CN112751371A - 一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法 - Google Patents

一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112751371A
CN112751371A CN202011636151.8A CN202011636151A CN112751371A CN 112751371 A CN112751371 A CN 112751371A CN 202011636151 A CN202011636151 A CN 202011636151A CN 112751371 A CN112751371 A CN 112751371A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
node
wind power
oltc
power grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011636151.8A
Other languages
English (en)
Inventor
程雪婷
王锬
王玮茹
王金浩
郑惠萍
刘新元
皮军
李蒙赞
张颖
张一帆
薄利明
郝捷
暴悦爽
段伟文
史宇欣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Priority to CN202011636151.8A priority Critical patent/CN112751371A/zh
Publication of CN112751371A publication Critical patent/CN112751371A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/50—Controlling the sharing of the out-of-phase component
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • G06F17/12—Simultaneous equations, e.g. systems of linear equations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/04—Power grid distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明涉及电网优化技术领域，具体涉及一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法，解决了对风电集群近区电网权衡多个优化目标，寻求最优解的无功优化方法，建立了含有风电参与的输电网模型，所采用的技术方案为：S1：建立风电近区电网模型；S2：对风电近区电网模型进行二阶锥凸松弛化得到其二阶锥形式；S3：针对风电集群特性，构建风机约束条件；S4：建立基于二阶锥的交流潮流约束方程式；S5：设置风电集群近区电网安全约束；S6：建立目标函数，进行求解；本发明广泛应用于电网集群近区无功优化技术领域。

Description

一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法
技术领域
本发明涉及电网优化技术领域，具体涉及一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法。
背景技术
目前，可再生能源发电、分布式微网在我国发展迅速。大量的分布式电源的接入将会使输电网由传统的单电源结构变成了较为复杂的多电源结构，使输电网的节点电压、潮流分布、网损、稳定性带来了多重挑战。电网对高效灵活、精细的无功潮流调控需求愈加迫切。
无功优化控制是指通过优化计算，在满足电网的约束条件的前提下，确定电网内可调无功设备的出力值及投切档位等，找到使***的网络损耗、电压合格率等多个指标达到最优的控制方案，提升电网的安全性与经济性。
在数学上，无功优化是一个非线性规划问题，其控制变量有变压器分接头档位、电容器投切组数等离散变量，和发电机出力、动态无功补偿装置出力等连续变量。
当前风电在我国大规模接入，常呈现集群接入模式，由于风电波动性强导致其近区电网无功分布复杂；此外，考虑经济运行要求，风电常以恒功率因数运行，不参与无功调节；导致其近区电网无功调节能力依赖于无功电源支撑和远方无功传输，电压偏差和网损较高。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法，可以对风电集群近区电网权衡多个优化目标，寻求最优解的无功优化方法，建立了含有风电参与的输电网模型，可以在充分利用风电由于安全约束弃风时的无功输出能力，使其加入电网集群近区的无功优化，提升优化效果，降低网损，提升电网运行安全性与经济性。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法，包括以下步骤：
S1：建立风电近区电网模型；
S2：对风电近区电网模型进行二阶锥凸松弛化得到其二阶锥形式；
S3：针对风电集群特性，构建风机约束条件；
