一種微網(wǎng)中重要節(jié)點(diǎn)電能質(zhì)量治理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種微網(wǎng)中重要節(jié)點(diǎn)電能質(zhì)量治理方法，屬于分布式發(fā)電供能系統(tǒng)電 能質(zhì)量治理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于微網(wǎng)本身就是一個(gè)含有電力電子接口的拓?fù)浼軜?gòu)，加上現(xiàn)代工業(yè)中非線性和 不平衡負(fù)荷的比重增大，該些非線性負(fù)載向微網(wǎng)內(nèi)注入了大量諧波電流。而微網(wǎng)中普遍電 壓等級(jí)低，導(dǎo)致線路基本呈阻性，線路阻抗大的特點(diǎn)。該些非線性負(fù)載諧波電流的注入，經(jīng) 過(guò)傳輸線路的諧波阻抗損耗，對(duì)其他節(jié)點(diǎn)勢(shì)必造成諧波電壓，該樣導(dǎo)致敏感負(fù)荷所在的重 要節(jié)點(diǎn)供電電壓質(zhì)量就得不到保證。
[0003] 微網(wǎng)電能質(zhì)量治理的方法主要分為兩種；一是在微網(wǎng)中使用配置電能質(zhì)量治理裝 置對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行被動(dòng)治理，如有源電力濾波器（activepowerfilter,AP巧、靜止動(dòng) 態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器（StaticVarCompensator,SVC)、靜止無(wú)功發(fā)生器（StaticVarGenerator， SVG)、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（UnifiedPowerQualityConditioner,UPQC)等；二是從微電 源控制策略出發(fā)主動(dòng)提高電能質(zhì)量。而為了解決上文中所提到由于諧波電流注入和低壓微 網(wǎng)線路阻抗所造成的重要節(jié)點(diǎn)諧波電壓該一問(wèn)題，APF設(shè)備的配置或者采用具有APF功能 的并網(wǎng)逆變器被普遍采用作為電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置。
[0004] 當(dāng)補(bǔ)償設(shè)備由于條件關(guān)系不能安裝在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處，或者不能安裝在每個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn) 處時(shí)，傳統(tǒng)APF在負(fù)載側(cè)就地補(bǔ)償?shù)墓ぷ鞣绞綄⒉辉龠m用。為了解決微網(wǎng)中重要節(jié)點(diǎn)能電 能質(zhì)量補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，電能質(zhì)量補(bǔ)償設(shè)備的加入不再是單純治理當(dāng)?shù)氐碾娔苜|(zhì)量問(wèn)題，也需 要對(duì)遠(yuǎn)端重要節(jié)點(diǎn)的電能質(zhì)量進(jìn)行治理。所W補(bǔ)償設(shè)備在微網(wǎng)中的優(yōu)化配置問(wèn)題成為國(guó)內(nèi) 外眾多學(xué)者的熱口研究課題。赤木泰文最初提出電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置應(yīng)該安裝在母線的末端 能更好的解決母線的電能質(zhì)量問(wèn)題，但是指出安裝在母線某段只是適用于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)，針 對(duì)復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該個(gè)結(jié)論不再適用。通過(guò)電網(wǎng)阻抗特定，根據(jù)建立電網(wǎng)的電壓電流轉(zhuǎn)移 矩陣去選取電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置的最優(yōu)安裝節(jié)點(diǎn)，但是通過(guò)該種方法只能選取局部最優(yōu)解討 論了微網(wǎng)中重要節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)端控制方法，通過(guò)"捜索法"給出了最優(yōu)指令值，但是并未給出最 優(yōu)安裝節(jié)點(diǎn)的討論方法。通過(guò)對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的安裝情況進(jìn)行討論得到最優(yōu)節(jié)點(diǎn)位置，但是每 臺(tái)APF工作在就地補(bǔ)償模式。國(guó)內(nèi)帥智康等人建立了混合有源電力濾波器在電力系統(tǒng)應(yīng)用 時(shí)的諧波治理目標(biāo)函數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的；為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種微網(wǎng)中重要節(jié)點(diǎn)電 能質(zhì)量治理方法，該方法能夠得到微網(wǎng)中電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置的合理安裝位置，確保重要節(jié) 點(diǎn)的電能質(zhì)量。
