基于Multi-Agent系统的分布式协调紧急控制

提出一种基于Multi-Agent系统的分布式协调紧急控制策略.系统由一个服务器Agent和多个发电机Agent组成.服务器Agent负责对电力系统运行状态进行实时检测,当检测到电力系统将失稳时便启动发电机Agent,各个发电机Agent则随即判断自己的运行状态是否失稳,若失稳则给出控制方案.采用该方法对美国新英格兰39节点电力系统进行了测试,取得了较好的控制效果.     

基于动态安全域的最优时间紧急控制策略算法

紧急控制是电力系统安全的重要防线,对维持故障及大扰动下系统暂态稳定有重要作用。对电力系统紧急控制的大量仿真表明,当系统遭遇故障多摆失稳时,电力系统事故后紧急控制时间对系统稳定性影响在时间域上是非线性的。基于动态安全域理论对紧急控制时间影响进行量化比较,并提出一种改进的故障后系统最优紧急控制策略计算方法。该方法考虑了紧急控制策略时间维度的优化,能量化反映在多摆失稳情况下紧急控制时间对系统的影响,并计算最优集中紧急控制时间及切除量。IEEE10机39节点系统仿真结果表明,新算法可以优化控制策略,减少控制成本。     

电网暂态相继失稳风险评估及协调阻断方法研究

以跨区互联电网为背景,以阻断电网发生暂态相继失稳、降低发生大停电事故风险、减少系统失稳控制代价为目的,提出了一种基于多代理技术的电网暂态相继失稳协调阻断方法。该方法首先基于确定性和风险分析方法,搜索多种工况下电网发生严重故障导致系统功角失稳情况后在相继事件作用下可能发生的暂态相继失稳模式及其事故链。然后,基于EEAC分群理论对控制策略进行搜索,解决不同失稳模式下的控制策略冲突问题,利用EEAC量化分析工具对不同控制措施进行排序。最后,以系统总风险最小为目标对预防控制和紧急控制进行协调优化。仿真验证了该方法的可行性。     

基于A-S-C模式的紧急控制策略

提出一种基于代理（Agent）、服务器（Server）和客户（Client）的协同合作模式（简称A-S-C模式）,实现对电力系统的紧急控制。该控制策略采用抗原能量函数对系统进行稳定性分析,其特点是无需进行多机等值和求解相关不稳定平衡点,具有较快的计算速度。在控制执行端引入快关措施,有利于满足系统故障后稳定运行的需求,同时尽可能减少对机组的冲击。采用IEEE 39节点系统对该模式进行了测试,取得了较好的紧急控制效果。     

暂态功角弱稳定模式辨识及其协调紧急控制策略

针对电网发展过程中可能出现的复杂暂态功角失稳现象,提出了用于系统安全稳定分析和控制的暂态功角弱稳定模式的概念及其辨识方法,解析了紧急控制导致弱稳定模式演化为主导失稳模式的机理及其近似必要条件。在理论分析的基础上,提出了基于系统暂态稳定约束转化的紧急控制数学模型,进而设计了基于动态灵敏度指标的启发式协调紧急控制策略计算方法,提升了紧急控制算法对于处理复杂暂态失稳情况的适应性,实现了统筹系统暂态功角多个弱稳定模式的自动协调控制。基于实际电网的算例验证了所提紧急控制负效应机理及策略搜索算法的有效性。     

考虑光储型电热协同系统灵活性的多代理削峰填谷策略

为解决光储型电热协同系统（electric-thermal system, ETS）协作参与电网削峰填谷问题,并减小负荷预测误差和新能源波动对调节效果的影响,提出一种多代理削峰填谷策略。该策略依托由配网代理、区域代理、ETS/光伏发电（PV）代理和执行单元构成的多代理系统实施,包含集中式能量优化和分布式能量管理环节。在集中式能量优化过程中,配网代理可通过求解以自身运行成本最小为优化目标的模型预测控制（model predictive control,MPC）优化模型,为区域代理及其内部的光伏系统提供日内有功功率上限计划。分布式能量管理过程中,区域代理和ETS/PV代理基于多智能体一致性算法获取供暖设备的有功功率修正值,从而减小实际区域代理有功功率与其计划值间的偏差。仿真结果表明：该策略可使系统协同参与削峰填谷且结果更精确。     

基于功率切换的紧急控制算法研究

由于电力系统的运行日趋复杂,紧急控制成为维护系统稳定的必要手段之一。文章的基本出发点是求解合适的控制策略,通过影响不平衡功率实现消耗过剩能量从而镇定系统的目标。从牛顿第二运动定律的角度观察发电机转子的运动方程可知:系统失去同步稳定的根本原因是不平衡功率累积产生了过剩能量。文章首先分析了不平衡功率与同步稳定的关系以及切机对不平衡功率的影响;在此基础上,给出了基于不平衡功率的同步稳定判据和控制效果评价指标,并提出了基于不平衡功率的紧急控制算法。该算法建立了控制前后系统的直接联系,不需要依赖失稳模式识别,避免了穷尽式搜索,可以实现多重故障和多摆失稳的控制。新英格兰39节点系统的算例验证了算法的合理性。     

