CN104836226B - 基于四域多边形图谱的智能微电网控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于四域多边形图谱的智能微电网控制策略，依据系统的拓扑结构，建立微电网系统内分布式电源侧、负荷侧、并网点侧各节点有功功率、无功功率、电压及频率这四个状态量的动态制约关系，实时呈现包含有功功率、无功功率、电压及频率的四域多边形图谱；若各节点电气参数的实时监测结果发生超出稳态区域的波动，根据频率下垂特性曲线和电压下垂特性曲线的预演控制算法，计算出微电网系统内各节点状态的最佳控制方案；并根据四域多边形图谱呈现的理想预设情况对节点实施控制，使各节点的电气参数的波动回到稳态区域范围内；本发明综合分析评估微电网系统的运行状态，得到最佳调节方式和效果并实施控制，从而解决了微电网系统控制问题。

Description

基于四域多边形图谱的智能微电网控制策略

技术领域

本发明涉及一种基于四域多边形图谱的智能微电网控制策略，属于智能微电网技术领域。

背景技术

目前的微电网系统控制策略有：主从控制策略、对等控制策略、分层控制策略。微电网系统的运行模式为：并网运行时，各分布式电源均运行于定功率(P/Q)模式；离网运行时，主从控制的运行模式为：主电源运行于定电压/频率(V/f)模式，其他从电源运行于定功率(P/Q)模式；对等控制的运行模式为：各分布式电源通过调整各自输出电压的频率和幅值，使微电网达到一个新的稳态工作点，实现输出功率的合理分配；分层控制的运行模式为：智能微电网能量管理系统负责经济化的调配微电网内能量的潮流以及协调多个微电网联合控制，中间层的微电网中央控制器负责收集微电网中各智能化装置的信息以及采集本地的电气量信息综合调控微电网的运行，下层控制器主要包括分布式电源控制器和负荷控制器，负责微电网的暂态功率平衡和负荷管理。

现有的微电网控制策略往往只考虑设备层的频率电压控制，或者管理层的有功无功调度。当部分分布式电源的接入或退出使得微电网系统拓扑结构发生变化时，考虑系统内各节点的影响因子相对较少，系统化程度不足，很容易造成系统中关键节点控制环节丢失的现象。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于四域多边形图谱的智能微电网控制策略，依据微电网系统的拓扑结构，建立微电网系统内各节点有功功率、无功功率、电压及频率这四个关键状态量的动态制约关系，实时呈现包含有功功率、无功功率、电压及频率的四域多边形图谱，能够动态的综合分析、评估微电网系统的运行状态，得到最佳调节方式和效果并实施控制。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的基于四域多边形图谱的智能微电网控制策略，包括以下几个步骤：

S1：建立微电网系统拓扑结构图；

S2：根据微电网系统拓扑结构图中各分布式电源、转换元件、输电线路、负荷的参数特性，利用公式(1)建立不同运行模式、不同控制模式下系统内分布式电源侧、负荷侧、并网点侧各节点的有功功率P、无功功率Q、电压U及频率f之间的动态耦合关系；

式中U₁为输电线路始端电压、U₂为输电线路末端电压、x为输电线路电抗、δ为功率角、ΔP为功率偏差值、Δf为频率偏差值、k为频率偏差系数；

S3：对微电网系统拓扑结构图中各分布式电源侧、并网点侧、负荷侧各节点的有功功率P、无功功率Q、电压U及频率f进行实时监测；

S4：对微电网系统拓扑结构图中各分布式电源侧、并网点侧、负荷侧各节点实时监测到的参数在四域多边形图谱中进行可接受波动范围即稳态区域规定；

S5：对上述各节点的有功功率P、无功功率Q、电压U及频率f进行坐标归一化处理(现有的处理方法)，得到新坐标作为四域多边形图谱的坐标；并将各节点的有功功率P、无功功率Q、电压U及频率f记录在四域多边形图谱中；

S6：若各节点电气参数的实时监测结果发生超出稳态区域的波动时，根据频率下垂特性曲线和电压下垂特性曲线的预演控制策略(现有的控制策略)，计算出微电网系统内各节点状态的最佳控制方案(即根据下垂特性曲线将各节点的有功功率P、无功功率Q、电压U及频率f控制在四域多边形图谱的稳态区域内，此时的方案为最佳控制方案，此方法为现有技术，此处不再赘述)，并以四域多边形图谱形式实时呈现控制实施的结果；

S7：根据四域多边形图谱呈现的理想状态情况对上述发生超出稳态区域波动的节点实施最佳控制方案，使各节点的电气参数的波动回到稳态区域范围内；

S8：将各节点的电气参数在发生波动前、预演控制策略时、控制实施后的状态图图谱进行图形重合度记录；

S9：对步骤S8中微电网系统内各节点的状态图图谱进行微电网故障暂态分析(为现有的分析方法，此处不再赘述)，作为智能微电网控制系统策略选择的反馈依据。

步骤S6中，频率控制通过向左或者向右平行地移动频率下垂特性曲线保证频率为一个恒定值；电压控制通过向左或者向右平行地移动电压下垂特性曲线保证电压为一个恒定值。

本发明只是利用已有微电网系统控制策略作为各节点四域多边形图谱的技术依据，不额外添加硬件设备、在不增加系统配置复杂度的情况下，利用微电网系统内现有配置方便了智能微电网的优化控制；本发明可在微电网调试过程中，微电网运行人员通过预演不同控制策略对系统各节点电气参数的影响，提高了微电网系统控制策略实施的可靠性与准确度。