S4：建立基于二阶锥的交流潮流约束方程式；
S5：设置风电集群近区电网安全约束；
S6：建立目标函数，进行求解。
所述步骤S1建立风电近区电网模型的具体步骤如下：
S101：输电网交流基础潮流模型如下：
Figure BDA0002881145100000021
式中，Pi t和
Figure BDA0002881145100000022
分别代表节点i在t时段的净注入有功功率和无功功率；Vi t和
Figure BDA0002881145100000023
分别为时段t节点i和j的电压幅值；
Figure BDA0002881145100000024
为时段t节点i和j电压的相角差；Gij是支路ij的电导值；Bij是支路ij的电纳值；
S102：令Pj,Qj分别是节点j的净注入有功功率和无功功率，其值为：
Figure BDA0002881145100000025
式中：Pj.G,Qj.G分别为节点j上发电机的有功出力与无功出力，Pj.D,Qj.D分别为节点j上的有功负荷与无功负荷，Qj.Com表示节点j上无功补偿装置的出力值；
S103：建立的交流风电近区电网模型如下：
Figure BDA0002881145100000026
式中：Pij,Pjk和Qij,Qjk分别是节点i(j)到节点j(k)的有功功率和无功功率，i∈(i,j)表示以节点j为末端的首端节点，k∈(j,k)表示以节点j为首端的末端节点，v2j为节点j电压幅值的平方，i2ij为支路ij电流幅值的平方，rij,xij分别是支路ij的电阻值和电抗值，gj,bj分别是节点j对地的电导值和电纳值。
所述步骤S2对风电近区电网模型进行二阶锥凸松弛化得到其二阶锥形式具体为：
利用二阶锥松弛技术对式(1)交流潮流方程转化并进行凸松弛，引入变量v2i和i2ij，定义如下：
Figure BDA0002881145100000031
式(2)中，Vi为节点i的电压幅值，v2i为节点i电压幅值的平方，Iij为支路ij的电流幅值，i2ij为支路ij电流幅值的平方；在满足模型目标函数是i2ij的增函数和节点负荷无上界等条件下，进行凸松弛得到：
Figure BDA0002881145100000032
其二阶锥表示形式如下：
||[2Pij 2Qij i2ij-v2i]T||2≤i2ij+v2i (6)。
所述步骤S3，针对风电集群特性，构建风机约束条件具体为：
双馈风机转子侧电流不能超过其最大值Irmax，因此可得无功功率极限：
Figure BDA0002881145100000033
式中Qsmin、Qsmax为无功下限及无功上限，Us为定子相电压幅值，Xs为定子电抗，Xm为励磁电抗，Ps为定子有功功率；其中DFIG输入到电网的有功功率Pg与其定子侧的有功功率Ps的关系为：
Pg＝Ps(1-s) (8)
因此有：
Figure BDA0002881145100000034
式中，Ir为转子侧变换器电流；
且风机有功出力约束为：
Pgmin≤Pg≤Pgmax (10)。
所述步骤S4建立基于二阶锥的交流潮流约束方程式：综合上述步骤S1、S2和S3，基于二阶锥的交流潮流约束方程式为：
Figure BDA0002881145100000041
其中m为风电集群内风电场数目，k为风电集群内的同时率，Pn、Qn为单个风电场的有功及无功功率，h为风电场内风机数量。
所述步骤S5，设置风电集群近区电网安全约束具体为：
S501：设置节点电压和发电机无功功率约束为：
Figure BDA0002881145100000042
式中，Vjmax,Vjmin分别表示节点j电压的允许上、下限值，Ijmax,Ijmin分别表示支路ij电流的上、下限值。Qjmax,Qjmin分别表示位于节点j的发电机无功功率的允许上、下限值；
S502：设置OLTC(有载调压变压器)分接头档位调节约束，将OLTC等效为节点处理，即OLTC所在节点电压为可调变量，其调节约束为：
将OLTC等效为节点处理，即OLTC所在节点电压为可调变量，其调节约束为：
Figure BDA0002881145100000043
式中，
Figure BDA0002881145100000044
为节点j的电压基准值，NOLTC表示OLTC所在节点的集合，
Figure BDA0002881145100000045
为OLTC当前档位变比的平方值，Mjmax,Mjmin分别表示其上、下限；
Figure BDA0002881145100000051
式中，
Figure BDA0002881145100000052
表示OLTC第k档与k-1档变比平方的差值，即OLTC相邻调节量，
Figure BDA0002881145100000053
是OLTC在时刻t的调节标识0-1变量，据此，OLTC动作次数限制约束为：
Figure BDA0002881145100000054
式中：
Figure BDA0002881145100000055
是OLTC档位调节标识0-1变量，若
Figure BDA0002881145100000056
则表示时刻t OLTC分接头档位向上调节，
Figure BDA0002881145100000057
同理，kmax表示OLTC档位的最大调节范围，
Figure BDA0002881145100000058
为控制周期内OLTC档位调节的最大动作次数；
S503：并联电容器组约束
