基于案例推理的配電網主動電壓控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種主動配電網安全運行及預防控制方法。特別是設及一種基于案例 推理的配電網主動電壓控制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟發展，負荷逐年增加W及全球節能減排戰略的不斷推進，分布式能源 值istributedElnergyResource,DER)，特別是可再生 / 間歇式能源，微網（MicroGrid,MG) W及分布式儲能系統巧nergyStorageSystem,ESS),不斷地滲透至配電網，使得配電網面 臨越來越多的機遇與挑戰[1-4]，主要表現在；DER的并網運行，使得配電網成為具有多源 屬性的有源配電網絡，系統運行調控難度將增加。各種隨機因素和不確定因素在不同的時 間和空間尺度上相互疊加，使得智能配電系統成為相互禪合的強非線性復雜系統。新技術 的應用，使得配電網可控性，可觀測性和交互性有了顯著提升[1-2]。
[0003] 現階段，已有的配網控制管理系統無法完全適應上述變化，只能采取就地消納和 局部控制相結合的方式被動地接納DER。如：若D邸所發電力過剩，系統只能降低或切斷 D邸出力來平衡本地負載，D邸無法參與配電網的最優潮流運行；當配電網出現故障時，D邸 將退出運行或采用孤島運行，無法與配電自動化實現協調控制；各個MG之間獨立運行，缺 乏協調，對配電網經濟運行和安全性提升效果有限，使得MG自身優勢難W充分發揮；需求 側響應W及智能量測體系（AdvanceMeteringInfrastruc1:ure,AMI)，由于缺乏有效的綜 合控制決策系統而難W參與配電網的優化運行。一些配電網運營商不得不采用"lastin firstoff"的手段，即根據D邸并網時間的先后來硬性控制DER的運行狀態巧-4]。
[0004] 隨著配電管理和配電自動化系統的不斷完善，使得配電網具有了主動性的特征。 主動配電網（ActiveDistributionNetwork,ADN)是一種新型的、區別于微網的大規模分 布式電源接入配電網的方式，一方面可W協調控制包括分布式電源、儲能裝置、可控負荷、 需求側管理等在內的多種分布式能源，加大配電網對可再生能源的接納能力，提升配電網 的資產利用率；另一方面可W滿足更加高級的配電自動化應用，可W動態選擇經濟、可靠的 運行方式、拓撲結構，呈現出比傳統的配電網更加靈活的運行特征[5]。2010年CIGRE提出 了將主動配電網作為未來配網發展的主要技術方向之一。主動配電網的定義是由CIGRE的 C6. 11工作組提出的[6]，包括：
[0005] ?能夠根據實時的量測信息，主動地控制配網中的DER(包括：分布式電源，負荷 W及ESS等）的運行狀態；
[0006] ?配電網運營商（distributionnetworkoperator,DN0)可W通過改變網絡拓撲 結構來控制網內潮流；
[0007] ?能夠使D邸融合到配電網中而不是簡單的連接到配電網絡，在適當的監管和協 議下D邸可W承擔系統支持/管理的責任。
[000引近年來，歐盟提出將自動化、通信W及先進的電力電子等技術引入到配電網的主 動管理（ActiveDistributionNetworkManagement,ADM)之中，主導了ADM相關不范工 程[7];美國在主動配電網及其相關領域也開展了大量的研究工作；在我國由國網公司牽 頭實施的國家高技術研究發展計劃巧63計劃）"主動配電網關鍵技術研究及示范"也正在 開展針對主動配電網條件下的協同優化調度、交互控制技術等方面的研究。
[0009] 電壓的穩定對配電網優化運行，消納間歇性能源起到主導作用。利用主動配電網 的主動性可對不斷變化的配電網運行狀態進行實時監控及控制，W給出當前運行方式下配 電網最優運行狀態，在到達配網電壓運行限制時采取相應的控制措施，及時調整運行方式， 可W極大的提高網絡運行的安全性，具有重要現實意義。
[0010] 國內外已開展大量針對配電網電壓控制方法的研究工作；￥(^〇3博±等人分別驗 證了集中式電壓控制和分布式電壓控制下DG的滲透率。其中，集中式電壓控制根據量測系 統對網絡進行狀態估計，然后應用最優潮流（optimalpowerflow,OP巧對DG進行綜合調 度。而分布式電壓控制應用自動電壓調整設備（automaticvoltageregulator,AVR)結 合分布式電源功率因數調節來對電壓進行控制。在兩種控制方法下，DG的接入率都有明顯 的提高巧]。化'(1博±等人提出了一種控制AVC繼電器的電壓控制方法。該方法已經成功 的應用于英國的33/llkV變電站。該控制方法包含一個狀態估計模塊和一個控制器。狀 態估計模塊應用加權最小二乘法和牛頓-拉夫遜法計算網絡上每個節點的電壓期望值和 標準偏差。控制器則將計算出的電壓值與限值進行比對，如果存在電壓超限現象，控制器 則會通過調整AVC的目標電壓來控制化TC的分頭位置巧]。Bignucolo博：t等人于2008 年提出了一種配電管理系統協調控制器（distributionmanagementsystemcoordinated controller.DMSCC)。該種控制方法是將化TC控制與無功優化管理相協調。另外，DMSCC在 控制電壓的同時盡量減少對DG有功輸出的削減。同樣，DMSCC也具備一個狀態估計模塊，用 于加強控制器的效率和前瞻性[10]。化OU和Bialek教授于2007年提出了一種電壓敏感 因子的算法，用于存在多個DG的llkV配電網的電壓控制中。該種算法通過削減一個或多 個DG的有功輸出來實現電壓控制，而DG有功輸出削減的多少，W及哪個DG的有功將會削 減，則是由敏感因子決定的。敏感因子是WDG輸出最大化和網絡損耗最小化為優化目標， 并隨著網絡運行狀態的變化而實時變化[11]。
[0011] 然而，未來大規模的分布式電源將接入配電網，當前的配電網電壓控制方法具有 W下不足：
[0012] 1、無論是正常運行狀態下還是緊急狀態下的電壓控制往往是被動的，無法對系統 運行安全性情況起到充分的預警作用，不符合當今主動配電網的發展需求；
[0013] 2、當前的配電網電壓控制目標單一，無法充分計及配電網運行時大量外部不確定 因素，進而引發系統運行中的潛在安全性隱患。
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