CN108494001A - 分布式配电网络及分布式配电网中的节点设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种分布式配电网络及分布式电网中的节点设备。所述节点设备控制器、逆变更新装置和计量装置，其中控制器根据节点信息获取在前一控制周期来自电网节点的第一参数，以及提取在前一控制周期基于计量装置所计量的电参数所确定的第二参数；基于第一参数和第二参数确定在当前控制周期逆变器的目标供电信息；基于目标供电信息、线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制逆变器以调整节点设备的入网电压，以及在当前控制周期基于所计量的电参数更新第二参数；重复上述各步骤直至所计量的电参数满足分布式配电网对应于节点设备的供电优化条件。本申请解决了因节点中包含自供电系统而造成的对整个配电网的波动影响。

Description

分布式配电网络及分布式配电网中的节点设备
技术领域
本申请涉及电力电网技术领域，特别是涉及一种分布式配电网络及分布式配电网中的节点设备。
背景技术
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器和逆变器等部件将所产生的电能接入用户的供电线路，由此实现光伏发电装置为用户的用电系统进行电能补偿。
随着光伏发电装置成本的递降，光伏发电装置逐渐成为个人住户、厂区、商务园区等用户的选择。光伏发电装置接入用户的供电线路本质上改变了用户的用电系统的供电来源，即供电线路不仅与配电网相连，也与光伏发电装置相连。当用电系统的用电量大于光伏发电装置的供电量时，用电系统仍需要从配电网获取电能以维持用电需量，此时，光伏发电装置在对配电网无影响的前提下对用电系统进行了电能补偿；当用电系统的用电量小于等于光伏发电装置的供电量时，光伏发电装置所产生的多余电能将通过供电线路进入配电网，这使得用户所接入的配电网的电压整体升高，对于配电网来说，一方面，光伏发电装置的电能注入造成了整个配电网的电压波动，这不仅不利于配电网的全网电压稳定，也不利于配电网中各用户的用电设备的使用寿命；另一方面，光伏发电装置将电能注入配电网也可减轻配电网的供电压力，具有节能效果。因此，对用户侧安装的光伏发电装置提供给供电线路的电能进行调控。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种分布式配电网络及分布式配电网中的节点设备，用于解决现有技术中包含供电系统的配电网无法统一协调各节点供电系统的供电问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种分布式配电网，包括至少一个第一节点和至少一个第二节点；其中，所述第一节点包含逆变器，所述第一节点基于所述配电网中各节点间通信连接关系与至少一个所述第二节点通信连接，所述第一节点预获取所通信的各所述第二节点的节点信息、以及与所述第一节点和至少一个所述第二节点之间线路相关的线路参数；基于同步的控制周期各所述第一节点和第二节点执行以下操作以令各所述第一节点控制所包含的逆变器：
各所述第一节点根据所述节点信息与相应第二节点通信，并获取在前一控制周期所述第二节点所确定的第一参数；以及所述第一节点提取在前一控制周期基于所计量的电参数而确定的第二参数；各所述第一节点基于所述第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息；各所述第一节点基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整自身的入网电压，以及在当前控制周期基于自身所计量的所述第一节点的电参数更新所述第二参数；重复上述各步骤直至各所述第一节点所计量的电参数满足所述分布式配电网对应于各自的供电优化条件。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述第一节点与至少一个第二节点基于全通信网络结构进行通信连接；所述节点信息包括：各所述第二节点分别与所述第一节点在配电网中所共用的节点支路上的各节点。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述第一参数包括：与所述第二节点在所述配电网的供电路径相关的电压约束因数、和按照所述全通信网络结构进行通信的各电网络节点中根节点的电压；所述第二参数包括：所计量的电参数、基于所述本地电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数；所述线路参数包括：所述节点信息中各节点支路的线路阻抗。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述第一节点与至少一个第二节点基于配电网的供电结构进行通信连接；所述节点信息包括：所述第一节点的所有子节点的节点信息，以及所述第一节点的父节点的节点信息。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述第一参数包括：与所述父节点在所述配电网的供电路径相关的约束因数总和，和所述父节点的电压；所述第二参数包括：所计量的电参数、基于所述本地电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数；所述线路参数包括：所述第一节点与父节点之间的线路阻抗。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述各第一节点在前一控制周期内获取第一参数的步骤包括：获取来自子节点的电压约束因数，并结合所有子节点的电压约束因数和所计量的电参数的梯度确定所述第二参数中的电压约束因数；将所得到的第二参数中的电压约束因数发送给父节点，并接收所述父节点所反馈的第一参数。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述各第一节点在前一控制周期内还执行以下步骤：结合自身的电压约束因数和所述父节点所反馈的第一参数以得到所述第一节点的第一参数并反馈给所有子节点。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述各第一节点基于第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息的方式包括：基于所述第一参数和第二参数确定待调整的目标供电的偏移量；按照所述偏移量调整前一控制周期所确定的目标供电信息，得到所述逆变器在当前控制周期的目标供电信息。