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。     

多时间尺度下基于主动配电网的分布式电源协调控制

间歇式能源发电的不确定性给配电网的优化调度运行带来了极大挑战,主动配电网是实现未来配电网集成间歇式新能源的有效技术手段。文中重点研究了正常态下主动配电网的多时间尺度分布式电源协调控制框架,包括长时间尺度下的主动配电网全局优化控制和短时间尺度下的主动配电网区域自治控制。在此基础上,提出了基于最优潮流的主动配电网全局优化算法和基于功率控制误差的主动配电网区域自治控制算法。算例仿真结果验证了多时间尺度下的主动配电网协调控制技术的自趋优特性以及其用于主动配电网实时调度的有效性。     

基于一致性理论的主动配电网分层分区经济性协调控制研究

主动配电网分区协调控制兼顾区域间的全局协调和各区域的内部优化控制,而传统全局协调方法可靠性原则主导下不平衡功率分配方法以及集中优化方式,不能满足当前经济性主导的主动配电网运行要求。为此提出一种基于一致性理论的主动配电网分层分区经济性协调控制方法。采用双层多智能体系统实现区域间的协调与各区域的内部优化控制,将各级智能体视为等效电源,通过发电成本微增率一致性控制以实现整体经济性最优;同级相邻智能体间信息交互,优化与控制过程均在智能体本地进行,各智能体优化所需计算量少并能够根据配电网变化快速调节自身运行状态。采用IEEE 33节点系统的主动配电网算例进行仿真,验证了算法在维持主馈线出口功率基本不变情况下能够适应配电网网络变化,并快速调节各可调单元成本微增率到一致,满足所提控制需求,对未来主动配电网的研究具有借鉴意义。     

主动配电网的日前-日内两阶段优化调度

针对主动配电网的日前-日内两阶段优化调度问题,首先构建了配电管理系统总揽全局、区域调控终端负责分区的调控框架。采用经济性与安全性协调统一的两阶段调度策略:日前执行经济调度,降低主动配电网(active distribution network,ADN)运行成本;日内阶段正常时各子区域跟踪日前计划进行分区局部修正,存在电压越限时DMS执行系统全局调整以消除越限。建立了日前经济调度、日内分区局部功率修正与系统全局电压调整的数学优化模型,并采用和声搜索算法来求解调度模型。最后通过算例分析,验证了所提调度方法能够适用于日前-日内两个阶段,保障ADN经济安全运行。     

主动配电网分布式有功无功优化调控方法

大规模分布式电源接入对传统配电网的拓扑结构、运行规程、控制方式和保护配置等都提出了极大的挑战。为解决配电网中大规模多类型分布式电源、储能系统和多类型负荷的集中管控与优化控制问题,该文提出一种主动配电网的分布式有功无功优化调控方法。首先,对主动配电网进行合理分区,并以配电网不同分区内分布式电源消纳最大化、电网电压偏差最小及网损最小为目标,并建立各个分区的子优化模型。之后,根据相邻区域之间交换的边界信息,采用加速交替方向乘子法协调求解各个区域的子模型,经过迭代计算后,得到近似全局最优解,实现主动配电网区间解耦和各分区分布式控制。所提控制方法在确保主动配电网运行经济性的同时提高了电网的电压质量和对分布式电源的自消纳水平,减少功率倒送对上级电网的影响。最后,仿真验证所提控制方法的有效性和可行性。     

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。     

基于智能软开关的主动配电网电压模型预测控制优化方法

配电网分布式电源出力与负荷功率具有强波动性与随机性,使得电压越限与异常问题频发且越发严重。该文提出一种基于智能软开关的主动配电网电压模型预测控制优化方法,仅利用智能软开关两端节点电气信息,以长时间尺度优化结果为基础,建立基于灵敏度的配电网电压与线损预测模型,以节点电压偏差与配电网损耗最小为目标,通过滚动优化超前调控节点间的交换功率,并根据控制误差对预测模型进行反馈校正,完成对配电网电压的快速、实时优化控制,有效解决了已有电压调控方式依赖全局信息且难以应对节点功率快速波动的难题。分别以IEEE33节点与实际配电网为算例,验证了该文所提方法的有效性、可靠性和经济性,可为构建新能源为主体的新型配电网提供技术参考。     

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。     

考虑配电商参与的主动配电网多层分区调控

主动化与市场化是未来配电网发展的重要趋势,提出一种考虑配电商参与的主动配电网多层分区调控方法.构建基于调控中心、变电站综合自动化系统、配电商调控单元和子区域调控终端的多层分区调控框架;制定以"上送-决策-下发"为脉络的多层分区调控策略;建立配电商经济调度与调控中心综合优化调整2个调控核心环节的数学模型,前者旨在最大化配...     

