主動配電網(wǎng)三相有功無功協(xié)調(diào)的電壓相量校正控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自動化技術(shù)領(lǐng)域的校正控制方法，具體涉及一種主動配電網(wǎng)三相 有功無功協(xié)調(diào)的電壓相量校正控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電壓校正控制是配電網(wǎng)運行的重要課題，目前已有大量此方面的研究。然而，由于 分布式電源的不斷接入，一方面配電網(wǎng)電壓幅值波動明顯、容易越限；另一方面非全相接入 的分布式電源和負(fù)荷使配電網(wǎng)不平衡度增強，節(jié)點三相電壓幅值差差增大、三相相角之間 差值與120°差距越來越明顯。
[0003] MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程 序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng) 的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計 以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上 擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran)的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算 軟件的先進(jìn)水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種主動配電網(wǎng)三相有功無功協(xié)調(diào)的 電壓相量校正控制方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明提供一種主動配電網(wǎng)三相有功無功協(xié)調(diào)的電壓相量校正控制方法，其改進(jìn) 之處在于，所述方法包括下述步驟：
[0007] 步驟1 :確定有功無功對電壓相量的靈敏度；
[0008] 步驟2 :建立電壓相量校正二次規(guī)劃模型；
[0009] 步驟3 :采用混合整數(shù)工具箱對二次規(guī)劃模型求解。
[0010] 進(jìn)一步地，所述步驟1包括：
[0011] 對于已減去對地節(jié)點具有N個節(jié)點的電力網(wǎng)絡(luò)，如果電力網(wǎng)絡(luò)中只含有PQ節(jié)點， 令η = N-1，引入η個極坐標(biāo)形式下的牛頓法潮流修正方程式如下：
[0013]式中，AV/V、VA Θ、ΔΡ/V 和 AQ/V 分別表示以 AV1ZV1'V1A θ η Apyvi' AQ1/ V1為元素的矢量；V ^P1 A1分別表示節(jié)點i電壓、節(jié)點i注入有功功率和節(jié)點i注入無功功 率；Δ Vp Δ Pp Δ Q1分別表示節(jié)點i電壓改變量、節(jié)點i注入有功功率改變量和節(jié)點i注入 無功功率改變量；△ Θ和Θ分別表示以Δ Θ P Θ 元素的n階列向量；△ V和V分別表 示以Δ 元素的η階列向量；ΔΡ和Δ Q分別表示以ΔΡ ;、Δ 〇;為元素的η階列向量； Η'、Ν'、Μ'、L'為新定義的矩陣，其值見式（3);
[0014] 取出式⑴中的系數(shù)矩陣，記作J'，即
[0016] 考慮到原始雅克比矩陣的構(gòu)成，上述系數(shù)矩陣J'寫成：
[0018] 式中，Bcos Θ是與導(dǎo)納陣同階的矩陣，其各元素為導(dǎo)納陣相應(yīng)位置上虛部Blj與 cos Θ ^的乘積；Bsin Θ是與導(dǎo)納陣同階的矩陣，其各元素為導(dǎo)納陣相應(yīng)位置上虛部B ^與 sin Θ ^的乘積；Gcos Θ是與導(dǎo)納陣同階的矩陣，其各元素為導(dǎo)納陣相應(yīng)位置上虛部G ^與 cos Θ ^的乘積；Gsin Θ是與導(dǎo)納陣同階的矩陣，其各元素為導(dǎo)納陣相應(yīng)位置上虛部G ^與 sin Θ ^的乘積；Q = diagHQi/Vi2]，P = (IiagIiVVi2] !Bij為節(jié)點 i 與 j 之間支路的電納；Θ u 為節(jié)點i與j電壓相角之差；
[0019] 對于配電網(wǎng)絡(luò)，線徑大，阻抗大，Θ小，C0s Θ 1，sin Θ 〇 ;因此上述三項中 的第二項忽略，保留第三項，化簡上式得到如下形式：
[0021] 式中，B為導(dǎo)納陣各元素虛部Blj組成的矩陣；G為導(dǎo)納陣各元素虛部G ^組成的矩 陣；
[0022] 考慮到電壓幅值近似等于lp. u，化簡上式得：
[0023] - (B+Q) Δ Θ + (G+P) Δ V = Δ P (5)
[0024] (P-G) Δ Θ - (B-Q) AV=AQ (6)
[0025] 進(jìn)行高斯消去，消去Δ V，展開得：
[0026] Δ Θ = M Δ Ρ+Ν Δ Q (7)
[0027] 式中：
[0028] M = - [(G+P) (Q-B) 1 (P-G)+Q+B] 1 (8)
[0029] N = [ (Q-B) (G+P) 1 (Q+B) +P-G] 1 (9)