设定并联电容组的每组容量一致，通过投切组数实现无功控制，其出力约束为：
Figure BDA0002881145100000059
式中：
Figure BDA00028811451000000510
为t时刻节点j处并联电容器组投入容量，
Figure BDA00028811451000000511
为节点j处每组电容器的补偿容量，
Figure BDA00028811451000000512
为t时刻节点j处电容器投入数量，Kjmax是节点j电容器组的最大补偿运行组数，其动作次数约束为：
Figure BDA00028811451000000513
式中：
Figure BDA00028811451000000514
是电容器投切状态标识0-1变量，
Figure BDA00028811451000000515
表示并联电容器组从t时刻到t+1时刻的动作次数，等于投切组数的数目变化；
Figure BDA00028811451000000516
表示t时刻并联电容器组增加运行数目，
Figure BDA00028811451000000517
表示t时刻并联电容器组减少运行数目，Cjmax为控制周期内电容器组的最大动作次数，Z取不小于Cjmax的正数。
所述步骤S6建立目标函数，并求解：
以日内的网络总损耗最小为目标，进行优化计算，如下式所示：
Figure BDA0002881145100000061
式中：ploss,t为t时刻的网络损耗；rij为支路ij的电阻值，
Figure BDA0002881145100000062
为t时刻支路ij电流幅值的平方。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明在风电近区电网模型的基础上，考虑到分布式电源风机的无功特性，经二阶锥凸松弛化得到基于二阶锥的交流潮流约束方程式。该方法有效满足含分布式电源输电网的无功优化需求，降低网损，实现无功精细化调度控制，提升电网运行安全性与经济性。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为实施例的IEEE-14节点***图。
图2为使用本发明优化方法前后网损对比图。
具体实施方式
本发明一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法，包括以下步骤：
S1：建立风电近区电网模型；
S2：对风电近区电网模型进行二阶锥凸松弛化得到其二阶锥形式；
S3：针对风电集群特性，构建风机约束条件；
S4：建立基于二阶锥的交流潮流约束方程式；
S5：设置风电集群近区电网安全约束；
S6：建立目标函数，进行求解。
所述步骤S1建立风电近区电网模型的具体步骤如下：
S101：输电网交流基础潮流模型如下：
Figure BDA0002881145100000063
式中，Pi t和
Figure BDA0002881145100000064
分别代表节点i在t时段的净注入有功功率和无功功率；Vi t和
Figure BDA0002881145100000065
分别为时段t节点i和j的电压幅值；
Figure BDA0002881145100000071
为时段t节点i和j电压的相角差；Gij是支路ij的电导值；Bij是支路ij的电纳值；
S102：令Pj,Qj分别是节点j的净注入有功功率和无功功率，其值为：
Figure BDA0002881145100000072
式中：Pj.G,Qj.G分别为节点j上发电机的有功出力与无功出力，Pj.D,Qj.D分别为节点j上的有功负荷与无功负荷，Qj.Com表示节点j上无功补偿装置的出力值；
S103：建立的交流风电近区电网模型如下：
Figure BDA0002881145100000073
式中：Pij,Pjk和Qij,Qjk分别是节点i(j)到节点j(k)的有功功率和无功功率，i∈(i,j)表示以节点j为末端的首端节点，k∈(j,k)表示以节点j为首端的末端节点，v2j为节点j电压幅值的平方，i2ij为支路ij电流幅值的平方，rij,xij分别是支路ij的电阻值和电抗值，gj,bj分别是节点j对地的电导值和电纳值。
所述步骤S2对风电近区电网模型进行二阶锥凸松弛化得到其二阶锥形式具体为：
利用二阶锥松弛技术对式(1)交流潮流方程转化并进行凸松弛，引入变量v2i和i2ij，定义如下：
Figure BDA0002881145100000074
式(2)中，Vi为节点i的电压幅值，v2i为节点i电压幅值的平方，Iij为支路ij的电流幅值，i2ij为支路ij电流幅值的平方；在满足模型目标函数是i2ij的增函数和节点负荷无上界等条件下，进行凸松弛得到：
Figure BDA0002881145100000075
其二阶锥表示形式如下：
||[2Pij 2Qij i2ij-v2i]T||2≤i2ij+v2i (6)。
所述步骤S3，针对风电集群特性，构建风机约束条件具体为：
双馈风机转子侧电流不能超过其最大值Irmax，因此可得无功功率极限：
Figure BDA0002881145100000081
式中Qsmin、Qsmax为无功下限及无功上限，Us为定子相电压幅值，Xs为定子电抗，Xm为励磁电抗，Ps为定子有功功率；其中DFIG输入到电网的有功功率Pg与其定子侧的有功功率Ps的关系为：
