多供电指标约束下配电网节能降损技术研究

张保健，张桂婷，连 贯

（国网天津武清供电公司，天津301700）

0 引言

在配电网节能供电技术发展中，传统的配电网节能降损方法主要有基于阻抗特征增益调节的配电网节能降损控制方法、基于三相并网特征分析的配电网节能降损方法、基于输出频率参数分析的配电网节能降损方法等，因为传统方法的自适应性较差，所以减损输出增益不高。为了提高配电网节能降损能力，不少专家学者进行了研究。文献[1]通过构建多供电指标约束下配电网节能降损控制模型，分析配电网节能降损的约束指标参数，采用多功率控制和多维参数指标控制方法，建立配电网节能降损的联合控制模型，结合对配电网的稳态工况特征分析，构建负荷节能降损需求的配电网优化组网模型，满足配电网的动态交互控制能力，提高配电网输出功率增益的稳态性。文献[2]在对配电网节能降损稳态特征参数分析的基础上，构建配电网节能降损的节能规划参数分析模型，通过单输入单输出的电能参数以及电能质量分析，进行配电网的节能控制。虽然这些研究成果在应用中也有效果，但总是存在一些缺陷。基于此，本文提出了多供电指标约束下配电网节能降损技术。此技术采用奈奎斯特稳定判据方法，构建配电网节能降损控制的联合稳态参数分析模型，根据网侧电感的输出增益调节，结合频率特性曲线分析技术，实现对配电网节能降损分析和优化控制。测试结果显示，本文所提方法对配电网节能降损控制的节能性较好，输出稳态性较强。

1 配电网节能降损控制约束指标及其对象模型

1.1 指标参数分析

为实现多供电指标约束下配电网节能降损，需要构建配电网节能降损控制约束指标参数分析模型，以谐振峰附近相频特性、阻抗特性以及谐振参数等为约束指标系数，采用多约束指标联合控制方法进行配电网节能降损控制对象模型设计，构建功率放大模块、谐振控制模块、稳态控制模块等，再以主流三相并网参数、阻抗参数、幅值相位、锁相环、功率幅值等为二级指标参数[3]，所得到的配电网节能降损控制约束指标参数结构如图1所示。

