基于零序电压正反馈控制的多分布式电源孤岛检测方法

为了解决因稀释效应导致多分布式电源(distributed generation,DG)孤岛检测失败的问题,提出了一种基于零序电压正反馈控制的多DG孤岛检测新方法。该方法根据DG并网点三相电压和零序电压的相位关系,利用正弦脉宽调制技术控制逆变器输出侧电压的相位,使其对DG并网点零序电压的幅值进行正反馈扰动;利用各DG并网点零序电压与相电压相位关系的一致性,控制其向并网点注入扰动方向一致的扰动量,从而消除因各DG扰动方向相反产生的稀释效应。MATLAB/Simulink建模仿真和RTBOX物理实验结果表明：该方法能够消除稀释效应,实现多DG孤岛检测。所提方法能够降低DG引起“反送电”现象发生的概率,保障检修人员的人身安全。     

基于分布式电源主动控制的配电网合环电压波动抑制方法

配电网合环操作可能导致节点电压波动甚至越限,不仅影响负荷的正常运行,还威胁分布式电源（DG）的安全。为此,提出了一种通过DG主动控制,以抑制配电网合环电压波动的新思想。通过分析合环过程中电压波动的产生机理和影响因素,量化了抑制合环过程电压波动的控制需求,进而构建了抑制合环电压波动的DG可行功率集;通过刻画DG的功率可控范围,提出了基于可行功率集与功率可控范围交集判别的DG最优控制点计算方法,并提出了基于DG主动控制的配电网合环电压波动抑制方法。算例表明,该方法能够最大限度上抑制配电网故障恢复过程的合环电压波动,有效提升故障恢复过程的安全性和可靠性。     

基于状态空间线性变换的主动配电网分布式电压控制

大规模分布式发电的接入使得主动配电网电压控制问题日益凸显。受限于配电网模型参数的精度,传统集中式的电压控制和基于模型的分布式电压控制策略效果受到显著影响。提出了一种基于状态空间线性升维变换的主动配电网分布式电压控制方法。通过矩阵分裂方法实现了海森矩阵的分布式求逆,将分布式控制收敛速提升至超线性收敛。基于Koopman数据驱动方法,利用配电网历史运行数据作为训练样本,构建高维线性精确潮流模型,从而推导得到电压-无功全局灵敏度,以此校正分布式牛顿控制中的迭代方向。算例结果证明,相比依赖于模型的分布式电压控制方法,所提方法具有更快的收敛速度和更优的控制收敛结果,且不受参数不精确问题影响,具有更强的工程适用性。     

基于MAS的多电力弹簧分布式协同控制策略

为了解决单个电力弹簧无法满足整个微电网电能质量管理需求的问题,提升关键负荷的电压电能质量,依据多智能体系统,构建多电力弹簧分布式系统架构,采用离散一致性算法设计上层控制器,提出采用调制模型预测控制器设计下层控制器。MATLAB/Simulink仿真结果表明,当电网电压波动和非关键负荷变化时,采用所提分布式协同控制策略能够实现关键负荷电压稳定及系统频率快速整定,验证了所提分布式协同控制策略的正确性和有效性。并将所提调制模型预测控制策略与模型预测控制、比例积分控制策略进行仿真对比,验证了所提分布式协同控制策略的优越性。     

光伏并网逆变器的间歇性频率扰动正反馈孤岛检测方法

传统无源孤岛检测方法存在检测盲区,有源孤岛检测方法虽然可以减小或消除检测盲区,但在一定程度上会影响电能质量。为了消除检测盲区并最大程度地减小其对电能质量的影响,文章提出了一种间歇性频率扰动正反馈孤岛检测方法。该方法每隔1s引入持续1个工频周期的微小频率扰动用于打破孤岛后可能发生的功率平衡状态。由于该扰动间隔时间长,持续时间短,因此对电能质量影响极小。根据IEEE Std.929-2000规定的最差情况进行孤岛测试仿真研究,仿真结果表明,文中的方法具有响应快速、无检测盲区、对电能质量影响极小等优点。     

