有源配电网无功电压协同优化运行方法及系统与流程

本发明涉及数据采集控制，特别是指有源配电网无功电压协同优化运行方法及系统。

背景技术：

1、数据采集控制技术领域涉及对配电网络运行状态信息进行连续获取、传输、处理与调节控制，包括电压数据采集、电流数据采集、无功功率监测、分布式电源运行信息获取、远程终端通信、调度控制以及配电自动化运行管理，采用电压互感器、电流互感器、智能测控终端、远程通信装置、配电主站以及现场控制装置对配电系统中的运行参数进行实时采集，并依据采集结果进行电压调节与无功控制。其中，传统有源配电网无功电压协同优化运行方法是指针对分布式电源接入后配电网中存在的节点电压波动、无功潮流变化以及线路电压偏移，采用分接开关调节方式、电容器组投切方式、静止无功补偿装置调节方式以及分布式电源无功出力调节方式，对配电网络中的节点电压与无功功率进行协调控制，并结合负荷运行数据、网络潮流数据以及分布式电源运行状态数据，对配电网中的无功分布与电压运行状态进行联合计算与调节。

2、现有技术运行过程中依据节点电压结果、负荷运行状态以及分布式电源输出状态进行联合调节，侧重整体潮流平衡与设备动作协调，缺少对馈线内部压降传播方向、无功反送位置以及线路阻抗变化关系的连续识别，导致配电网络出现反向潮流时，线路内部不同区段之间易形成无功传播冲突，例如光伏集中接入区域出现逆向无功流动后，靠近母线侧线路可能产生局部压降回升现象，但调节过程仍依据固定区段执行统一补偿，容易造成相邻线路区段无功调节方向不一致，进一步引起馈线末端电压波动扩大，同时现有调节过程对馈线层级传播关系关注程度较低，逆变器无功输出范围依据整体容量进行分配，缺少传播边界限制关系，导致不同馈线区段之间出现无功交叉传播现象，当多组分布式电源同时调节时，易形成局部无功循环流动，造成线路损耗增加与设备动作频繁，并且现有运行方式对折返边界两侧累计压降变化缺少连续分析，导致局部区段电压偏移无法及时识别，长期运行状态下易引发配电变压器低压侧电压越限、馈线末端调节滞后以及无功补偿设备重复投切等问题。

技术实现思路

1、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，有源配电网无功电压协同优化运行方法，包括以下步骤：

2、s1：获取馈线节点电压、线路无功功率及电流方向，计算相邻线路压降变化值，识别压降反转位置，关联线路无功功率方向，生成馈线压降反转分布区段；

3、s2：基于所述馈线压降反转分布区段读取无功补偿电容器支路、光伏逆变器并网线路、馈线分段开关区段对应线路电抗、线路电阻以及无功电流方向，计算各线路区段电抗电阻比与线路阻抗变化率，判断无功电流方向与馈线电流方向对应关系，记录无功反送对应线路区段，并依据线路阻抗变化阈值划分线路区段边界，建立馈线层级序号与区段对应关系，生成馈线阻抗折返边界序列；

4、s3：根据所述馈线阻抗折返边界序列读取逆变器无功输出方向、馈线电流传播方向及逆变器无功输出容量，识别方向不一致区段，锁定传播区段，生成逆变器无功跨度锁定区段；

5、s4：基于所述逆变器无功跨度锁定区段读取节点电压幅值、线路无功功率及线路电流，计算折返边界两侧累计压降值，识别区段无功流向变化位置与层级映射关系，生成馈线无功电压协同区段；

6、s5：根据所述馈线无功电压协同区段读取逆变器节点编号、无功输出容量及馈线电压变化方向，匹配层级与逆变器跨度区段关系，记录逆变器允许无功传播区段与禁止无功传播区段节点位置，建立区段无功传播顺序，生成有源配电网协同运行路径。

7、作为本发明的进一步方案，所述馈线压降反转分布区段包括压降反转节点、无功关联方向、线路反转范围；所述馈线阻抗折返边界序列包括阻抗变化边界、馈线层级序号、无功反送区段；所述逆变器无功跨度锁定区段包括逆变器传播范围、层级容量边界、方向冲突区段；所述馈线无功电压协同区段包括累计压降区域、无功流向位置、电压协同层级；所述有源配电网协同运行路径包括无功传播顺序、逆变器调节节点、馈线协同路径。

