一種考慮農(nóng)村低壓配電網(wǎng)低電壓治理的分布式電源優(yōu)化配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及配電網(wǎng)低電壓治理W及優(yōu)化規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種考慮低壓配電 網(wǎng)低電壓治理的分布式電源優(yōu)化配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生產(chǎn)和生活水平的提高，農(nóng)村的用電量不斷增加。近年來，使農(nóng)村配電網(wǎng)逐漸 暴露出電壓偏低的問題。在負(fù)荷集中使用的灌概期、農(nóng)產(chǎn)品加工期、節(jié)假日期間容易出現(xiàn) "滿負(fù)載"甚至"過負(fù)載'的現(xiàn)象。由于農(nóng)村地域廣闊、用戶分散、線路供電半徑長，農(nóng)村用電 負(fù)荷的快速增長，同時低壓配電網(wǎng)還存在著=相線路阻抗不對稱、負(fù)荷=相不平衡、阻抗比 較大等因素，在用電高峰期間，造成農(nóng)村低壓配電網(wǎng)電壓偏低，不能滿足低壓(380V/220V) 電壓允許偏差值為巧％~-1〇%的要求。農(nóng)村"低電壓"問題影響供電企業(yè)品牌形象，影響老 百姓的切身利益，影響農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)發(fā)展，"低電壓"治理工作迫在眉捷，需要研究低 壓配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)問題。
[0003] 目前，配電網(wǎng)常用的電壓調(diào)節(jié)方法：改變變壓器分接頭調(diào)壓、設(shè)置電壓調(diào)節(jié)器、利 用靜止補(bǔ)償器、并聯(lián)電容器等無功補(bǔ)償設(shè)備改變無功功率分布調(diào)壓(并聯(lián)電抗器補(bǔ)償）、線 路串聯(lián)電容補(bǔ)償(可通過增大導(dǎo)線截面、等方法來實現(xiàn)）。但是，目前幾乎所有的控制方法及 策略的研究均只針對變電站層及W上電網(wǎng)，對IOkV及W下等級電網(wǎng)的研究很少。農(nóng)村電力 網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)主要通過對上級60kV、1 IOkV電網(wǎng)的調(diào)節(jié)實現(xiàn)，很難解決農(nóng)村低壓配電網(wǎng) 的"低電壓"問題。
[0004] 隨著能源和環(huán)境的雙重壓力，分布式電源(DG)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用備受關(guān)注。分布 式電DG是一種分散配置在配電系統(tǒng)中的小規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)。DG的容量從幾個kW~幾個MWdDG 可W直接連接在中低壓配電網(wǎng)。DG的應(yīng)用具有減少損耗、對環(huán)境友好、改善電壓、延遲電力 系統(tǒng)的更新改造、降低投資成本、W及提高可靠性的優(yōu)勢。DG已經(jīng)成為配電網(wǎng)中的重要電 源，DG接入配電網(wǎng)中的數(shù)量正在不斷顯著增加，其中原因之一是其對配電網(wǎng)電壓的支撐能 力。DG可W減少線路過載并且提供電壓支持。運對于配電網(wǎng)長線路的電壓調(diào)節(jié)問題非常有 利。也為解決我國配電網(wǎng)暴露出電壓偏低的問題，特別是農(nóng)村低壓配電網(wǎng)電壓偏低問題，提 供了新的思路。
[0005] 然而，只包含DG不能保證配電系統(tǒng)運行性能的優(yōu)化，根據(jù)DG的不同容量、位置、和 接入水平，分布式電源可能對配電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響。而DG的優(yōu)化配置對配電網(wǎng)的各項指標(biāo) 及運行情況起到?jīng)Q定性的作用，因此對于DG在配電網(wǎng)中的正確配置至關(guān)重要，對配電網(wǎng)的 運行指標(biāo)起著決定性的作用。從現(xiàn)階段在DG優(yōu)化配置和運行文獻(xiàn)看，其主要目的可W歸納 或概括為向電網(wǎng)輸出一定比例的有功或者無功功率，從而改善配電網(wǎng)電壓曲線、減小配電 網(wǎng)損耗、降低投資。但是，已有的方法沒有考慮=相負(fù)荷不平衡、=相線路阻抗不對稱的情 況，沒有提出針對農(nóng)村=相四線制低壓配電網(wǎng)低電壓問題的優(yōu)化方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是通過DG的優(yōu)化配置，從根本上改善農(nóng)村S相四線制低壓配電網(wǎng)的潮流 分布，解決用戶分散、線路供電半徑長、=相負(fù)載不平衡、=相線路阻抗不對稱的=相四線 審IJ農(nóng)村低壓配電網(wǎng)的"低電壓"問題。在用電高峰期間出現(xiàn)的低電壓問題，提出一種易于使 用DG方法，改善電壓曲線，保證用戶的用電。