计及灵活性供需的多场景分布式电源双层规划

高渗透率可再生能源并网对电力系统提出了更高的灵活性要求;在可再生能源系统规划阶段计及多种灵活性资源协同优化可有效提升系统灵活性,为此,基于灵活性调节能力分析,提出计及灵活性的配电网分布式电源双层规划模型,将经济目标和灵活性目标作为优化目标,构建了多场景协调优化规划模型;考虑到风光场景集过大所带来求解效率较低的问题,在仿射传播(affinity propagation,AP)聚类算法的基础上提出一种基于AP-Kmedoids的双层场景缩减技术,并对缩减后的场景进行校验。最后通过算例采用整数自适应粒子群算法(adaptiveparticleswarm optimization,APSO)-混沌粒子群算法(chaos particle swarm optimization,CPSO)混合求解策略对双层规划模型进行仿真,结果验证了所提规划方法在提升经济性和灵活调节能力方面的有效性。     

考虑多分布电源的孤岛检测方法研究

随着分布式发电的发展,越来越多的可再生能源转化成电能输送到电网。按照分布式电源的发电原理可分为同步发电机、感应式发电机和基于逆变器的直流发电设备。目前孤岛检测方法的研究主要集中在单一分布式电源或同一类分布式电源,并没有把检测方法应用到多类别分布式电源并网运行,本文考虑了基于逆变器和同步发电机并网,通过仿真分析了同步发电机对基于逆变器孤岛检测方法的影响,为以后孤岛检测方法的研究提供依据。     

基于用户停电损失评估的有源配电网灾后供电恢复模型

当自然灾害等极端事件发生时,配电网可能受到严重破坏,引起大停电事故并造成重大经济损失。为了有效地减少由极端事件引发停电造成的经济损失,文中提出了基于用户停电损失评估的有源配电网灾后供电恢复模型,利用多种分布式电源和储能系统快速恢复重要负荷,提升配电网韧性。基于不同类别电力用户停电损失的间接评估方法,建立了最小化用户停电损失的目标函数,并针对孤岛融合提出了改进辐射状拓扑约束,实现孤岛数目的在线优化。结合多种配电网供电恢复约束,将包含不同类型分布式电源和储能系统的配电网多时间段故障恢复问题建模,并线性化为混合整数线性规划模型。最后,通过改进的IEEE 33节点配电系统算例和仿真验证了所提模型的有效性。     

计及运行特性的配电网分布式电源与广义储能规划

在配电网分布式电源与广义储能的联合规划中,为了充分挖掘柔性负荷的调控能力,实现源-荷-储的协同互动,提出了分布式电源和广义储能的双层规划方法。结合广义储能的运行特性模型,提出了柔性负荷的需求响应潜力量化方法及配电网的运行策略。构建了运行-规划模型,上层考虑系统规划成本、响应激励成本以确定资源的选址定容方案;下层以配电网的可持续性、可靠性为目标,采用自适应参数网格粒子群优化算法求解广义储能的运行结果。算例仿真结果验证了所提模型和方法的有效性及优越性。     

考虑合环电压波动抑制的配电网故障恢复协同控制方法

具有灵活功率控制能力的分布式电源（DG）能够调整网络潮流分布,有助于含DG配电网的故障恢复。近年来,利用网络重构和DG功率控制协同的故障恢复方法快速发展。两种恢复手段协同下的暂态电气量变化可能威胁故障恢复过程的安全,尤其是合环电压波动相关研究尚处于起步阶段。为此,文中提出考虑合环电压波动抑制的配电网故障恢复协同控制方法。立足于故障恢复后系统状态和恢复过程中电压波动,分析了DG出力调节与开关动作协同的必要性;建立了考虑故障恢复后系统状态的上层模型和考虑恢复过程中电压波动的下层模型,形成了以“DG出力调节—闭合支路开关—断开支路开关—DG出力复位”为基本步骤的控制次序组合;进而提出了故障恢复分步实施方案的生成方法。算例表明,该方法能够最大限度保证故障恢复过程安全与恢复后系统状态,有效提升含DG配电网的供电可靠性。     

