基于二次控制的微电网电压不平衡补偿策略

针对微网公共耦合点(PCC)电压三相不平衡问题,提出电压不平衡分布式二次控制(DSC)策略。基于通信技术和分层控制理论,建立了分布式分层控制体系结构。DSC嵌入在每个分布式发电单元(DG)中的一次控制层,通过网络与相邻的二次控制器交换信息,并产生适当的控制信号传递给一次控制,相较于集中控制,降低了系统对高带宽的要求,提高了微网的可靠性和扩展的灵活性。该方法可很好地对PCC的电压进行补偿。仿真及实验验证了所提方法的有效性和可行性。     

计及负序电流均衡的孤岛微电网电压不平衡协同控制策略

孤岛微电网中,由于公共耦合点(PCC)处存在大量单相负荷和非线性负荷,系统易出现三相电压不平衡及负序电流无法均衡分配问题。为此,在分析不平衡补偿与负序电流均衡机理的基础上,提出一种基于动态一致性算法的电压不平衡补偿及负序电流均衡控制策略。在分布式二次控制层中,通过分布式稀疏通信网络实现相邻的分布式电源间实时数据交换,采用动态一致性算法估算全局平均电压和平均负序电流,自适应调节电压不平衡补偿参考向量,以实现电压不平衡补偿和负序电流的均衡控制。该控制策略不仅实现了公共耦合点处电压不平衡补偿,还解决了分布式电源(DG)间因线路阻抗分布不均的负序电流均衡控制问题。最后,通过仿真与实验验证了所提方法的有效性和可行性。     

孤岛微电网电压谐波补偿及电流均衡控制策略

孤岛微电网由于接入大量非线性负荷,导致微电网易出现电压谐波现象,以及谐波电流因线路阻抗各异无法按分布式电源(DG)容量比例分配问题。为此,提出一种采用分层协同控制策略以实现电压谐波补偿及谐波电流均衡控制的方法。在分布式二次控制中,通过与邻域节点交换各主要次谐波电流和谐波畸变率信息,采用一致性算法获得全网的谐波电流和电压谐波畸变率平均值,自适应调节功率下垂控制的电压谐波补偿参考值,以实现电压谐波补偿和谐波电流均衡协同控制。最后,通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

基于分层控制方法的微网谐波电压补偿策略研究

针对多逆变器并联型微电网孤岛运行模式下的负载母线三相电压不平衡和谐波污染问题,本文提出一种基于两相静止αβ坐标系的微电网谐波电压分层控制策略。控制结构由本地DG控制器和微电网二次集中控制器组成。本地DG控制器通过改进型虚拟阻抗环和传统下垂控制策略实现微电网基波功率和补偿功率按额分配;微电网二次集中控制器产生电压不平衡和谐波补偿指令信号,并将其传送至DG本地控制器,通过电压电流控制器控制逆变器输出电压,实现微电网三相电压不平衡和谐波电压补偿。利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真平台,验证了本文所提控制策略的正确性和优越性。     

含多并联组网DG的微电网分层控制体系及其控制策略

基于下垂调节机制的孤立微电网分层控制体系中,底层控制存在电压调节性能和功率分配精度的固有矛盾,在组网分布式电源(distributed generation,DG)运行点变化时易造成母线电压频率、幅值的突变,需要二层控制在更长的时间尺度下对其进行补偿和修正,这将不利于系统的稳定运行。因此,该文提出一种新型的微电网分层控制体系:一层控制采用分散控制的方法,在系统稳态(如线路阻抗不匹配)或动态(如负荷突变、DG投切)情况下,能够同时满足电压调节质量和功率分配精度。引入权重系数以协调各台DG所承担的负荷比例,该权重系数可由二层控制通过分布式的方式计算生成,并且权重系数可在线调节,权重系数的改变并不影响系统电压稳定。所提分层控制动态响应迅速,有利于实现孤立微电网的功率灵活调控和稳定运行。理论分析和硬件在环实验结果均说明了该控制策略的可行性和有效性。     

