交直流混合电网的多智能体自律分散控制

针对交直流混合电网传统集中控制缺乏灵活性和鲁棒性的特点,以及分布式控制无法同时兼顾全局最优及响应速度等的不足,提出一种基于多智能体系统的交直流混合电网自律分散控制策略,即在多端直流的每个端子都设置一个智能体,构成多智能体系统,每个智能体都包含两个功能模块:全局信息获取模块和自主决策模块。采用这种控制策略时,上层优化问题与传统的电网调度问题相近,下层系统通过智能体之间以及智能体与系统间的交互、协调,实现群体妥协解。在仅有邻居换流站电压、频率等状态信息基础上,基于多智能体一致性控制实现各端换流站间有功功率的合理分配,平抑负荷波动。最后通过PSCAD仿真搭建典型的交直流混合电网验证所提控制策略的有效性及优越性。     

混合多端直流输电系统的损耗优化控制

为解决混合多端直流输电系统采用下垂控制时,不能在任意功率下运行在最优工作点的问题,提出了损耗优化控制策略。此控制策略分为两层:上层为优化控制,根据混合多端直流输电系统不同的注入功率计算下垂控制参数;底层为下垂控制,以实现对功率变化的快速调节。此控制策略在实现混合多端直流损耗最小的同时,也考虑了电网换相换流器逆变站最小熄弧角的限制,因而实现了混合多端直流输电系统的稳定与经济运行。为验证所提控制策略的有效性,建立了混合六端直流输电系统模型,首先根据提出的优化算法计算了此模型的稳态优化结果,然后在PSCAD/EMTDC中进行了仿真验证。在功率波动、通信故障情形下的仿真结果表明,所提损耗优化控制策略的降损效果与理论计算结果一致,并且满足系统约束,使混合多端直流输电系统不仅在送端功率变化时有良好的损耗优化效果,而且在通信故障时仍然能保持稳定运行。     

考虑运行损耗和功率裕度的VSC-MTDC系统改进优化下垂控制策略

不当的直流电压下垂系数易造成多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统运行损耗增加或部分换流站满载,为此提出了1种考虑网络损耗和功率裕度的改进优化下垂控制策略。分析了影响直流网络潮流的因素,在考虑直流线路电压降的情况下,推导出了换流站间功率分配与下垂系数的关系式。提出了直流网络潮流优化计算方法,并得出了各换流站最优下垂系数。以换流站优化下垂特性为基础,设置直流电压拐点,综合考虑直流系统运行损耗和换流站功率裕度,提出了改进的优化下垂控制策略。在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建6端柔性直流输电系统仿真模型,对3种下垂控制策略下系统的运行特性进行了仿真分析,结果表明:常规下垂控制按换流站额定容量分配功率,优化下垂控制考虑直流网络损耗,改进优化下垂控制兼顾系统运行损耗和换流站设备使用率。仿真结果与理论分析一致,验证了所提改进控制策略的有效性和可行性。     

考虑解耦功率优化分配的多端混合直流互联系统频率响应控制策略

基于多端直流输电将多个异步交流电网联接形成的直流互联系统受到广泛关注，异步互联系统频率响应控制是实现异步电网之间运行储备共享、发挥多端直流功率支援能力的重要手段。分析了基于经典下垂控制的频率响应控制模型结构及其频率电压互耦合特性。从控制结构、参数自适应变化、系统协调方法和功率优化分配等角度提出一种考虑解耦功率优化分配的多端混合直流互联系统频率响应控制策略，采用全局频率控制方案，并进一步建立功率优化分配模型来提高频率控制的经济性和低碳性。最后，仿真验证了在强、弱交流系统负载突变和换流站因故障退出运行等情况下直流互联系统的响应特性，所提策略能够消除耦合影响，换流站出力分配更为合理且能大幅提高弱交流系统的频率稳定性，能够为多端直流互联系统频率控制的进一步研究提供参考。     