基于改进EDRL的含V2G孤岛微电网频率综合控制策略

针对孤岛微电网中源荷不确定性所导致的频率失稳、电动汽车用户充电需求受损与微型燃气轮机调控成本增加等问题,提出了基于改进进化-深度强化学习(EDRL)的含电动汽车与电网互动(V2G)孤岛微电网频率综合控制策略。首先,考虑了V2G过程对电动汽车用户充电需求的影响,以及微型燃气轮机组出力分配对调控成本的影响,构建了微电网综合控制模型;其次,为了应对综合频率控制这类具有欺骗性奖励、稀疏奖励的工程任务,结合进化算法和深度强化学习算法,并基于新颖搜索加以改进,从而有效协助训练过程跳出局部最优解,逼近最优策略;进一步,以频率偏差、综合成本与电动汽车充电站信息为状态集,以调频机组出力作为动作集,以频偏与综合成本为奖励函数指标,完成了综合控制的结构设计。算例结果表明,所提出的控制器能够在保证微电网调频需求的情况下,有效降低微型燃气轮机组的调控成本与车主的充电需求损失。     

基于端对端通信的充电桩无功响应分布式模型预测控制策略

电动汽车充电桩无功响应潜力的挖掘利用可优化配电网运行,同时提升基础设施容量利用率。文中提出了一种居民充电桩参与无功响应的分布式模型预测控制策略,在不依赖控制、通信中心的前提下,通过端对端通信和边缘计算实现充电桩的协同无功响应,改善配电网电压质量。首先,基于瞬时功率理论与灵敏度矩阵建立了充电桩无功响应的优化模型,利用模型预测控制算法求解充电桩控制电压的最优设定值。然后,建立基于时间戳异步更替的邻域端对端通信策略,交互彼此的电压、功率预测信息,实现多桩优化问题解耦,提升整体调压效果。最后,通过算例仿真表明,所提无功控制策略能在满足充电桩有功充电需求的前提下,有效降低电网电压偏差;此外,端对端通信交互模式下,相比无通信模式下的充电桩无序响应,所提策略的调压效果提升明显,并具有较好的通信时延鲁棒性。     

光伏高渗透率下分布式储能群间协同的电压控制策略

针对分布式光伏高渗透率接入配电网后引起的节点电压越限问题,提出一种基于集群划分的储能调压控制策略。该策略包含配电网集群划分和分布式储能调压控制策略两部分。首先,通过改进的模块度指标对配电网进行集群划分;然后,在计及储能功率与荷电状态（SOC）的前提下,构建储能优化调压数学模型,根据越限电压的节点所在集群所需总功率对集群内储能进行分配,确定分布式储能运行收益最大时的储能时序动作功率;最后,分析不同方案下电压的波动性、配电网网损和储能运行经济性。通过两种方案对比表明,所提策略对应的方案不仅有效控制了节点电压、减少了网损,而且取得了良好的经济性。     

分布式电源并网运行的孤岛检测方法研究

介绍了分布式发电的发展现状及其并网运行时对电力系统的影响,分析了过/欠电压、频率检测法,提出利用电压前馈正反馈与其结合孤岛检测方法并对其进行仿真分析。结果表明该方法能够快速有效地响应外部信息,有利于保证电网的安全稳定运行。     

基于无功-频率下垂特性的无功扰动法在孤岛检测中的应用

孤岛检测是光伏并网研究的难点,特别在光伏并网逆变器输出与负载功率平衡时难以有效检测出孤岛,为此提出一种基于无功-频率下垂特性的无功扰动孤岛检测方法。该方法通过引入一个与负载无功-频率特性相关的线性函数作为无功扰动的输入量,打破功率平衡情况下发生孤岛时所存在的孤岛稳定运行点。再将实时检测到公共耦合点频率的偏差,引入到无功扰动的函数中形成正反馈回路,加速频率的偏移,使并网逆变器输出电压频率超出限定阈值,从而实现孤岛检测。仿真结果表明,该方法具有无检测盲区、响应快速、对电能质量影响小的特点。     