[0006] 本發(fā)明的目的是為了彌補(bǔ)農(nóng)村低壓配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)方法和技術(shù)的不足，而提出 DG的優(yōu)化配置方法，從根本上改善農(nóng)村S相四線制低壓配電網(wǎng)的潮流分布，改善電壓曲線， 解決上述農(nóng)村低壓配電網(wǎng)的"低電壓"問題，同時降低損耗。
[0007] 為了解決上述"低電壓"問題，本發(fā)明提供的一種考慮農(nóng)村低壓配電網(wǎng)低電壓治理 的分布式電源優(yōu)化配置方法，所述的=相四線制低壓配電網(wǎng)具有用戶分散、線路供電半徑 長、S相負(fù)載不平衡、S相線路阻抗不對稱的特點，并考慮了低壓配電網(wǎng)已經(jīng)配置無功和DG 的影響，其特征在于，具體包括W下步驟： 1) S相四線制配電網(wǎng)a、b、cS相分別編號，即分相編號，各相節(jié)點和支路的編號方法相 同，從離電源點(根節(jié)點)最遠(yuǎn)的節(jié)點開始沿線路順序編號，電源點的編號最大，離電源點越 遠(yuǎn)節(jié)點編號越大。 2) 根據(jù)=相四線制低壓配電網(wǎng)原始數(shù)據(jù)(包括根節(jié)點電壓、負(fù)荷數(shù)據(jù)、電源情況W及線 路阻抗），分相計算各節(jié)點i的負(fù)荷電流A、支路i的電流分相確定低壓配電網(wǎng)潮流分布， 計算各節(jié)點i電壓巧.、電壓降落W及電壓偏移百分?jǐn)?shù)A Ui( % ); 3) 根據(jù)低壓配電網(wǎng)實際運行中用戶的需求，W及配電網(wǎng)的實際情況，建立配置DG的數(shù) 學(xué)模型，確定配置DG的原則W及配置DG的節(jié)點，計算節(jié)點期望改善的電壓偏移百分?jǐn)?shù)，并確 走DG提供的巧大電流loGmax. 1和巧大谷重時Gmax. 1; 4) 為了保證低壓配電網(wǎng)的正常運行，避免配置DG后出現(xiàn)電壓升高的現(xiàn)象，根據(jù)最小負(fù) 荷情況進(jìn)行校驗，進(jìn)行潮流計算，分析最小負(fù)荷情況時的功率W及電壓分布，計算電壓偏移 百分?jǐn)?shù)，確定DG提供的最小電流lDGmin. 1 W及為DG配置的最小容量時Gmin. 1，lDGmin. 1含iDGmax. 1， PoGmin. 1 ^ PoGmax. I 〇
【具體實施方式】
[0008] 所述的步驟1)具體為 節(jié)點和支路的編號原則包括:①遠(yuǎn)離電源點的節(jié)點優(yōu)先編號，電源點的編號最大，電源 點稱為根節(jié)點;②從離根節(jié)點最遠(yuǎn)的節(jié)點開始沿線路順序編號，節(jié)點編號依次為1、2、3…… ③每個節(jié)點的編號唯一;④支路的編號等于其末端節(jié)點的編號；
[0009] 所述的步驟2)具體為 21)分相計算各相節(jié)點的相負(fù)荷電流，各相計算公式相同，節(jié)點i的相負(fù)荷電流
式中：&為節(jié)點i相電壓的共輛化V)。 22) 分相計算各相支路電流分布，各相計算公式相同，各支路相電流的矩陣形式： Ib = KilL (2) 式中：Ib為支路電流列矢量，疋=K 4…為節(jié)點負(fù)荷注入電流列矢量， -1 O …0- Jt=[4i 人，4.J;系數(shù)矩陣馬=: 。 1 1 1 若網(wǎng)絡(luò)中配有無功補(bǔ)償設(shè)備或DG時，式(2)改寫為： Jb=化' (3) \1, =1,+1,+1, 式中：In為節(jié)點注入電流列矢量；Ic為網(wǎng)絡(luò)中配有無功補(bǔ)償設(shè)備提供的注入電流列矢 量;Ig為網(wǎng)絡(luò)中配有DG提供的注入電流列矢量。 23) 分相計算根節(jié)點至各節(jié)點的電壓降落，計算公式相同，根節(jié)點至節(jié)點i的電壓降落 為&巧，根節(jié)點至各節(jié)點的電壓降落的矩陣形式： AU=10-3x 立 Ib (4) 式中：AU為根節(jié)點至各節(jié)電壓降落的列矢量，jt^=[M>l A化 ，，，A化]'；ZL為支 ^ Z:…Z。- 路阻抗組成的上S角矩陣，馬= Zs 為支路j的相阻抗，（j二1，2,…，n)。 _ z"_ 24) 分相計算各節(jié)點的電壓，計算公式相同，各節(jié)點的電壓的矩陣形式： .[/ 二機(jī)-站 (5) 式中：ep為單位列矢量，ep=[l 1…1]T;C>。+,為電源的電壓；U節(jié)點電壓列矢量， ￡7=梓武~['/。]\ 25) 分相計算各節(jié)點的電壓和電壓偏移百分?jǐn)?shù)，節(jié)點i的電壓K l),=Uw、-Mj,=U/_0 ㈱ 式中:U功節(jié)點i電壓的幅值化V); A巧為節(jié)點i電壓降落;化4為電源的電壓;0為節(jié)點i 電壓的相角(rad)。 26) 分相計算各節(jié)點的電壓偏移百分?jǐn)?shù)，節(jié)點i電壓偏移百分?jǐn)?shù)A化（％)為：
巧 式中：A化為節(jié)點i電壓降落的幅值化V) ;Un為低壓配電網(wǎng)的額定電壓化V)。
[0010]所述的步驟3)具體步驟為： 31)建立分相配置DG的數(shù)學(xué)模型： 目標(biāo)函數(shù)：AUal.min(%H AUi(%H AUal.max(%) (8) 約束條件：A Pmax.af< APmax.be (9) 式中：A Ual.max( % )、A Ual.min( % )分別為低壓配電網(wǎng)允許的最大、最小電壓偏移百分 數(shù)。APmax.be、A Pmax.a汾別為配置DG自U后的各相有功虹耗。 32) 根據(jù)低壓配電