并联型四端直流输电系统实时数字仿真分析

利用实时数字仿真器(RTDS)建立了并联型四端±500kV,5 000MW双极直流输电仿真模型,直流控制保护模型采用所开发的多端直流输电控制保护样机,与RTDS构成实时闭环仿真试验环境。控制策略采用多端直流电流裕度控制,控制系统架构按多端控制、极控制2级进行设置。多端控制包含多端直流输电系统各换流站功率指令分配、功率升降协调、直流电压控制和多端通信等功能。极控制包含常规直流控制功能,主要实现各换流站功率控制。利用该仿真系统对并联型四端直流输电系统稳态运行工况、单站闭锁功率补偿、直流线路故障进行仿真研究,结果表明所提出的控制策略和开发的控制保护样机可以满足多端直流输电要求。     

基于智能多代理系统的VSC-MTDC系统分布式控制策略

应用智能多代理系统(MAS),提出一种基于电压源型换流器的多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统的控制策略。首先,基于网络图论的概念,提出了MAS最优通信拓扑设计方法。然后,基于VSC-MTDC系统传统下垂控制给出了完整的MAS控制策略,设计了以换流站交流母线电压、频率为输入信号的频率支撑Agent(FSA)模块和以换流站负载率为输入信号的功率分配Agent(PAA)模块,并深入讨论了FSA和PAA的配合控制问题。其中,FSA通过控制换流站的功率输出对交流电网提供快速频率支撑,PAA通过换流站之间的输出功率再分配保证VSC-MTDC系统中各换流站负载率的均衡分配。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory电力系统仿真软件搭建了六端VSC-MTDC系统,通过非线性仿真证明了所提通信网络拓扑优化方法的有效性,并且验证了所提控制策略能迅速实现系统频率的稳定、有效防止换流站功率的过载。     

基于最优潮流的多端柔性直流输电系统控制策略

在考虑风功率预测的多端柔性直流输电系统中,通过对交直流系统进行多目标潮流优化,将优化得到的各换流站有功功率和直流电压作为最优参考值,结合广义下垂控制对各换流站的控制系数进行调整,从而对多端柔性直流输电系统中各换流站的控制策略进行优化。同时,利用MATLAB对考虑风功率预测的多端柔性直流输电系统进行控制策略优化,对多种情况下的潮流结果进行分析比对,验证该控制策略优化方法的有效性。     

基于小干扰稳定性的多端混合高压直流输电系统控制参数分析与优化方法

多端混合直流输电技术综合了电网换相换流器与模块化多电平换流器的优势,是当前直流输电的研究热点之一。采用小干扰稳定性分析方法,可以从数学层面上对多端混合高压直流系统进行参数分析。然而,由于多端混合高压直流输电系统含有多个含有复杂控制器的MMC换流站,模型更为复杂,涉及控制参数众多,缺少便捷的工具进行研究,其控制参数对系统影响分析结果尚不明晰。为此,提出了一套基于小干扰稳定性分析的多端混合高压直流输电系统参数分析与优化方法,该方法可实现基于状态空间法含控制环节的多端混合高压直流系统的快速建模、主要影响参数筛选、参数的可行域计算与可视化展示以及基于粒子群算法的多端混合高压直流系统控制参数优化。介绍了该方法的主要步骤、实现原理以及算例应用情况。应用结果表明所提方法是对多端混合高压直流输电系统控制参数分析与优化的有效工具,可为多端混合高压直流输电系统参数设计提供参考。     

多端柔性直流输电系统动态协调优化控制策略

针对多端柔性直流输电系统（MMC-MTDC）采用定系数下垂控制存在功率分配失衡、直流电压越限及运行损耗较高的情况,提出一种动态协调优化控制策略。该控制策略考虑网损、直流电压偏差、换流站功率裕度、系统电压静态稳定裕度等因素对系统的影响,建立非线性多目标优化求解模型,并采用基于Pareto最优解集的多目标遗传优化算法计算受端下垂控制站的直流电压参考值、直流功率参考值和下垂系数。然后将求解得到的最优控制参数应用于系统,使换流站动态修正实际运行点以保证系统的稳定与经济运行。最后,建立四端MMC-MTDC系统并对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,该控制策略可在满足各项稳定运行指标的前提下,根据系统运行工况得出最优控制参数并动态修正运行点,实现降低系统运行损耗和各站直流功率不满载的目标。     