8、作为本发明的进一步方案，所述依据线路阻抗变化阈值划分线路区段边界具体包括：将所述馈线压降反转分布区段内相邻两条线路对应的所述线路电抗与所述线路电阻按同一线路层级序号进行配对，获得所述各线路区段电抗电阻比与线路阻抗变化率。

9、作为本发明的进一步方案，当所述线路阻抗变化率大于或等于所述线路阻抗变化阈值，且所述无功电流方向与所述馈线电流方向相反时，将满足条件的线路区段记录为所述无功反送对应线路区段；将所述无功反送对应线路区段的上游端点与下游端点分别作为所述线路区段边界，并按照所述馈线层级序号与区段对应关系写入所述馈线阻抗折返边界序列。

10、作为本发明的进一步方案，s1的具体步骤为：

11、s101：获取有源配电网馈线母线节点、光伏逆变器接入节点、配电变压器低压侧节点对应节点电压幅值、线路无功功率以及线路电流方向，调用馈线节点电压幅值与线路电流方向进行节点对应处理，按照馈线拓扑关系计算相邻线路区段压降变化值，建立线路区段压降变化对应关系，生成馈线压降变化序列；

12、s102：根据所述馈线压降变化序列调用线路无功功率方向标识，对相邻线路区段压降变化方向进行顺序判定，检索压降变化方向由负荷侧递减转变为母线侧递减对应线路位置，并对对应线路区段无功功率方向进行关联记录，获取压降反转区段索引集；

13、s103：基于所述压降反转区段索引集调用对应线路区段无功功率方向标识，对反转线路区段进行拓扑连接处理，按照馈线节点连接关系执行区段归并，并对各区段无功功率方向进行统一标记，生成馈线压降反转分布区段。

14、作为本发明的进一步方案，s2的具体步骤为：

15、s201：基于所述馈线压降反转分布区段读取无功补偿电容器支路、光伏逆变器并网线路、馈线分段开关区段对应线路电抗、线路电阻以及无功电流方向，按照线路区段连接顺序计算线路电抗电阻比与线路阻抗变化率，并建立线路区段对应参数映射关系，生成线路阻抗变化序列；

16、s202：根据所述线路阻抗变化序列调用无功电流方向与馈线电流方向，对线路区段电流方向对应关系进行判定，检索无功反送对应线路区段，并结合线路阻抗变化阈值执行区段边界划分，获取阻抗折返边界索引集；

17、s203：基于所述阻抗折返边界索引集调用馈线层级序号与线路区段连接关系，对边界区段进行层级归类处理，按照馈线拓扑顺序建立区段对应关系，并对各边界区段进行序列化排列，生成馈线阻抗折返边界序列。

18、作为本发明的进一步方案，s3的具体步骤为：

19、s301：根据所述馈线阻抗折返边界序列读取光伏逆变器并网节点、馈线联络开关节点、配电自动化终端节点对应逆变器无功输出方向、馈线电流传播方向以及逆变器无功输出容量，按照馈线层级顺序对逆变器无功输出方向与馈线电流传播方向进行对应判定，建立节点方向关联关系，生成逆变器方向关联序列；

20、s302：基于所述逆变器方向关联序列调用逆变器无功输出容量与馈线节点连接关系，对方向不一致对应线路区段进行跨度检索，并依据馈线层级对应允许无功容量执行区段筛选并确定，记录对应逆变器传播范围，获取逆变器传播区段索引集；

21、s303：根据所述逆变器传播区段索引集调用馈线层级允许无功容量与线路区段连接关系，对逆变器传播区段进行层级归类处理，按照馈线拓扑顺序执行区段拼接，并对传播区段进行连续序列标记，生成逆变器无功跨度锁定区段。

22、作为本发明的进一步方案，s4的具体步骤为：

23、s401：基于所述逆变器无功跨度锁定区段读取馈线分段开关区段、配电变压器低压侧节点、无功补偿电容器支路对应节点电压幅值、线路无功功率以及线路电流，按照馈线拓扑连接顺序计算折返边界两侧对应馈线累计压降值，并建立馈线区段压降对应关系，生成馈线累计压降序列；

