主动配电网分层分布控制模式切换研究

大量可再生能源接入电网给配电网的控制带来了巨大挑战,传统配电网的被动控制已经不能满足对配电网能量双向流动的实时控制,发展研究主动配电网分层分布控制能实现对可再生间歇式能源的有效消纳及控制。文中将主动配电网(ADN)划分成3层控制结构,根据全局优化及馈线控制误差(feeder control error,FCE)提出定交换功率控制、区域协同控制、区域自治控制3种模式及它们之间进行主动切换的条件、方法。最后通过MATLAB/Simulink建立一个简单的ADN配电系统模型进行仿真,算例仿真结果验证了这3种模式之间切换的正确性及有效性。     

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。     

主动配电网分布式能源分区消纳实时协调控制

为实现主动配电网对可再生能源最大程度的消纳,提出了一种主动配电网分布式能源分区消纳的协调控制策略。依据分段开关位置将配电网划分为若干含有分布式能源的自治区域,以可再生能源最大消纳情况下成本最低为目标进行全局优化;每个区域接受全局优化潮流算法提供的优化目标,在此基础上根据馈线功率误差指标（feeder control error, FCE）计算的功率偏差总额,仅考虑自治区域局部拓扑,采用配网直流潮流运算,利用区域内的分布式电源快速实现自治区域中馈线功率误差（FCE）的分配和消纳,最终实现FCE等于零;无法完成区域目标时相邻区域相互通信协助补足差额。最后,通过双馈线7个自治区域的系统算例验证了算法的有效性。     

基于IEC 61850的主动配电网自治控制区域动态分区机制

在主动配电网分层分布控制模式下,自治控制区域的变化必然涉及到区域控制器运行方式的改变。传统的主动配电网在分层分布控制模式下,需要人工配置每台设备所管辖的区域拓扑信息,因此大多采用静态分区方式。为了能够将主动配电网动态分区算法投入运行,必须解决自治控制区域自动重新划分问题,即动态分区。该文基于IEC 61850标准,构建了主动配电网拓扑连接模型和区域协调控制器的设备自描述模型,在WCF(windows communication foundation)平台上设计与主站相兼容的配电网区域拓扑更新机制,实现分层分布控制模式下自治控制区域的自动化分区。     

主动配电网自动电压控制系统架构设计

针对配电网中引入大量分布式电源后运行特性和无功电压特性与传统配电网的显著差别,提出了基于配电自动化系统的主动配电网自动电压控制系统架构。以馈线实时拓扑连接为基础,提出以无功可调设备为控制对象的自治控制区域划分方法。设计了以自治控制区域作为控制单元的电压无功控制策略,包括电压控制分区策略、电压越限控制策略、馈线无功越限控制策略及与其他系统的协调控制策略和安全闭锁策略,并给出了主动配电网自动电压控制系统的整体流程。结合实际案例验证了文中所述主动配电网自动电压控制系统架构是一种在配电自动化系统层面进行电压无功控制的有益探索。     

模型预测控制方法在主动配电网协调控制中的应用

基于主动配电网分层协调控制的特点与储能系统的控制特性,提出应用于主动配电网自治区域的协调控制的模型预测控制方法,并利用动态矩阵控制算法在Matlab 中对主动配电网储能的协调控制进行了场景仿真。仿真结果表明,应用预测控制方法的区域控制器比传统的 PI 控制器有更好的性能。     

主动配电网的分层调控体系及区域自治策略

合理的运行体系构建及分层分区调控方法,可以实现主动配电网运行过程中的主动决策、管理和控制,保证电网运行的安全性和经济性。构建了基于多时间尺度的主动配电网三层控制体系框架,提出了目标提前决策、全局集中优化、区域分散自治的分层分区协同调控方法。主动配电网的每个控制区域接受全局优化给定的计划目标,进行实时功率校准。提出扰动临界切换指标,对运行中系统受到的扰动大小进行量化,以此作为控制模式选择的依据。以馈线控制误差作为控制目标,提出短时间尺度下的功率调整策略,跟踪上层给定的全局优化目标,进行实时校正。仿真算例结果验证了不同场景下所提策略的有效性。     

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。     

基于多源数据的主动配电网运行评估指标与方法研究

为解决主动配电网分布式电源含量高、运行数据多样和运行状态复杂且难以评估的问题,基于分布式电源、配电网络与控制设备的特点,分别建立了主动配电网分布式电源层、网络层与主动控制层的各层动态指标体系。基于模糊评估算法,建立了包含各层级动态指标的主动配电网运行感知指标体系。采用IEEE 34节点配网模型的拓扑与运行信息作为算例进行研究,输出结果为各馈线评估结果以及由该四条馈线组成的主动配电网区域的整体评估结果。根据评估等级(恶化,危险,脆弱,正常,良好),可以初步评估当前主动配电网的运行状态,为进一步的状态检测提供指导建议。     

主动配电网电压分布评估及其调节策略

考虑传统的集中式控制方法整合多种可控元素带来的控制系统复杂、调节实时性差和通信网络压力大等问题,提出了基于多智能体系统的电压协调控制方法。该方法充分利用智能体自治、协调特性,通过尽可能少地配置量测单元,获取馈线电压分布情况;充分考虑各种调压设备的特性,针对不同的电压异常情况,确定了调压优先级序列,给出了SVR区域电压协调控制方法以及解决信号互斥所遵循的原则。所提出主动配电网电压分布评估及其调节策略实现了的分散式电压控制,使得馈线各节点电压始终处于安全区间内。仿真算例验证了其有效性和正确性。     

No.4 欧洲配电网智能化发展中的控制技术(上)