基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制

当基于电压源换流器的多端柔性直流输电系统采用有功功率-直流电压线性下垂控制策略时,直流网络特性会影响换流站功率分配的准确性。在直流输电网络拓扑未知的情况下,通过建立换流站通用的有功功率-直流电压数学模型,分析了直流网络特性影响下的换流站有功功率-直流电压下垂特性的非线性特征。基于此,提出一种基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制策略,可在直流输电网络拓扑及参数未知的前提下,利用搜索技术实时获取换流站在可能运行范围内的精确非线性下垂特性曲线,再将该曲线周期性地更新到换流站底层控制中,最终实现多端柔性直流输电系统换流站有功功率的精确控制。通过在MATLAB/Simulink中建立四端环网直流输电系统模型,不仅对换流站有功功率-直流电压下垂特性的非线性分析结论进行了验证,还与传统线性下垂控制进行对比,验证所提控制策略还原换流站非线性下垂特性的准确性以及换流站有功功率精准控制的优越性。     

基于多智能体系统的分布式风储协同频率控制策略

随着风电渗透率逐渐提高,缺少传统调频资源的电网将面临频率安全稳定问题。因此提出一种基于多智能体系统的分布式风储协同频率控制策略。首先,各智能体利用平均一致性算法实现全局信息精确分享。然后,根据获得的全局信息,利用分布式经济性算法确定各台风电机组的最优减载率。当电网发生频率扰动时,各智能体通过分布式方法整定控制参数,控制相应风储设备协助同步发电机组参与惯量响应和一次调频。最后,通过仿真验证了所提控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略能够保证电网频率满足动态响应指标。     

基于深度强化学习的含高比例可再生能源配电网 就地分散式电压管控方法

含有可再生能源并网的区域电网存在通信条件差、量测设备不足、不同节点的电压管控设备难以协同等问题,因此提出一种基于深度强化学习的分散式就地电压管控方法。该方法首先将缺少量测数据的电压管控问题转化为部分可观的马尔科夫决策问题,构建了以网络损耗最小为优化目标的多智能体分散式电压管控框架。然后采用多智能体深度确定性策略梯度算法对智能体进行离线训练,并使用训练完成的智能体进行在线电压管控。最后,基于改进的IEEE33节点系统进行了算例仿真和分析。结果表明,各智能体可以根据各自节点的电气信息求解出近似的全局最优解。     

Decentralized unscented Kalman filter based on a consensus algorithm for multi-area dynamic state estimation in power systems

A decentralized unscented Kalman filter (UKF) method based on a consensus algorithm for multi-area power system dynamic state estimation is presented in this paper. The overall system is split into a certain number of non-overlapping areas. Firstly, each area executes its own dynamic state estimation based on local measurements by using the UKF. Next, the consensus algorithm is required to perform only local communications between neighboring areas to diffuse local state information. Finally, according to the global state information obtained by the consensus algorithm, the UKF is run again for each area. Its performance is compared with the distributed UKF without consensus algorithm on the IEEE 14-bus and 118-bus systems. The low communication requirements and high estimation accuracy of the decentralized UKF make it an alternative solution to the multi-area power system dynamic state estimation.     

自律分散式AVC系统在地区电网中的应用

针对传统集中式AVC系统存在的问题,结合自律分散系统的思想,提出正常情况下集中控制与故障情况下自律分散控制相结合的控制模式,构建了地区电网自律分散式AVC系统;在地区电网内部进行分区,将大规模地区电网的无功优化问题分解为若干小规模子系统的优化问题,对粒子群算法进行改进,采用多线程技术实现各区域并行计算;并结合地区电网的...     

