IEC 61499：工业控制技术的新发展

IEC61499是即将颁布的如何使用功能块进行分布式工业过程测控系统(IPMCS)设计的国际标准。描述了这一标准的历史由来、基本概念、现状及发展趋势。其中重点论述了功能块的基本类型、表达形式及其状态机器设计等相关问题,并给出了应用实例。     

基于分布式共识协同的光伏逆变器电压控制策略研究

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题,提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration, DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式,利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率,实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量,通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证,基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明,所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题,并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减,提升光伏逆变器的无功功率调节量。     

基于混沌理论的分布式光伏接入用户侧微电网多层级控制方法

由于分布式光伏接入用户侧微电网受日照强度、温度等环境因素的影响,具有间歇性和不稳定性,导致电压偏移值波动较大,因此设计一种基于混沌理论的分布式光伏接入用户侧微电网多层级控制方法。通过获取分布式光伏接入用户侧微电网运行数据,提取功率平衡、电压稳定性、频率波动等特征量,识别出分布式光伏接入用户侧微电网运行状态。利用混沌理论的特性,将控制层级划分为就地层级和集中层级,适应微电网中不同组件的特性和运行需求。进一步计算各控制层级间的控制灵敏度,确保信息在层级间的高效传递和精确响应。最终,通过实施微电网多层级协调控制策略,实现光伏电源、储能系统、负荷等各组成部分间的协同工作。实验运用基于混沌理论的分布式光伏接入用户侧微电网多层级控制方法,随着时间的推移,电压偏移值始终保持在较低水平并且非常稳定,表明所提方法在控制电压偏移方面具有较高的性能优势,能够有效维持微电网的稳定运行。     

分布式光伏管控平台的设计与实现

在“双碳”和新型电力系统建设背景下,分布式光伏接入比例不断提高,对配电网电压、调度运行及调峰等环节造成强烈冲击。本文设计包含感知层、平台层、应用层三层架构体系的分布式光伏管控平台,以及小容量居民光伏和大容量工商业分布式光伏本地和远程通信方案,并研究分布式光伏采集模型的构建、多源数据融合估计、面向分布式光伏的有功、无功功率优化控制等关键技术,实现了对小容量居民光伏的可观可测和对大容量工商业分布式光伏的可观可测可调可控。平台在天津滨海地区进行了技术验证,效果良好。     

基于分布式光伏发电的微网控制方案研究

以某分布式光伏微网为研究对象,对其控制需求和实现功能进行了理论分析,建立了基于储能自动充放电技术的光伏微网模型,并对分布式光伏微网的离网/并网模式的安稳自动控制方法进行了深入研究.通过仿真测试和现场应用,验证了该控制方案的可行性和正确性,可有效解决某地分布式光伏微网发展中存在的控制难题.     

基于软件元器件概念的分布控制系统的设计与实现

本文根据最新起草的IEC61499标准提出了基于软件元器件概念的分布控制系统的设计和实现方法。并将其应用于一个具有分布式模块结构的测试机床,采用面向对象的Model／View／controller（MVC）设计类型,构建控制系统模型,完成了仿真实验和测试机床的实际运行,获得了预期效果。对如何将物理元器件映射为具有功能块形式的软件元器件进行了探讨。     

分布式光伏逆变器虚拟惯性与阻尼综合控制

目前广泛应用的光伏并网逆变器不具备有利于维持电力系统稳定的惯性与阻尼,所以基于电力系统机电暂态理论对光伏逆变器虚拟惯性与阻尼综合控制策略进行研究具有重大意义。利用同步发电机二阶数学模型构建虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)本体模型,根据同步发电机有功功率平衡与频率调整控制理论以及无功功率平衡与电压调整控制理论分别设计了VSG功频控制器与励磁控制器。在MATLAB/Simulink仿真平台建立分布式光伏逆变器的VSG控制系统仿真模型,仿真结果表明,当负载发生变化时,基于VSG控制的分布式光伏逆变器具有良好的动态调节特性与稳定性。     