[0006] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] 一種微網(wǎng)中重要節(jié)點(diǎn)電能質(zhì)量治理方法，對(duì)微網(wǎng)的多節(jié)點(diǎn)單重要問(wèn)題模型進(jìn)行分 析，當(dāng)出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)多重要節(jié)點(diǎn)問(wèn)題時(shí)，建立數(shù)學(xué)模型，并采用分解算法將該數(shù)學(xué)模型分解為 子問(wèn)題和主問(wèn)題，通過(guò)子問(wèn)題求解得到補(bǔ)償裝置最優(yōu)補(bǔ)償電流，通過(guò)主問(wèn)題求解得到補(bǔ)償 裝置最優(yōu)安裝位置，通過(guò)子問(wèn)題和主問(wèn)題反復(fù)求解迭代得到最優(yōu)的補(bǔ)償裝置配置方案；該 方法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：
[000引 （1)記重要節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為R，可安裝補(bǔ)償裝置的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為N，給k賦初值，使k= 1;
[0009] 似當(dāng)補(bǔ)償裝置安裝在第k個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)諾誠(chéng)么則進(jìn)入步驟做；否則拋棄 該節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入步驟（7);其中，表示第k個(gè)節(jié)點(diǎn)為安裝點(diǎn)時(shí)補(bǔ)償裝置需要提供的補(bǔ)償電流 值，Imai表示補(bǔ)償裝置能夠提供的補(bǔ)償電流最大值；
[0010] 做對(duì)于每一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，計(jì)算第r個(gè)重要節(jié)點(diǎn)的諧波電壓崎變率n?濟(jì)將 補(bǔ)償裝置安裝在第k個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)諧波電流引起的總線路損耗Piw,k;若所有重要節(jié)點(diǎn)均滿足 nTHDt<n目標(biāo)和Pl。,,k<Pl。ss，。ld，則進(jìn)入步驟（4);否則拋棄該節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入步驟（7);其中，n目標(biāo)表 示國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定允許的諧波電壓崎變率，Pi。,,,Did表示采用補(bǔ)償裝置前諧波電流引起的線路 損耗；
[0011] (4)若Ie,k<Imi。成么則進(jìn)入步驟（5);否則拋棄該節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入步驟（7);其中，Imi。 表示可W選取的最小補(bǔ)償電流值，初始時(shí)，Imi。取值為第一個(gè)進(jìn)入步驟（4)的I值；
[001引 妨Im化=Ic，k,K=k，進(jìn)入步驟化）；
[0013] (6)若k=N，確定第K個(gè)節(jié)點(diǎn)為補(bǔ)償裝置的安裝位置，計(jì)算結(jié)束；否則進(jìn)入步驟 (7)；
[0014] (7)若k=N，確定第K個(gè)節(jié)點(diǎn)為補(bǔ)償裝置的安裝位置，計(jì)算結(jié)束；否則k=k+1， 返回步驟（2);
[001引其中步驟（4)~做屬于主問(wèn)題的求解，其他步驟屬于子問(wèn)題的求解。
[0016] 具體的，相關(guān)參量的計(jì)算方法如下：
[0017] ①第k個(gè)節(jié)點(diǎn)為安裝點(diǎn)時(shí)補(bǔ)償裝置需要提供的補(bǔ)償電流值It,k;
[001 引
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微網(wǎng)中重要節(jié)點(diǎn)電能質(zhì)量治理方法，其特征在于：對(duì)微網(wǎng)的多節(jié)點(diǎn)單重要問(wèn)題 模型進(jìn)行分析，當(dāng)出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)多重要節(jié)點(diǎn)問(wèn)題時(shí)，建立數(shù)學(xué)模型，并采用分解算法將該數(shù)學(xué) 模型分解為子問(wèn)題和主問(wèn)題，通過(guò)子問(wèn)題求解得到補(bǔ)償裝置最優(yōu)補(bǔ)償電流，通過(guò)主問(wèn)題求 解得到補(bǔ)償裝置最優(yōu)安裝位置，通過(guò)子問(wèn)題和主問(wèn)題反復(fù)求解迭代得到最優(yōu)的補(bǔ)償裝置配 置方案；該方法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為： (1)記重要節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為R，可安裝補(bǔ)償裝置的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為N，給k賦初值，使k = 1 ; ⑵當(dāng)補(bǔ)償裝置安裝在第k個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)：若Ic^Imax成立，則進(jìn)入步驟⑶；否則拋棄該節(jié) 點(diǎn)，進(jìn)入步驟（7);其中，Ica表示第k個(gè)節(jié)點(diǎn)為安裝點(diǎn)時(shí)補(bǔ)償裝置需要提供的補(bǔ)償電流值， 1_表示補(bǔ)償裝置能夠提供的補(bǔ)償電流最大值； (3) 對(duì)于每一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，計(jì)算第r個(gè)重要節(jié)點(diǎn)的諧波電壓畸變率η 和將補(bǔ)償裝置 安裝在第k個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)諧波電流引起的總線路損耗Pltjssk;若所有重要節(jié)點(diǎn)均滿足n THD/ n a 標(biāo)和？