馈线控制误差及其在主动配电网协调控制中的应用

配电网接入分布式电源、储能系统后,其主动控制系统须同时兼顾全局优化与局部自治控制的要求,具有对各分布式电源、储能以及配电网运行方式的主动调节能力。提出馈线控制误差(feeder control error,FCE)指标,实时描述主动配电网实际运行状态与最优运行状态的差异,并基于FCE提出了定交换功率控制和追踪目标控制两种控制模式下的主动配电网的协调控制,实现全局优化基础上的局部协调控制。最后通过算例仿真分析,验证了基于FCE的主动配电网协调控制模式的有效性。     

基于实时数据的主动配电网控制器测试平台设计

为了解决主动配电网协调控制中控制器缺乏基于实时运行数据测试验证的问题,在应用电力系统仿真软件DIgSILENT来搭建仿真网络模型的基础上,利用标准规约接口获取实时电网运行数据,搭建了主动配电网控制器测试平台。测试平台利用调度主站转发和无线公网传输的方式,获得配电网实时运行数据。基于实时数据,利用DIgSILENT仿真配电网实际运行环境,进行主动配电网控制器的测试。该测试平台针对主动配电网控制器的区域自治控制和区域间协调控制2种控制模式进行了测试验证。测试结果验证了平台的有效性,为主动配电网控制器的硬件在环测试提供了切实有效的手段。     

主动配电网分层分布控制策略及实现

配电网大量接入分布式电源和储能装置后,集中式的管理模式实时性较差,因此文章提出3层控制结构,将主动配电网进行区域划分,并在每个区域中配置协调控制器进行区域自治控制。根据馈线控制误差(feeder control error,FCE)指标,建立了实时平抑区域运行状态与最优目标之间差异的区域控制机制,据此提出了分层分布控制器与源网协调控制器的模型。根据FCE指标的不同形式,提出馈线定交换功率、区域独立自治和区域协同自治3种控制模式,以适应不同电网需求。最后通过广东某主动配电网示范现场算例的仿真分析,验证了所提分层分布控制策略的合理性和有效性。     

主动配电网电压分层协调控制策略

主动配电网中间歇式能源接入给配电网电压控制提出了更高需求。与此同时,可控分布式电源、储能装置及新型配电系统柔性交流输电设备等可控元素的加入在相当程度上增大了配电网电压控制复杂程度,使现有的控制方式受到了挑战。结合主动配电网可控元素复杂多样及控制结构灵活多变的特点提出了主动配电网电压分层协调控制策略。该策略基于配电网辐射状网架结构将控制区域划分为自治控制区域与协调控制区域两部分,并利用等效节点电压上下限指标区分控制边界,规避常规电压控制常见的调节振荡问题,在此基础上采用自上而下的方式,充分利用主动配电网有载调压变压器、分布式电源以及电容器等电压调节设备实现电压越限的调节,并通过算例仿真验证了该控制策略的有效性。     

主动配电网协调控制的仿真测试平台

主动配电网技术通过调度分布式电源及储能单元,实现对配电网双向潮流的主动控制,提高了配电网对间歇式能源的消纳能力。完善的监测控制系统是实现主动配电网主动控制的关键。针对控制系统研究其测试平台,以主动配电网协调控制方法为例,通过分析其测试需求,提出了一种基于DIgSILENT的测试平台方案,详细说明了平台接口的实现方法。根据实际的测试效果总结了测试系统的测试时序,并结合示范工程算例的典型场景对控制器和主站进行测试,通过与仿真结果的对比,验证测试平台的有效性。     

基于源/储/荷协调控制的主动配电网区域自治

对主动配电网的区域自治策略进行研究,在双层调控体系的基础上,通过对主动配电网自治区域内部的"源/储/荷"进行协调控制,实现其运行过程中的主动管理和主动控制,进一步提升电网的安全稳定性。建立了主动配电网的分层调控体系,提出了不同运行场景下的协同互补调控方法。主动配电网的自治区域根据全局优化层下发的计划出力值,对功率波动进行实时校正,维持区域内部的功率平衡。算例仿真表明:基于源/储/荷协调控制的主动配电网区域自治策略,能够实现主动配电网下层自治区域功率的实时自动校正,提升主动配电网抗扰动的能力,更好地维持系统功率平衡。     

基于多变量广义预测理论的互联电力系统负荷频率协调控制体系

基于多变量广义预测理论建立了互联电力系统储能与AGC的负荷频率协调控制体系。区域协调控制器作为储能与AGC的上层控制器,在系统受控自回归积分滑动平均模型的基础上利用广域测量系统的实时信息预测频率及联络线功率的动态轨迹,并在充分考虑储能与AGC自身约束,如储能容量、火电机组爬坡率、备用容量及最小稳定出力的情况下对储能与AGC进行了最优的动态协调。仿真结果表明,该控制体系不仅能够有效改善系统的稳定性,而且对负荷扰动具有较强的鲁棒性。     

