基于MAS的大规模风电接入电网无功电压控制策略

随着大规模风电并网容量的增加,其随机性和波动性使电网电压控制越加复杂,传统的电压控制模式和方法难以达到预期效果。利用Multi-Agent System(MAS)所具有的智能性、分布性及协调性特点,结合灵敏度法,提出基于MAS的电网无功电压协调控制模型。该模型综合考虑电压分层分区控制的特点,建立区域级、地区级Agent,区内各Agent间协调控制,达到对大规模风电接入电网电压的有效控制。以某大型风电基地电网为例,验证了所提控制方法的有效性。     

配电网全网电压无功协调控制策略

针对当前配电网控制现状,设计了配电网全网电压无功协调控制策略。以"电压自下而上判断,自上而下控制;无功自上而下判断,自下而上控制"为原则,引入节点间电压变化灵敏度概念,在保证受控点电压合格、无功就地平衡的基础上,根据节点间电压变化灵敏度对调控结果进行预判,兼顾不同的电压等级电网及区域电网的电压质量及无功平衡情况,实现高、中、低压配电网间多种调压及补偿设备的协调控制。该控制策略已投入试点工程应用,运行效果良好。     

基于风电汇集地区无功源优化控制技术的研究

为实现风电汇入电网电压稳定的目的,文中探索一种新的无功电压补偿控制方法。基于风电电网现有的无功电压控制系统技术,加入时许递进无功电压优化控制新理念,针对风电汇集群协调控制在无功电压控制、电网安全稳定控制所应具备的基本功能,提出了大规模风电场集群并网在多时间、多空间尺度等方面实现分层分区的控制策略;本文以新疆某风电场为例进行仿真验证分析,结果表明了此风电场无功协调控制效果明显优于单个风电场或单个汇集站的控制策略,本控制方案对今后无功补偿方面的研究有重要的指导意义。     

主动配电网中联络变压器和无功补偿装置的多代理控制方法

为了协调控制主动配电网中联络变压器与无功补偿装置,建立了基于多代理技术的全局协调控制模型。多代理技术凭借其灵活的结构和代理自治性,能够较好地将集中式控制与分布式控制结合在一起,建立的区域主导节点决策模型,能够实现电压越限区域电压薄弱节点的动态跟踪。将合同网通信协议和调压优先原则相结合,通过对无功-电压灵敏度指标的竞争,能够实现联络变压器和区域无功补偿元件补偿量计算的时序优化。最后在IEEE33配电系统中进行了仿真,仿真结果表明多代理技术能够协调联络变压器与无功补偿装置进行电压调节。     

考虑多分区无功电压优化的多Agent系统

针对电网分区管理的特点,采用以管理分区为计算单元的新的三级组织结构,将管理分区与优化分区有机结合起来,构建了多Agent系统。采用分解协调模型和辅助问题原理作为多Agent系统的算法,各分区并行计算,通过数据驱动的模型进行多Agent间的协商、协调,完成全网优化计算。文中以枣庄地区电网为例,建立了该系统的优化运行机制以及对现有多分区系统进行无功优化的方法。实际应用表明,该系统比不考虑多分区的优化方案加快了优化速度,降低了网损,提高了电压水平,为多Agent系统在大型电网无功电压优化中的应用提供了更加实用化的解决方案。     

兼顾电压稳定的互联电网电压／无功协调控制

互联电网各控制中心在进行电压/无功控制时有必要采用协调控制手段,以实现无功的合理分布,避免控制振荡。文中以互联电网网络方程为基础,分别推导了基于L指标的节点最优无功注入量和对应电网有功网损最小时的节点最优无功注入量。进而根据分解协调计算思想,设计了兼顾电压静态稳定性和经济性的互联电网区域电压/无功协调控制模型。最后分别通过两种互联电网模型的仿真实验,验证了所提出的兼顾电压稳定的互联电网电压/无功协调控制的机理与方法的正确性与有效性。     

基于FCM和DTW的多分区电压支撑能力评估

电网规模的发展和负荷的增长使得不同分区无功电压情况的差异性增强,负荷中心区域电压稳定问题日益突出,而负荷较轻区域部分时段易出现高电压和无功过剩,亟需全面评估电网中多分区的无功电压状态,为全局无功协调控制及分区间互动支撑提供数据支持。鉴于此,文中提出一种基于模糊C均值聚类(FCM)和动态时间归整算法(DTW)的评估方法。该方法采用FCM对分区多个时间断面的指标数据进行模糊聚类,形成聚类中心并提取样本的平均特征;同时,利用DTW对聚类中心数据与参考样本进行模式识别,可评估出电网多分区的电压支撑能力。以某典型电网为例,验证所提评估方法的有效性。     

