一种配电网重要负荷电压模型预测控制方法技术

一种配电网重要负荷电压模型预测控制方法，其特征在于，包括：基于加权最小二乘法对电网进行快速状态估计，获取电网状态并在线提取电压控制灵敏度；基于电压控制灵敏度建立线性化的电网电压预测模型，结合新能源预测信息预测未来多时刻的电网电压，以重要负荷电压和参考电压的控制偏差以及设备调节成本最小为目标构建滚动优化模型。本发明专利技术通过状态估计实时获取电网电压状态，有效保证电压控制的精度要求，并实现电压控制的闭环反馈；通过提取电压灵敏度作为多控主体协调控制的依据，实现了离散、连续电压调节设备之间的协调配合；通过MPC技术实现了重要负荷的电压控制，有效应对了风光不确定性带来的电网电压波动及电压越限问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网重要负荷电压模型预测控制方法


[0001]本专利技术涉及配电网电压优化控制领域，具体为一种配电网重要负荷电压模型预测控制方法。

技术介绍

[0002]随着新能源事业的不断发展，高比例新能源的接入将成为电力系统的趋势。然而，由于新能源出力的随机性和波动性等不确定特征，使得电网电压的波动更加频繁、剧烈，影响电能质量的同时危害了重要负荷的安全运行，为电网电压控制带来新的挑战。

