考虑分布式电源不确定性的主动配电网区间状态估计

成果名称

考虑分布式电源不确定性的主动配电网区间状态估计

成果联系人

徐俊俊

职称

讲师

所在单位

自动化学院、人工智能学院

联系电话

18551750065

Email

jjxu@njupt.edu.cn

技术成熟度

基本原理

技术分类

其他

核心专利号

ZL201710436621.8

所属学科方向

一级学科

电气工程

二级学科

应用行业

国家电网有限公司及其直属、下属单位

项目概况：

本项目提出了一种含节点注入功率不确定性的主动配电网三相区间状态估计方法，包括采用区间数对节点注入功率伪量测以及实时量测装置的量测误差的不确定性问题分别进行建模与分析；建立考虑不确定性的主动配电网三相区间状态估计数学模型；将所建立的主动配电网区间状态估计模型拆分为两个包含非线性区间约束条件的优化问题；采用一种基于迭代运算的线性规划方法结合稀疏矩阵技术对所建立的主动配电网三相区间状态估计数学模型进行有效求解。本项目弥补了当前配电网状态估计中忽略分布式电源出力间歇性以及电动汽车充电的不足，同时提高了测量的精度和算法的求解速度，为主动配电网下一步安全评估提供理论支撑。

关键技术：

本项目的关键技术及实施方案如下所述：

（1）采用区间数对含光伏发电、风力发电以及电动汽车充电系统的节点注入功率伪量测以及实时量测装置的量测误差的不确定性问题分别进行建模与分析；

（2）选取节点的三相电压幅值和相角作为系统待求的状态变量，建立考虑不确定性的主动配电网三相区间状态估计数学模型；

（3）基于误差未知但有界理论将所建立的考虑不确定性的主动配电网三相区间状态估计数学模型拆分为两个包含非线性区间约束条件的优化问题，便于进行分析与求解；

（4）采用一种基于迭代运算的线性规划方法结合稀疏矩阵技术对所建立的考虑不确定性的主动配电网三相区间状态估计数学模型进行求解。

应用领域和市场前景：

积极发展可再生能源发电并网技术、电动汽车入网技术等是我国调整能源结构、应对气候变化、转变经济发展方式和实现可持续发展的战略选择。未来高渗透率多类型分布式电源的发电并网、电动汽车等主动负荷以及大量智能终端设备的规模化接入与应用，使得传统的单向辐射状配电网逐步转变为含多能源供电系统、必要时辅助以弱环状拓扑结构运行的主动配电网。与此同时，配电网状态估计技术有望能够进一步快速、准确地感知系统的实时运行状态，为主动配电网其他高级管理软件如电压调节控制技术、分布式电源出力和主动负荷分配技术、主动配电网有功/无功协调优化技术以及智能配电系统自愈技术等提供可靠数据。

然而，未来大规模电动汽车的随机充电、高渗透率分布式电源的间歇性发电并网以及大量智能量测设备的量测误差等会使得主动配电网状态估计结果需要考虑更多的不确定性因素，传统方法面临严峻挑战，估计结果精度难以满足调度要求，如何考虑强不确定性对状态估计的影响是亟待解决的问题。

为解决现有技术的不足，提供一种能满足当前配电网态势感知系统在大规模电动汽车和分布式电源发电系统并网后能够快速准确地感知系统实时运行状态的要求的含节点注入功率不确定性的主动配电网三相区间状态估计方法。

与现有技术相比，本项目的方法具有以下优点：

（1）本项目可以弥补当前配电网态势感知系统中忽略电动汽车充电随机性及分布式电源出力间歇性的不足，为有源配电网下一步安全评估提供理论支撑。

（2）本项目提出的主动配电网三相区间状态估计相比于现有的基于最佳估计准则的配电网状态估计而言更具备工程应用价值，在含节点注入功率不确定性情况下可为调度人员提供有效的系统状态量“界”的信息。

（3）本项目中采用的基于迭代运算的线性规划方法可实现对主动配电网三相区间状态估计数学模型进行有效求解，相比于传统区间优化求解方法而言效率更高，因此可进一步提高主动配电网三相区间状态估计的实时性。

合作方式（技术转让，技术开发，技术服务，技术咨询，技术入股）：

技术服务。

图片：（1-5张，文件大小不低于1MB，图片清晰，并标注图片说明）

图1 项目应用背景（主动配电网架构）

图2 项目原理图