一种含光伏逆变器负序控制的低压配网潮流计算及无功优化方法与流程

本发明涉及低压配网无功电压优化与控制，更具体涉及含光伏逆变器负序控制的低压配网潮流计算及无功优化。

背景技术：

1、目前低压配网中新能源高速发展，为用户直接带来了清洁能源，同时也为低压配网带来了许多新的挑战。新能源直接接入低压配网，为负荷就近提供电源，但由于新能源的波动性、间隙性、不确定性，造成低压配网电压调整困难，新能源发电时电压抬升较高，新能源不发电时，电压降低十分明显，电压波动大、调压困难，时常出现电压越限。现有逆变电源均采用对称控制方式并入低压配网，限制其三相灵活调节能力的发挥，对称控制方式无法改善三相不平衡度和电压质量，使逆变电源调节三相潮流的能力受限。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有技术的不足，本发明考虑负序控制逆变电源的低压配网三相潮流计算方法，针对现有低压配网未考虑负序逆变电源的问题，提出一种含光伏逆变器负序控制的低压配网潮流计算及无功优化方法，充分利用新能源具备的调节能力，有效提升低压配网电压水平，降低网络线路损耗。

2、一种含光伏逆变器负序控制的低压配网潮流计算及无功优化方法，包括以下步骤：

3、（1）建立分布式光伏逆变器数学模型；

4、（2）在分布式光伏逆变器数学模型基础上建立逆变器负序控制方法；

5、（3）建立低压三相四线制潮流计算模型；

6、（4）在低压三相四线制潮流计算模型基础上，利用改进型牛顿法，并利用分布式光伏逆变器数学模型及逆变器负序控制方法，开展含分布式光伏的低压电网三相潮流计算；

7、（5）完成含分布式光伏的低压电网三相潮流计算后，确定无功优化目标函数与约束条件，利用拉格朗日乘数法计算含分布式光伏的低压电网无功电压优化。

8、建立分布式光伏逆变器数学模型，具体包括：

9、分布式光伏均通过逆变器将光伏板产生的电力通过交流电送出，分布式光伏数学模型如下：

10、（1）；

11、其中：

12、  —分布式光伏逆变器出口三相电压；

13、  —分布式光伏逆变器接入系统三相电压；

14、  —分布式光伏逆变器出口到系统接入点三相电流；

15、  —分布式光伏逆变器出口到系统接入点电阻与电抗。

16、在分布式光伏逆变器数学模型基础上建立逆变器负序控制方法，具体包括：

17、对分布式光伏逆变器输出三相电压、电流进行正负序分量分解：

18、（2）；

19、其中：

20、  — 正序电压峰值与负序电压峰值；

21、 — 交流系统角频率；

22、—正序电压初始角与负序电压初始角；

23、（3）；

24、其中：

25、  — 正序电流峰值与负序电流峰值；

26、ω— 交流系统角频率；

27、  —正序电流初始角与负序电流初始角；

28、利用克拉克变换将分布式光伏逆变器输出三相电压、电流的正负序分量转换到αβ坐标系中：

29、（4）；

30、( 5 )；

31、其中：

32、—电压在αβ 坐标系的分量

33、— 电压α轴方向上的正序分量与负序分量

34、  — 电压β轴方向上的正序分量与负序分量

35、( 6 )；

36、( 7 )；

37、其中：

38、—电流在αβ 坐标系的分量

39、  — 电流α轴方向上的正序分量与负序分量

40、— 电流β轴方向上的正序分量与负序分量

41、分布式光伏逆变器输出有功功率、无功功率计算公式如下：

42、( 8)；

43、 —分布式光伏输出有功功率与无功功率

44、当电网电压不平衡时，利用公式（2）-（8），计算αβ坐标系中的电压、电流的正序分量与负序分量，然后根据负序控制理论对光伏逆变器的输出进行调节。

45、建立低压三相四线制潮流计算模型，具体包括：

46、低压电网中的三相和单相负载恒功率及电流平衡方程为：

47、( 9 )；

48、 代表连接在节点i的发电机电流，  代表连接在节点i的负荷电流，  代表节点i与节点j之间的导纳，  代表节点j处的电压； 代表负荷模型中d相电流， 代表负荷模型中中性点电流，  代表负荷模型中d相负荷容量，  代表负荷模型中d相电压， 代表负荷模型中中性点电压；

49、低压三相四线制典型网络中支路阻抗矩阵及其与支路导纳矩阵关系为：

50、(10 )；

51、其中： 是节点i与节点j之间x相与y相的阻抗，是节点i与节点j之间x相与y相的导纳。

52、完成含分布式光伏的低压电网三相潮流计算后，确定无功优化目标函数与约束条件，利用拉格朗日乘数法计算含分布式光伏的低压电网无功电压优化，具体包括：

53、有功损耗的目标函数如下：

54、 ( 11 )；

55、 是研究网络有功功率损耗总计， 是研究网络发电机有功功率总计， 是研究网络负荷有功功率总计；

56、三相电压不平衡度的目标函数如下：

57、    ( 12)；

58、 是三相电压不平衡度，, ,  是在节点上的abc三相电压；

59、由此得到综合目标函数：

60、 ( 13 )；

61、f(x)是包含有功功率损耗及三相电压不平衡的综合目标函数，  及  是两个子目标函数的权重系数；

62、约束条件包括等式约束及不等式约束；

63、等式约束为电流约束，具体如下：

64、(14 )；

65、 代表连接在节点i的发电机电流，  代表连接在节点i的负荷电流， 代表节点i与节点j之间的导纳，  代表节点j处的电压；

66、不等式约束为电压及功率约束，其中电压约束为

67、( 15 )；

68、是节点i每一相电压， 及 是节点i每一相电压的最大值与最小值；

69、功率约束为发电机有功功率与无功功率约束：

70、( 16 )；

71、是研究电网所有发电机有功功率汇总值， 是研究电网所有发电机有功功率汇总的最大值，是研究电网所有发电机无功功率汇总值， 是研究电网所有发电机无功功率汇总的最大值， 是研究电网所有发电机无功功率汇总的最小值；

72、确定无功优化目标函数与约束条件后，利用拉格朗日乘数法计算含分布式光伏的低压电网无功电压优化：

73、( 17 )；

74、其中为无功优化目标函数，为无功优化等式约束，为无功优化不等式约束，对应不等式约束最小值，对应不等式约束最大值。

75、本发明充分利用新能源具备的调节能力，采用负序控制理论，改变低压配网中新能源三相出力，针对低压配网中三相负荷不对称、单相负荷供电，造成三相潮流不均衡，部分相电压越限，线损偏高的状况，该方法可有效降低低压配网三相不平衡水平，极大缓解由于三相不对称造成低压配网电压的越限问题，同时减少中性点电流，进而降低配网线路损耗。