孤岛微电网的电压不平衡控制策略研究

随着微网规模的日益扩大,微网中负载的不对称,导致了微网电压出现不平衡。为此提出了在αβ坐标系下的低压微网电压不平衡补偿方法。该方法包括改进的下垂控制,可使微源逆变器根据本地配置的实际情况改善功率分配;电压不平衡补偿环节,协调控制分布式发电单元的有功和无功功率以自动补偿微电网电压不平衡;并加入虚拟阻抗环来灵活地控制逆变型微源的等效输出阻抗特性;而电压电流环则采用准比例谐振控制实现电流、电压的无静差控制。最后通过仿真结果证明了所提控制策略的有效性。     

电力设备检测实验室专用微电网接入结构设计及功率控制方法

针对传统微电网无法满足电能高质量领域的电源需求,以电力设备检测实验室的测试电源为研究案例,提出了串联型分布式电源单元(DG)的接入结构,同时为了减少功率分配误差并提高电压的稳定性,提出了功率因数/频率反下垂控制方法。研究结果表明:采用串联型的微电网接入结构以及反下垂控制方法,可以实现DG单元的有功和无功功率均分,减少功率分配误差,从而实现DG单元的电压波形同步,解决了DG单元电压相角不同造成的功率不匹配问题,同时提高了公共连接点(PCC)的电压幅值,保证了电源电压的稳定运行。通过研究发现,采用这种微电网接入结构以及功率控制方法可以为微电网系统提供精准功率控制、电压稳定的电源,该电源可以满足电力设备检测实验室的测试要求。     

面向多分布式电源的微电网分区电压质量控制

电压不平衡和电压暂降是微电网中突出的电压质量问题。针对含单公共连接点(point of common coupling,PCC)和多PCC的微电网,提出一种基于下垂控制的面向多分布式电源(distributed generation,DG)的分区电压质量控制(zonal-voltage quality control,ZVQC)策略,将二次电压控制的思想引入DG的本地控制,不仅改善了微电网正常运行时PCC的电压质量,还可在微电网故障导致电压平衡跌落和不平衡跌落时能够支撑PCC电压并改善其不对称度,实现微电网区域及全网电压质量改善。此外,给出微电网ZVQC的原则,讨论DG附加容量的规划方法,并给出ZVQC的实施方案。最后在PSCAD/EMTDC中建立IEEE P1547.4典型微电网拓扑,仿真验证了所提方案的有效性和可行性。     

含异构分布式电源的微电网无功功率分散分层控制策略

无功功率—电压下垂与电压—无功功率下垂是多逆变器孤岛微网系统中两种典型的分布式电源无功控制方式。针对含异构分布式电源的微电网,提出了无功功率的分散分层控制策略:①通过改进空载电压,能够在阻抗不匹配的情况下实现无功功率的合理分配,并将公共连接点(PCC)电压恢复至额定值;②基于不同时间尺度搭建分层结构,能够满足微网静态和动态性能的需求;③摆脱传统控制中通信的制约,实现分布式电源即插即用效果。最后,小信号分析、时域仿真以及RT-LAB硬件在环仿真实验验证了控制策略的可行性和有效性。     

适用于含多并联逆变器微电网联络线功率控制策略

基于下垂机制的含多并联逆变器微电网联络线功率控制策略的控制层级较多,层级间时间尺度相差较大,导致其暂态响应较差,应对本地负荷波动或下垂系数调整等扰动的能力不强。针对以上问题,提出了一种新型的含多并联逆变器微电网联络线功率分层控制策略。一层分散控制采用电压滤波跟踪误差的方法对系统公共耦合点(Point of Common Connection, PCC)电压进行快速精确的控制。二层系统级集中控制通过直接调节PCC电压幅值和相位,实现微电网与主网之间或互联微电网间特定的功率交换,而其内部各逆变器则按照功率分配系数精确分配有功和无功功率。离线仿真和实时硬件在环实验验证了所提控制策略的有效性和优越性。     

