CN108683193B - 一种含分布式电源的配电网电压控制方法和装置 - Google Patents

一种含分布式电源的配电网电压控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种含分布式电源的配电网电压控制方法和装置，先获取配电网中各子配电区的主要节点，然后确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵，最后确定主要节点电压允许区间，并对含分布式电源的配电网进行电压控制。本发明提供了分布式电源优化调度手段，能够实现对分布式电源的灵活高效利用，且能够满足大规模分布式电源接入配电网对于电压质量的要求，将主要节点作为电压控制的对象，减少全局层的计算数据量，可有效提高计算效率；避免控制***的频繁动作，提高了含分布式电源的配电网电压控制能力，保证含分布式电源的配电网运行安全性。

Description

一种含分布式电源的配电网电压控制方法和装置
技术领域
本发明涉及配电网控制技术领域，具体涉及一种含分布式电源的配电网电压控制方法和装置。
背景技术
现有技术中配电网电压控制方法大多基于电压控制分区划分，如基于九区图的控制。该方法是通过实时监测变压器低压侧母线电压和变压器高压侧无功功率(或功率因数)，并以此作为控制状态量，根据其工作点在各运行区间的对应逻辑关系，得出调节分接头和投切电容器的控制指令，后来对现有技术中的九区图又进行了改进，对边界进行细分得到了十三区图、十七区图控制方法，这些控制方法在实际运行时均会存在所谓的“振荡动作”或误动作等问题，且无法有效满足控制***对负荷变化的有效连续调节的需要。
此外，在现有的配电网电压控制***中，是以无源网的特点进行设计，对分布式电源缺少优化调度手段，无法实现对分布式电源的调度功能。在分布式电源渗透率较低时，不对分布式电源进行调度管理或仅利用单层优化控制技术，也可通过配电网自身的控制资源进行调节，平抑分布式电源接入后产生的不良影响。但随着渗透率的提高，传统单层优化控制技术无法实现对多分布式电源进行灵活、高效的利用，也无法满足大规模分布式电源接入配电网对于***电压质量的要求。
发明内容
为了克服上述现有技术中无法实现对多分布式电源进行灵活、高效的利用以及无法满足大规模分布式电源接入配电网对于***电压质量的要求的不足，本发明提供一种含分布式电源的配电网电压控制方法和装置，先对配电网进行层级和区域划分，并根据子配电区选取主要节点，然后确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵，最后确定主要节点电压允许区间，并根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制，提供了分布式电源优化调度手段，能够实现对分布式电源的灵活高效利用，且能够满足大规模分布式电源接入配电网对于***电压质量的要求，提高了含分布式电源的配电网电压控制能力，保证含分布式电源的配电网运行安全性。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一方面，本发明提供一种含分布式电源的配电网电压控制方法，包括：
获取配电网中各子配电区的主要节点；
确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵；
确定主要节点电压允许区间，并根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制。
主要节点为从各子配电区选取的1～2个节点，所述主要节点包括变电站母线节点、馈线末端节点和分布式电源并网节点。
所述主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵包括主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵和主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵；
所述主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵按下式确定：
Figure BDA0001621931510000021
其中，sP表示主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵，n表示主要节点总数，Ui表示主要节点i的电压，PL,j表示主要节点j的有功功率，
Figure BDA0001621931510000022
表示主要节点i电压对主要节点j有功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000023
Ri表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电阻；若主要节点i与主要节点j不在同一条馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000024
所述主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度按下式确定：
Figure BDA0001621931510000031
其中，sQ表示主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵，QL,j表示主要节点j的无功功率，
Figure BDA0001621931510000032
表示主要节点i电压对主要节点j无功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000033
Xi表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电抗；若主要节点i与主要节点j不在同一馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000034
所述主要节点电压允许区间包括第一控制区间[Umin，Umin+ud]、运行区间 (Umin+ud，Umax-uu)和第二控制区间[Umax，Umax-uu]，其中，Umin表示主要节点电压下限值， Umax表示主要节点电压上限值，ud表示第一控制区间的宽度，uu表示第二控制区间的宽度。
所述根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制，包括：
判断主要节点电压是否位于主要节点电压允许区间内，若是，继续监测主要节点电压；否则选取
Figure BDA0001621931510000035
超过第一灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的无功调节量：
Figure BDA0001621931510000036
其中，dQL,j表示所选调节区域中主要节点j的无功调节量；
若dQL,j≤SQtotal，将dQL,j分配给不同分布式电源，SQtotal表示无功调节阈值；否则选取
Figure BDA0001621931510000041
