配电网运行的安全性和经济性产生威胁。因此，配电网分布式电源接入问题是配电网运行规划的重要研究内容。数据包络分析(DataEnvelopmentAnalysis，DEA)是一种对多投入和多产出决策单元(DecisionMakingUnits，DMU)相对效率进行评估的方法。数据包络分析是把各个DMU的输入权重和输出权重作为变量，从最有利于DMU的角度对DMU的有效性进行评估，避免了主观因素的作用，更具有客观性。超效率DEA(Super-efficencyDEA)模型能进一步区分有效决策单元的效率，可以对决策单元效率值进行进一步排序，在超效率DEA模型中，可以解决传统DEA模型无法对效率值同为1的方案进行排序的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是在现有的方法上做改进，提供一种结合超效率数据包络分析法及系统无功优化策略的配电网分布式电源接入的评估方法，更具有合理性与客观性，对配电网分布式电源接入节点的选择及容量的研究具有参考意义。本专利技术采用如下技术方案：一种考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法，包括如下步骤：a、对配电网进行初始潮流计算，获取待评估配电网各条支路及各个节点的数据；b、获取无功优化的方式、装置的控制范围及接入位置；c、确定无功优化的目标函数；d、使用无功优化算法分别计算从不同节点接入分布式电源的无功优化结果；e、结合数据包络分析方法，确认方案的输入与输出指标；f、采用超效率数据包络分析法对从不同节点接入分布式电源方案进行效率值计算，对分布式电源接入节点及接入容量进行分析评估，其中，效率值最大的方案即为最佳分布式电源接入方案。优选的，步骤a中，所述对配电网进行初始潮流计算，获取待评估配电网各条支路及各个节点的数据，包括：在电力系统分析综合程序上搭建配电网拓扑结构模型，通过电力系统全数字实时仿真装置进行初始潮流计算，收集各个节点和各条支路的数据。优选的，所述各个节点和各条支路的数据包括：节点编号、线路编号、线路的电阻、线路的电抗、负荷有功功率、负荷无功功率、节点电压、线路有功功率和线路无功功率。优选的，步骤b中，所述无功优化的方式包括投切电容器组、调整有载调压变压器档位和调整分布式电源的无功出力；所述装置的控制范围为电容器无功容量、有载调压变压器档位、分布式电源无功出力这三者的可变范围；所述接入位置为电容器组、有载调压变压器、分布式电源这三者在配电网中的安装位置。优选的，步骤c中，所述无功优化目标函数包括配电网有功网损f1和电压偏移量f2，表达式如下:上式中，Ui和Uj分别为节点i和节点j的电压幅值；Gij为i-j支路的电导；θij为节点i和节点j的电压的相角差；N为配电网所有节点组成的集合，为节点i的最大允许电压偏移值；为节点i的理想电压。优选的，配电网无功优化总目标函数表达式为：minf＝ω1f1+ω2f2(3)上式中，f为无功优化总目标函数，ω1、ω2为权值，且有ω1+ω2＝1。优选的，变量的约束条件包括各节点的有功功率和无功功率平衡约束及各控制变量约束；各节点的有功功率和无功功率平衡约束如下：各控制变量约束如下：Tmin<T<Tmax(6)QC.min<QC<QC.max(7)QDG.min<QDG<QDG.max(8)其中，Pi和Qi分别为节点注入的有功功率和无功功率；Bij为i-j支路的电纳；T为有载调压变压器分接头的位置，Tmin和Tmax分别为有载调压变压器最小档位与最大档位；QC为并联电容器的无功容量，Qc.min和Qc.max分别为并联电容器无功容量的最小值与最大值；QDG为分布式电源的无功输出量，QDG.min和QDG.max分别为分布式电源的无功输出量的最小值与最大值。优选的，步骤d中，无功优化过程中，将并联电容器组组数、有载调压变压器档位和分布式电源的无功出力作为控制变量，将分布式电源的容量设置成在一定范围内可调的几种规格，这样可对分布式电源的容量进行择优选取，得到无功优化目标函数值最优情况下的分布式电源接入容量。优选的，分别从不同的节点接入分布式电源，选取优化算法，通过改变各变量的值，对目标函数值进行寻优，求解得到不同节点接入分布式电源的无功优化结果。优选的，步骤e中，方案的输入指标包括并联电容器无功容量、有载调压变压器电压变比、分布式电源无功输入量、分布式电源容量；将配电网的有功网损和电压偏移量分别求倒数转化为正指标得到的两个量作为方案的输出指标。优选的，步骤f中，超效率数据包络分析法的数学模型为上式中，s.t.为数学领域的公知常识，表示受约束的意思，即使得满足约束条件；θ为方案的输入量相对于输出量的有效利用程度，即本专利技术中各个方案求取的效率值；n为方案总数，k为待评估方案的编号；Xj、Yj分别为第j个方案的输入指标、输出指标；S-为输入指标的松弛变量，S+为输出指标的剩余变量；λj为权系数；Xk、Yk分别为第k个方案的输入指标、输出指标。优选的，步骤f中，计算出从不同节点接入分布式电源方案的效率值，进行排序，效率值越高，说明方案的产出值与投入值的比越高，输入相对于输出的有效利用程度越高，即考虑到经济性的问题，方案的可行性越高，这样可对方案进行客观的分析排序。