主动配电网无功协调优化运行控制研究

随着主动配电网的提出与发展,大量分布式电源(Distributed Generation,DG)接入配电网,使原有配网的节点电压、潮流分布和网络损耗等受到较大影响。配电网电压和有功损耗作为电能质量和供电经济性的重要指标,受无功潮流分布的影响较大。因此,基于可靠的实时数据,通过配电网无功协调优化来控制设备的投切、改变DG的无功出力从而使网络潮流达到最优分布是确保配电网安全、经济运行的重要措施。本文针对主动配电网的无功协调优化运行控制策略以及相关问题进行了研究,主要有以下几个方面。主动配电网区别于传统电网的主要特征是含有高渗透率的DG。因此,定性定量地研究DG接入对配网的影响可以合理分析其在无功优化控制中的作用。本文首先对常见的DG及其有功、无功出力进行了建模,随后通过理论和算例仿真分析了DG对电网电压和有功损耗的影响,在此基础上进一步分析了DG对无功调节的影响,为后续的研究提供了有力依据。实时准确的运行数据是保证主动配电网无功协调优化结果合理可靠的前提和基础,然而,配电网中用户数量众多,而高级计量体系(AMI)和同步向量量测单元(PMU)等计量装置因耗资巨大且易增加通信负担而未获普遍应用,导致配网部分地区无法获得足够的实时量测。直接采用SCADA量测数据进行无功优化运行得到的设备动作方案可靠性差。故本文针对配网实时量测不足等问题,提出了一种基于Forney式因子图的主动配电网状态估计方法,利用运行于配电网因子图上的置信传播算法(belief propagation,BP)进行实时状态估计,提高数据的准确与完整度。同时,在该方法的基础上,本文对量测的安放位置进行了优化,使状态估计的精度进一步提高。最后,本文针对主动配电网中电压无功优化的一些问题,基于传统的无功优化方法,提出在主动配电网中不同电压等级间采用无功分层优化控制策略,将配网无功控制区域按电压等级分为上下两个优化层,通过对两层间协调变量的不断修正来协调控制不同优化层级间的无功补偿装置投切、调节DG的无功出力以达到全网无功优化运行的目的。本文采用Matlab进行算例建模,对算例主动配电网进行固定时间段仿真和运行仿真。仿真结果验证了本文方法的有效性和可行性,在此基础上得出了相关结论并对后续的研究进行了展望。