计及柔性负荷的主动配电网多源协调优化控制

发展主动配电网是消纳间歇性分布式能源的有效途径。文中研究主动配电网的优化运行控制技术,提出了全网集中优化、区域协调校正的控制方法。在长周期内协调全网有功和无功资源,基于半定规划理论建立了以网损最小为目标的最优潮流模型,实施全网优化控制。在短周期内,将电网划分为若干个可控区域,提出了区域内分布式电源、电压无功设备、柔性负荷的协调校正控制策略,跟踪全网优化控制给出的区域运行目标。仿真算例表明,全网优化控制能有效降低网损,区域校正控制能准确跟踪全网优化目标,将电网始终维持在最优运行状态。     

高压柔性直流电网分层协同自适应下垂控制

为实现直流电网的潮流优化及扰动后不平衡功率的合理分配,提出一种直流电网分层协同自适应下垂控制策略。其中,系统控制层基于各站直流电压、有功功率等信息,以直流电网运行中网损和直流电压偏差最小为优化目标,实时分析并优化各站的直流电压、有功功率指令,以实现稳态时直流电网潮流最优;换流站控制层以本地信号为依据,综合考虑各换流站功率裕度以及电压偏差影响,通过实时自适应调整下垂系数,合理分配扰动后直流电网内部的不平衡功率,同时减小直流电压的偏差。系统控制层的指令值优化与换流站控制层的下垂系数优化协同作用,实现直流电网功率的协调控制。以七端直流电网为例的仿真结果验证了所提策略的有效性和优越性。     

挖掘光伏无功能力的配电网无功电压协调控制策略

在高渗透光伏接入多电压等级配电网中,针对低压分布式光伏无功能力没有被充分利用和高/中/低压配电网无功电压未整体协调优化的问题,提出了一种充分挖掘光伏无功能力的多电压层级配电网无功电压协调控制策略。在低压配电网中,对于暂不具备通信网络,无法实现统一调度的光伏逆变器,采用3种就地自主电压控制模式进行实时无功电压控制;在多电压层级配电网无功电压协调控制模型中,考虑包括具备通信网络的光伏逆变器在内的各种无功源,建立电压分区和主导节点选择模型,设计上层全局优化和下层分区优化的双层协调控制策略,该策略充分挖掘了光伏无功对配电网电压的调节能力,实现对整个配电网的无功电压精准控制。将所提策略应用于江苏某220 kV主变区域实际系统,验证了其无功电压控制和消纳光伏发电的优势。     

孤岛微电网电压不平衡网络化分层补偿方法

针对多逆变器并联的低压孤岛微电网公共耦合点(PCC)接入不对称负荷引起的三相电压不平衡问题,提出网络化分层协同优化控制方法。基于通信技术和分层控制理论,建立网络化分层控制体系结构,包含本地控制层和分布式二次控制层。本地控制层采用下垂控制和虚拟阻抗,实现有功功率和无功功率分配。在二次控制中,采用动态一致性算法获取全局平均值,调节电压和无功功率的偏差,以实现电压无静差控制和功率的精确分配;结合优化控制策略实现PCC和分布式发电(DG)电压不平衡协同优化补偿控制。该方法不仅能很好地对PCC的电压进行补偿,还兼顾了各DG的电压质量。搭建半实物仿真实验平台,验证了所提方法的有效性和可行性。     

蜂巢状有源配电网中多端口能量枢纽控制策略

作为一种适应高比例分布式新能源接入的新型配电网架构,蜂巢状有源配电网利用多端口能量枢纽(multi-port energy hub,MEH)可实现多微电网/配网单元间功率的互联互济,如MEH中包含储能设备,可以进一步提升新能源利用率和电网可靠性。文中提出一种含储能的MEH及其分层协调控制策略。上层控制根据储能系统的荷电状态和配电网运行状态协调控制储能变流器与各并网端口变流器之间的功率分配,使得MEH在平抑新能源波动、配网故障恢复等运行模式下均能够对内部储能系统进行能量管理。下层控制通过将储能变流器有功功率的微分值反馈至储能系统控制环路进行补偿,提高储能变流器输入/输出有功功率响应速度。文中设计了MEH控制系统关键参数,利用MATLAB/Simulink对MEH在配电系统中的应用进行仿真。不同工况下的仿真对比验证了所提分层协调控制策略的有效性,证明该策略能够延长储能系统工作时间,提高储能系统有功功率变化率,减小直流母线的电压波动。     

含多微网稀疏通信优化的主动配电网分层分布式协调控制

针对多微网及主动配电网协调运行时控制目标的不同,通过多智能体系统构建含配电网级、微网级、元件级的三层协调控制架构,将调度管理过程分为配电网级智能体调度和微网级智能体调度两个部分,提出了稳态运行时主动配电网和多微网之间的互联、互动的新方案,并在元件级智能体上设计了一种基于分布式稀疏通信网络的二级优化控制器,可以实现微网内负荷波动时元件上电压、频率的快速恢复,以及联络线有功功率的精确分配。另外,为了分析通信时滞对多微网智能体之间协调控制的影响,根据图论的基本理论对通信拓扑进行了优化设计。最后,以一个含三微网群的主动配电网为例,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,验证了所提控制策略的有效性。     

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。     

计及故障供电恢复策略的主动配电网电源规划

主动配电网的核心在于主动管理,在规划阶段综合考虑运行管理策略的影响,有利于提高主动配电网规划结果的适用性。为此,考虑到主动配电网具有分层分布管理的特性,采用故障下游静态分区划分孤岛运行以实现故障供电恢复。同时提出了基于蒙特卡洛模拟计算停电损失费用的方法,以衡量主动配电网是否具有故障供电恢复能力对其可靠性的影响。考虑正常与故障状态下的两种控制策略,提出一种主动配电网电源规划双层优化模型。上层以综合成本净现值最小为目标,其中包含了停电损失计算,下层模拟正常运行状态下全局优化控制获得最优潮流。经仿真实例验证,引入停电损失费用并且考虑供电故障恢复策略的规划模型能保证规划后主动配电网的可靠性,进而整体地提升了主动配电网规划方案的经济性,具有较强的实用性及可推广性。     

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。