本发明专利技术公开基于HDT与CBs协同控制的配电网潮流调控系统及方法及设备，混合配电变压器包括有载调压变压器和AC/AC变换器；在配电网系统的支路中设置分布式电源DGs和电容器切换器（CBs）；本申请将混合配电变压器的等效电压转换为HDT所在支路的注入功率，采用HDT协同CBs的方法，实现了在有大量分布式电源接入的系统中实现精准快速的潮流调控；通过潮流控制约束得到最优潮流时有载调压变压器OLTC和AC/AC变换器的有功注入功率和无功注入功率，获得混合配电变压器HDT的电压，基于混合配电变压器HDT的电压调节有载分接开关和AC/AC模块输出电压，实现最优潮流控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统设备，具体涉及一种基于hdt与cbs协同控制的配电网潮流调控系统及方法及设备。
技术介绍
1、现有技术中，分布式发电资源的并网，特别是在高渗透率下，可能导致电压波动、反向功率流、甚至可能威胁配电网的稳定性和可靠性。为了应对这些挑战，电网运营商需要采用更加灵活和高效的电压控制方法。传统的配电网电压调节手段，如有载分接开关变压器(on-load tap changer,oltc)和电容器切换器(capacitor banks,cbs)，虽然在过去几十年中一直是电压调节的主要手段，但它们在动态响应和调节精度方面有着先天的限制。
2、混合配电变压器(hybrid distribution transformer，hdt)与软开关(soft openpoint，sop)、潮流控制器(unified power flow controller，upfc)和sen变压器等其他电力电子器件相比，在电压和潮流调节、电能质量管理以及设备可靠性和经济性方面各有优势。这些设备的共同目标是提高电网的效率和可靠性，优化可再生能源的接入，推动现代电力系统向更高水平的智能化和绿色化发展尽管hdt在理论和实验研究中展现出优异的性能，但其与传统电压调节设备(如oltc和cbs)的协同作用和在实际电力系统中的应用效果比较差。
3、oltc虽然是调压设备，但是oltc对电压的调节是离散的，在有分布式电源接入的情况下，电网潮流会出现功率倒送的问题，电压波动会更加频繁，仅仅在馈线末端安装电容器并不能起到很好的补偿效果。
4、现有技术线间潮流控制器建模及潮流优化方法(中国电机工程学报)，是将潮流控制器加入到电网中，潮流控制器的成本花费要比hdt多得多，另外，hdt的ac/ac模块中经过的功率不是线路的全部功率，会大大减小hdt的ac/ac模块的故障率，增大hdt的寿命。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术问题，本申请公开一种基于hdt与cbs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，在配电网系统的平衡节点m处设置混合配电变压器，所述混合配电变压器包括有载调压变压器和ac/ac变换器；将配电网系统中的电力设备定义为节点，并对所述节点编号，节点数量为nn，混合配电变压器hdt与电力设备通过节点o连接，在配电网系统的支路中设置分布式电源和电容器切换器；第i节点与其相邻节点j之间的线路为相邻支路；有载调压变压器上设置有载分接开关，通过调节有载分接开关调节有载调压变压器的输出端电压uto。i＝1,2l nn，j＝1,2l nn。
2、有载分接开关是有载调压变压器上的电压调节的档位切换装置，kt,mo表示在t时刻支路umo上的有载分接开关的档位的值。
3、基于hdt与cbs协同控制的配电网潮流调控方法，具体包括以下步骤：
4、s1，采集分布式电源在时刻t所在i节点注入的有功功率和无功功率ut,i为时刻t节点i的电压；t＝1,2l nt，i＝1,2l nn；
5、s2，将混合配电变压器的单相平均模型等效为hdt电压源模型；
6、s3，混合配电变压器所在支路建立注入功率模型；
7、s4，以配电网总运行成本最小为目标构建目标函数；
8、s5，通过潮流控制约束得到最优潮流时有载调压变压器和ac/ac变换器的有功注入功率和无功注入功率，通过注入功率模型计算获得混合配电变压器的电压和ac/ac模块输出电压，调节有载分接开关和ac/ac模块输出电压，实现最优潮流控制。
9、步骤s2具体包括以下步骤：
10、有载调压变压器与ac/ac变换器的连接点为辅助节点n，混合配电变压器的单相平均模型中的有载调压变压器的阻抗等效为zt，ac/ac变换器的阻抗等效为zac/ac；
11、建立功率注入模型使得潮流计算的未知量变少，潮流计算时间变短。
12、混合配电变压器所在支路建立的注入功率模型为：
13、
14、
15、pt,n为t时刻节点n的有功注入功率，qt,n为t时刻节点n的无功注入功率，ut,n为有载调压变压器的输出端电压(t时刻节点n的电压)；pt,o为t时刻节点o的有功注入功率，qt,o为t时刻节点o的无功注入功率，ut,o为混合配电变压器的输出端电压(t时刻节点o的电压)；θt,on为t时刻节点o与节点n的相位差。
16、以配电网总运行成本最小为目标构建的目标函数为：
17、fmin＝wl(floss+fswitch)+wvcvfv (2)
18、其中，fmin表示所述配电网的总运行成本，wl、wv为权重系数，floss为功率损耗成本，fswitch为开关运行成本；cv为电压偏差fv的成本系数；
19、
20、rmo＝rac/ac+rt+r′mo
21、其中，rmo为平衡节点m与节点o之间的支路的电阻，rac/ac、rt分别为zac/ac、zt的实部，r′mo为平衡节点m与节点o之间的原始线路电阻。