Pg＝Ps(1-s) (8)
因此有：
Figure BDA0002881145100000082
式中，Ir为转子侧变换器电流；
且风机有功出力约束为：
Pgmin≤Pg≤Pgmax (10)。
所述步骤S4建立基于二阶锥的交流潮流约束方程式：综合上述步骤S1、S2和S3，基于二阶锥的交流潮流约束方程式为：
Figure BDA0002881145100000091
其中m为风电集群内风电场数目，k为风电集群内的同时率，Pn、Qn为单个风电场的有功及无功功率，h为风电场内风机数量。
所述步骤S5，设置风电集群近区电网安全约束具体为：
S501：设置节点电压和发电机无功功率约束为：
Figure BDA0002881145100000092
式中，Vjmax,Vjmin分别表示节点j电压的允许上、下限值，Ijmax,Ijmin分别表示支路ij电流的上、下限值。Qjmax,Qjmin分别表示位于节点j的发电机无功功率的允许上、下限值；
S502：设置OLTC(有载调压变压器)分接头档位调节约束，将OLTC等效为节点处理，即OLTC所在节点电压为可调变量，其调节约束为：
将OLTC等效为节点处理，即OLTC所在节点电压为可调变量，其调节约束为：
Figure BDA0002881145100000093
式中，
Figure BDA0002881145100000094
为节点j的电压基准值，NOLTC表示OLTC所在节点的集合，
Figure BDA0002881145100000095
为OLTC当前档位变比的平方值，Mjmax,Mjmin分别表示其上、下限；
Figure BDA0002881145100000101
式中，
Figure BDA0002881145100000102
表示OLTC第k档与k-1档变比平方的差值，即OLTC相邻调节量，
Figure BDA0002881145100000103
是OLTC在时刻t的调节标识0-1变量，据此，OLTC动作次数限制约束为：
Figure BDA0002881145100000104
式中：
Figure BDA0002881145100000105
是OLTC档位调节标识0-1变量，若
Figure BDA0002881145100000106
则表示时刻t OLTC分接头档位向上调节，
Figure BDA0002881145100000107
同理，kmax表示OLTC档位的最大调节范围，
Figure BDA0002881145100000108
为控制周期内OLTC档位调节的最大动作次数；
S503：并联电容器组约束
设定并联电容组的每组容量一致，通过投切组数实现无功控制，其出力约束为：
Figure BDA0002881145100000109
式中：
Figure BDA00028811451000001010
为t时刻节点j处并联电容器组投入容量，
Figure BDA00028811451000001011
为节点j处每组电容器的补偿容量，
Figure BDA00028811451000001012
为t时刻节点j处电容器投入数量，Kjmax是节点j电容器组的最大补偿运行组数，其动作次数约束为：
Figure BDA00028811451000001013
式中：
Figure BDA00028811451000001014
是电容器投切状态标识0-1变量，
Figure BDA00028811451000001015
表示并联电容器组从t时刻到t+1时刻的动作次数，等于投切组数的数目变化；
Figure BDA00028811451000001016
表示t时刻并联电容器组增加运行数目，
Figure BDA00028811451000001017
表示t时刻并联电容器组减少运行数目，Cjmax为控制周期内电容器组的最大动作次数，Z取不小于Cjmax的正数。
所述步骤S6建立目标函数，并求解：
以日内的网络总损耗最小为目标，进行优化计算，如下式所示：
Figure BDA0002881145100000111
式中：ploss,t为t时刻的网络损耗；rij为支路ij的电阻值，
Figure BDA0002881145100000112
为t时刻支路ij电流幅值的平方。
为使本领域技术人员更好地理解本发明的特点，结合图1和图2进行进一步的阐释：
设定利用IEEE标准***检验基于二阶锥的含分布式电源输电网的无功优化方法。试验对IEEE-14***进行修改：在节点9处接入分布式电源，有功最大出力值20MW，无功最大出力值20Mvar；在13、14节点分别装并联电容器组，每组容量5Mvar，限制并联电容器组全天投切次数不超过6；OLTC分接头档位调节次数不超过8。
将本发明与优化前进行对比：
使用MATLAB进行运算，采用Yalmip优化工具建模，调用MOSEK求解器计算，得到各支路网损情况。
由图2可知，本优化方法有效降低41.44MW网损，下降幅度达17.5％。说明该方法有效满足含分布式电源输电网的无功优化需求，降低网损，实现无功精细化调度控制，提升电网运行安全性与经济性。
上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：建立风电近区电网模型；
S2：对风电近区电网模型进行二阶锥凸松弛化得到其二阶锥形式；
S3：针对风电集群特性，构建风机约束条件；