图1 配电网节能降损控制约束指标参数结构

采用奈奎斯特稳定判据方法，构建配电网节能降损控制的联合稳态参数分析模型[4]，得到的网侧谐波电压稳态增益为

其中，W为配电网节能降损控制的电压稳态系数，Z为网侧谐波参量，L为联合稳态增量。

在单位功率因数工况下，在明确初判稳定前提下，在欠阻尼稳定、负阻尼失稳的状态下，得到负阻尼失稳参量[5]。约束指标参数动态分量为

其中，a为约束指标。

采用多目标优化方法，建立配电网节能降损的稳定模糊动态值为

其中，A为配电网节能降损的稳定模糊系数。

根据稳定性再判环节比较阻尼，得到配电网节能降损控制的二自由度特征量满足式（4）。

根据上述分析，采用多约束指标联合控制方法进行配电网节能降损控制对象模型设计。

1.2 配电网节能降损控制对象模型

根据临界稳定性特征分析方法，得到配电网节能降损控制的三阶统计参数为

其中，ωij为三阶特征量，在Logisticsc映射下，得到配电网节能降损控制的收敛条件满足式（6）。

若C（x）＜0，则可压缩Navier-Stokes方程三阶梯度分布模型为

其中，η为配电网节能降损控制分布系数，若C（x）=0，则得到配电网节能降损控制的稳定性快速初判特征量为

其中，Q为配电网节能降损控制的约束分量，β为稳定性快速初判系数。

采用时滞分量约束和功率增益调节方法，构建配电网节能降损控制对象模型[6]，得到配电网节能降损的融合特征量为

其中，u为配电网节能降损的融合系数。

在稳定性再判环节下，得到的Middlebrook判据为

在并网系统谐波谐振阻尼控制下，配电网节能降损的自导纳与互导纳为∀i∈Ss，∀s∈S，配电网节能降损的相位稳定裕度展开式为

其中，b为配电网节能降损的相位参量。

采用并网系统谐波谐振阻尼识别方法，构建优化配电网节能降损约束特征解f（x），配电网节能降损控制的联合特征分量为∀x1，x2∈R，由此可得到式（12）

采用幅频特性曲线峰值响应分析方法，得到的配电网节能降损控制等效电路如图2所示。

图2 配电网节能降损控制等效电路

在二阶振荡环节，配电网节能降损控制的模糊状态参数满足f（x2）＜f（x1），得到

根据幅频特性曲线峰值分布，得到N配电网节能降损控制的三阶自相关特征量f（x）为严格凸函数。

2 配电网节能降损控制优化

2.1 配电网节能降损等效控制增益调节

根据滤波电感右侧的并网点分布，所得到的N配电网节能降损控制的振荡特性提取输出满足式（14）。

根据阻感分量惯性参数满足∀ζ∈∂ζ（x），采用多项式阶次融合方法，得到阻网侧集总电感为

f（x）为严格凸函数，由此构建配电网节能降损的稳定性等效控制模型。根据网侧电感的输出增益调节[7]，结合频率特性曲线分析技术，实现对配电网节能降损分析和对配电网节能降损控制的增益调节，得到配电网节能降损控制的状态初始值x0为

λ∈（0，1），由于f（x2）＞f（x1），f（x）是配电网的节能降损的三阶自相关严格凸函数，则有

其中，m为三阶自相关系数。

采用联合稳定性判决，构建配电网节能降损控制的电感等效分析模型，得到配电网节能降损的动态误差调节参数为

由于x1-x0=（l-0）（x1-x0）/λ，采用负阻尼失稳调节，得到配电网节能降损的层级迭代结果为

其中，M为阻尼系数。

根据上述分析，基于概率密度特征分析和功率增益调节方法，构建配电网节能降损控制的模糊动态增益控制函数为

采用多供电指标参数约束，得到配电网节能降损控制的适定概率分布为

其中，B为配电网节能降损控制的多供电指标参数。

在边界∂Ω的邻域内，通过概率密度寻优，得到配电网节能降损等效控制增益调节模型[8-10]。

2.2 配电网节能降损最优约束解

建立多供电指标约束下配电网节能降损的寻优方程，根据最优约束解向量分析，实现多供电指标约束下配电网节能降损。多供电指标约束下配电网的惯性参数满足A（x）＞0，则

其中，Φ（t）为配电网的惯性函数。

采用多约束指标联合特征分析的方法，得到电网节能降损的平衡点为

其中，σ1为电网节能降损的临界点，σ2为电网节能降损的振荡点，N为节能供电约束。

采用并网系统初判稳定分析方法，得到供电指标约束下配电网节能降损的控制优化解为

配电网节能降损控制的稳定性充分条件为

建立多供电指标约束下配电网节能降损的寻优方程，根据最优约束解向量分析[11-13]，实现多供电指标约束下配电网节能降损，得到的动态解析方程为

根据上述算法设计，实现节能降损算法优化的流程如图3所示。

图3 节能降损算法优化实现流程

3 实验测试分析

通过仿真测试验证本文方法在实现配电网节能降损中的应用性能。设定配电网节能降损的并网系统导纳为12 mL，曲线幅频特性谐振参数为0.34，电网阻抗感性分量为415 μH，负阻尼发散系数为0.31。根据这些参数设定，得到的电能损耗系数检测结果如图4所示。

图4 电能损耗系数

由图4可知，采用本文方法能有效实现对配电网的节能降损，降低了电能开销。相比传统方法，多供电指标约束下配电网节能降损方法下的输出稳定性较好，节能降损输出增益较大，提高了配电网的节能控制能力。

4 结束语

近年来，随着全球经济放缓，能源危机的出现以及环境保护要求的日益提高，加上电力深化改革的继续推进，使得电力行业及电力企业的发展面临着新形势和新挑战。配电网节能降损工作是一项复杂而艰巨的工程，涉及的不确定因素很多，不少专家和学者都在进行不懈的研究。为了提高配电网的节能控制能力，我们仅针对传统配电网节能降损技术存在的一些缺陷，以谐振峰附近相频特性、阻抗特性以及谐振参数等为约束指标系数，采用多约束指标联合控制方法构建配电网节能降损控制对象模型；根据临界稳定性特征分析，建立配电网节能降损控制的联合决策变量，构建配电网节能降损的稳定性等效控制模型；根据网侧电感的输出增益调节，结合频率特性曲线技术，建立多供电指标约束下配电网节能降损的寻优方程，根据最优约束解向量分析，实现多供电指标约束下配电网节能降损。实验测试结果表明，多供电指标约束下配电网节能降损技术实现了对配电网节能降损的优化控制，使配电网节能降损控制的节能性更好，输出稳定性更强。未来的路还很长，配电网的节能降损相关技术研究还需要深入下去，本文所提出的多供电指标约束下配电网节能降损技术方法也有不足之处，希望同行多提意见及建议，进一步完善此技术，使其更好地服务于电力行业及电力企业。