超过第二灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的有功调节量：
Figure BDA0001621931510000042
其中，dPL,j表示所选调节区域中主要节点j的有功调节量；
若dPL,j≤SPtotal，将dPL,j及dQL,j分配给不同分布式电源，SPtotal表示有功调节阈值，否则退出。
当dQL,j≤SQtotal时，将dQL,j分配给不同分布式电源，包括：
根据不同厂站剩余容量的比例将dQL,j分配给不同厂站；
根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量分配给不同分布式电源。
当dPL,j≤SPtotal时，将dPL,j及dQL,j分配给不同分布式电源，包括：
根据不同厂站剩余容量的比例将dPL,j及dQL,j分配给不同厂站；
根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量和有功调节量分配给不同分布式电源。
另一方面，本发明还提供一种含分布式电源的配电网电压控制装置，包括：
获取模块，用于获取配电网中各子配电区的主要节点；
确定模块，用于确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵；
控制模块，用于确定主要节点电压允许区间，并根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制。
主要节点为从各子配电区选取的1～2个节点，所述主要节点包括变电站母线节点、馈线末端节点和分布式电源并网节点。
所述主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵包括主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵和主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵；
所述确定模块包括：
第一确定单元，用于按下式确定主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵：
Figure BDA0001621931510000051
其中，sP表示主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵，n表示主要节点总数，Ui表示主要节点i的电压，PL,j表示主要节点j的有功功率，
Figure BDA0001621931510000052
表示主要节点i电压对主要节点j有功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000053
Ri表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电阻；若主要节点i与主要节点j不在同一条馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000054
第二确定单元，用于按下式确定主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度：
Figure BDA0001621931510000055
其中，sQ表示主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵，QL,j表示主要节点j的无功功率，
Figure BDA0001621931510000056
表示主要节点i电压对主要节点j无功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000057
Xi表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电抗；若主要节点i与主要节点j不在同一馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000061
所述控制模块包括允许区间确定单元，所述允许区间确定单元确定的主要节点电压允许区间包括第一控制区间[Umin，Umin+ud]、运行区间(Umin+ud，Umax-uu)和第二控制区间[Umax，Umax-uu]，其中，Umin表示主要节点电压下限值，Umax表示主要节点电压上限值，ud表示第一控制区间的宽度，uu表示第二控制区间的宽度。
所述控制模块还包括控制单元，所述控制单元具体用于：
判断主要节点电压是否位于主要节点电压允许区间内，若是，继续监测主要节点电压；否则选取
Figure BDA0001621931510000062
超过第一灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的无功调节量：
Figure BDA0001621931510000063
其中，dQL,j表示所选调节区域中主要节点j的无功调节量；
若dQL,j≤SQtotal，根据不同厂站剩余容量的比例将dQL,j分配给不同厂站，并根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量分配给不同分布式电源，SQtotal表示无功调节阈值；否则选取
Figure BDA0001621931510000064
超过第二灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的有功调节量：
Figure BDA0001621931510000065
其中，dPL,j表示所选调节区域中主要节点j的有功调节量；
若dPL,j≤SPtotal，根据不同厂站剩余容量的比例将dPL,j及dQL,j分配给不同厂站，并根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量和有功调节量分配给不同分布式电源，SPtotal表示有功调节阈值，否则退出。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的含分布式电源的配电网电压控制方法中，先获取配电网中各子配电区的主要节点，然后确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵，最后确定主要节点电压允许区间，并根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制，提供了分布式电源优化调度手段，能够实现对分布式电源的灵活高效利用，且能够满足大规模分布式电源接入配电网对于***电压质量的要求，提高了含分布式电源的配电网电压控制能力，保证含分布式电源的配电网运行安全性；
本发明提供的含分布式电源的配电网电压控制装置包括获取模块、确定模块和控制模块，获取模块用于获取配电网中各子配电区的主要节点，确定模块，用于确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵，控制模块，用于确定主要节点电压允许区间，并根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制，提供了分布式电源优化调度手段，能够实现对分布式电源的灵活高效利用，且能够满足大规模分布式电源接入配电网对于***电压质量的要求，提高了含分布式电源的配电网电压控制能力，保证含分布式电源的配电网运行安全性；