开关电感型单相五电平电流源逆变器

多电平电流源逆变器因具有高安全性、低输出谐波特性等优点得到广泛关注。提出了一种开关电感型单相五电平电流源逆变器,其直流控制单元采用Buck结构,为电感提供了独立的充放电回路,实现了电感电流控制与输出电流控制的完全解耦,使用较小电感即可控制电流稳定。所提逆变器采用开关电感结构形成多电平输出,减少了器件数目,利用其高度对称性可简化外围电路设计。针对于单相逆变器输入侧电感电流存在二倍频波动的问题,在传统比例积分控制的基础上,增加功率前馈控制,以储能电感在每个开关周期内实现电流恒定作为先决条件,折算不同状态下直流侧开关器件的占空比扰动量,在不增加电路复杂度的前提下,采用较少器件和小储能电感有效抑制了电感电流的二倍频波动,减小了输出电流中3次谐波含量和总谐波畸变率,提高了输出电能质量。最后,通过仿真和实验验证了所提拓扑和控制策略的可行性。     

考虑通信缺失情景的光伏集群分散式电压控制方法

针对高渗透率分布式光伏接入配电网导致的电压越限问题,以及当前电力通信网络难以实现对接入光伏集中控制的现状,提出了一种光伏集群分散式电压控制方法。根据预测数据对配电网进行集群划分,采用集群间的协调控制策略,以电压越限量和网络损耗加权值最小为优化目标,基于交替方向乘子法进行优化计算。在集群间通信缺失的情景下,基于无功-电压控制曲线自主调节分布式电源逆变器的无功输出,即通过集群内的电压控制策略解决通信中断时发生电压越限的问题。以IEEE 33节点配电系统为例进行仿真分析,结果表明所提控制方法不仅对改善电压分布不均、降低网损、减轻控制器的计算负担具有积极的作用,还能在通信缺失的情景下具有良好的控制效果。     

基于价值分解深度强化学习的分布式光伏主动电压控制方法

针对主动电压控制问题,深度强化学习能够有效地解决数学优化方法在精确性和实时性方面的不足。但传统多智能体深度强化学习方法存在信用分配、过度泛化等问题,难以学习到全局最优的协调策略,控制效果较差。为此,提出了一种基于价值分解深度强化学习的分布式光伏主动电压控制方法。将主动电压控制问题建模为分布式部分可观测马尔可夫决策过程,然后基于中心化训练和去中心化执行框架,提出分解式价值网络、集中式策略梯度2项改进措施：将全局价值网络分解为个体价值网络和混合网络,并采用所有智能体的当前策略进行集中参数更新。改进的IEEE 33节点配电网系统的算例结果表明,所提方法表现出了优越的稳压减损控制性能,且在训练速度、场景鲁棒性等方面具备一定的优势。     

基于正反馈无功扰动的逆变器孤岛检测方法研究

基于传统主动检测方法在负载相位与逆变器输出进行匹配的过程中存在很大的检测盲区,并且会向电网注入一定的谐波,提出了一种基于正反馈无功扰动的孤岛检测方法。通过对系统无功功率添加正反馈扰动,打破功率平衡时的孤岛稳定运行点,在较短的时间内逆变器输出电压频率迅速超过额定阈值,从而准确地检测出孤岛。仿真结果表明,检测方法不仅响应速度快、不存在检测盲区,而且对电能质量的影响也较小。     

考虑光储协调的配电网多阶段就地-分布式电压控制策略

针对高渗透率光伏并网点附近线路的电压越限问题,基于对含分布式电源配电网的功率调压原理的分析,提出了考虑光储协调的多阶段电压控制方法。采用切比雪夫多项式滤波方法改进基于一致性原理迭代的分布式控制方式,有效加快了分布式控制的收敛速度;提出了多阶段就地-分布式电压控制策略,包括光伏逆变器就地无功补偿的阶段Ⅰ调压、全网光伏逆变器分布式无功调节的阶段Ⅱ调压、全网储能一致性分布式有功调节的阶段Ⅲ调压。以改进的某实际55节点中压配电系统为算例进行仿真,验证了所提多阶段就地-分布式电压控制策略的有效性和优越性。