1(^<?1(^。1(1，則進(jìn)入步驟（4);否則拋棄該節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入步驟（7);其中，1^標(biāo)表示國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定允許的諧波電壓畸變率，P ltjs^ld表示采用補(bǔ)償裝置前諧波電流引起的線路損耗； (4) 若I JImin成立，則進(jìn)入步驟（5);否則拋棄該節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入步驟（7);其中，Imin表示 可以選取的最小補(bǔ)償電流值，初始時(shí)，Imin取值為第一個(gè)進(jìn)入步驟（4)的I u值； (5) Imin= I 0，K = k，進(jìn)入步驟（6); (6) 若k = N，確定第K個(gè)節(jié)點(diǎn)為補(bǔ)償裝置的安裝位置，計(jì)算結(jié)束；否則進(jìn)入步驟（7); (7) 若k = N，確定第K個(gè)節(jié)點(diǎn)為補(bǔ)償裝置的安裝位置，計(jì)算結(jié)束；否則k = k+Ι，返回 步驟（2); 其中步驟（4)~（6)屬于主問(wèn)題的求解，其他步驟屬于子問(wèn)題的求解。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)中重要節(jié)點(diǎn)電能質(zhì)量治理方法，其特征在于：相關(guān)參量 的計(jì)算方法如下： ① 第k個(gè)節(jié)點(diǎn)為安裝點(diǎn)時(shí)補(bǔ)償裝置需要提供的補(bǔ)償電流值Ica:
其中，Ig表示第r個(gè)重要節(jié)點(diǎn)需要注入的補(bǔ)償電流值，(^表示第r個(gè)重要節(jié)點(diǎn)的權(quán)重， C1?滿足：
② 第r個(gè)重要節(jié)點(diǎn)的諧波電壓畸變率n THIte:
其中，H表示含有的諧波最高次數(shù)，Z?表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)與與之相連的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間線 路的h次諧波線路阻抗，表示第k個(gè)節(jié)點(diǎn)處的h次諧波電流值，< 表示微網(wǎng)并網(wǎng)變壓器 處的h次諧波電壓，?/,1表示第r個(gè)重要節(jié)點(diǎn)的基波電壓； ③將補(bǔ)償裝置安裝在第k個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)諧波電流引起的總線路損耗Pltjssk:
其中，Ri表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)與與之相連的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間線路的線路電阻，巧第j個(gè)節(jié) 點(diǎn)處的h次諧波電流值，表示第j個(gè)節(jié)點(diǎn)處的h次諧波補(bǔ)償電流值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微網(wǎng)中重要節(jié)點(diǎn)電能質(zhì)量治理方法，在兩節(jié)點(diǎn)及多節(jié)點(diǎn)單重要問(wèn)題模型建立和分析的理論基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)學(xué)規(guī)劃模型將電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置配置分解為主問(wèn)題和子問(wèn)題，主問(wèn)題負(fù)責(zé)處理電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置的安裝位置，子問(wèn)題負(fù)責(zé)處理電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置的輸出指令電流問(wèn)題，創(chuàng)新性的通過(guò)主問(wèn)題和子問(wèn)題反復(fù)迭代得到最優(yōu)配置方法。有效的解決了當(dāng)微網(wǎng)中由于條件關(guān)系電能質(zhì)量補(bǔ)償設(shè)備不能安裝在每個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處時(shí)，傳統(tǒng)的就地補(bǔ)償工作方式將不再適用的問(wèn)題。
【IPC分類】H02J3-01
【公開號(hào)】CN104753065
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510182793
【發(fā)明人】鄭建勇, 胡路蘋, 張宸宇, 胡洛瑄, 繆惠宇, 張震, 胡子杰, 梅軍
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月16日