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摘要：基于促进稳定的无功电压控制,提出了一个活跃的配电网无功优化模型,基于二阶锥放松技巧导出一个新的控制方法的基础上,扩展出了新型的边界变量标准化的处理方法,并进行了详细的分析,从而可以显著提高无功优化分区收敛速度和全局网损优化工作。
关键词：配合主网调度；配电网；分布式电源；主动控制
一、主动配电系统
智能配电网是未来发展的趋势，相应的有源配电网也被赋予了更深层次的技术手段。它是技术创新的一种表现形式，能够极大地提高配电网兼容分布式电源的水平。应用有源配电系统，一方面可以解决电网兼容性问题，另一方面可以充分利用间歇可再生能源，走绿色经济发展之路。在主动式配电网的控制下，可以将各种分布式能源组合起来进行控制，从而提高配电网资产的利用水平，增强供电的稳定性，为广大用户创造更高品质的用电量体验。
二、研究背景
在分布式电源飞速发展的大背景下，与之对应的主动配电网结构也发生了显著的改变。伴随着利好的同时，也给配电网带来了一些挑战。对于以往被动单向潮流配电网而言，此时已经逐步转变为具有双向供电特性的主动配电网，因此潮流方向稳定性不足，可能随时会发生改变。伴随着接入系统容量的增加，将会进一步扩展配电网的不可控因素。此外，配电网自身还容易受到各类非线性负荷的冲击，电压质量容易遭到威胁，供电设备容易遭到损坏，并影响供电质量。
三、主动配电网无功优化控制模型
有载调压变压器（OLTC）对应的日动作次数并非无限量，而是受到了一定的限制，因此在配电网无功电压优化过程中，对于短时优化过程，将不考虑OLTC的影响。在本项目中，基于电压安全约束这一基本背景，将线路网损作为无功优化的基本目的，其对应的公式如下：
式中，Le为各线路的集合；lij为经过二阶锥松弛后引入的变量，该值等于线路j平方；rij为线路ij所对应的电阻值。
四、分区分布式无功优化控制方法
1、分区分布式无功优化模型
主动配电网分区结构如图1所示，对于一个系统而言，在“复制”边界节点的作用下可以形成相对独立的两个子分区，同时基于边界节点的一致性，又可以提高两区之间的联系。
图1中，两区所对应的边界节点，进行等效处理，进而将其视为虚拟发电接点，对应xbij和xbji，代表两区的边界节点变量参数，具体涉及到有功、无功、电压与电流4个参数，以此为基础可以得出主动配电网分区无功优化模型。
2、分布式无功优化收敛性改进方法
在进行无功优化迭代时，上文提到的4个电气参数彼此之间会形成较大差别，甚至相差几个数量级，进一步降低了边界节点的收敛速度。基于此，本项目中基于边界变量提出了一种新的标准化处理机制，对于一个边界变量而言，其对应的电气参数可以达到协同迭代的效果。
五、仿真与分析
本项目以IEEE69节点配电系统为基础，辅助使用Matlab软件，设计出对应的分布式优化控制程度。假定该节点系统所对应的光伏发光单元数量共有10个，对应的位置分别处于节点{3，8，19，27，31，38，42，48，54，66}处，对于任一DG，其对应的有功功率输出值都保持在300kW水平，逆变器所对应的功率模值均为400kVA。此外，节点61处配备了3组电容器，单个电容器所对应的容量均为100kvar。
1、分布式控制方法验证
以69节点4分区为基本背景，进入本项目提出的优化控制方式，以是否存在边界变量为基准展开仿真处理，最终结果如图2所示。
由图2可知，在标准化处理方式的作用下，当迭代次数达到17次后，可以清晰地看出其对应的边界变量偏差处于0.001以下，对应的网损收敛处于最佳状态，值为44.32kW，与集中式优化相比，二者的差量仅为0.04，由此可知在运用分区分布式无功优化后，可以显著提升全局网损分布式优化的质量。在未进行标准化处理的情况下，对应的边界变量精度最多只能达到0.01p.u.，这是由于1、4分区对应的电压、电流平方值差距悬殊。当精度达到0.01p.u.时，收敛速度明显减慢，进而影响了边界节点的收敛速度。通过对比发现，标准化处理方法对于收敛速度具有显著的提升意义。
2、分区方式对收敛性的影响
图3是以69节点为背景，通过不同的分区方式得出的的边界变量收敛曲线。可以看出，本项目所提出的4分区两种分区方式所带来的收敛性差别较为细微，从收敛次数角度考虑，该方式较5分区和7分区对应的次数显著减少，这与分区间耦合量少有密切关联。
随着分区数量的增多，对应的分区收敛次数也随之上升。以7分区为例，受区间耦合的影响使边界变量间的协调速度变得迟缓，对应变量偏差值稍有提升。若从全局网损角度考虑，即使分区数在逐步增加，但对应的网损收敛精度并没有出现明显降低现象。由此可以明确，分布式无功控制方法具有高度适应性，对于各分区方式都能达到网损优化的效果。
当然，分区方式还需要充分考虑拓扑结构及负荷等各类因素对收敛性所带来的影响。在分区过程中，应当最大限度地减少“串联”分区的数量，增强各分区的负载均衡性。
结束语
综上所述，本文以有源配电网为背景，提出了科学的无功优化控制方法和与边界变量相关的标准化处理方法，显著提高了收敛速度。在合理的划分模式下，可以提高全局网络损耗的优化质量，降低集中式控制器的复杂度，提高有源配电网的稳定性。
参考文献
[1]张翔，程浩忠，方陈，等.考虑主动管理模式的多目标分布式电源规划[J].上海交通大学学报，2014，48（9）：1231-1238.
[2]张沈习，李珂，程浩忠，等.间歇性分布式电源在主动配电网中的优化配置[J].电力自动化设备，2015，35（11）：45-51.
[3]严艺芬，吴文宣，张逸，等.考虑区域能源供应商利益的主动配电网间歇性分布式电源优化配置[J].电网技术，2017，41（3）：52-758.
[4]沈欣炜，朱守真，郑竞宏，等.考虑分布式电源及储能配合的主动配电网规划-运行联合优化[J].电网技术，2015，39（7）：1913-1920.
论文作者:杜红艳
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/25
标签：分区论文; 分布式论文; 边界论文; 配电网论文; 节点论文; 变量论文; 主动论文; 《当代电力文化》2019年第10期论文;