22、flloss为所述配电网的线路损耗成本，fploss为所述混合配电变压器的运行成本，closs为有功功率损耗总成本的成本系数；nt为时间范围总周期，nn为系统节点总数；ωb为不含有载调压变压器的支路集合；rij为相邻的节点i、j间的电阻值；δt为单位时间；为时刻t流过混合配电变压器的有功功率；it,ij为时刻t相邻的节点i、j的电流；
23、it,ij的取值范围为：
24、
25、其中，为it,ij的载流量。
26、开关运行成本fswitch包括有载调压变压器上有载分接开关的档位切换成本、电容器切换器的切换成本和混合配电变压器的运行成本，为式(5)：
27、
28、其中，ω0为含有载调压变压器支路集合；ctap、ccap、chap为有载调压变压器、电容器切换器和混合配电变压器运行时档位切换操作的成本系数；为t时刻i节点处的电容器切换器运行的机组数；nhdt为混合配电变压器的晶闸管个数。
29、电压偏差fv的计算公式为式(6)：
30、
31、其中，ut,i为节点i在t时刻的电压；为节点的期望电压(期望电压指的是节点的期望电压，所有节点的期望电压是同一个电压范围)。ut,i、的电压范围为式(7)、(8)：
32、
33、
34、其中，ut,i为ut,i的上限和下限；u～为的上限和下限。
35、潮流控制约束包括分布式电源的运行约束、混合配电变压器的运行约束、述有载分接开关的运行约束和电容器切换器的运行约束；
36、所述分布式电源的运行约束为：
37、
38、
39、为时刻t分布式电源所在i节点注入的有功功率(输入电网的功率)，将预测值赋值为真实值，pi为注入i节点的有功功本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.基于HDT与CBs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，在配电网系统的平衡节点m处设置混合配电变压器，所述混合配电变压器包括有载调压变压器和AC/AC变换器；将配电网系统中的电力设备定义为节点，并对所述节点编号，节点数量为NN，混合配电变压器HDT与电力设备通过节点o连接，在配电网系统的支路中设置分布式电源和电容器切换器；第i节点与其相邻节点j之间的线路为相邻支路；有载调压变压器上设置有载分接开关，通过调节有载分接开关调节有载调压变压器的输出端电压Uto，其中i＝1,2L NN，j＝1,2LNN。
2.根据权利要求1所述的基于HDT与CBs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于HDT与CBs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于HDT与CBs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于HDT与CBs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的基于HDT与CBs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的基于HDT与CBs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述基于HDT与CBs协同控制的配电网潮流调控方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述基于HDT与CBs协同控制的配电网潮流调控方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述基于HDT与CBs协同控制的配电网潮流调控方法。
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【技术特征摘要】
1.基于hdt与cbs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，在配电网系统的平衡节点m处设置混合配电变压器，所述混合配电变压器包括有载调压变压器和ac/ac变换器；将配电网系统中的电力设备定义为节点，并对所述节点编号，节点数量为nn，混合配电变压器hdt与电力设备通过节点o连接，在配电网系统的支路中设置分布式电源和电容器切换器；第i节点与其相邻节点j之间的线路为相邻支路；有载调压变压器上设置有载分接开关，通过调节有载分接开关调节有载调压变压器的输出端电压uto，其中i＝1,2l nn，j＝1,2lnn。
2.根据权利要求1所述的基于hdt与cbs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于hdt与cbs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于hdt与cbs协同控制的配电网潮流调控方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
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【专利技术属性】
技术研发人员：王艺博，刘开璞，刘闯，蔡国伟，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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