一种含分布式光伏的低压配电网电压控制方法技术

本发明专利技术公开了一种含分布式光伏的低压配电网电压控制方法，克服了现有技术中分布式电源的低压配电网的电压控制方法通信资源消耗大、控制效率低以及并没有提高低压配电网对光伏发电的消纳能力的问题，包括以下步骤：S1：基于电压越限根本原因，利用灵敏度矩阵对低压配电网网络特性进行分析；S2：构建基于MAS的双层控制模型，建立基于MAS的双层分布式光伏无功电压控制策略；S3：对S2中的控制策略进行改进，得到基于事件触发且分布式储能参与的事件触发分布式无功电压控制策略；S4：对分布式光伏无功电压控制策略的有效性进行测试。实现电压稳定控制以及光伏无功输出按照其容量进行均衡分配，有效减少了通信的任务数量和频次，提升了电压控制的效果。升了电压控制的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种含分布式光伏的低压配电网电压控制方法


[0001]本专利技术涉及配电网运行控制
，特别涉及了一种含分布式光伏的低压配电网电压控制方法。

技术介绍

[0002]随着全球经济的发展和能源形式的转型，化石燃料等传统能源逐渐被可再生能源所代替，以清洁能源为主的新型电力能源结构在世界各国受到关注。由于风电、光伏等新能源的快速发展，特别是大量分布式光伏电源接入配电网，给配电网的运行与控制带来了新的挑战。以低压配电网为例，光伏装机容量逐年上升，但由于用户需求有限，光伏出力无法被完全消纳，电压越限问题尤为严重，供大于求时，电压越上限；供不应求时，电压越下限。供求不匹配和电力需求的严重峰谷差是造成电压问题的一大因素。此外，光伏的分布式特性和其输出的波动性、不确定性，增加了系统运行控制的难度，同时，低压配电网通信能力有限，连续通信的控制模式会给网络带来巨大的负担，造成通信资源的浪费。为解决低压配电网电压问题，提升可再生能源的消纳能力，减少“弃光”“弃风”现象的出现，在含分布式光伏的低压配电网中，电压调节问题已成为关注焦点。
[0003]目前对于分布式光伏在低压配电网的电压控制主要采用削减光伏并网有功进行电压控制的策略，这种策略控制效率低，以牺牲清洁能源发电为代价，限制了光伏发电能力，没有从实质上提高低压配电网对光伏发电的消纳能力。同时低压配网通信网络不健全，通信能力较为薄弱，对于通信要求较高的控制方法在低压网络中难以适用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的分布式电源的低压配电网的电压控制方法通信资源消耗大、控制效率低以及并没有提高低压配电网对光伏发电的消纳能力的问题，提供了一种含分布式光伏的低压配电网电压控制方法，解决了分布式光伏的低压配电网电压越限问题，实现电压稳定控制以及光伏无功输出按照其容量进行均衡分配，同时还能降低Agent之间的通信频次，有效减少了通信的任务数量和频次，提升了电压控制的效果，提高了分布式光伏的消纳能力。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种含分布式光伏的低压配电网电压控制方法，包括下列步骤：
[0006]S1：基于电压越限根本原因，利用灵敏度矩阵对低压配电网网络特性进行分析；
[0007]S2：构建基于MAS的双层控制模型，结合电压灵敏度矩阵和一致性协议，建立基于MAS的双层分布式光伏无功电压控制策略，按照分布式光伏容量，均衡分配光伏无功输出；
[0008]S3：针对连续通信与光伏逆变器功率因数限制，对S2中的控制策略进行改进，得到基于事件触发且分布式储能参与的事件触发分布式无功电压控制策略，对光伏逆变器受功率因数限制的时间段实现电压控制与功率均分；
[0009]S4：搭建实时数字仿真平台，对分布式光伏无功电压控制策略的有效性进行测试。
[0010]本专利技术基于多Agent系统(MAS)考虑事件触发和光伏逆变器功率因数限制的影响，提供了含分布式光伏的低压配电网无功电压控制方法。首先建立基于MAS的双层控制模型，充分利用光伏输出无功的能力，提出了基于灵敏度矩阵和一致性协议的分布式控制策略。然后，针对连续通信和光伏逆变器功率因数限制等问题，对该双层控制策略进行改进，提出分布式储能参与的事件触发电压控制策略。最后，搭建实时数字仿真平台，仿真测试所提出的分布式无功电压控制策略的有效性。通过设计事件触发一致性控制策略，提高了无功功率均衡分配的精确度，在实现电压稳定控制的前提下，可以大幅度节约计算和通信的资源。在分布式光伏接入低压配电网的情况下，能够解决低压配电网电压越限问题，实现电压稳定控制以及光伏无功输出按照其容量进行均衡分配；同时还能降低Agent之间的通信频次，有效减少了通信的任务数量和频次，提升了电压控制的效果。
[0011]作为优选，所述的步骤S1进一步表示为：
[0012]S1.1：利用潮流方程分析光伏并网对低压配电网电压的影响；
[0013]S1.2：建立配电网灵敏度模型，对于n节点辐射性配电网，建立灵敏度矩阵，计算节点n的电压偏移量；
[0014]S1.3：分别对电压偏移量的有功分量与无功分量进行求导，得到低压配电网任意节点的电压变化量与配电网中各节点功率增量之间的关系；
[0015]S1.4：判断灵敏度分析的结果与潮流分析的结果是否匹配。
[0016]其灵敏度矩阵为：
[0017][0018]式中，Un为节点n的电压幅值，Pn、Qn分别为节点n注入的有功和无功功率分量，Sp、Sq分别为电压对功率有功分量和无功分量的灵敏度系数；
[0019]计算节点n的电压偏移量：