本发明提供的技术方案选取变电站母线节点、馈线末端节点和分布式电源并网节点作为主要节点，并将主要节点作为电压控制的对象，减少全局层的计算数据量，可有效提高计算效率；
本发明将主要节点电压允许区间分为第一控制区间、运行区间和第二控制区间，避免控制***的频繁动作，提高了含分布式电源的配电网电压控制能力，保证含分布式电源的配电网运行安全性；
本发明提供的技术方案确定的主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵可以作为常数矩阵写入控制***中，简单实用，易实现；本发明提供的技术方案充分利用配电网中的分布式发电、储能的功率调节能力，实现了配电网中主要节点的电压优化控制；
本发明提供的技术方案在实际运行时不会存在所谓的“振荡动作”或误动作等问题，且能够有效满足控制***对负荷变化的有效连续调节的需要；
本发明提供的技术方案可以减小各节点电压的偏差，提高电压质量。
附图说明
图1是本发明实施例1中含分布式电源的配电网电压控制方法流程图；
图2是本发明实施例1中主要节点电压允许区间示意图；
图3是本发明实施例1中对含分布式电源的配电网进行电压控制流程图。
图4是本发明实施例2中某一区域内的含分布式电源的配电网实例结构及控制区域划分图；
图5是本发明实施例2中过电压控制效果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种含分布式电源的配电网电压控制方法，具体流程图如图1所示，具体过程如下：
S101：获取配电网中各子配电区的主要节点；
S102：确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵；
S103：确定主要节点电压允许区间，并根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制。
上述S101中，主要节点为从各子配电区选取的1～2个节点，主要节点包括变电站母线节点、馈线末端节点和分布式电源并网节点。
上述S102中，主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵包括主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵和主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵；
上述主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵按下式确定：
Figure BDA0001621931510000081
其中，sP表示主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵，n表示主要节点总数，Ui表示主要节点i的电压，PL,j表示主要节点j的有功功率，
Figure BDA0001621931510000082
表示主要节点i电压对主要节点j有功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000091
Ri表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电阻；若主要节点i与主要节点j不在同一条馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000092
上述主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度按下式确定：
Figure BDA0001621931510000093
其中，sQ表示主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵，QL,j表示主要节点j的无功功率，
Figure BDA0001621931510000094
表示主要节点i电压对主要节点j无功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000095
Xi表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电抗；若主要节点i与主要节点j不在同一馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000096
sP和sQ满足ΔU＝sPΔP+sQΔQ，其中ΔU表示电压变化量矩阵，且
Figure BDA0001621931510000097
ΔP表示有功功率变化量矩阵，且
Figure BDA0001621931510000098
ΔQ表示无功功率变换量矩阵，且
Figure BDA0001621931510000099
如图2所示，上述S103中的主要节点电压允许区间包括第一控制区间[Umin，Umin+ud]、运行区间(Umin+ud，Umax-uu)和第二控制区间[Umax，Umax-uu]，其中，Umin表示主要节点电压下限值，Umax表示主要节点电压上限值，ud表示第一控制区间的宽度，uu表示第二控制区间的宽度。
上述S103中，根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制，具体流程图如图3所示，具体过程如下：
1)判断主要节点电压是否位于主要节点电压允许区间内，若是，继续监测主要节点电压；否则选取
Figure BDA0001621931510000101
超过第一灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的无功调节量：
Figure BDA0001621931510000102
其中，dQL,j表示所选调节区域中主要节点j的无功调节量；
2)若dQL,j≤SQtotal，将dQL,j分配给不同分布式电源，SQtotal表示无功调节阈值；否则选取
Figure BDA0001621931510000103
超过第二灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的有功调节量：
Figure BDA0001621931510000104
其中，dPL,j表示所选调节区域中主要节点j的有功调节量；
3)若dPL,j≤SPtotal，将dPL,j及dQL,j分配给不同分布式电源，SPtotal表示有功调节阈值，否则退出。
当dQL,j≤SQtotal时，上述的将dQL,j分配给不同分布式电源具体是根据不同厂站剩余容量的比例将dQL,j分配给不同厂站，然后根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量分配给不同分布式电源。