由于输配电网之间存在较大的差异,智能配电网的控制技术无法照搬输电网的现有技术。在欧洲配电网的智能化进程中,经济适用的传感器、执行器和控制系统的发展深刻地改变了配电网的控制系统模式,配电网的调度和控制模式朝着越来越主动的方向发展。介绍了配电网先进控制系统的4种基本架构(集中式、变电站中心式、分散式、协调混合式)及其特点,以及如何选择控制架构的4个基本依据:安全稳定性、最大允许延时、系统复杂性以及成本,并简要讨论了智能计量和自动化这两大功能对于通信的基本需求;然后,介绍了集中式控制系统与集中式配电管理系统的主要功能、体系结构、责任层次;最后介绍了基于多代理模式分散控制系统的发展趋势。欧洲配电网智能化控制系统模式的选取经验,可供我国在选取主动配电系统控制模式时参考。     

基于分布式控制的逆变器并联系统研究

基于分布式控制的逆变器并联系统由2台采用电压电流双闭环反馈控制的逆变器模块组成.由一种分布在各单元中的平均电路对各逆变模块的电流给定进行综合后生成各模块共享的电流给定信号,实现瞬时均流.采用TMS320F240型DSP芯片实现数字锁相同步,实现并联系统的热插拔功能.仿真和实验结果表明,该控制方法具有很好的动静态均流性能.     

配电自动化工程实施应注意的一些问题

配电自动化系统是保证供电可靠性和提高供电质量的重要手段。文章作 者总结自己的工程实践经验,就开关、开关控制终端、开闭所、公用变 压器监测、通信方式、通信规约、计算机系统、系统功能要求及管理体 制等方面,结合国内外的现状和趋势,阐明了应注意的一些问题及解决 办法。     

联络线族的有功安全校正控制

提出电力系统安全校正控制中新的安全约束条件：联络线族的有功潮流约束，并用分布 因子法实现联络线族的有功安全校正控制。此算法与最优潮流相配合，得到一个安全可行的 优化潮流解。实例计算表明：算法正确、实用。     

配电网安全控制模型及算法

从配电网的供电安全性出发，根据配电网的结构和电气特点，提出了较为完整的配电网安全控制的模型和算法。主要包括基于蚁群优化ACO(Ant Colony Optimization)算法的预防控制方法，以及基于用户分级思想、分层切负荷概念和ACO算法的校正控制方法。前者能够有效地提高配电网的供电安全性，在较大程度上增强系统对负荷波动的承受能力和对偶然事故的应变能力；后者则是处理事故的一种有效手段，使最终的控制策略能够得到更为高效的实施，同时，对于配电网的安全性评价也有很大帮助。     

多端直流配电网改进主从控制策略研究

多端直流配电网换流站通常采用主导站定电压控制,从站定功率控制。这一控制模式对主站功率调节能力要求高,且主站切换时,系统波动较大。提出根据换流站的调节能力划分为主导站、后备站、从站3类,对后备站根据有功备用容量进行排序,并参与电压调节,提高直流配电网电压调节能力。在此基础上,提出了基于后备站有功备用容量的自适应下垂控制策略,解决主导站退出运行时,多个后备站之间的功率争夺,保证了主导站平稳切换。MATLAB/SIMULINK仿真验证了控制策略的有效性。     

主动配电网的6个主动与技术实现

提出了主动配电网(active distribution networks,ADN)的6个主动,即电网公司侧的主动规划、主动管理、主动控制与主动服务及用户侧的主动响应和分布式可再生能源发电侧的主动参与。在电网公司侧,强调对分布式可再生能源进行主动规划、对分布式发电进行主动管理和控制、对上级电网和用户提供主动服务。电网公司的主动规划、主动管理和主动控制可以在确保电网安全稳定运行的条件下,增强对分布式可再生能源发电的消纳能力;主动服务可以为配电网创新商业模式、扩展业务领域提供新的机遇。在用户侧,强调广大用户在力所能及的范围内,承担节能减排的责任,积极响应各种不同形式的需求侧激励措施。在分布式可再生能源发电侧,应充分考虑分布式发电机组对电网的影响,强调发电机组应积极采用有功功率控制和无功电压调节技术,主动参与电网的调度运行。基于上述分析讨论了主动配电网的技术实现,包括规划运行一体化的规划技术、充分考虑高渗透率光伏发电接入的运行控制技术、鼓励用户积极参与节能减排的需求侧响应技术和分布式可再生能源的功率控制技术。     

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。     

配电线路高压无功自动补偿及集中监控

在介绍高压柱上无功自动补偿装置特点的基础上,对优化安装布局进行了分析,并介绍了10kV配电线路一种分散补偿集中监控方案。     

直流配电网光伏变流器柔性出力自适应分段下垂控制

在含光伏的直流配电网系统中,传统的下垂控制在光伏出力变化的情况下,存在功率分配不均衡及母线电压偏差大等问题。针对光伏出力受环境因素影响较为严重,引起传统下垂控制效果变差这一问题,根据光伏出力变化情况自适应调节下垂特性曲线,使其在重载条件下实现功率的精确分配,在轻载条件下,实现母线电压的稳定控制。通过建立下垂控制输出阻抗模型,分析了下垂系数自适应变化对系统环流抑制能力及均流度的影响。在MATLAB/Simulink中搭建光伏直流配电网进行仿真验证。理论分析和仿真验证表明所提光伏变流器柔性出力自适应分段下垂控制能够按照光伏电源出力动态调节功率分配任务,在重载时可以提高系统功率分配精度,轻载情况下可以减小直流母线电压偏差。