有源配电网的电压分级控制方法研究

发布时间：2017-10-12 06:12

  本文关键词：有源配电网的电压分级控制方法研究

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【摘要】：无论从人类对环保和能源紧张局势所提出的需求还是电网结构的发展方向来看,分布式电源(DG)的接入使配电网有源化成为未来的发展趋势。在这样的网络中,由于功率可以沿着配电线路以分布式的方式注入系统,改变以往配电网单一的功率潮流方向,使得系统的潮流将变得复杂多变,并且由于分布式电源出力的不确定性和波动性,从而对传统的配电网电压控制带来了严峻的挑战。根据配网内电压控制的时间跨度和控制范围可以将配网电压控制分为三个层次：1)三级电压控制,以优化全系统的运行为优化目标,对未来一段时间内系统内的可控设备进行合理的调度和优化；2)二级电压控制,是一种区域电压控制,控制的时间跨度范围小于三级电压控制,当区域内出现电压越限时,二级电压控制按照预定的控制规律改变本区域的受控单元的电压设定参考值,从而维持本区域内的电压稳定；3)一级电压控制主要是通过调节受控发电机的自动励磁调节器来保证该发电机机端电压趋于设定值。一级电压控制的相关研究较为成熟,而配电网二级和三级电压控制由于分布式电源的接入而有待深入研究。针对区域的二级电压控制,本文提出了一种基于多代理系统框架下的分层分散控制模型。该模型以分布式电源为中心将配网划分为多个随系统运行状态变化而具有自适应性的本地控制区域,充分利用分布式电源无功输出调节能力,从而实现电压分区自治控制。针对配电网节点数目众多,量测信息不足的实际情况,多代理系统架构下,利用远程终端设备的量测数据,构建局域——线路——配网三层电压分布感知模型。针对有源配电网三级电压控制中DG的功率输出调节与传统配电网调压设备的配合协调问题,提出一种新型的综合优化调压方法——两阶段法,从而实现了传统调压手段和DG结合的协调控制。该方法下,各节点的负荷及DG的有功输出日前预测值较为准确,且DG的有功输出在0～PMAX之间连续可控的前提下(其中PMAX为该时刻下DG可以发出的最大有功功率),以减少网损和设备调节次数,提高DG利用率为目标,保障电网中各个节点电压满足要求的约束,运用两阶段法构建综合电压控制数学模型,并选择差分进化算法和动态规划(DP)算法对模型两阶段进行求解。在考虑DG不确定性和波动性的前提下,将需求响应技术应用到三级电压控制中,以最大化利用本地DG的输出和需求响应调节能力来降低配电网运行成本为目标,基于鲁棒优化理论提出一种将需求响应与现有调压手段结合的三阶段鲁棒调压方法。本文提出的控制方法均采用MATLAB实现程序化,并依托IEEE33节点和IEEE69节点模型仿真验证了方法的有效性。
【关键词】：有源配电网 分级电压控制 本地控制区域 多代理系统 两阶段规划 可调鲁棒优化
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM714.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 研究的背景及意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 本文的主要工作16-18
• 第2章 基于灵敏度矩阵的配电网电压分区控制18-30
• 2.1 理论介绍18-19
• 2.1.1 分层分散控制架构18-19
• 2.1.2 多代理系统理论19
• 2.2 LCZ区域识别与控制19-22
• 2.2.1 DG电压敏感度矩阵19-20
• 2.2.2 本地控制区域识别与控制20-22
• 2.3 两层电压控制22-24
• 2.3.1 本地电压调节22-23
• 2.3.2 电压协调控制23-24
• 2.4 算例分析24-29
• 2.4.1 针对系统运行条件改变LCZ的自适应性26-28
• 2.4.2 配网级电压协调控制28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 基于分层感知技术的配电网电压感知与控制技术30-44
• 3.1 数学模型30-35
• 3.1.1 系统电压分布感知模型30-33
• 3.1.2 电压调节控制估算模型33-35
• 3.2 电压分布感知与控制35-40
• 3.2.1 电压感知模型35-37
• 3.2.2 电压控制模型37-38
• 3.2.3 主动配电网多代理系统38-40
• 3.3 算例分析40-43
• 3.3.1 电压感知效果40-41
• 3.3.2 估算算法验证41-42
• 3.3.3 电压调控效果42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 基于两层规划模型的电压控制技术44-56
• 4.1 基于两阶段规划的综合电压控制44-48
• 4.1.1 第一阶段规划模型45-46
• 4.1.2 第二阶段规划模型46-47
• 4.1.3 两阶段规划控制框架47-48
• 4.2 第一阶段差分进化算法48-49
• 4.2.1 有源配电网弱环运行潮流计算48-49
• 4.2.2 差分进化算法49
• 4.3 第二阶段动态规划算法49-51
• 4.4 算例验证及其结果分析51-55
• 4.5 结论55-56
• 第5章 基于鲁棒优化和需求响应技术的有源配电网电压优化56-71
• 5.1 理论简介56-58
• 5.1.1 需求响应技术56-58
• 5.1.2 鲁棒优化理论58
• 5.2 数学模型58-64
• 5.2.1 函数的分段阶梯处理58-60
• 5.2.2 确定性模型的建立60-61
• 5.2.3 不确定性模型的建立61-64
• 5.3 鲁棒优化模型求解方法64-65
• 5.4 算例验证及其结果分析65-70
• 5.4.1 需求响应控制效果68-69
• 5.4.2 可再生能源出力不确定性的影响69
• 5.4.3 结果综述69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第6章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加科研情况77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1017092