计及静态电压安全约束的分布式输配协同无功优化方法研究

• 作 者: 孙毓婕
• 出 处: 山东大学
• 发表日期: 2019年09期
• 关键词: 静态电压安全 输配协同 无功优化 戴维南等值

传统输电网和配电网独立进行无功优化,近些年由于大电网分级电压控制模式的推广,输电网的无功优化决策日益成熟,全网优化的周期缩短。并且随着大规模新能源接入电网,优化过程中输配电网的信息交互频繁。另外,随着配网中分布式发电、主动负荷、分布式储能和配电自动化等技术的发展,配网不仅运行方式更加多变,调控能力和对输电网的影响也显著增强。输、配电网独立进行无功优化的方式难以解决边界节点处功率失配和电压失配的问题。由于电力系统的无功优化是含离散变量的高阶非线性规划问题,因此降低优化模型的求解难度是需要重点解决的问题。二次规划法的目标函数是二次函数,且二次规划法的约束条件是线性的,模型简单且解法较为成熟,其收敛特性比较理想,结果有较高的精确性以及可靠性。为此本文针对输配电网不同的调控措施,构建电压相量与调控量之间的线性化映射关系,构建关于调控量的含线性不等式约束的二次规划问题进行求解。而当电网负荷较重,系统规模大时,使用主从分裂法进行输配全局的无功优化迭代次数随之增多,计算时间较长。针对这一问题,本文提出了基于戴维南等值参数辨识的输配协同全局无功优化方法,分别针对输、配电网构建了不同的无功优化模型,输配电网边界节点之间通过传递输电网的戴维南等值参数以及配网的总功率值实现信息交互,将全局的输、配无功优化总问题分解为输配各个电网单独优化的子问题,降低了问题的求解规模。另外,随着风电等可再生能源的大规模并入,其随机性和波动性带来的电压安全问题需要重点关注。常规无功优化的目标函数一般为网损最小,而不计及静态电压稳定裕度,求解无功优化模型后会出现个别母线电压接近合格范围的限值,使节点电压安全水平下降的情况。为了在无功优化时兼顾降低网损与提高静态电压稳定裕度,本文基于戴维南等值参数求取了输、配电网中负荷节点的静态电压稳定裕度,采用摄动法建立了静态电压稳定裕度与调控量之间的近似线性映射关系,在无功优化模型的不等式约束中添加节点的静态电压稳定裕度约束,使优化后节点的静态电压稳定裕度均在安全水平要求的门槛值以上。通过MATPOWER工具包搭建输配电网仿真模型,分别比较了各种输配协同无功优化方法的性能,验证了本文所提的方法的有效性及优势。