基于广域量测信息的配电网协调控制技术展望
发布时间：2021-01-27 15:10
分布式电源等电力电子设备的大规模接入,对配电网控制灵活性以及控制时间尺度提出了新的需求。配电网同步相量测量装置（D-PMU）的配备将为配电网在线监测及实时控制打开新的局面。对于D-PMU数据融入配电网量测系统后形成的新调控框架、新调控手段,提炼总结了基于广域量测信息的配电网源-网-荷协调控制技术中亟待研究的内容,包括多源数据融合背景下的分布式电源功率预测与柔性负荷建模、解决新能源功率波动与配电网电压安全问题的配电网源-网-荷快速协调控制、利用D-PMU数据快速同步特点实现的孤岛平滑切换与稳定控制等。针对上述内容,构思了相应的技术路线,对关键技术难点进行了展望,并介绍了部分技术在示范工程的应用情况。
【文章来源】：电力系统自动化. 2020,44(18)北大核心
【文章页数】：11 页
【图文】：
南沙示范工程1号主变压器及馈线示意图
在离网过程中，针对孤岛源荷动态在线匹配方法，其关键点在于能否利用D-PMU高精度实时特性来光滑（不停电、低冲击）地形成孤岛。一方面，由于故障事件难以预测问题，上级电网何时会发出孤岛指令对于配电网而言是难以预期的，配电网应当定期提前准备符合当前运行状态的孤岛预划分方案；另一方面，预划分方案终究是基于历史数据和预测信息，与当前真实的状态仍存在偏差，而且这种功率偏差对于孤岛而言容易演变成频率失稳。因此，还需要利用D-PMU数据的快速同步性实时调整孤岛方法，即需要“在线预决策+实时匹配修正”的两阶段在线划分策略才能够在体现最优性的同时适应系统实时状态，有效保证系统在大停电时刻的无缝过渡。同时，在孤岛切换过程中需要考虑到负荷，尤其是电力电子负荷由于负荷模型变化对划分方案准确度的影响。可以利用D-PMU的实时量测数据，不断生成负荷关于电压的分段负荷模型[49]，并在孤岛切换时根据潮流转移与电压变化选择对应的分段负荷模型，从而进一步提高孤岛划分精度。在孤岛运行中，利用D-PMU量测到的毫秒级频率信息，采用基于单机聚合的系统频率响应（system frequency response,SFR）模型，快速识别出孤岛内的不平衡功率。将频率/功率偏差发送至孤岛内柔性负荷端的调控设备，利用负荷的有功电压耦合特性，以频率信息作为反馈量，通过柔性负荷的自适应下垂控制，实时调整负荷电压改变负荷功率，保证孤岛系统内的功率平衡。此外，与发电机不同的是，负荷的调控特性与用户当前的用能设备密切相关，是时变的。因此，还需要权衡调频需求以及实际可调容量，动态计算柔性负荷电压-频率反馈系数。
在源荷跟踪控制器算法设计方面，由于源荷的随机性，单一时间尺度优化已经无法满足精准度的要求，且传统的比例-积分-微分（proportionalintegral-derivative,PID）控制对参数为离线的整定，无法对随机性较强且目标不趋于平稳的系统进行控制。因此提出了一种基于MPC算法的源荷跟踪控制策略，对馈线电压调节量进行求解，从而实现馈线负荷功率实时跟踪分布式光伏出力，进而实现对下网点功率的平抑，如图4和图5所示（其中DVR调节量见附录A图A2）。图5 控制前后下网点相对功率波动
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑用户调节行为随机性的空调负荷聚合功率模型[J]. 姜婷玉,鞠平,王冲. 电力系统自动化. 2020(03)
[2]Improving reliability of distribution networks using plug-in electric vehicles and demand response[J]. Omid SADEGHIAN,Morteza NAZARI-HERIS,Mehdi ABAPOUR,S.Saeid TAHERI,Kazem ZARE. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2019(05)
[3]频域分解和深度学习算法在短期负荷及光伏功率预测中的应用[J]. 张倩,马愿,李国丽,马金辉,丁津津. 中国电机工程学报. 2019(08)
[4]Three-stage method for intentional controlled islanding of power systems[J]. Shaoxiang XU,Shihong MIAO. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(04)
[5]含高比例户用光伏的低压配电网电压控制研究综述[J]. 蔡永翔,唐巍,徐鸥洋,张璐. 电网技术. 2018(01)
[6]基于电动汽车无功补偿的配电网电压调控策略[J]. 苏粟,胡勇,王玮,王世丹. 电力系统自动化. 2017(10)
[7]组合数值天气预报与地基云图的光伏超短期功率预测模型[J]. 朱想,居蓉蓉,程序,丁宇宇,周海. 电力系统自动化. 2015(06)
[8]配网统一电能质量控制器直流电容的容量计算与分析[J]. 王浩,刘进军,梅桂华. 电力系统保护与控制. 2014(09)
[9]基于EEMD-SVM方法的光伏电站短期出力预测[J]. 茆美琴,龚文剑,张榴晨,曹雨,徐海波. 中国电机工程学报. 2013(34)
[10]孤网运行与频率稳定研究综述[J]. 张健铭,毕天姝,刘辉,薛安成. 电力系统保护与控制. 2011(11)
博士论文
[1]配电网需求侧管理降耗激励机制研究[D]. 王均.电子科技大学 2018