S4：建立基于二阶锥的交流潮流约束方程式；
S5：设置风电集群近区电网安全约束；
S6：建立目标函数，进行求解。
2.根据权利要求1所述的一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法，其特征在于，所述步骤S1建立风电近区电网模型的具体步骤如下：
S101：输电网交流基础潮流模型如下：
Figure FDA0002881145090000011
式中，Pi t和
Figure FDA0002881145090000012
分别代表节点i在t时段的净注入有功功率和无功功率；Vi t和
Figure FDA0002881145090000013
分别为时段t节点i和j的电压幅值；
Figure FDA0002881145090000014
为时段t节点i和j电压的相角差；Gij是支路ij的电导值；Bij是支路ij的电纳值；
S102：令Pj,Qj分别是节点j的净注入有功功率和无功功率，其值为：
Figure FDA0002881145090000015
式中：Pj.G,Qj.G分别为节点j上发电机的有功出力与无功出力，Pj.D,Qj.D分别为节点j上的有功负荷与无功负荷，Qj.Com表示节点j上无功补偿装置的出力值；
S103：建立的交流风电近区电网模型如下：
Figure FDA0002881145090000021
式中：Pij,Pjk和Qij,Qjk分别是节点i(j)到节点j(k)的有功功率和无功功率，i∈(i,j)表示以节点j为末端的首端节点，k∈(j,k)表示以节点j为首端的末端节点，v2j为节点j电压幅值的平方，i2ij为支路ij电流幅值的平方，rij,xij分别是支路ij的电阻值和电抗值，gj,bj分别是节点j对地的电导值和电纳值。
3.根据权利要求1所述的一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法，其特征在于，所述步骤S2对风电近区电网模型进行二阶锥凸松弛化得到其二阶锥形式具体为：
利用二阶锥松弛技术对式(1)交流潮流方程转化并进行凸松弛，引入变量v2i和i2ij，定义如下：
Figure FDA0002881145090000022
式(2)中，Vi为节点i的电压幅值，v2i为节点i电压幅值的平方，Iij为支路ij的电流幅值，i2ij为支路ij电流幅值的平方；在满足模型目标函数是i2ij的增函数和节点负荷无上界等条件下，进行凸松弛得到：
Figure FDA0002881145090000023
其二阶锥表示形式如下：
||[2Pij 2Qij i2ij-v2i]T||2≤i2ij+v2i (6)。
4.根据权利要求1所述的一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法，其特征在于，所述步骤S3，针对风电集群特性，构建风机约束条件具体为：
双馈风机转子侧电流不能超过其最大值Irmax，因此可得无功功率极限：
Figure FDA0002881145090000031
式中Qsmin、Qsmax为无功下限及无功上限，Us为定子相电压幅值，Xs为定子电抗，Xm为励磁电抗，Ps为定子有功功率；其中DFIG输入到电网的有功功率Pg与其定子侧的有功功率Ps的关系为：
Pg＝Ps(1-s) (8)
因此有：
Figure FDA0002881145090000032
式中，Ir为转子侧变换器电流；
且风机有功出力约束为：
Pgmin≤Pg≤Pgmax (10)。
5.根据权利要求1所述的一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法，其特征在于，所述步骤S4建立基于二阶锥的交流潮流约束方程式：综合上述步骤S1、S2和S3，基于二阶锥的交流潮流约束方程式为：
Figure FDA0002881145090000033
其中m为风电集群内风电场数目，k为风电集群内的同时率，Pn、Qn为单个风电场的有功及无功功率，h为风电场内风机数量。
6.根据权利要求1所述的一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法，其特征在于，所述步骤S5，设置风电集群近区电网安全约束具体为：
S501：设置节点电压和发电机无功功率约束为：
Figure FDA0002881145090000041
式中，Vjmax,Vjmin分别表示节点j电压的允许上、下限值，Ijmax,Ijmin分别表示支路ij电流的上、下限值。Qjmax,Qjmin分别表示位于节点j的发电机无功功率的允许上、下限值；
S502：设置OLTC(有载调压变压器)分接头档位调节约束，将OLTC等效为节点处理，即OLTC所在节点电压为可调变量，其调节约束为：
将OLTC等效为节点处理，即OLTC所在节点电压为可调变量，其调节约束为：
Figure FDA0002881145090000042
式中，
Figure FDA0002881145090000043
为节点j的电压基准值，NOLTC表示OLTC所在节点的集合，
Figure FDA0002881145090000044
为OLTC当前档位变比的平方值，Mjmax,Mjmin分别表示其上、下限；
Figure FDA0002881145090000045
式中，