当dPL,j≤SPtotal时，上述的将dPL,j及dQL,j分配给不同分布式电源具体是根据不同厂站剩余容量的比例将dPL,j及dQL,j分配给不同厂站，根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量和有功调节量分配给不同分布式电源。
基于同一发明构思，本发明实施例1还提供一种含分布式电源的配电网电压控制装置，包括模块、确定模块和控制模块，下面对上述三个模块的功能进行详细说明：
其中的获取模块，用于获取配电网中各子配电区的主要节点；
其中的确定模块，用于确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵；
其中的控制模块，用于确定主要节点电压允许区间，并根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制。
主要节点为从各子配电区选取的1～2个节点，主要节点包括变电站母线节点、馈线末端节点和分布式电源并网节点。
上述确定模块确定的主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵包括主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵和主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵；
确定模块包括第一确定单元和第二确定单元；
其中的第一确定单元，用于按下式确定主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵：
Figure BDA0001621931510000111
其中，sP表示主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵，n表示主要节点总数，Ui表示主要节点i的电压，PL,j表示主要节点j的有功功率，
Figure BDA0001621931510000112
表示主要节点i电压对主要节点j有功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000113
Ri表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电阻；若主要节点i与主要节点j不在同一条馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000114
其中的第二确定单元，用于按下式确定主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度：
Figure BDA0001621931510000121
其中，sQ表示主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵，QL,j表示主要节点j的无功功率，
Figure BDA0001621931510000122
表示主要节点i电压对主要节点j无功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000123
Xi表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电抗；若主要节点i与主要节点j不在同一馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000124
sP和sQ满足ΔU＝sPΔP+sQΔQ，其中ΔU表示电压变化量矩阵，且
Figure BDA0001621931510000125
ΔP表示有功功率变化量矩阵，且
Figure BDA0001621931510000126
ΔQ表示无功功率变换量矩阵，且
Figure BDA0001621931510000127
上述控制模块包括允许区间确定单元，允许区间确定单元确定的主要节点电压允许区间如图3所示，其包括第一控制区间[Umin，Umin+ud]、运行区间(Umin+ud，Umax-uu)和第二控制区间[Umax，Umax-uu]，其中，Umin表示主要节点电压下限值，Umax表示主要节点电压上限值，ud表示第一控制区间的宽度，uu表示第二控制区间的宽度。
上述的控制模块还包括控制单元，控制单元按照下述过程对含分布式电源的配电网进行电压控制：
1)判断主要节点电压是否位于主要节点电压允许区间内，若是，继续监测主要节点电压；否则选取
Figure BDA0001621931510000131
超过第一灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的无功调节量：
Figure BDA0001621931510000132
其中，dQL,j表示所选调节区域中主要节点j的无功调节量；
2)若dQL,j≤SQtotal，根据不同厂站剩余容量的比例将dQL,j分配给不同厂站，并根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量分配给不同分布式电源，SQtotal表示无功调节阈值；否则选取
Figure BDA0001621931510000133
超过第二灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的有功调节量：
Figure BDA0001621931510000134
其中，dPL,j表示所选调节区域中主要节点j的有功调节量；
3)若dPL,j≤SPtotal，根据不同厂站剩余容量的比例将dPL,j及dQL,j分配给不同厂站，并根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量和有功调节量分配给不同分布式电源，SPtotal表示有功调节阈值，否则退出。
实施例2
本发明实施例2提供一种含分布式电源的配电网电压控制方法，具体过程如下：
S201：获取配电网中各子配电区的主要节点，主要节点包括变电站母线节点、馈线末端节点和分布式电源并网节点；
S202：确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵；
S203：确定主要节点电压允许区间，并根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制。
上述S201中，主要节点为从各子配电区选取的1～2个节点。
上述S202中，主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵包括主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵和主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵；
上述主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵按下式确定：
Figure BDA0001621931510000141
其中，sP表示主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵，n表示主要节点总数，Ui表示主要节点i的电压，PL,j表示主要节点j的有功功率，