由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术所述的一种考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法，以无功优化的角度出发，从不同的节点接入分布式电源DG(DistributedGeneration)，分布式电源的容量在一定范围内做调整，选取优化算法对整个配电网进行无功优化，目标函数包括有功网损和节点电压偏移量，对各变量进行约束条件的限制，无功优化可得到目标函数值及相应的控制变量的值(其中包括：有载调压变压器档位、并联电容器无功容量、分布式电源无功出力)；(2)结合超效率数据包络分析法，将有载调压变压器档位、并联电容器无功容量、分布式电源无功出力、分布式电源接入容量作为超效率数据包络分析的输入量，对两个目标函数值分别求倒数转化为正指标，作为方案的输出量，进行超效率数据包络分析效率值计算，可对不同节点接入后的方案进行排序，得到最优接入节点及相应的容量，这样不仅考虑到无功优化的问题，还涉及到方案效益，更为周全、客观；(3)本专利技术将数据包络分析理论应用于配电网分布式电源接入评估中，可以客观的对不同容量的DG从不同节点接入配电网后的优劣进行排序，对配电网分布式电源接入的评估具有深刻的意义，同时，还能指引决策者在分布式电源接入配电网前进行无功优化问题的分析。附图说明图1是IEEE33节点配电系统图；图2是本专利技术一种考虑无功优化的分布式电源接入配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法，其特征在于，包括如下步骤：a、对配电网进行初始潮流计算，获取待评估配电网各条支路及各个节点的数据；b、获取无功优化的方式、装置的控制范围及接入位置；c、确定无功优化的目标函数；d、使用无功优化算法分别计算从不同节点接入分布式电源的无功优化结果；e、结合数据包络分析方法，确认方案的输入与输出指标；f、采用超效率数据包络分析法对从不同节点接入分布式电源方案进行效率值计算，对分布式电源接入节点及接入容量进行分析评估，其中，效率值最大的方案即为最佳分布式电源接入方案。

【技术特征摘要】
1.一种考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法，其特征在于，包括如下步骤：a、对配电网进行初始潮流计算，获取待评估配电网各条支路及各个节点的数据；b、获取无功优化的方式、装置的控制范围及接入位置；c、确定无功优化的目标函数；d、使用无功优化算法分别计算从不同节点接入分布式电源的无功优化结果；e、结合数据包络分析方法，确认方案的输入与输出指标；f、采用超效率数据包络分析法对从不同节点接入分布式电源方案进行效率值计算，对分布式电源接入节点及接入容量进行分析评估，其中，效率值最大的方案即为最佳分布式电源接入方案。2.根据权利要求1所述的考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法，其特征在于，步骤a中，所述对配电网进行初始潮流计算，获取待评估配电网各条支路及各个节点的数据，包括：在电力系统分析综合程序上搭建配电网拓扑结构模型，通过电力系统全数字实时仿真装置进行初始潮流计算，收集各个节点和各条支路的数据。3.根据权利要求2所述的考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法，其特征在于，所述各个节点和各条支路的数据包括：节点编号、线路编号、线路的电阻、线路的电抗、负荷有功功率、负荷无功功率、节点电压、线路有功功率和线路无功功率。4.根据权利要求1所述的考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法，其特征在于，步骤b中，所述无功优化的方式包括投切电容器组、调整有载调压变压器档位和调整分布式电源的无功出力；所述装置的控制范围为电容器无功容量、有载调压变压器档位、分布式电源无功出力这三者的可变范围；所述接入位置为电容器组、有载调压变压器、分布式电源这三者在配电网中的安装位置。5.根据权利要求1所述的考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法，其特征在于，步骤c中，所述无功优化目标函数包括配电网有功网损f1和电压偏移量f2，表达式如下:上式中，Ui和Uj分别为节点i和节点j的电压幅值；Gij为i-j支路的电导；θij为节点i和节点j的电压的相角差；N为配电网所有节点组成的集合，为节点i的最大允许电压偏移值；为节点i的理想电压。6.根据权利要求5所述的考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法，其特征在于，配电网无功优化总目标函数表达式为：minf＝ω1f1+ω2f2(3)上式中，f为无功优化总目标函数，ω1、ω2为权值，且有ω1+ω2＝1。7.根据权利要求5所述的考虑无功优化的分布式电源接入配电网的评估方法，其特征在于，变量的约束条件包括各节点的有功功率和无功功率平衡约束及各控制变量约束；各节点的有功功率和无功功率平衡约束如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：方瑞明，谢少棠，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35