基于分布式控制系统的500kW光伏逆变器设计

针对光伏逆变器常用的集中式控制系统,存在信号处理过于集中、强弱电信号不易分离、弱电信号易受干扰等缺点,设计了一种模块化的分布式控制系统,并应用于光伏逆变器。详细介绍了控制系统的构架和控制流程,各分布式单元的功能与光纤通信机制;主电路系统和控制策略。逆变器在光伏电站进行了长期运行试验,验证了其性能与可靠性,给出了并网运行波形。     

光伏并网逆变器并联运行的预测控制研究

以逆变器输出端电压为切入点重新推导了并联功率理论,提出新的下垂控制策略。将光伏逆变器并联系统的下垂控制与三相光伏并网逆变器的模型预测控制相结合,由下垂控制部分实现并联逆变器输出有功、无功功率对其输出电压幅值及相位控制,并以此作为预测控制的参考电压信号,经优化后,选择最优控制量作用于三相光伏逆变器。实验结果表明,在空载投入负载,部分动力丢失情况下,该控制策略均能较好地实现对并联系统负载功率的均分及对各并联光伏逆变器的优化控制。     

基于面向对象方法的IEC 61850光伏逆变器的建模

以分布式光伏电站为背景,基于IEC61850的信息模型,提出了一种由SCL向C++映射的通用思路,并以光伏电站中常见的ZINV(逆变器)节点为例,简单描述了IED设备的SCL文件的建立,SCL转换到C++的方法。映射中引入XSLT,简化了映射过程。IEC 61850旨在实现数字化变电站中不同厂商的设备之间的互操作性,标准中采用了面向对象的建模方法,其内容与面向对象的程序设计(OOP)能够很好的契合。借助于OOP(C++)的类、继承、多态性等特点,契合了标准的要求,达到了互操作性的目的。     

基于撑网逆变器的交流微电网分布式协调控制

为了解决分层控制体系中下垂控制存在电压调节性能和功率分配的固有矛盾,以及功率分配受线路阻抗影响的缺点,针对基于电网支撑型逆变器的交流微电网,采用扩散算法,提出了一种不依赖下垂机制的分布式协调控制策略：首先引入权重系数以协调各分布式电源所承担的负荷比例;其次,电压调节器、无功功率调节器和有功功率调节器中采用分布式控制,并基于扩散算法,控制功率分配和电压/频率精准调节。理论分析了扩散算法和一致性算法的收敛性能,并通过仿真对比基于传统下垂机制的分层控制策略,和基于一致性算法的分布式协调控制,结果表明：所提基于扩散算法的分布式协调控制策略在线路阻抗不匹配、负荷突变、通信故障、通信延时、变流器故障等情况下,能够同时实现电压/频率的精准调节和功率的精确分配,具有较高的稳定性。     

基于模型预测控制的分布式光伏集群协调优化控制

分布式光伏发电的高密度接入给配电网原有的经济、稳定运行带来了不小的挑战。为了减少分布式光伏发电接入配电网造成的网络损耗,提高光伏发电的经济性,首先分析和归纳了分布式光伏集群的概念和特点;然后针对配电网内的分布式电源、柔性负荷、无功功率调节设备等装置在时间尺度、控制功能方面的调节特性,提出了一种含分布式光伏集群的协调优化调度方法。该方法以模型预测控制为基础,动态滚动协调光伏集群未来一段时间内的有功出力和无功出力,起到减小网络损耗和优化系统电压的作用。采用PGE 69节点系统在MATLAB数学软件下进行建模仿真分析,结果证明了所提优化控制方法的可行性和有效性。     

基于IEC标准的配网管理信息系统集成和应用

为探讨如何满足现代供电企业对配网信息化管理的要求,基于IEC61970、61968的对电力网络以及设备的描述及由此涉及到的公共信息模型CIM,以建设配网生产管理信息系统为切入点,阐述和分析了配网生产系统与配网地理信息系统(GIS)之间建模以及数据整合的过程,提出了系统高效整合的基础是建立统一的数据模型结构。     