A hybrid multi-agent based particle swarm optimization algorithm for economic power dispatch

This paper presents a new multi-agent based hybrid particle swarm optimization technique (HMAPSO) applied to the economic power dispatch. The earlier PSO suffers from tuning of variables, randomness and uniqueness of solution. The algorithm integrates the deterministic search, the Multi-agent system (MAS), the particle swarm optimization (PSO) algorithm and the bee decision-making process. Thus making use of deterministic search, multi-agent and bee PSO, the HMAPSO realizes the purpose of optimization. The economic power dispatch problem is a non-linear constrained optimization problem. Classical optimization techniques like direct search and gradient methods fails to give the global optimum solution. Other Evolutionary algorithms provide only a good enough solution. To show the capability, the proposed algorithm is applied to two cases 13 and 40 generators, respectively. The results show that this algorithm is more accurate and robust in finding the global optimum than its counterparts.     

基于教与学模式改进一致性算法的电—气能量流协同优化

在综合能源网背景下,需考虑将多能量流进行分布式协同优化。针对电力、天然气多主体分布式自治决策的特点,考虑电—气耦合关系,建立了含新能源的多能流局域网优化模型,并通过能源路由器建立了一种合理的规划机制,从而保证各个能源局域网之间能量的有序流动。基于教与学模式优化算法对常规一致性算法进行了改进,并对该优化问题进行了求解,实现了电—气耦合系统的分布式协同优化。能源路由器既是能量装置,又是信息节点,能够将不同能量形式有机整合、协调优化。而基于教与学模式的改进一致性算法有更好的搜索能力和寻优能力,可获得更好的优化结果和计算效率。利用IEEE 118-GAS90电—气互联网络系统算例进行测试,结果验证了所述方法的有效性和可行性。     

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。     

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协同控制

直流微电网的控制目标主要是实现维持电压稳定和负荷比例分配,传统的下垂控制无法同时兼顾两个控制目标,而集中控制存在依赖中央控制器等弊端。文中提出一种基于有限时间一致性的直流微电网分布式控制策略,在下垂控制的基础上,提出包括电流矫正控制和电压调节控制的分布式二次控制。该策略基于多代理系统及其分布式交互协议实现,各分布式电源代理仅与邻居交互输出电流信息,通过有限时间一致性协议,完成各分布式电源的输出电流按比例分配,并利用平均输出电流进行电压协同调节。所述控制策略以分布式的方式实现,能够满足分布式电源即插即用的要求,采用有限时间一致性算法具有较好的收敛性能。为验证该策略的控制效果,在PSCAD/EMTDC中建立了详细的直流微电网模型进行仿真。结果表明所述策略可以有效地完成直流微电网电压稳定和负荷比例分配的控制目标。     

多智能体搜寻者优化算法在电力系统无功优化中的应用

针对无功优化这个典型的非线性问题,提出了一种基于多Agent系统的搜寻者优化算法MASOA (Multi-agent Seeker Optimization Algorithm)来求解.该算法针对SOA算法邻域划分随意性较大,融入智能体技术,在改进SOA算法邻域划分合理性的同时,提高粒子寻优的准确度;利用SOA算法的进化机制,引入自适应思想,使新算法具有良好的非线性搜索能力,更好地适应无功优化问题.以网损最小为目标函数,在IEEE 30节点系统上进行测试,并与四种智能算法进行比较,结果表明,MASOA在算法计算精度、收敛稳定性、寻优时间等方面都具有普遍优势,能有效地应用于电力系统无功优化中.     

一种基于一致性算法的改进下垂控制策略

当微电网运行于孤岛模式时,分布式电源可通过下垂控制实现功率的自主分配。由于传统的基于解耦模型的下垂控制忽略了线路阻抗不一致的影响,从而导致功率分配不均以及环流的问题,影响了分布式电源的效率,甚至会造成分布式电源过载。针对以上问题,提出一种基于一致性算法的改进下垂控制策略。该方法利用相邻通信获取逆变器输出无功信息,本地控制器通过一致性算法对各逆变器间无功差值进行动态修正直至偏差趋于零,在减少通信量的同时实现了无功功率的精确分配。在Matlab/Simulink仿真平台搭建模型,通过与传统控制策略的比较,验证了所提控制策略的有效性。