自动电压控制下的地区电网电压无功运行状态评估指标体系

为从电压无功协调控制角度评估地区电网的电压无功运行状态,并量化造成运行状态不佳的原因,针对采用自动电压控制的地区电网,提出了一套电压无功运行状态评估指标体系。该指标体系以电网实际量测值为基础数据,基于地区电网的电压无功考核标准和控制策略,构建出三类评估指标:区域电源母线电压合格程度及其不合格原因评估指标、区域关口无功合格程度及其不合格原因评估指标、区域负荷无功平衡程度及其不平衡原因评估指标。通过对广东汕头地区电网的电压无功运行状态进行评估,验证了所提指标的正确性和有效性。所得结果可为地区电网运行参数设置、控制策略优化和无功补偿设备配置提供建议。     

基于模糊聚类分析的电网分区研究

以电网节点为分类对象,通过雅克比矩阵中的电压幅值与无功的关系,定义灵敏度矩阵并形成电气距离矩阵,以此建立模糊相似矩阵,再利用模糊聚类分析的传递闭包法划分该矩阵的电压控制区域,并校验分区结果的有效性和可行性.     

基于动态博弈理论的多区域电压协同控制方法

随着互联电网的快速发展,区域电网间的无功耦合越来越强,区域间电压控制的协调问题日益突出。通过引入动态博弈理论来解决区域电压控制多个控制主体间的协调冲突问题,提出了多区域电压协同控制方法。首先采用非零和、非合作、非线性二次型博弈类型,建立多区域电压协同控制的动态博弈模型,然后利用基于原对偶内点法的两层迭代算法求得纳什均衡解,并通过Ward等值方法,以有限的区域间信息交换,实现各电压控制分区的分散协调计算,最后在新英格兰10机39节点系统中进行了算例分析,计算结果显示了所提电压协同控制方法的有效性和优越性。     

基于Tabu搜索的电压控制分区

电力系统的电压控制分区是一个非线性的大规模组合优化问题，使用常规方法常难以得到理想的结果。文中首先基于电压幅值对无功功率的灵敏度定义了电力系统各节点间的电气距离。然后根据电气节点间电气距离的关系，将电气节点映射到几何空间，从而将电力系统分区问题转化为几何空间中点的聚类问题，由此建立了电压控制分区的组合优化模型。Tabu搜索法被用于求解该模型。最后在IEEE 118节点测试系统上对该方法进行了验证，结果表明该方法有效、可行。     

改进粒子群优化算法及其在电网无功分区中的应用

提出一种改进粒子群优化算法并将其应用于电网无功分区,以复杂网络社团结构理论为基础,建立以电气距离为权重的电力系统加权网络模型,以模块度为标准量化地评价无功分区的划分质量。改进粒子群优化算法采用了新的粒子编码方式与位置更新方式,提高了以模块度为目标函数的启发式算法的收敛速度并减少了存储空间。通过改进粒子群优化算法得到的无功网络具有较强的区域解耦特性,分区内部电气联系紧密,区域之间联系稀疏,无功分区结构合理。该算法在IEEE 39节点系统、IEEE 118节点系统及大型电网的应用结果表明了该算法的合理性及有效性。     

应用于无功优化控制分区的两层搜索方法

电网分区可用于状态估计、分区控制和并行计算等领域.针对电力系统的无功优化控制分区,文章给出了一种两层搜索的方法,上层由遗传算法负责搜索各分区的第一个节点:下层根据节点间的电气距离和连通关系搜索其它节点,最终将电网划分为内部节点联系紧密的若干个子区域.由于遗传算法只搜索各分区的第一个节点,因此搜索空间大大缩小;下层搜索可自动保证子区域的连通性.分区时考虑各区域规模的平衡和无功控制设备的均衡分布.对多个IEEE系统的分区测试证明了该方法的有效性.     

考虑源荷功率随机性和相关性的主导节点选择与无功分区方法

为保持自动电压控制(AVC)系统的可靠运行,无功分区方案需适应较长时间段内源荷功率的随机变化.为此,提出一种考虑源荷功率随机性和相关性的主导节点选择与无功分区的协调优化方法.模型考虑了源荷功率的随机性和相关性及其变化时无功分区的平衡要求,并提出了考虑分区最大无功需求的场景压缩技术以实现源荷功率典型场景的模拟;采用基于目标相对占优的免疫遗传算法对模型进行求解.以IEEE 39节点系统仿真验证所述方法的有效性,仿真结果表明分区方案可以充分满足源荷功率随机变化下的无功平衡要求.     