[0020][0021]式中，U0为标准节点电压；Ui为配电网第i个节点的电压；Rij、Xij分别为节点0到节点i、j的共电阻和共电抗，且当i＝j时，Rii、Xii分别表示节点0到节点i的自电阻和自电抗。
[0022]对有功和无功分量进行求导可得：
[0023][0024][0025]由此可得，配电网中，任意节点的电压变化量均由网络中各节点功率增量的和所决定。
[0026]作为优选，所述的步骤S2进一步表示为：
[0027]S2.1：构建MAS双层控制网络，所述MAS双层控制网络包括由分布式电源与负载组成的物理网络以及有若干Agent组成的通信网络；
[0028]S2.2：构建下垂控制的q
‑
u函数方程进行电压控制，光伏下一时刻无功输出值等于上一时刻无功输出减去电压偏差与灵敏度系数的积；
[0029]S2.3：设计双层分布式光伏无功电压控制策略的第一分布式控制律以及无功均衡分配控制律，并对无功均衡分配控制律的收敛性进行分析；
[0030]S2.4：利用双层分布式光伏无功电压控制策略，实现光伏的无功功率按照其容量大小进行均衡分配。
[0031]MAS即多Agent系统，是多个Agent组成的集合，其多个Agent成员之间相互协调，相互服务，共同完成一个任务。通信网络是由多个Agent组成的，具有信息的传递和处理能力，每个光伏和负载对应着通信网络中的一个Agent，为了使得控制律的矩阵运算更为简便，需保证Agent数量和光伏、负载的个数匹配。双层分布式光伏无功电压控制策略控制对象是光伏逆变器的无功输出，因此光伏电源所对应的Agent属于可控Agent。在MAS双层控制网络基础上，设计双层分布式光伏无功电压控制策略，以调节光伏电源的输出，最终实现电压控制。通过收敛性分析，无功均衡分配控制律可以调节光伏的无功功率输出，通过迭代，将使得光伏无功功率输出与其最大无功容量的比值为α＝[∑qi(0)]/[∑ci]，实现配电网电压调节过程中光伏无功功率的成比例输出。
[0032]作为优选，所述的步骤S2.3中：
[0033]所述第一分布式控制律为：光伏输出大于负荷需求时，供大于求，电压越上限，光伏逆变器根据控制律吸收无功输出，以抑制电压上升；反之，当光伏输出不能满足负荷需求时，光伏逆变器发出无功，以弥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含分布式光伏的低压配电网电压控制方法，其特征在于，它包括下列步骤：S1：基于电压越限根本原因，利用灵敏度矩阵对低压配电网网络特性进行分析；S2：构建基于MAS的双层控制模型，结合电压灵敏度矩阵和一致性协议，建立基于MAS的双层分布式光伏无功电压控制策略，均衡分配光伏无功输出；S3：针对连续通信与光伏逆变器功率因数限制，对S2中的控制策略进行改进，得到基于事件触发且分布式储能参与的事件触发分布式无功电压控制策略，对光伏逆变器受功率因数限制的时间段实现电压控制与功率均分；S4：搭建实时数字仿真平台，对分布式光伏无功电压控制策略的有效性进行测试。2.根据权利要求1所述的一种含分布式光伏的低压配电网电压控制方法，其特征在于，所述的步骤S1进一步表示为：S1.1：利用潮流方程分析光伏并网对低压配电网电压的影响；S1.2：建立配电网灵敏度模型，对于n节点辐射性配电网，建立灵敏度矩阵，计算节点n的电压偏移量；S1.3：分别对电压偏移量的有功分量与无功分量进行求导，得到低压配电网任意节点的电压变化量与配电网中各节点功率增量之间的关系；S1.4：判断灵敏度分析的结果与潮流分析的结果是否匹配。3.根据权利要求1所述的一种含分布式光伏的低压配电网电压控制方法，其特征在于，所述的步骤S2进一步表示为：S2.1：构建MAS双层控制网络，所述MAS双层控制网络包括由分布式电源与负载组成的物理网络以及由若干Agent组成的通信网络；S2.2：构建下垂控制的q
‑
u函数方程进行电压控制，光伏下一时刻无功输出值等于上一时刻无功输出减去电压偏差与灵敏度系数的积；S2.3：设计双层分布式光伏无功电压控制策略的第一分布式控制律以及无功均衡分配控制律，并对无功均衡分配控制律的收敛性进行分析；S2.4：利用双层分布式光伏无功电压控制策略，实现光伏的无功功率按照其容量大小进行均衡分配。4.根据权利要求3所述的一种含分布式光伏的低压配电网电压控制方法，其特征在于，所述的步骤S2.3中：所述第一分布式控制律为：光伏输出大于负荷需求时，供大于求，电压越上限，光伏逆变器根据控制律吸收无功输出，以抑制电压上升；反之，当光伏输出不能满足负荷需求时，光伏逆变器发出无功，以弥补电压下降；所述无功均衡分配控制律为：下一时刻光伏逆变器的无功输出列向量等于权值矩阵与此时刻光伏逆变器的无功输出列向量的积。5.根据权利要求1或3或4所述的一种含分布式光伏的低压配电网电压控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述双层分布式光伏无功电压控制策略包括底层控制与上层控制，所述底层控制利用Agent收集各个光伏节点的本地信息，将其与电压下限和电压上限进行比较，判断电压是否越限，当电压越限发生时，通过第一控制律设置光伏逆变器的无功输出以调...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国良，徐宏，朱重希，刘书涵，姚海强，沈伟伟，曾振源，胡遨洋，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司桐乡市供电公司，
类型：发明
国别省市：