Figure FDA0002881145090000046
表示OLTC第k档与k-1档变比平方的差值，即OLTC相邻调节量，
Figure FDA0002881145090000047
是OLTC在时刻t的调节标识0-1变量，据此，OLTC动作次数限制约束为：
Figure FDA0002881145090000048
式中：
Figure FDA0002881145090000049
是OLTC档位调节标识0-1变量，若
Figure FDA00028811450900000410
则表示时刻t OLTC分接头档位向上调节，
Figure FDA0002881145090000051
同理，kmax表示OLTC档位的最大调节范围，
Figure FDA0002881145090000052
为控制周期内OLTC档位调节的最大动作次数；
S503：并联电容器组约束
设定并联电容组的每组容量一致，通过投切组数实现无功控制，其出力约束为：
Figure FDA0002881145090000053
式中：
Figure FDA0002881145090000054
为t时刻节点j处并联电容器组投入容量，Qj,Cone为节点j处每组电容器的补偿容量，
Figure FDA0002881145090000055
为t时刻节点j处电容器投入数量，Kjmax是节点j电容器组的最大补偿运行组数，其动作次数约束为：
Figure FDA0002881145090000056
式中：
Figure FDA0002881145090000057
是电容器投切状态标识0-1变量，
Figure FDA0002881145090000058
表示并联电容器组从t时刻到t+1时刻的动作次数，等于投切组数的数目变化；
Figure FDA0002881145090000059
表示t时刻并联电容器组增加运行数目，
Figure FDA00028811450900000510
表示t时刻并联电容器组减少运行数目，Cjmax为控制周期内电容器组的最大动作次数，Z取不小于Cjmax的正数。
7.根据权利要求1所述的一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法，其特征在于，所述步骤S6建立目标函数，并求解：
以日内的网络总损耗最小为目标，进行优化计算，如下式所示：
Figure FDA00028811450900000511
式中：ploss,t为t时刻的网络损耗；rij为支路ij的电阻值，
Figure FDA00028811450900000512
为t时刻支路ij电流幅值的平方。
CN202011636151.8A 2020-12-31 2020-12-31 一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法 Pending CN112751371A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011636151.8A CN112751371A (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011636151.8A CN112751371A (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112751371A true CN112751371A (zh) 2021-05-04

Family

ID=75651070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011636151.8A Pending CN112751371A (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112751371A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114188977A (zh) * 2021-12-01 2022-03-15 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种双馈风力发电机组的无功协调控制方法
WO2023179674A1 (zh) * 2022-03-25 2023-09-28 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 风电场考虑有功调节的无功控制优化方法、装置、设备及介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102801182A (zh) * 2012-08-21 2012-11-28 广东明阳风电产业集团有限公司 一种采用分布式风电场并网控制的拓扑结构
CN107591843A (zh) * 2017-08-31 2018-01-16 南京理工大学 一种***恢复过程中的双馈风场无功出力优化方法
CN108258699A (zh) * 2017-12-25 2018-07-06 华北电力大学 一种考虑dfig无功出力能力的风电场无功优化控制方法