微电网中基于公共负荷侧电压的改进下垂控制

针对多逆变器并联的微电网系统,以均匀分配各逆变器无功功率,减少各逆变器输出电压降落为目标,文章对改进传统下垂控制方法展开了研究。首先在分析了传统下垂控制方法分配逆变器无功功率不均匀机理的基础上,提出了一种引入公共负荷侧电压反馈的下垂控制方法;然后小信号分析方法对该策略进行建模,为系统参数设定提供了理论依据;最后通过MATLAB仿真来验证本文的控制策略,仿真结果显示,在不影响有功负荷在分布式电源间分配的情况下,能够改善分布式电源间无功出力的分配关系,提高微电网的供电质量。     

基于无功源控制空间聚类分析的无功电压分区

首先分析了现有电气距离定义在无功电压控制分区研究中的不足,通过考虑PV节点准稳态物理响应的灵敏度计算,构造了无功源控制空间。在这个空间中,待分区节点坐标的每一维表示了相应无功源节点对它的控制能力,从而将原有的电网分区问题转换为数学上的高维空间聚类问题。在此基础上,提出了新的电气距离定义,利用凝聚的层次聚类算法,对无功电压控制的分区问题进行研究,分别针对IEEE 39节点试验系统和实际电力系统数据进行了分析计算。该算法已经在江苏省调度中心的二级电压控制系统中得到了实际应用。     

考虑无功源容量约束的无功分区方法

无功分区是大规模电网提高无功电压管理的鲁棒性和灵活性的重要措施。虽然,基于复杂网络社团结构的方法为无功分区这个NP难题的求解提供了便捷高效的算法,但是这类方法未能有效处理无功源的容量约束,因此分区结果存在与无功电压控制需求不够一致的问题。为此,本文首先建立无功源平抑受控节点无功变化的控制灵敏度矩阵;之后结合无功源控制容量约束和无功源耦合程度给出了预分区方法,避免初始分区过大超过无功源控制能力的情况;继而,建立以无功传输效率为权重的加权模块度指标,以量化无功分区平衡的程度,避免在分区内出现远距离的无功输送通道。最后,在某省级实际电网规划方案中验证了该方法的有效性。算例表明,本文提出的无功分区结果更加合理,并有利于指导我国实际电网未来的无功源规划与建设。     

含可再生分布式电源参与调控的配电网动态分区实时无功优化方法

可再生分布式电源高比例接入,其出力随机性叠加负荷波动性,极大地增加了配电网无功电压调控难度。结合风电、光伏等可再生分布式电源的动态无功调节特性,提出配电网动态分区实时无功优化方法。基于配电网辐射状结构特性,根据支路末端节点性质逆向初步合并,以最大模块度函数为衡量指标进行初始分区,并根据实时运行状态和无功储备约束调整分区,形成可满足动态无功调节的最佳分区方案,然后执行分区实时无功电压调控。最后,以IEEE33节点系统为例通过MATLAB编程进行仿真分析,结果表明:日内实时控制与动态分区相结合,有效提高系统无功电压控制快速性和精确性。     

交直流系统主导节点选择与无功分区的概率优化方法

为保证分区电源对其分区内部换流站节点具有较强的电压控制能力,提出了一种交直流系统主导节点选择与无功分区的概率优化方法。通过对换流站进行负荷等值,模拟了源-荷-换流站节点功率的典型场景,进而采用机会约束计及源-荷-换流站节点功率变化时无功的分区平衡要求,建立考虑交直流耦合点可控性目标的优化模型,并基于目标相对占优的免疫遗传算法进行求解,从而进一步加强区域内电源对换流站的电压控制能力。基于IEEE 39节点系统进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于向量相似度的无功电压分区方法的研究

以电力网络无功电压灵敏度为基础,提出基于向量相似度理论的无功电压分区新方法。首先,在分区前,利用广义Tellegen定理计算出网络中每个节点相对于其他节点的无功电压灵敏度,并形成电压无功灵敏度矩阵;其次,利用向量相似度数学方法计算灵敏度矩阵各列的相似度,由此定义了新的电气距离,形成电气距离矩阵;最后,建立模糊相似矩阵,利用模糊聚类理论划分电压控制区域。IEEE-30系统和IEEE-118系统仿真结果表明所提分区方法的准确性和合理性。