24、s402：根据所述馈线累计压降序列调用压降传播阈值与线路无功功率，对馈线累计压降值与压降传播阈值对应关系进行区段判定，检索馈线区段无功流向变化位置，并记录对应馈线层级映射关系，获取无功流向映射索引集；

25、s403：基于所述无功流向映射索引集调用馈线层级映射关系与线路区段连接关系，对无功流向变化区段进行层级归类处理，按照馈线拓扑顺序执行区段关联，并对区段进行连续序列标记，生成馈线无功电压协同区段。

26、作为本发明的进一步方案，s5的具体步骤为：

27、s501：根据所述馈线无功电压协同区段读取光伏逆变器接入节点、馈线联络开关区段、配电自动化主站终端对应逆变器节点编号、无功输出容量以及馈线电压变化方向，按照馈线层级顺序匹配馈线层级序号与逆变器跨度区段对应关系，并建立逆变器区段位置映射关系，生成逆变器区段映射序列；

28、s502：基于所述逆变器区段映射序列调用无功输出容量与馈线电压变化方向，对逆变器对应允许无功传播区段与禁止无功传播区段进行区段判定，并记录对应节点位置与馈线层级关联关系，获取无功传播节点索引集；

29、s503：根据所述无功传播节点索引集调用馈线层级关联关系与线路区段连接关系，对馈线区段执行无功传播顺序排列，并按照馈线拓扑连接顺序进行路径关联处理，对传播区段进行连续路径标记，生成有源配电网协同运行路径。

30、有源配电网无功电压协同优化运行系统，包括：

31、压降反转模块，获取有源配电网馈线母线节点、光伏逆变器接入节点、配电变压器低压侧节点对应节点电压幅值、线路无功功率以及线路电流方向，计算相邻馈线节点对应线路区段压降变化值，判断相邻线路区段压降变化方向，记录压降变化方向由负荷侧递减转变为母线侧递减对应线路位置，并关联对应线路区段无功功率方向，生成馈线压降反转分布区段；

32、阻抗边界模块，基于所述馈线压降反转分布区段读取无功补偿电容器支路、光伏逆变器并网线路、馈线分段开关区段对应线路电抗、线路电阻以及无功电流方向，计算各线路区段电抗电阻比与线路阻抗变化率，判断无功电流方向与馈线电流方向对应关系，记录无功反送对应线路区段，并依据线路阻抗变化阈值划分线路区段边界，建立馈线层级序号与区段对应关系，生成馈线阻抗折返边界序列；

33、跨度锁定模块，根据所述馈线阻抗折返边界序列读取光伏逆变器并网节点、馈线联络开关节点、配电自动化终端节点对应逆变器无功输出方向、馈线电流传播方向以及逆变器无功输出容量，判断逆变器无功输出方向与馈线电流传播方向对应关系，记录方向不一致对应逆变器跨度区段，并依据馈线层级允许无功容量锁定对应逆变器传播区段，生成逆变器无功跨度锁定区段；

34、协同映射模块，基于所述逆变器无功跨度锁定区段读取馈线分段开关区段、配电变压器低压侧节点、无功补偿电容器支路对应节点电压幅值、线路无功功率以及线路电流，计算折返边界两侧对应馈线累计压降值，判断馈线累计压降值与压降传播阈值对应关系，记录对应馈线区段无功流向变化位置以及馈线层级映射关系，生成馈线无功电压协同区段；

35、路径生成模块，根据所述馈线无功电压协同区段读取光伏逆变器接入节点、馈线联络开关区段、配电自动化主站终端对应逆变器节点编号、无功输出容量以及馈线电压变化方向，匹配馈线层级序号与逆变器跨度区段对应关系，记录各逆变器允许无功传播区段与禁止无功传播区段对应节点位置，建立馈线区段无功传播顺序，生成有源配电网协同运行路径。

36、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

37、本发明中，通过识别馈线压降反转位置、线路阻抗变化边界以及无功反送区段，建立馈线层级传播关系与逆变器无功传播范围对应关系，使馈线内部压降传播趋势、无功流向变化以及逆变器输出容量形成协同约束，降低无功跨区段扩散、电压波动扩大以及无功循环流动风险，并提升高渗透率分布式电源接入场景下馈线电压稳定性与无功调节精度。