[0030] M、N為新定義的矩陣，其值見式（9);
[0031] 使用三相網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點導(dǎo)納矩陣，將上述靈敏度化為三相形式：
[0032] δ 0 a'b'c= ma'b'capa'b'c+na'b'cAqA'b'c (丄〇)
[0033] 式中：Δ ΘΑ'Β'\ ΔΡΑ'Β' AQW分別為以節(jié)點i夢相電壓相角改變量、節(jié)點i# 相注入有功功率改變量和節(jié)點相注入無功功率改變量為元素的3 (n-1)階列向量， 供i#表示一個節(jié)點有三相，爐是其中一相，下面寫了 pe{A5,C})r Ma'b'c、 為新定義的矩陣，表達(dá)式如下：
[0034] jyjA, B, C ^ _ [ (g A, B, C+pA, B, C) (qA, B, C-gA, B, C) I (pA, B, B, C)+qA, B, C+gA, B, C] I (11)
[0035] |\^A, B, C ^ [ (q A, B, C-gA, B, C) (g^，B, C+pA, B, C) I (qA, B, C+gA, B, C)+pA, B, C-g^，B, C] I (12)
[0036] 同理：
[0037] Δ γΑ, B, C = c A, B, C Δ pA, B, C+〇A, B, C Δ gA, B, C Q3)
[0038] 式中：為以節(jié)點iK相電壓幅值改變量為元素的3(n_l)階列向量， ^{丨民^^'^~^為新定義的矩陣^達(dá)式如下：
[0039] qA, B, C ^ [ (B A, B, C+qA, B, C) (G^，B, C_pA, B, C) I (gA, B, C_qA, B, C)+g& B, C+pA, B, C] 1 (14)
[0040] j^A, B, C ^ _ [ (g A, B, C_pA, B, C) (gA, B, C+qA, B, C) I (g^，B, C+pA, B, C)+gA, B, C_qA, B, C] I (15)
[0041]整合式（10)、式（13)得：
[0043] 式中#'8〃'\?;^'〇〃'￡與式（7)中6、8、？、〇矩陣相同，為表達(dá)其為三相網(wǎng) 絡(luò)參數(shù)采取了上標(biāo)A，B，C的形式。
[0044] 進(jìn)一步地，所述步驟2包括：根據(jù)式（10)、（13)中求得的靈敏度，找出節(jié)點注入有 功功率、無功功率對每個電壓幅值越限節(jié)點，三相不平衡度超出限值節(jié)點的電壓相量的靈 敏度最大的前三個節(jié)點，并設(shè)節(jié)點的集合為St;同時，設(shè)節(jié)點注入有功功率可調(diào)節(jié)節(jié)點的集 合為Sp;節(jié)點注入無功功率可調(diào)節(jié)節(jié)點的集合為S w在下述不需強調(diào)三相處省略上標(biāo)；電壓 相量校正二次規(guī)劃模型的目標(biāo)函數(shù)為：
[0046] 式中：u、V均表示節(jié)點；△ Pu、Δ Qv分別表示節(jié)點u的注入有功功率改變量、節(jié)點V 的節(jié)點注入無功功率改變量；
[0047] 將節(jié)點電壓約束作為模型的約束條件以校正越限節(jié)點的電壓幅值，即：
[0049] 式中，1^表示節(jié)點i電壓；AU ;表示節(jié)點i電壓改變量；4、R分別表示節(jié)點i電 壓上下限；$表示所有節(jié)點的集合；
[0050] 僅調(diào)整與待校正節(jié)點電壓相量靈敏度大的節(jié)點的有功、無功功率，將式（16)中矩 陣ΔΡΑ'Β'ε內(nèi)不屬于5一 Sp中節(jié)點u對應(yīng)的元素、矩陣AQA'B'e內(nèi)不屬于5一 Stj中節(jié)點V 對應(yīng)的元素、取值為0的元素移到矩陣的末行，系數(shù)矩陣M、N、C、D也做出相應(yīng)改變；式（18) 轉(zhuǎn)化為：
[0052] 式中，M'、C'分別為原M、C矩陣中僅保留節(jié)點注入有功功率可調(diào)、與待校正節(jié)點電 壓相量靈敏度大的節(jié)點u對應(yīng)的第u列，其他列去掉所組成的新矩陣；Ν'、D'分別為原N、D 矩陣中僅保留節(jié)點注入無功功率可調(diào)、與待校正節(jié)點電壓相量靈敏度大的節(jié)點V對應(yīng)的第 V列，其他列去掉所組成的新矩陣；AP'為原向量中僅保留節(jié)點注入有功功率可調(diào)、與待校 正節(jié)點電壓相量靈敏度大的節(jié)點u對應(yīng)的第u行，其他行去掉所組成的新列向量；Δ Q'為 原向量中僅保留節(jié)點注入有功功率可調(diào)、與待校正節(jié)點電壓相量靈敏度大的節(jié)點V對應(yīng)的 第V行，其他行去掉所組成的新列向量；U表示以各節(jié)點電壓為元素的η維列向量;H、P分 別表示以各節(jié)點電壓下限、上限為元素的η維列向量。
[0053] 進(jìn)一步地，所述步驟2中電壓相量校正二次規(guī)劃模型的三相不平衡度約束條件如 下：
[0054] 將三相電壓差、三相相角差加入約束條件，即：
[0059]