附图说明

图1为本发明的电压下垂特性曲线；

图2为本发明的频率下垂特性曲线；

图3为本发明的四域多边形图谱示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明的一种基于四域多边形图谱的智能微电网控制策略，有效解决了不同运行模式、不同控制模式条件下的微电网系统控制问题。

采用基于四域多边形图谱的智能微电网控制策略，依据微电网系统的拓扑结构，建立微电网系统内各节点有功功率、无功功率、电压及频率这四个关键状态量的动态制约关系，实时呈现包含有功功率、无功功率、电压及频率的四域多边形图谱，快速推算任一控制与调节对系统及相关特性的影响与趋势，高速动态的综合分析、评估微电网系统的运行状态，得到最佳调节方式和效果并实施控制。

本发明具体包括以下几个步骤：

S1：建立微电网系统拓扑结构图；

S2：根据微电网系统参数特性，根据公式1建立不同运行模式、不同控制模式下系统内各节点的有功功率、无功功率、电压及频率之间的动态耦合关系；

S3：对微电网系统内电源侧、并网点侧、负荷侧等关键节点的电气参数进行实时监测；

S4：对各节点的有用功率、无功功率、电压及频率参数进行可接受波动范围即稳态区域规定，根据允许偏差将图谱分为四个稳态状态域；

S5：对各节点的有功功率、无功功率、电压及频率这四个电气参数指标进行坐标归一化处理得到新坐标；

S6：若所述实时监测的监测结果发生超出稳态区域的波动，则根据所述的波动值，基于预设控制策略计算微电网系统内各节点电气参数的目标变化趋势并以四域多边形图谱形式实时呈现；

S7：根据图谱呈现的理想预设情况对所述节点实施控制，使所述节点电气参数的波动回到稳态区域范围内；

S8：将所述节点的电气参数在发生波动前、预演控制策略时、控制实施后的状态图图谱进行图形重合度记录与分析；

S9：对微电网系统内各节点的状态图图谱进行系统分析，作为智能微电网控制系统策略选择的反馈依据。

参见图1和图2，微电网系统主电源节点采用电压/频率(U/f)控制，由于下垂特性，随着微电网负荷的变化，将导致稳态频率和电压波动，这将取决于下垂特性和负荷的频率、电压敏感度。频率控制通过向左或者向右平行地移动频率下垂特性曲线保证频率在一个恒定值，类似地，电压控制通过向左或者向右调节电压下垂特性曲线保证电压在一个恒定值。

参见图3，微电网系统主电源节点的有功功率、无功功率、电压及频率这四个电气参数采用四域多边形图谱的形式记录当前的节点状态，当所述节点发生超出允许变差的波动时，根据频率下垂特性曲线和电压下垂特性曲线预演控制算法对所述节点状态特性的计算得出最佳控制方案，并将控制实施的结果呈现在图谱上。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.基于四域多边形图谱的智能微电网控制策略，其特征在于，包括以下几个步骤：

S1：建立微电网系统拓扑结构图；

S2：根据微电网系统拓扑结构图中各分布式电源、转换元件、输电线路、负荷的参数特性，利用公式(1)建立不同运行模式、不同控制模式下系统内分布式电源侧、负荷侧、并网点侧各节点的有功功率P、无功功率Q、电压U及频率f之间的动态耦合关系；

式中U₁为输电线路始端电压、U₂为输电线路末端电压、X为输电线路电抗、δ为功率角、ΔP为功率偏差值、Δf为频率偏差值、k为频率偏差系数；

S3：对微电网系统拓扑结构图中各分布式电源侧、并网点侧、负荷侧各节点的有功功率P、无功功率Q、电压U及频率f进行实时监测；

S4：对微电网系统拓扑结构图中各分布式电源侧、并网点侧、负荷侧各节点实时监测到的参数在四域多边形图谱中进行可接受波动范围即稳态区域规定；

S5：对上述各节点的有功功率P、无功功率Q、电压U及频率f进行坐标归一化处理，得到新坐标作为四域多边形图谱的坐标；并将各节点的有功功率P、无功功率Q、电压U及频率f记录在四域多边形图谱中；

S6：若各节点电气参数的实时监测结果发生超出稳态区域的波动时，根据频率下垂特性曲线和电压下垂特性曲线的预演控制策略，计算出微电网系统内各节点状态的最佳控制方案，并以四域多边形图谱形式实时呈现控制实施的结果；

S7：根据四域多边形图谱呈现的理想状态情况对上述发生超出稳态区域波动的节点实施最佳控制方案，使各节点的电气参数的波动回到稳态区域范围内；

S8：将各节点的电气参数在发生波动前、预演控制策略时、控制实施后的状态图图谱进行图形重合度记录；

S9：对步骤S8中微电网系统内各节点的状态图图谱进行微电网故障暂态分析，作为智能微电网控制系统策略选择的反馈依据；

步骤S6中，频率控制通过向左或者向右平行地移动频率下垂特性曲线保证频率为一个恒定值；电压控制通过向左或者向右平行地移动电压下垂特性曲线保证电压为一个恒定值。