基于分层模型预测控制的风电场电压协调控制策略

针对弱连接并网风电场无功电压调节中电压支撑能力较弱且易受风功率波动影响的问题,提出一种基于多时间级垂直分层思想与模型预测控制(MPC)理论相结合的风电场无功电压分层协调控制策略。首先,在自适应调节层,依据风电场调节能力与并网点电压波动轨迹预测,提出一种并网点电压自适应调节策略。其次,在无功分配层,求解无功需求容量,并给出一种可考虑各机组无功调节裕度的改进比例分配策略。最后,在跟踪控制层,依据状态预测与参考、反馈信息实时修正控制误差。通过分层MPC,各层内不同时间级的预测信息可被高效利用,各层间不同时间尺度的控制亦可得到有效协调。基于PSCAD的仿真分析结果验证了所提方法的有效性。     

基于二分法的本地控制改善含分布式电源配电网电压质量

为了改善含分布式电源配电网的电压质量并避免控制策略对通信系统的依赖,提出一种基于本地控制的分布式电源控制方法。根据分布式电源并网点的实时电压采集值,控制相应分布式电源的有功出力和无功出力适当增大或减小,结合控制效果并采用二分法反复调节控制量,最终将并网点电压控制在电压偏差允许范围内。在对分布式电源的本地控制中,在有功功率最大功率跟踪的前提下,优先利用逆变器的剩余容量进行无功功率调节,若仍不奏效再适当削减有功功率输出。密切监视分布式电源的运行环境,一旦条件允许则及时增大有功功率输出以最大限度地利用自然资源。以IEEE33节点的配电网为例,对所建议的方法进行了分析和验证。结果表明了所建议的控制方法的可行性和有效性,对含分布式电源配电网的电压质量的改善效果明显。     

分布式电源对配电网电压的影响分析及其优化控制策略

针对配电网中分布式电源(DG)接入渗透率不断提高带来的电压波动、电压越限等电能质量问题,首先从理论上较全面地推导分析分布式电源接入对配电网电压的影响,包括对接入点电压和对电压分布的影响,并通过仿真对比分析了不同DG渗透率和不同DG功率因数下的电压变化情况,指出了全局电压控制的必要性。在此基础上,综合考虑配电网中分布式电源和储能的有功、无功电压调节能力,提出一种基于模型预测控制(MPC)的电压优化控制方案,通过计算各节点电压灵敏度,建立各节点电压预测模型,提前感知各节点电压变化趋势,以各节点预测电压与额定电压之间偏差最小为控制目标,实现了控制成本最低的协调电压控制策略。通过IEEE33节点配电网系统仿真算例分析,结果表明:本文提出的方法能更大限度地消除配电网中分布式可再生能源随机波动带来的影响,具有较好的电压控制灵活性和鲁棒性。     

基于最优潮流的交直流配电网分层控制策略

针对仅采用本地控制的交直流混合配电网难以优化系统运行状态的问题,提出了一种基于不同时间尺度的分层控制策略,将优化调度与本地控制结合起来。在较短的时间尺度内,第1层协调控制主、从换流站共同为配电网直流侧提供电压支撑;第2层通过切换各换流站的控制策略实现系统在恶劣运行状态下的二次电压恢复。在较长的时间尺度内,第3层优化调度系统以配电网总电能损耗最小和电压偏差最小为优化目标,通过最优潮流计算为下层提供调度指令。通过各层控制之间的协调配合优化系统运行状态,Matlab/Simulink仿真结果表明：该控制策略在各种工况下均能实现系统运行优化,且维持系统稳定不过分依赖调度系统,提高了配电网的可靠性。     

基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制

为应对高比例分布式光伏并网引起的电压越限和电压波动问题,充分发挥光伏逆变器的实时无功调节能力,提高光伏消纳率,提出基于光伏并网点电压优化的配电网多时间尺度趋优控制方法。长时间尺度下,建立以配电网运行成本期望值最小为目标,考虑状态变量机会约束的两阶段动态随机优化调度模型,制定传统无功电压设备和光伏并网点电压的经济趋优调度计划。短时间尺度下,以并网点电压调度值为追踪目标,提出基于并网点PV-PQ-QV节点类型转换的自适应趋优控制策略,实时调整光伏无功出力和有功削减量。为提高算法效率,提出二阶锥规划与基于拉丁超立方采样概率潮流交互迭代的随机最优潮流解耦法求解两阶段动态随机优化调度模型。算例结果表明,所提方法能够有效解决配电网实时运行过程的电压安全问题,并提高系统运行的经济性。     

