在VVC实时控制阶段考虑主从一致性分布式控制方法及系统

本发明涉及配电网无功/电压控制，具体是在vvc实时控制阶段考虑主从一致性分布式控制方法及系统。

背景技术：

1、可再生能源的大规模并网，给配电网的运行带来了广泛的影响和巨大的挑战。分布式光伏是其中的典型代表，属于一种间歇性能源，具有随机性和波动性的特点。通过对其无功出力进行控制来调节电压的范围，是一种电压控制的常见有效方法。同时相较于其他分布式光伏有功削减、储能有功调节策略，无功控制方法在降低网损，提高经济性方面有明显的优势，q(v)下垂控制就是其中非常经典的一种控制方式。在实际过程中，单一节点母线通常接入多个光伏，配电网运行情况会变得更复杂多变，对此可采用一致性算法将单个光伏聚合为光伏群。但传统一致性算法未考虑每个光伏的可用容量大小，只是简单的平均共享光伏群的总无功。针对此问题，本发明提供一种在vvc(voltage/var control，无功/电压控制)实时控制阶段考虑主从一致性的分布式控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种在vvc实时控制阶段考虑主从一致性分布式控制方法及系统，能够有效缓解光伏出力波动引起的电压越限问题，并改进了一致性算法，将光伏群的无功出力共享给各逆变器，极大提高了配电网运行的经济性与安全性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、在vvc实时控制阶段考虑主从一致性分布式控制方法，包括以下步骤：

4、基于含光伏群的配电网基本结构，明确光伏群主网络和配电网主网络的通信线路，构建含光伏群的配电网分布式控制架构，协同两个时间尺度的电压调控；

5、在vvc实时控制环节，分别对各配电网母线节点连接的光伏群，建立下垂参数可调的配电网实时控制q(v)模型；

6、以配电网网损最小为目标，结合q(v)模型中光伏无功与电压的耦合关系约束、系统潮流约束以及安全约束，建立q(v)下垂控制参数求解模型；

7、通过求取优化参数确定最优下垂控制曲线，考虑单个光伏容量不同的情况，建立基于主从一致性的分布式控制算法，将下垂控制器得到的光伏群无功出力合理的共享给每个光伏逆变器，实现光伏群在vvc实时环节的分布式控制。

8、进一步地，所述含光伏群的配电网基本结构如下：

9、低压侧的光伏逆变器被连接到一个公共连接点，然后通过变压器连接到配电网母线网络，在所有光伏群中，假设各调控阶段的有功无功需求均匀分布，且光伏通过单相交/直流逆变器接入配电网，变压器下层的每组光伏逆变器通过通信拓扑网络分组成光伏群，配电网网络中各母线的数据交互是通过上层通信拓扑网络来达成的。

10、进一步地，所述含光伏群的配电网分布式控制架构如下：

11、该分布式控制架构包含“实时”下垂控制和“分钟级”调度两层级架构，其中在“分钟级”调度阶段，通过配电网初始值(节点有功/无功、线路阻抗、网络设备等信息)进行分布式优化计算，得到“分钟级”调度周期的光伏群无功基准值，在本地“实时”下垂控制选用考虑主从一致性分布式控制策略，通过q(v)下垂控制器获取光伏群的无功输出，然后计算光伏的参考状态量，再依据主从一致性算法和通信网络拓扑实时传送到每个光伏逆变器中。

12、进一步地，所述q(v)控制模型如下所示：

13、

14、式中，ω表示下垂控制增益，lk表示节点电压对注入无功的灵敏度向量，表示下垂曲线与x轴的截距，与表示光伏群无功出力的上下限。

15、进一步地，光伏群实时无功控制过程如下所示：

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17、δqk＝-ωlkδvk

18、

19、式中，表示通过“分钟级”无功优化模型得到的光伏群无功出力基准值，此时配电网中的预期电压为实际电压与预期电压的差值为δvk，根据下垂控制斜率ωlk得到光伏群实际无功与基准值的差值δqk，则光伏群的实际无功出力就是基准值与差值δqk的和，下垂控制增益ω与节点注入无功的灵敏度lk可直接通过配电网给定初始值求取，所以求得截距就能确定下垂曲线位置进而实施实时调压过程。

20、进一步地，所述q(v)下垂控制参数求解模型如下所示：

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35、式中，n、e表示配电网的节点与支路，与分别表示节点j的有功无功负荷；与分别表示节点j的光伏群有功无功出力；pij与qij分别表示支路ij的有功无功功率；v0为平衡节点电压；为光伏群的有功出力预测值。

36、进一步地，所述主从一致性控制算法表示如下：

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41、式中，βk,0表示光伏群参考状态量，mk表示光伏群k中光伏逆变器的数量；每个光伏逆变器的参考状态量表示光伏逆变器j与邻接逆变器j的信息交换权重，如果拓扑通信图中两者相连，则否则fk,j表示leader节点与逆变器的信息交换权重，如果拓扑通信图中leader节点与逆变器j相连，则fk,j＝1，否则fk,j＝0，和qk,j表示光伏逆变器可用无功容量的上下限，和φk,j表示光伏逆变器可用无功容量的上下限的预估平均值，qk,j表示光伏逆变器j在光伏群k中的无功功率输出，其运行区间为

42、在vvc实时控制阶段考虑主从一致性分布式控制系统，包括：

43、构建模块，用于基于含光伏群的配电网基本结构，明确光伏群主网络和配电网主网络的通信线路，构建含光伏群的配电网分布式控制架构，协同两个时间尺度的电压调控；

44、第一计算模块，用于在vvc实时控制环节，分别对各配电网母线节点连接的光伏群，建立下垂参数可调的配电网实时控制q(v)模型；

45、第二计算模块，用于以配电网网损最小为目标，结合q(v)模型中光伏无功与电压的耦合关系约束、系统潮流约束以及安全约束，建立q(v)下垂控制参数求解模型；

46、控制模块，用于通过求取优化参数确定最优下垂控制曲线，考虑单个光伏容量不同的情况，建立基于主从一致性的分布式控制算法，将下垂控制器得到的光伏群无功出力合理的共享给每个光伏逆变器，实现光伏群在vvc实时环节的分布式控制。

47、本发明的有益效果：

48、本发明首先考虑在配电网单一节点接入多个分布式光伏的情况，构建了含光伏群的配电网分布式控制架构；然后，考虑光伏逆变器的无功调节能力，提出了不含电压死区且参数可调的q(v)下垂控制模型；结合q(v)控制模型，建立以网损最小为目标，包含潮流约束、安全约束的下垂控制参数求解模型；通过求取优化参数确定下垂控制曲线，考虑单个光伏容量不同的情况，建立基于主从一致性的分布式控制算法，将下垂控制器得到的光伏群无功出力合理的共享给每个光伏逆变器，实现光伏群在vvc实时环节的分布式控制。该方法有效缓解了光伏出力波动引起的电压越限问题，并改进了一致性算法，将光伏群的无功出力共享给各逆变器，极大提高了配电网运行的经济性与安全性。