基于分布式多代理系统的孤岛微电网二次电压控制策略

微电网是实现分布式电源灵活管理和控制的有效手段,相比传统集中式二次控制方式,分布式协调二次控制策略具有更高的灵活性和可靠性。提出一种基于分布式多代理系统的孤岛微电网二次电压控制策略,将分布式电源看作系统中的代理,二次电压控制等效为多代理系统的追踪同步问题。基于线性状态反馈设计了分布式控制器,其中采用状态估计器输出代替系统实际状态,进而利用事件触发控制器更新系统状态。利用一定的通信网络,各代理利用本地及相邻代理的信息相互协调保证微电网电压恢复额定值,避免了对集中控制器的依赖。该控制策略允许各代理仅在事件触发时刻交换信息而非实时连续交换,减少了交换数据的信息量,降低了对通信网络的要求。利用一个孤岛微电网测试系统对所提控制策略的有效性进行了验证。     

紧急功率支援下自适应重合闸附加稳定控制策略

能源分布和负荷需求逆向分布特征促成了我国形成多个大规模电力电能外送系统,在非预期大扰动下会出现系统首摆失稳且自适应重合闸仍难以改善系统稳定性的局面。基于此,提出了一种紧急功率支援下自适应重合闸附加稳定控制策略。首先分析了系统首摆失稳的场景以及失稳条件,并提出了基于功角超实时预测的首摆稳定性预判方法,论证了长时间要求的预测最优阶数。然后结合直流通道提供紧急功率支援能够消纳系统不平衡能量,提出基于超前预控的自适应重合闸附加稳定控制策略。结合失稳判断,分析预判控制时序。基于紧急功率支援协同最佳重合闸时间最大程度上减小了系统功角摇摆,解决了瞬时性故障首摆失稳时重合闸方案的缺失问题。最后,基于PSCAD/EMTDC建立大规模电力外送模型,仿真验证了所提自适应重合闸附加稳定控制策略的有效性。     

一种基于贪心算法的紧急控制策略优化搜索方法

间歇式能源接入、全国电网互联、在线运行保护与控制需求等多重因素对电网紧急控制策略搜索提出了新的要求。为此提出了一种基于贪心算法的紧急控制策略优化搜索方法。该方法选择预想故障集中某一失稳算例进行时域仿真,再根据EEAC量化理论计算每个紧急控制措施性能指标,基于性能指标计算出紧急控制空间中各紧急控制措施性价比,其关键在于计算出采取紧急控制措施前后系统暂态稳定裕度的变化量。然后采用贪心算法在候选紧急控制空间搜索出紧急控制策略。最后通过简单电力系统和实际电网两个算例验证了该方法的正确性。     

基于受扰轨迹的紧急控制新方法

建立了含控制项的电力系统紧急控制模型，基于系统实际受扰轨迹用EEAC方法对含控制项的多机系统降阶等值，并应用广义Hamilton理论能量控制方法进行等值受控电力系统稳定分析。初步探求受控系统稳定控制规律后，提出一种基于实时量测数据的闭环在线实时暂态稳定紧急控制决策方案，并构造了能有效反映控制安全经济性能的综合指标用于控制量合理分配。算例表明该算法可行、有效，最后指出了进一步的研究方向。     

柔性多端直流的智能分布调控

随着风电、光伏等新能源在传统电力系统中渗透率的增加,常规的交流电网已不能满足远距离、大容量输送电能的需要,柔性多端直流电网将成为区域互联和风电消纳的发展方向。首先对柔性多端直流电网的控制策略进行研究;然后,在每个换流站都设置一个智能体,提出柔性多端直流电网的智能分布调控策略;最后,搭建一个典型的四端柔性直流输电系统进行仿真。仿真结果表明,该控制策略能够同时兼顾集中式控制和分布式控制的优点,每个智能体都能够计划并制定适当的决策,通过TCP/IP协议与其他智能体交换数据,在环境突变(系统故障或者大扰动)的情况下迅速做出反应,减少通信延迟以及上级电网智能体优化计算的时间损耗。     

孤岛方式下基于多代理系统的微电网有功-频率控制

提出基于多代理系统的微电网框架.建立了由微电网控制代理、局部控制代理、分布式能源代理及负荷代理组成的多代理控制系统,并对各种代理的具体功能进行了详细分析.当微电网与大电网并网运行时,总控制代理利用线性化模型实现快速控制的同时进行经济优化:当处于孤岛模式下,总控制代理切换到紧急模式,调节分布式能源的功率,在必要时切除部分负荷保证系统的稳定安全过渡.通过测试网络的仿真表明,在孤岛模式下,基于多代理系统的控制策略可以有效地恢复微电网的频率.     