硕士论文
[1]基于有功/无功协同优化的含DG配电网电压控制策略研究[D]. 罗荇子.湖南大学 2017
[2]主动配电网源网荷协调运行机制研究[D]. 徐荣华.华中科技大学 2015
本文编号：3003265
【文章来源】：电力系统自动化. 2020,44(18)北大核心
【文章页数】：11 页
【图文】：
南沙示范工程1号主变压器及馈线示意图
在离网过程中，针对孤岛源荷动态在线匹配方法，其关键点在于能否利用D-PMU高精度实时特性来光滑（不停电、低冲击）地形成孤岛。一方面，由于故障事件难以预测问题，上级电网何时会发出孤岛指令对于配电网而言是难以预期的，配电网应当定期提前准备符合当前运行状态的孤岛预划分方案；另一方面，预划分方案终究是基于历史数据和预测信息，与当前真实的状态仍存在偏差，而且这种功率偏差对于孤岛而言容易演变成频率失稳。因此，还需要利用D-PMU数据的快速同步性实时调整孤岛方法，即需要“在线预决策+实时匹配修正”的两阶段在线划分策略才能够在体现最优性的同时适应系统实时状态，有效保证系统在大停电时刻的无缝过渡。同时，在孤岛切换过程中需要考虑到负荷，尤其是电力电子负荷由于负荷模型变化对划分方案准确度的影响。可以利用D-PMU的实时量测数据，不断生成负荷关于电压的分段负荷模型[49]，并在孤岛切换时根据潮流转移与电压变化选择对应的分段负荷模型，从而进一步提高孤岛划分精度。在孤岛运行中，利用D-PMU量测到的毫秒级频率信息，采用基于单机聚合的系统频率响应（system frequency response,SFR）模型，快速识别出孤岛内的不平衡功率。将频率/功率偏差发送至孤岛内柔性负荷端的调控设备，利用负荷的有功电压耦合特性，以频率信息作为反馈量，通过柔性负荷的自适应下垂控制，实时调整负荷电压改变负荷功率，保证孤岛系统内的功率平衡。此外，与发电机不同的是，负荷的调控特性与用户当前的用能设备密切相关，是时变的。因此，还需要权衡调频需求以及实际可调容量，动态计算柔性负荷电压-频率反馈系数。
在源荷跟踪控制器算法设计方面，由于源荷的随机性，单一时间尺度优化已经无法满足精准度的要求，且传统的比例-积分-微分（proportionalintegral-derivative,PID）控制对参数为离线的整定，无法对随机性较强且目标不趋于平稳的系统进行控制。因此提出了一种基于MPC算法的源荷跟踪控制策略，对馈线电压调节量进行求解，从而实现馈线负荷功率实时跟踪分布式光伏出力，进而实现对下网点功率的平抑，如图4和图5所示（其中DVR调节量见附录A图A2）。图5 控制前后下网点相对功率波动
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑用户调节行为随机性的空调负荷聚合功率模型[J]. 姜婷玉,鞠平,王冲. 电力系统自动化. 2020(03)
[2]Improving reliability of distribution networks using plug-in electric vehicles and demand response[J]. Omid SADEGHIAN,Morteza NAZARI-HERIS,Mehdi ABAPOUR,S.Saeid TAHERI,Kazem ZARE. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2019(05)
[3]频域分解和深度学习算法在短期负荷及光伏功率预测中的应用[J]. 张倩,马愿,李国丽,马金辉,丁津津. 中国电机工程学报. 2019(08)
[4]Three-stage method for intentional controlled islanding of power systems[J]. Shaoxiang XU,Shihong MIAO. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(04)
[5]含高比例户用光伏的低压配电网电压控制研究综述[J]. 蔡永翔,唐巍,徐鸥洋,张璐. 电网技术. 2018(01)
[6]基于电动汽车无功补偿的配电网电压调控策略[J]. 苏粟,胡勇,王玮,王世丹. 电力系统自动化. 2017(10)
[7]组合数值天气预报与地基云图的光伏超短期功率预测模型[J]. 朱想,居蓉蓉,程序,丁宇宇,周海. 电力系统自动化. 2015(06)
[8]配网统一电能质量控制器直流电容的容量计算与分析[J]. 王浩,刘进军,梅桂华. 电力系统保护与控制. 2014(09)
[9]基于EEMD-SVM方法的光伏电站短期出力预测[J]. 茆美琴,龚文剑,张榴晨,曹雨,徐海波. 中国电机工程学报. 2013(34)
[10]孤网运行与频率稳定研究综述[J]. 张健铭,毕天姝,刘辉,薛安成. 电力系统保护与控制. 2011(11)
博士论文
[1]配电网需求侧管理降耗激励机制研究[D]. 王均.电子科技大学 2018
硕士论文
[1]基于有功/无功协同优化的含DG配电网电压控制策略研究[D]. 罗荇子.湖南大学 2017
[2]主动配电网源网荷协调运行机制研究[D]. 徐荣华.华中科技大学 2015
本文编号：3003265
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3003265.html
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