技术实现思路

[0003]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0004]鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术解决的技术问题是：高比例新能源接入电网所带来的重要负荷电压越限、剧烈波动问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种配电网重要负荷电压模型预测控制方法，包括：
[0007]基于加权最小二乘法对电网进行快速状态估计，获取电网状态并在线提取电压控制灵敏度；
[0008]基于所述电压控制灵敏度建立线性化的电网电压预测模型，结合新能源预测信息预测未来多时刻的电网电压，以重要负荷电压和参考电压的控制偏差以及设备调节成本最小为目标构建滚动优化模型。
[0009]作为本专利技术所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法的一种优选方案，其中：所述状态估计，包括
[0010]利用数据采集和监控系统得到的实时测量数据和伪测量数据求解非线性方程组的迭代方法求得系统状态变量的最佳估计值，检测可疑数据，辨识不良数据，计算出支路潮流。
[0011]作为本专利技术所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法的一种优选方案，其中：所述基于加权最小二乘法的状态估计，包括：
[0012]基于加权最小二乘法的状态估计的目标函数表示为：
[0013]min J(x)＝[z
‑
h(x)]T
R
‑1[z
‑
h(x)][0014]其中，z表示量测信息；x表示电网状态向量；h(x)是状态向量x在极坐标下的非线性函数；R表示量测误差方差阵，以其逆矩阵作为权重矩阵；
[0015]基于加权最小二乘法的状态估计的迭代格式表示为：
[0016][0017]其中，x表示电网状态向量；h(x)是状态向量x在极坐标下的非线性函数；R表示量测误差方差阵，以其逆矩阵作为权重矩阵；H(x(k))表示第k次迭代的雅可比矩阵。
[0018]作为本专利技术所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法的一种优选方案，其中：所述获在线提取电压控制灵敏度，包括：
[0019]基于k时刻的电网状态，利用状态估计中的雅可比矩阵，对潮流方程进行线性化处理，得到：
[0020][0021]其中，ΔP、ΔQ、ΔV、Δθ分别为有功、无功、电压幅值、电压相角的变化量，H为雅可比矩阵，V(k)为k时刻的节点电压幅值向量。
[0022]将所述等式两边同乘雅可比矩阵的逆矩阵，得到：
[0023][0024]其中，H
‑1为雅可比矩阵的逆矩阵，A、B分别为节点电压相角对于有功、无功的偏导阵，C、D分别为节点电压幅值对于有功、无功的偏导阵。
[0025]则基于k时刻电网状态信息下的灵敏度矩阵为：
[0026][0027]其中，分别为k时刻节点电压幅值对于有功、无功的灵敏度矩阵。
[0028]作为本专利技术所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法的一种优选方案，其中：所述新能源预测信息，包括：日内新能源出力和负荷的预测信息。
[0029]作为本专利技术所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法的一种优选方案，其中：所述预测未来多时刻的电网电压，包括：
[0030]以k时刻电网电压运行状态为初始值，建立线性化电压预测方程，表示为：
[0031][0032]其中，V(k+i|k)为k+i时刻的预测电压向量；ΔQ(k+i|k)、ΔP(k+i|k)表示k+i时刻可控资源无功、有功调节量。
[0033]作为本专利技术所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法的一种优选方案，其中：所述构建滚动优化模型，包括：
[0034]基于未来多个优化时刻的电网电压预测控制偏差及控制成本最小为目标函数，建立优化控制模型，表示为：
[0035][0036]其中，V0(k+i|k)为k+i时刻的电压参考向量；Δu(k+i|k)为k+i时刻的可控设备的调节量；Q表示单位调节成本矩阵；W表示电压控制权重矩阵。
[0037]作为本专利技术所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法的一种优选方案，其中：所述优化控制模型的约束条件，包括：
[0038]为了保证配网电压不越限，各节点电压应在电压上下限内变化，表示为：
[0039]V
min
≤V(k+i|k)≤V
max
(i＝1,2,...,N)
[0040]其中，Vmax为电压上限，Vmin为电压下限。
[0041]此外，优化模型中各控制量应在可调节范围内，表示为：
[0042]Δu
min
≤Δu(k+i|k)≤Δu
max
(i＝1,2,...,N)
[0043]其中，Δu
max
为控制量可调节范围上限，Δu
mi
n为控制量可调节范围下限。
[0044]作为本专利技术所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法的一种优选方案，其中：所述滚动优化模型，还包括：
[0045]采用上一轮优化控制后的电网电压实际值作为新一轮滚动优化控制的初始值：V(k+1|k+1)＝V
real
(k+1|k)，其中，V
real
(k+1|k)表示执行k时刻控制指令后k+1时刻的实际电压；
[0046]根据上一轮电压控制偏差对新一轮电压预测模型进行修正：
[0047][0048]其中，V
err
(k)为k时刻MPC控制偏差；a表示校正补偿系数，取值范围为[0,1]；V
’
(k+1+i|k+1)表示考虑上一轮模型预测控制控制偏差后的电压修正量。
[0049]作为本专利技术所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法的一种优选方案，其中：所述滚动优化，包括：
[0050]随着时域平移重复所述过程直到完成控制周期内的多步滚动优化。
[0051]本专利技术的有益效果：本专利技术通过状态估计实时获取电网电压状态，有效保证电压控制的精度要求，并实现电压控制的闭环反馈；通过提取电压灵敏度作为多控主体协调控制的依据，实现了离散、连续电压调节设备之间的协调配合；通过模型预测控制技术实现了重要负荷的电压控制，有效应对了风光不确定性带来的电网电压波动及电压越限问题。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网重要负荷电压模型预测控制方法，其特征在于，包括：基于加权最小二乘法对电网进行快速状态估计，获取电网状态并在线提取电压控制灵敏度；基于所述电压控制灵敏度建立线性化的电网电压预测模型，结合新能源预测信息预测未来多时刻的电网电压，以重要负荷电压和参考电压的控制偏差以及设备调节成本最小为目标构建滚动优化模型。2.如权利要求1所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法，其特征在于：所述状态估计，包括：利用数据采集和监控系统得到的实时测量数据和伪测量数据求解非线性方程组的迭代方法求得系统状态变量的最佳估计值，检测可疑数据，辨识不良数据，计算出支路潮流。3.如权利要求1或2所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法，其特征在于：所述基于加权最小二乘法的状态估计，包括：基于加权最小二乘法的状态估计的目标函数表示为：min J(x)＝[z
‑
h(x)]
T
R
‑1[z
‑
h(x)]其中，z表示量测信息；x表示电网状态向量；h(x)是状态向量x在极坐标下的非线性函数；R表示量测误差方差阵，以其逆矩阵作为权重矩阵；基于加权最小二乘法的状态估计的迭代格式表示为：其中，x表示电网状态向量；h(x)是状态向量x在极坐标下的非线性函数；R表示量测误差方差阵，以其逆矩阵作为权重矩阵；H(x(k))表示第k次迭代的雅可比矩阵。4.如权利要求3所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法，其特征在于：所述获在线提取电压控制灵敏度，包括：基于k时刻的电网状态，利用状态估计中的雅可比矩阵，对潮流方程进行线性化处理，得到：其中，ΔP、ΔQ、ΔV、Δθ分别为有功、无功、电压幅值、电压相角的变化量，H为雅可比矩阵，V(k)为k时刻的节点电压幅值向量。将所述等式两边同乘雅可比矩阵的逆矩阵，得到：其中，H
‑1为雅可比矩阵的逆矩阵，A、B分别为节点电压相角对于有功、无功的偏导阵，C、D分别为节点电压幅值对于有功、无功的偏导阵。则基于k时刻电网状态信息下的灵敏度矩阵为：
其中，分别为k时刻节点电压幅值对于有功、无功的灵敏度矩阵。5.如权利要求4所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法，其特征在于：所述新能源预测信息，包括：日内新能源出力和负荷的预测信息。6.如权利要求5所述的配电网重要负荷电压模型预测控制方法，其特征在于：所述预...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇伟杰，赵远凉，史虎军，杨强，杨廷榜，石启宏，徐小东，丁宇洁，谭斌，马鑫，肖小兵，张锐锋，林顺生，幸兆森，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：