基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度动态优化调度

为应对接入主动配电网中间歇性分布式电源出力不确定,解决其预测精度随时间尺度增长而下降,造成预测不准确的问题,提出基于模型预测控制的多时间尺度主动配电网多源协调优化调度策略,精细化协调控制和管理主动配电网中的分布式电源、储能及柔性负荷,以期实现间歇性分布式电源的最大化消纳。以长时间尺度的最优潮流有功出力值为基准,短时间尺度基于模型预测控制,采用多步动态滚动优化,求解有功出力增量,使得有功出力控制过程更加平滑。通过仿真分析,证明了所提动态优化调度策略的可行性和有效性。     

基于分布式模型预测控制的主动配电网区域协同控制

为提升主动配电网的控制效果与性能,基于主动配电网馈线控制误差理论,提出了适用于主动配电网区域协同控制的分布式模型预测控制方法。首先建立了包含自治区域内间歇式能源、负荷、储能等单元的区域控制模型,以考虑其未来短期内的出力变化等预测信息;提出了分布式预测控制方法,解决区域间优化目标间的耦合问题,实现多个区域间的协同控制,通过滚动优化与反馈校正,实现基于未来预测时间段内的整体最优控制,从而保证整条馈线的全局最优。最后通过算例仿真,并与传统的PI控制进行对比分析,验证了本文控制方法的优越性。     

主动配电网的分层能量管理与协调控制

大规模的可再生间歇式能源并网,给配电网的管理带来巨大挑战。主动配电网通过对其进行主动管理和协调控制,实现间歇式能源的有效消纳。该文提出主动配电网的分层能量管理与协调控制体系,基于主动配电网的控制区域划分和信息模型融合,研究全局优化技术和局部控制模式,分析各控制模式的适用场景,给出全局优化启动的条件,实现局部控制模式的主动切换。最后通过对佛山主动配电网示范工程实例的仿真分析,验证分层能量管理体系的有效性。     

基于连续控制集模型预测控制的MMC桥臂电流控制策略

模块化多电平变换器(MMC)的桥臂电流控制方法可同时实现交流侧电流控制和环流抑制。连续控制集模型预测控制(CCS-MPC)是一种时域内基于模型的最优控制方法,动态响应快,可以实现多频带复合信号的准确跟踪。提出一种基于CCS-MPC的桥臂电流控制方法,通过设计模型预测控制(MPC)控制器同时实现桥臂电流直流分量、基频交流分量的准确跟踪和倍频环流的抑制,克服了传统分频控制策略在暂态期间不同控制器相互影响的问题,无须对各个频率信号单独设计控制器,简化控制结构。在此基础上,提出了包含桥臂电流指令值计算、基于MPC的桥臂电流控制和子模块电容电压均压控制的MMC综合控制策略。最后,在MATLAB/Simulink中搭建三相MMC仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法

针对传统内模控制方法不能兼顾系统跟随性、抗干扰性和鲁棒性的问题,提出了一种基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法。该方法基于永磁同步电机矢量控制系统,分析了系统实现稳定性和鲁棒性的条件,根据永磁同步电机矢量控制系统的稳定性和鲁棒性条件设计了反馈控制器、反馈滤波器和前馈控制器,从而实现分别对永磁同步电机矢量控制系统的跟随性、抗干扰性和鲁棒性三种性能的优化控制,提升永磁同步电机的控制性能。仿真和实验结果验证了基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法的正确性和有效性。     

互联电网CPS标准下的自动发电控制策略

阐述了互联电网控制性能评价标准(CPS)下的自动发电控制(AGC)策略。提出了CPS调节功率分量这一新概念,并将其与比例分量和积分分量相结合,构成区域总调节功率。进一步根据区域控制偏差(ACE)和频率偏差的大小与方向,对区域总调节功率予以修正,以进一步提高CPS指标。最后提出了根据区域总调节功率而不是ACE来划分AGC控制区域的方法。这些控制策略有利于提高电网频率控制质量,体现了紧急情况下互联电网各AGC控制区之间的相互支援,在多个大电网的实际应用中取得了良好的效果。     

采用计算智能和滑模控制相融合的轮式驱动电动车牵引控制系统

设计了基于滑模变结构和计算智能融合控制的轮式驱动电动车牵引控制系统。该方案由基于计算智能的控制器迭代形成控制信号,采用滑模控制来训练控制器的参数调整率。研究结果表明,控制器不仅保证了被控系统的运动状态能跟踪理想的运动轨迹,消除了常规滑模控制中存在的颤振现象,而且加强了控制器对系统不确定参数的适应性,从根本上提高了牵引控制系统的鲁棒性。     