Figure BDA0001621931510000142
表示主要节点i电压对主要节点j有功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000143
Ri表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电阻；若主要节点i与主要节点j不在同一条馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000144
上述主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度按下式确定：
Figure BDA0001621931510000145
其中，sQ表示主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵，QL,j表示主要节点j的无功功率，
Figure BDA0001621931510000146
表示主要节点i电压对主要节点j无功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000151
Xi表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电抗；若主要节点i与主要节点j不在同一馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000152
sP和sQ满足ΔU1＝sPΔP+sQΔQ，其中ΔU1表示电压变化量；ΔP表示有功功率变化量矩阵，且
Figure BDA0001621931510000153
ΔQ表示无功功率变换量矩阵，且
Figure BDA0001621931510000154
上述S103中的主要节点电压允许区间包括第一控制区间[Umin，Umin+ud]、运行区间(Umin+ud，Umax-uu)和第二控制区间[Umax，Umax-uu]，其中，Umin表示主要节点电压下限值， Umax表示主要节点电压上限值，ud表示第一控制区间的宽度，uu表示第二控制区间的宽度，取Umax＝1.042，uu＝0.006，Umin＝0.97，uu＝0.01。
上述S103中，设置电网运行于高电压状态，初始电压值大约为1.049p.u.，5s时分层运行控制***投入，10s时部分负荷突然切出，导致电压上升，20s时部分负荷切出，电压持续上升。当电压超过上限值1.042p.u.时，分层运行控制***根据灵敏度矩阵及各子配电区上传的运行信息，选择灵敏度系数较大的功率调节区域并计算各区域的有功/无功功率调节量。 S103的具体过程如下：
1)判断主要节点电压是否位于主要节点电压允许区间内，若是，继续监测主要节点电压；否则选取
Figure BDA0001621931510000155
超过第一灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的无功调节量：
Figure BDA0001621931510000156
其中，dQL,j表示所选调节区域中主要节点j的无功调节量；
2)若dQL,j≤SQtotal，将dQL,j分配给不同分布式电源，SQtotal表示无功调节阈值；否则选取
Figure BDA0001621931510000157
超过第二灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的有功调节量：
Figure BDA0001621931510000161
其中，dPL,j表示所选调节区域中主要节点j的有功调节量；
3)若dPL,j≤SPtotal，将dPL,j及dQL,j分配给不同分布式电源，SPtotal表示有功调节阈值，否则退出。
上述的将dQL,j分配给不同分布式电源具体是根据不同厂站剩余容量的比例将dQL,j分配给不同厂站，然后根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量分配给不同分布式电源。
上述的将dPL,j及dQL,j分配给不同分布式电源具体是根据不同厂站剩余容量的比例将 dPL,j及dQL,j分配给不同厂站，根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量和有功调节量分配给不同分布式电源。
本发明实施例2提供的含分布式电源的配电网电压控制结果如图5所示，图5中，虚线部分为无电压控制时的电压曲线，实线部分为电压控制后的结果，通过对比可知，通过本发明实施例2提供的无功电压控制方法可以减小各节点电压的偏差，提高电压质量。
基于同一发明构思，本发明实施例2还提供一种含分布式电源的配电网电压控制装置，包括获取模块、确定模块和控制模块，下面对上述三个模块的功能进行详细说明：
其中的获取模块，用于获取配电网中各子配电区的主要节点，主要节点包括变电站母线节点、馈线末端节点和分布式电源并网节点；
其中的确定模块，用于确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵；
其中的控制模块，用于确定主要节点电压允许区间，并根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制。
主要节点为从各子配电区选取的1～2个节点。
上述确定模块确定的主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵包括主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵和主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵；
确定模块包括第一确定单元和第二确定单元；
其中的第一确定单元，用于按下式确定主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵：
Figure BDA0001621931510000171
其中，sP表示主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵，n表示主要节点总数，Ui表示主要节点i的电压，PL,j表示主要节点j的有功功率，
Figure BDA0001621931510000172
表示主要节点i电压对主要节点j有功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000173
Ri表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电阻；若主要节点i与主要节点j不在同一条馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000174
其中的第二确定单元，用于按下式确定主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度：
Figure BDA0001621931510000175
其中，sQ表示主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵，QL,j表示主要节点j的无功功率，