含源配电网的无功电压分段自适应自治控制策略

针对分布式电源(DG)接入配电网产生的电压越限问题,可以利用DG逆变器输出的无功功率为含源配电网提供无功支撑以解决电压越限问题。提出含源配电网的无功电压分段自适应自治控制策略。首先通过采集当前时刻DG并网点电压和并网点处馈线流过的有功功率方向。然后根据采集到的信息动态自适应调整触发电压临界值,触发电压临界值将并网点电压运行值划分为五个区间。其次根据DG并网点电压所处区间使用Q(U)控制策略计算DG无功输出目标值。最后控制DG逆变器输出无功追踪该目标值。将所提方法与不考虑DG无功调控能力方案、基于定参数的Q(U)控制方案进行综合比较,仿真结果表明所提控制策略在解决电压越限问题、抑制电压扰动、提高电压质量等方面均有显著的效果。     

基于多Agent系统的分层分布式电压无功协调控制系统

针对当前电力系统电压无功控制的特点，采用Agent思想，将处于各级调度中心的操作管理装置及现场控制级的各种无功控制设备看作是自治Agent，设计和构造了一种新颖的面向电力系统电压无功控制的分层分布协调式多Agent 系统(multi-Agent system，MAS)组织结构。系统由调度级和协调控制级组成，调度级实现人机交互、区域Agent的信息管理、无功校正等功能，协调级由现场Agent 组成，实现本地及区域间的协调控制。在电压无功控制系统中引入Agent域的概念来实现整个电力系统的管理，使其具有较强的扩展性和开发性。该系统有望实现电力系统这样一个分布式复杂巨系统的整体协调控制。     

基于控制模式的地区电网AVC系统设计及应用

介绍了一种新的用于地区电网的自动电压控制(AVC)系统,该系统遵循无功在高电压水平下分层分区平衡原则,通过协调控制,全面实现AVC的各种控制目标。首先提出了区域电压控制、就地电压控制和区域无功控制3种控制模式,分析了各控制模式时间解耦并协调配合的方法;然后介绍了与能量管理系统(EMS)一体化设计的AVC系统的设计与实现。新开发的AVC系统已投入多个地区电网实际运行,结果表明AVC系统对提高电网电压合格率、优化无功、降低网损有明显的效果,并大大减轻了运行人员的劳动强度。     

静止无功发生器在电压不平衡下的工作特性及其对不平衡电压的补偿

电网电压不平衡对并网的电力电子装置有着十分重要的影响.本文详细分析了采用传统控制方法时静止无功发生器(SVG)在电网电压不平衡下的工作特性.为了降低不平衡电压对SVG的危害及其对负载的影响,在SVG补偿无功的基础上,提出一种多目标补偿控制策略.当电网电压严重不平衡时,SVG就从补偿无功的功能切换到补偿电压不平衡的功能,扩展了SVG的功能.仿真和实验结果验证了该方法的正确性.     

基于DG和多端VSC协调控制的交直流配电网优化运行

分布式电源(DG)大规模并网不仅带来了消纳问题,还使交直流网络的经济安全运行面临巨大挑战。基于此,文中提出一种基于DG选址和多端电压源换流器(VSC)协调控制的交直流混合配电网优化运行方法。针对DG选址,基于灵敏度分析方法提出一种节点网损灵敏度指标,利用网络中不同位置的负荷节点对网损敏感度不同的规律进行交流网侧的DG选址。进而建立以网络有功总损耗、节点电压偏移量和DG盈余量最小为目标的多目标优化模型,对多端VSC不同控制策略下的端口功率电压变量和DG的有功出力进行协调控制。仿真结果表明,所提优化运行方法能够提高网络运行经济性和安全性,并兼顾配电网对DG的消纳水平,为实际工程中的决策人员提供重要的参考。