火电厂电气监控系统接入DCS方式的分析

分析了火电厂电气监控系统（ECS）接入集散控制系统（DCS）的3种模式：硬接线、硬接线+通信、全通信,探讨了不同模式的优缺点和应用中存在的问题,认为硬接线+通信方式是目前火电厂ECS接入DCS的主流解决方案,大大提高了ECS的自动化水平,但目前在应用中还存在ECS与DCS的通信受限、ECS的电气维护和管理功能不十分完善等问题,通过技术的改进、参与各方的密切配合,相信这些问题会很好地得到解决,随着通信技术的日趋成熟和稳定,完全取消硬接线的全通信方式也一定会逐步得到推广。     

多时间尺度协调的区域控制偏差超前控制方法

根据机组响应控制指令时间长短不同,提出一种多时间尺度协调的区域控制偏差(area control error,ACE)超前控制方法。首先分析了现有ACE超前控制方法的不足,给出目标时刻控制区理想总发电的预测模型;然后分析了计划机组计划与执行的关系,提出计划机组出力偏差的预估方法;进而综合考虑总发电、计划机组发电和自动发电控制(auto generation control,AGC)机组的希望运行点,计算出目标时刻协调AGC机组的希望总出力;最后,通过一个优化模型把协调AGC机组的希望总出力分配到各协调AGC机组上。文章所提方法已在四川电网投入现场试运行,结果证明了该方法的可行性。     

含规模化风电场/群的互联电网负荷频率广域分散预测控制

由于风电输出功率具有较强的随机性,规模化风电场/群的并网对互联电网负荷频率控制提出了更高的要求。在分析单一风电机组及规模化风电场有功输出特点的基础上,建立计及风电场/群有功输出的互联电网负荷频率控制模型。以广域相量测量系统为技术平台,建立基于模型预测控制的含规模化风电场/群互联电网的负荷频率分散预测控制模型。以典型双区域负荷频率控制模型为例,考虑不同风电渗透率情况。仿真研究结果表明,所提基于模型预测控制的负荷频率分散控制模型不但能够有效地跟踪风电输出功率的随机波动,维持系统频率及区域间交换功率在较小的范围内变化,并且控制效果明显优于常规PI型负荷频率控制器。     

电网扰动控制标准及其应用

随着互联电网的发展，电网中扰动所造成的影响将由单个区域发展到相邻的互联区域，这对电网的安全稳定运行产生了严重威胁。由于扰动造成的电网连锁事故时有发生，扰动控制的重要性逐渐显现。北美电力可靠性协会(North American electric reliability council，NERC)提出的扰动控制标准(disturbance control standard，DCS)明确具体、可操作性强，为互联系统的安全稳定提供了一种有效的控制方法。文章介绍了NERC制定的DCS的发展历程，阐述了DCS的控制机理及其在国内外应用的情况，同时针对DCS做了相应的事例分析，并提出了基于DCS的电网扰动控制策略。     

Cooperative Control by System Voltage Control Equipments in Consideration of Reducing Capacity of STATCOM

In recent years, the number of renewable energy sources (RESs) such as photovoltaic generation systems and wind power generation systems connected to the grid has been increasing as a way of reducing negative effects on the environment. The outputs of these RESs vary rapidly because of the influence of the weather and the conditions of the location. Therefore, there are concerns that the point voltages in a distribution system may vary drastically and that the voltages may deviate from the appropriate voltage range as a result of the influence of the RES connected to the distribution system or to the diversification of loads. Furthermore, there are concerns about adverse effects on electric power quality, such as voltage imbalances and harmonics. In this paper, we propose a cooperative voltage control method for a distribution system using system voltage control equipment in order to reduce the capacity of the static synchronous compensator. Numerical calculations were performed in order to verify the validity of the proposed method.     

基于IEC 61970标准的多控制中心间无功电压协调控制信息交互模型设计

标准化是未来控制中心信息交互的发展方向。基于IEC 61970标准,提出一种适用于多控制中心间无功电压协调控制(coordinated automatic voltage control,CAVC)的信息交互模型。首先分析CAVC信息流内容,给出用于信息交互的协调控制模型定义;对公用信息模型进行扩展,设计出CAVC标准化信息模型;基于组件接口规范,设计CAVC标准化信息交互接口,并给出其信息交互框架和信息交互数据流程;该信息交互模型在实现智能电网条件下CAVC的多控制中心间信息交互方面具有广阔的应用前景。