CN110277789A (zh) * 2019-07-16 2019-09-24 华北电力大学 电网多时段无功优化方法及装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102801182A (zh) * 2012-08-21 2012-11-28 广东明阳风电产业集团有限公司 一种采用分布式风电场并网控制的拓扑结构
CN107591843A (zh) * 2017-08-31 2018-01-16 南京理工大学 一种***恢复过程中的双馈风场无功出力优化方法
CN108258699A (zh) * 2017-12-25 2018-07-06 华北电力大学 一种考虑dfig无功出力能力的风电场无功优化控制方法
CN110277789A (zh) * 2019-07-16 2019-09-24 华北电力大学 电网多时段无功优化方法及装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114188977A (zh) * 2021-12-01 2022-03-15 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种双馈风力发电机组的无功协调控制方法
CN114188977B (zh) * 2021-12-01 2023-09-01 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种双馈风力发电机组的无功协调控制方法
WO2023179674A1 (zh) * 2022-03-25 2023-09-28 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 风电场考虑有功调节的无功控制优化方法、装置、设备及介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105119280B (zh) 基于锥优化的交直流混合结构有源配电网运行优化方法
CN103199542B (zh) 一种风电场无功电压优化控制方法
Muyeen et al. Reduction of frequency fluctuation for wind farm connected power systems by an adaptive artificial neural network controlled energy capacitor system
CN109687510B (zh) 一种计及不确定性的配电网多时间尺度优化运行方法
CN102684201B (zh) 一种基于电压越限概率的含风电场电网无功优化方法
CN105870968B (zh) 一种计及***负序电压的三相不平衡无功电压控制方法
CN112510715A (zh) 一种多端***流电网柔性互联装置及其控制方法和***
CN109586306B (zh) 一种基于柔性多状态开关的配电网电压波动抑制方法
CN104158198A (zh) 配电网优化潮流控制装置和方法
CN110808597A (zh) 主动配电网中考虑三相不平衡的分布式电源规划方法
Hamid et al. Optimal MPPT and BES control for grid-tied DFIG-based wind energy conversion system
CN107332252B (zh) 一种计及广义无功源的配电网低电压综合治理方法
CN106712031B (zh) 主动配电网序贯-自适应鲁棒优化调度***及调度方法
CN105226675B (zh) 防止光伏并网电压越限的逆变器无功调节控制方法
CN112751371A (zh) 一种基于二阶锥算法的含风电集群近区电网无功优化方法
CN106229995B (zh) 基于风电场抗台风运行模式下的备用电源并联电抗器参数优化方法
CN108711868A (zh) 一种计及孤岛运行电压安全的配电网无功优化规划方法
CN106712044A (zh) 一种风电场内无功电压多目标优化方法
CN103701142B (zh) 考虑离散控制变量的主动配电网实时无功-电压控制方法
CN104362650A (zh) 一种考虑成本因素的电力***无功优化方法
CN114336601A (zh) 一种分布式光伏无功仿射鲁棒调节方法
CN105958530A (zh) 一种具有无功自动补偿的微电网***
Jiang et al. Dynamic optimization of reactive power and voltage control in distribution network considering the connection of DFIG
Zhao et al. Reactive power optimization algorithm of considering wind farm voltage control capability in distribution system
CN115588991A (zh) 一种三相不平衡配电网最优潮流模型建立方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210504

RJ01 Rejection of invention patent application after publication