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基于半正定规划的交直流主动配电网三相有功无功联合优化

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admin 发表于 2024-12-14 12:27 | 查看全部 阅读模式

文档名:基于半正定规划的交直流主动配电网三相有功无功联合优化
摘要:交直流主动配电网作为未来配电网的主要发展形态,实现其有功无功资源的协同优化控制具有重要的研究意义.然而配电网负荷单相接入和分布式发电三相功率不一致,将导致配电网三相不平衡现象越发严重.为了应对交直流主动配电网的三相不平衡问题,提出考虑相间耦合与三相不平衡度限制的三相有功无功联合优化方法.首先,建立考虑相间耦合的原始三相潮流模型并对其进行升维映射;其次,采用半正定松弛方法,推导了交直流主动配电网各子系统的完整三相潮流模型以及序分量形式下的三相电压不平衡度约束;再次,提出以总运行成本最小化为目标函数的交直流主动配电网三相有功无功联合优化模型;最后,采用改进IEEE33节点、69节点、141节点和1056节点交直流配电网算例分析,验证了该文所提方法的有效性.

Abstract:Asthemainoutlookofthefuturedistributionnetwork,itisofgreatresearchvaluetojointlyallocateactive-reactivepowerresourcesofAC-DCactivedistributionnetwork.However,theaccessofsingle-phaseloadandthethree-phasepowerinconsistencyofdistributedgenerationwillleadtomoreseverethree-phaseunbalancesituationinthedistributionnetwork.Todealwiththethree-phaseunbalanceprobleminAC-DCactivedistributionnetwork,ajointthree-phaseactiveandreactivepoweroptimizationmethodisproposed,whichtakesthephase-to-phasecouplingrelationshipandthethree-phaseunbalancefactorlimitationintoaccount.Firstly,theoriginalthree-phasepowerflowmodelconsideringthephase-to-phasecouplingrelationshipisestablishedandthemodelismappedtoahigh-dimensionalspacethen.Secondly,thecompletesymmetricalthree-phasepowerflowmodelofeachsubsystemofAC-DCactivedistributionnetworkandthesymmetricalthree-phasevoltageunbalancefactorconstraintsarederivedusingthesemidefiniteprogramming.Then,ajointthree-phaseactive-reactivepoweroptimizationmodelofAC-DCactivedistributionnetworkwiththeobjectiveofminimizingthetotalnetworkoperationcostisproposed.Toverifytheaccuracyandeffectivenessoftheproposedmethod,themaximumrelaxationdeviationandmaximumlogarithmicrelaxationmismatchresultsarefirstlydemonstratedviacasestudiesonthemodifiedIEEE33-busAC-DCdistributionsystem.Underdifferentunbalancedcircumstances,themaximumrelaxationdeviationsoftheproposedmethodarealwayslowerthan10-7withthecorrespondingrelaxationmismatchunder10-5.Besides,theresultsofvoltagedeviationpercentageoftheproposedmethodarelowerthantheresultsofthestandardthree-phaseSDPmethod.Moreover,incontrasttothetraditionalthree-phasedecoupledmodel,theproposedmethodisabletoobtainasmalleroperationcostresults,e.g.,4.489%and13.188%reductiononoperationcostandtransmissionlosscostunder20%-lineimpedanceunbalancecircumstance,andmorerealvoltageresults.Anditcaneffectivelylimitthethree-phaseunbalanceofthesystemvoltagewiththevoltageunbalancefactormodelalwaysunderthepre-set2%thresholdatthesametime.Tofurtherverifythecalculationperformancesonlargescalesystems,casestudiesarecarriedoutonthemodifiedIEEE69-,141-and1056-busAC-DCdistributionsystems.Comparedwiththestandardthree-phaseSDPmethod,theproposedmethodcanprovidemoreaccurateoptimizationresultswhilethecomputingtimedonotincreasetoomuch.Meanwhile,comparedwiththelinearizedmodel,theaveragemismatchesarealwayssmaller,whichindicatestheinfeasibilityofthelinearizedmodel.Thefollowingconclusionscanbedrawnfromthesimulationanalysis:(1)Underdifferentthree-phaseunbalancecircumstances,theproposedmethodcanguaranteetherelaxationaccuracyofthealgorithmandgainbetterperformancesonaccuraciescomparedwiththestandardthree-phaseSDPmethod.(2)Theproposedmethodcanobtainasmalleroperationcostandmorerealbusvoltagescomparedwiththetraditionalthree-phasedecoupledmodel,whichindicatesits'applicabilityintheactualoperationstatesoftheAC-DCdistributionnetwork.(3)Theeffectivenessofthethree-phasevoltageunbalancelimitationconstraintisverifiedwhichconsequentlyprovesthattheproposedmodelsatisfiestheactualoperationrequirementsoftheAC-DCdistributionnetwork.(4)Inlarge-scaleAC-DCdistributiontestsystems,theproposedmethodissuperioroncalculationaccuracy,buthasnoevidentdisadvantagesoncalculationspeedperformance.

作者:孙乾皓  张耀  周一丹  王家乐  赵英杰Author:SunQianhao  ZhangYao  ZhouYidan  WangJiale  ZhaoYingjie
作者单位:西安交通大学电气工程学院西安710049
刊名:电工技术学报
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(9)
分类号:TM715
关键词:交直流主动配电网  三相不平衡  有功无功联合优化  半正定松弛  分布式电源  
Keywords:AC-DCactivedistributionnetwork  three-phaseunbalance  jointactive-reactivepoweroptimization  semidefiniteprogramming  distributedgenerator  
机标分类号:TM734TN911.7TP391.41
在线出版日期:2024年5月13日
基金项目:国家自然科学基金,陕西省自然科学基础研究计划资助项目基于半正定规划的交直流主动配电网三相有功无功联合优化[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(9)孙乾皓  张耀  周一丹  王家乐  赵英杰交直流主动配电网作为未来配电网的主要发展形态,实现其有功无功资源的协同优化控制具有重要的研究意义.然而配电网负荷单相接入和分布式发电三相功率不一致,将导致配电网三相不平衡现象越发严重.为了应对交直流主动配电...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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