Figure BDA0001621931510000176
表示主要节点i电压对主要节点j无功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure BDA0001621931510000177
Xi表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电抗；若主要节点i与主要节点j不在同一馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure BDA0001621931510000181
sP和sQ满足ΔU＝sPΔP+sQΔQ，其中ΔU表示电压变化量矩阵，且
Figure BDA0001621931510000182
ΔP表示有功功率变化量矩阵，且
Figure BDA0001621931510000183
ΔQ表示无功功率变换量矩阵，且
Figure BDA0001621931510000184
上述控制模块包括允许区间确定单元，允许区间确定单元确定的主要节点电压允许区间如图2所示，其包括第一控制区间[Umin，Umin+ud]、运行区间(Umin+ud，Umax-uu)和第二控制区间[Umax，Umax-uu]，其中，Umin表示主要节点电压下限值，Umax表示主要节点电压上限值，ud表示第一控制区间的宽度，uu表示第二控制区间的宽度。取Umax＝1.042，uu＝0.006，Umin＝0.97， uu＝0.01。
上述的控制模块还包括控制单元，控制单元按照下述过程对含分布式电源的配电网进行电压控制：
1)判断主要节点电压是否位于主要节点电压允许区间内，若是，继续监测主要节点电压；否则选取
Figure BDA0001621931510000185
超过第一灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的无功调节量：
Figure BDA0001621931510000186
其中，dQL,j表示所选调节区域中主要节点j的无功调节量；
2)若dQL,j≤SQtotal，根据不同厂站剩余容量的比例将dQL,j分配给不同厂站，并根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量分配给不同分布式电源，SQtotal表示无功调节阈值；否则选取
Figure BDA0001621931510000187
超过第二灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的有功调节量：
Figure BDA0001621931510000191
其中，dPL,j表示所选调节区域中主要节点j的有功调节量；
3)若dPL,j≤SPtotal，根据不同厂站剩余容量的比例将dPL,j及dQL,j分配给不同厂站，并根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量和有功调节量分配给不同分布式电源，SPtotal表示有功调节阈值，否则退出，配电网电压控制结果如图5所示，图5中，虚线部分为无电压控制时的电压曲线，实线部分为电压控制后的结果，通过对比可知，通过本发明实施例2提供的无功电压控制装置可以减小各节点电压的偏差，提高电压质量。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/ 或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/ 或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种含分布式电源的配电网电压控制方法，其特征在于，包括：
获取配电网中各子配电区的主要节点；
确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵；
确定主要节点电压允许区间，并根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制；
所述主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵包括主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵和主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵；
所述主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵按下式确定：
Figure FDA0003712017540000011
其中，sP表示主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵，n表示主要节点总数，Ui表示主要节点i的电压，PL,j表示主要节点j的有功功率，
Figure FDA0003712017540000012
表示主要节点i电压对主要节点j有功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure FDA0003712017540000013
Ri表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电阻；若主要节点i与主要节点j不在同一条馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure FDA0003712017540000014
所述主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度按下式确定：
Figure FDA0003712017540000021
其中，sQ表示主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵，QL,j表示主要节点j的无功功率，
Figure FDA0003712017540000022
表示主要节点i电压对主要节点j无功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure FDA0003712017540000023
Xi表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电抗；若主要节点i与主要节点j不在同一馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure FDA0003712017540000024
所述主要节点电压允许区间包括第一控制区间[Umin，Umin+ud]、运行区间
Figure FDA0003712017540000026
和第二控制区间[Umax，Umax-uu]，其中，Umin表示主要节点电压下限值，Umax表示主要节点电压上限值，ud表示第一控制区间的宽度，uu表示第二控制区间的宽度；
所述根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制，包括：