基于Ward等值的二级电压控制研究

随着电网联系的日趋紧密,电压控制区间的耦合程度也日益密切,往往使常规的分区电压控制策略很难实施.文章基于Ward等值考虑了相邻电压控制区间的无功影响,对现有的分区电压控制策略进行了改进,并以新英格兰系统为例进行了数字仿真,证明了采用新的控制方案后,相邻电压控制区的无功电压变化对本区域电压控制性能的影响明显减弱,从而验证了改进的电压控制方案的有效性.     

A nonlinear emergency control strategy for HVDC transmission systems

A novel nonlinear emergency control method for HVDC transmission systems is presented in this paper. First, an observation-decoupled state space model of AC and DC interconnected power systems, which allows estimation or computation of the state components from local measurements, is developed. Secondly, the nonlinear control rules of HVDC links are derived using optimal-variable-aim strategy, which not only improves the first-swing stability, but also effectively damps the subsequent power oscillation. Finally, the simulation results of a three-machine six-bus system show that the proposed method can enough use the capabilities of fast response and short-time overload of HVDC links to improve the transient stability of power systems.     

改善暂态稳定性的HVDC非线性控制策略

提出了一种新的高压直流输电系统的非线性紧急控制策略。首先建立包括HVDC联络线在内的交、直流互联电网的观测解耦状态空间模型，根据该模型，只需要当地信号实施控制, 驱动子系统到达局部平衡点，就能使全系统达到稳定，然后应用非线性最优变目标控制策略推导出HVDC系统的控制规律。用3机系统进行数字仿真的结果表明，该方法能够在大干扰和紧急状态下充分利用HVDC的快速响应和短时过载能力，提高交、直流互联系统的暂态稳定性和对功率突然严重缺额的地区进行紧急功率支援。     

基于事件驱动的机组快速频率响应控制方法

针对大功率缺额事故下机组一次调频基于反馈控制动作存在滞后性的问题,提出了基于事件驱动的快速频率响应(EFFR)控制方法.首先,阐述EFFR概念的内涵,设计其体系架构及动作方案,利用特定的扰动事件信号触发紧急控制模式并快速调节机组出力.其次,基于扩展系统频率响应模型以周期性预决策的方式提取扰动功率及EFFR功率大小与低频减载动作间的耦合关系,估计预想事故场景下系统的EFFR需求功率.然后,以控制成本最小为目标优化分配EFFR需求功率,计算响应机组的控制指令.最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性.     

基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)并网运行时在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡问题,提出了一种基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略。首先,基于状态反馈理论,分析了所提控制方法的物理意义,即该策略是通过在常规VSG有功控制环中加入角频率和电磁功率的高频分量来增强系统暂态阻尼。然后,基于所提的控制方法,建立了系统的有功控制环闭环小信号模型,并通过对系统特征根的根轨迹进行分析揭示了所提控制方法对VSG有功功率振荡抑制的影响。并给出了各状态反馈参数的设计准则,指导了反馈系数的设计。所提控制策略能有效抑制有功指令突变和电网频率突变时VSG输出有功功率振荡,并且不会影响系统的稳态特性。最后,通过仿真和实验对比分析,表明所提控制方法具有更好的有功功率振荡抑制效果,并且能消除稳态偏差,且适用于不同电网强度。     

Framework and implementation of secondary voltage regulation strategy based on multi-agent technology

Treating voltage controllers as autonomous control agents, a novel secondary voltage regulation (SVR) strategy based on multi-agent theory is presented for improving the performance of secondary voltage control actions under different system operating states. According to the principle of the multi-agent technology, the framework of this new type of control scheme is described and the optimal coordination methods are investigated in the paper. Under normal conditions, secondary voltage controller (treated as Coordination Agent) is responsible for coordinating primary voltage controller (treated as Execution Agent) based on the optimization of the quadratic programming objective. In system contingencies, the agent-based cooperation methods are presented for enhancing the ability of fast and coordinated voltage and reactive power control. The concept of virtual control agency is proposed to adapt the emergency dynamic control environment. Contract net protocol (CNP), a widely used protocol in multi-agent system, is introduced to realize optimal coordination and cooperation among control agents in the agency. The simulation results show that the proposed scheme is very effective for maintaining an appropriate voltage profile under normal operating conditions and settling voltage violation problems in system contingencies, which is helpful in keeping voltage stability in case of large disturbances.