基于DMPC算法的分布式光伏并网调压控制

高比例分布式光伏接入中低压配电网时易造成过电压问题。为解决分布式光伏并网过电压问题,提出一种基于集群划分的分布式预测控制（distributed model predictive control,DMPC）算法控制过电压的并网调压控制策略。通过Shapley值法确定各节点过电压责任计算,结合k-means聚类法实现集群的划分,动态调整光伏发电单元的有功和无功功率,实现区域内电压的稳定。针对多区域间的电压差异,在划分的区域内光伏发电单元的实时功率输出和电压信息结合DMPC算法控制有功与无功输出,引入分组并网调压控制策略。通过光伏发电单元之间的功率调节和电压调节,实现区域之间电压的均衡、分布式光伏系统整体线路的电压稳定。通过仿真实验验证所提分组并网调压控制策略的有效性,结果表明,与传统的集中式控制方法相比,该方法具有较好的调压效果,能够在分布式光伏系统中实现更好的电压调节性能。     

基于IEC 61850的光伏监控系统设计

为了解决光伏发电系统中设备的互操作问题。设计了基于IEC61850标准的光伏监控系统。应用IEC61850信息建模方法,给出了光伏发电系统的逻辑设备及其包含的主要逻辑节点,并详细阐述其作用。通过光伏单元设备中逻辑节点在一次接线图中的分布展示了基于lEC61850标准的光伏监控系统的功能组成,并进一步给出基于IEC61850标准光伏监控软件的体系结构和功能。文章方案可为开发具有互操作性的光伏监控系统提供参考。     

基于有功-相角下垂控制的分布式电源逆变器并网控制方法

有功-频率下垂控制是微电网离网运行时的常用控制方法,然而存在频率偏差等问题.基于同步定频的有功-相角下垂控制具有众多优势,但尚未研究有功-相角下垂控制如何在并网工况下使用的问题.针对微电网场景,提出了基于有功-相角下垂控制的分布式电源逆变器并网控制方法,设计了比例控制和比例积分控制2种控制器,用以补偿同步相位.此外,还提出了有功-相角下垂控制下微电网并网转离网的切换控制方法.再者,建立了所提并网控制方法下微电网的小信号动态模型,通过粒子群算法优化了并网控制参数.最后,通过基于Simulink平台的时域仿真和RT-Lab半实物平台的硬件在环实验验证了所提方法的有效性.     

一种具有MPPT功能的光伏逆变器下垂控制方法

单相光伏并网系统中各单元之间普遍需要通信互联,降低了系统的可靠性且不易于扩展,在离网模式下,MPPT算法容易导致过压和过充现象。针对上述问题提出一种能实现MPPT功能的单相光伏逆变器下垂控制方法,该方法对传统下垂控制方程重新构造,将光伏电池阵列的P-V特性曲线导数dppv/dvpv引入到下垂控制中,通过控制逆变器的输出功率直接调整光伏电池阵列的输出电压,从而实现最大功率点跟踪。所提方法无需复杂的MPPT控制算法,保留了下垂控制的无互联通信和“即插即用”等优点,在离网模式且负荷容量不超过系统带载能力的条件下,可实现功率均分。最后仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

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.     

分布式光伏电源对城市配网短路电流分布情况的影响

从光伏电源故障时的输出特性与并网接线方式出发,以南京配网中含光伏电源的实际线路为研究对象,通过电路模型与RSCAD仿真工具,分析了光伏电源在短路故障时引发的分流效应与助增效应对短路电流分布情况的影响,并为配网继电保护与自动化系统提出了相应的改进建议。     

计及演化驱动因素的配网分布式光伏多阶段协调规划优化方法

为满足高比例分布式光伏DPV(distributed photovoltaic)接入配电网的需求,并充分发挥新型配电系统中多类型灵活性资源的有功无功调节能力,提出一种计及演化驱动因素的含高渗透率DPV配电网的多阶段优化规划方法。首先对以DPV渗透率为目标导向的新型配电网政策、技术、市场多因素演化特征进行分析,然后在此基础上构建配电网多阶段双层规划优化模型,最后采用改进的烟花算法以实现规划策略的求解。通过在IEEE 33节点系统上的仿真分析证明,所提方法能够考虑演化驱动因素的影响,实现含高渗透率分布式光伏配电网的多阶段自适应规划。