判断主要节点电压是否位于主要节点电压允许区间内，若是，继续监测主要节点电压；否则选取
Figure FDA0003712017540000025
超过第一灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的无功调节量：
Figure FDA0003712017540000031
其中，dQL,j表示所选调节区域中主要节点j的无功调节量；
若dQL,j≤SQtotal，将dQL,j分配给不同分布式电源，SQtotal表示无功调节阈值；否则选取
Figure FDA0003712017540000032
超过第二灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的有功调节量：
Figure FDA0003712017540000033
其中，dPL,j表示所选调节区域中主要节点j的有功调节量；
若dPL,j≤SPtotal，将dPL,j及dQL,j分配给不同分布式电源，SPtotal表示有功调节阈值，否则退出；
当dQL,j≤SQtotal时，将dQL,j分配给不同分布式电源，包括：
根据不同厂站剩余容量的比例将dQL,j分配给不同厂站；
根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量分配给不同分布式电源。
2.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网电压控制方法，其特征在于，所述主要节点为从各子配电区选取的1～2个节点，所述主要节点包括变电站母线节点、馈线末端节点和分布式电源并网节点。
3.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网电压控制方法，其特征在于，当dPL,j≤SPtotal时，将dPL,j及dQL,j分配给不同分布式电源，包括：
根据不同厂站剩余容量的比例将dPL,j及dQL,j分配给不同厂站；
根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量和有功调节量分配给不同分布式电源。
4.一种含分布式电源的配电网电压控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取配电网中各子配电区的主要节点；
确定模块，用于确定主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵；
控制模块，用于确定主要节点电压允许区间，并根据主要节点电压、主要节点电压允许区间以及主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵对含分布式电源的配电网进行电压控制；
所述主要节点电压与子配电区功率的灵敏度矩阵包括主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵和主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵；
所述确定模块包括：
第一确定单元，用于按下式确定主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵：
Figure FDA0003712017540000041
其中，sP表示主要节点电压与子配电区有功功率的灵敏度矩阵，n表示主要节点总数，Ui表示主要节点i的电压，PL,j表示主要节点j的有功功率，
Figure FDA0003712017540000042
表示主要节点i电压对主要节点j有功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure FDA0003712017540000043
Ri表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电阻；若主要节点i与主要节点j不在同一条馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure FDA0003712017540000044
第二确定单元，用于按下式确定主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度：
Figure FDA0003712017540000051
其中，sQ表示主要节点电压与子配电区无功功率的灵敏度矩阵，QL,j表示主要节点j的无功功率，
Figure FDA0003712017540000052
表示主要节点i电压对主要节点j无功功率的灵敏度因子，若主要节点i与主要节点j在同一馈线，
Figure FDA0003712017540000053
Xi表示主要节点i与主要节点i-1之间的线路等效电抗；若主要节点i与主要节点j不在同一馈线，且主要节点i所在馈线与主要节点j所在馈线在节点k处开始分叉，
Figure FDA0003712017540000054
所述控制模块包括允许区间确定单元，所述允许区间确定单元确定的主要节点电压允许区间包括第一控制区间[Umin，Umin+ud]、运行区间(Umin+ud，Umax-uu)和第二控制区间[Umax，Umax-uu]，其中，Umin表示主要节点电压下限值，Umax表示主要节点电压上限值，ud表示第一控制区间的宽度，uu表示第二控制区间的宽度；所述控制模块还包括控制单元，所述控制单元具体用于：
判断主要节点电压是否位于主要节点电压允许区间内，若是，继续监测主要节点电压；否则选取
Figure FDA0003712017540000055
超过第一灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的无功调节量：
Figure FDA0003712017540000056
其中，dQL,j表示所选调节区域中主要节点j的无功调节量；
若dQL,j≤SQtotal，根据不同厂站剩余容量的比例将dQL,j分配给不同厂站，并根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量分配给不同分布式电源，SQtotal表示无功调节阈值；否则选取
Figure FDA0003712017540000061
超过第二灵敏度阈值的调节区域，并按下式计算所选调节区域的有功调节量：
Figure FDA0003712017540000062
其中，dPL,j表示所选调节区域中主要节点j的有功调节量；
若dPL,j≤SPtotal，根据不同厂站剩余容量的比例将dPL,j及dQL,j分配给不同厂站，并根据不同分布式电源剩余容量的比例将分配给厂站的无功调节量和有功调节量分配给不同分布式电源，SPtotal表示有功调节阈值，否则退出。
5.根据权利要求4所述的含分布式电源的配电网电压控制装置，其特征在于，所述主要节点为从各子配电区选取的1～2个节点，所述主要节点包括变电站母线节点、馈线末端节点和分布式电源并网节点。
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