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述目标供电信息包括：用于调节所述第一节点向分布式配电网供电的供电频率的第一目标供电信息，和用于调节所述节点向分布式配电网供电的供电电压的第二目标供电信息；对应地，所述偏移量包括：用于调整所述第一目标供电信息的第一偏移量，和用于调整所述第二目标供电信息的第二偏移量；其中所述第一偏移量是基于前一控制周期所确定的第一目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第一参数中与第一目标供电信息相关的参数而确定的；所述第二偏移量是基于前一控制周期所确定的第二目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第二参数中与第二目标供电信息相关的参数而确定的。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述偏移量是将预设的供电成本函数进行梯度化处理得到的；其中，所述供电成本函数是在所述第一参数和第二参数约束基础上且基于供电成本最小化而构建的。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述供电优化条件包括：在当前控制周期所计量的电参数与参考电参数之间的误差在预设误差范围内。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述各第一节点还在一控制周期内作为第二节点执行以下步骤：获取用于请求第一参数的请求信息；基于所计量的电参数生成第一参数，并将所述第一参数反馈给发送所述请求信息的节点。
在所述第一方面的某些实施方式中，至少一个所述第二节点包含逆变器，并作为第一节点执行对逆变器的控制。
本申请第二方面提供一种分布式配电网中的节点设备，包括：逆变器，用于将自供电系统所产生的直流信号转换为符合用电系统所使用的交流电并输入用电系统所在供电线路中；计量装置，用于计量电参数；通信装置，用于配电网中各节点的通信结构与所述配电网中的电网节点进行数据通信；控制器与所述逆变器、通信装置和计量装置数据连接，预获取有基于所述分布式配电网中各节点间通信连接关系而确定的至少一个电网节点的节点信息和与所述节点设备和电网节点之间至少一个线路相关的线路参数，以及用于执行以下步骤：
根据所述节点信息获取在前一控制周期来自电网节点的第一参数，以及提取在前一控制周期基于所述计量装置所计量的电参数所确定的第二参数；基于所述第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息；基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整所述节点设备的入网电压，以及在当前控制周期基于所计量的电参数更新所述第二参数；重复上述各步骤直至所计量的电参数满足所述分布式配电网对应于所述节点设备的供电优化条件。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述通信装置与至少一个电网节点基于全通信网络结构通信连接；所述节点信息包括：各所述电网节点分别与所述节点设备在配电网中所共用的节点支路上的各电网节点。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述第一参数包括：与所述电网节点在所述配电网的供电路径相关的电压约束因数、和按照所述全通信网络结构进行通信的各电网络节点中根节点的电压；所述第二参数包括：所计量的电参数、基于所计量的电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数；所述线路参数包括：所述节点信息中各节点支路的线路阻抗。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述通信装置与至少一个电网节点基于配电网的供电结构进行通信连接；所述节点信息包括：所述节点设备的所有子节点的节点信息，以及所述节点设备的父节点的节点信息。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述第一参数包括：与所述父节点在所述配电网的供电路径相关的约束因数总和，和所述父节点的电压；所述第二参数包括：所计量的电参数、基于所计量的电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数；所述线路参数包括：所述节点设备与父节点之间的线路阻抗。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述控制器在前一控制周期内获取第一参数的步骤包括：获取来自子节点的电压约束因数，并结合所有子节点的电压约束因数和所计量的电参数的梯度确定所述第二参数中的电压约束因数；将所得到的第二参数中的电压约束因数发送给父节点，并接收所述父节点所反馈的第一参数。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述控制器在前一控制周期内还执行以下步骤：结合自身的电压约束因数和所述父节点所反馈的第一参数以得到所述节点设备的第一参数并反馈给所有子节点。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述控制器基于第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息的方式包括：基于所述第一参数和第二参数确定待调整的目标供电的偏移量；按照所述偏移量调整前一控制周期所确定的目标供电信息，得到所述逆变器在当前控制周期的目标供电信息。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述目标供电信息包括：用于调节所述节点设备向分布式配电网供电的供电频率的第一目标供电信息，和用于调节所述节点向分布式配电网供电的供电电压的第二目标供电信息；对应地，所述偏移量包括：用于调整所述第一目标供电信息的第一偏移量，和用于调整所述第二目标供电信息的第二偏移量；其中所述第一偏移量是基于前一控制周期所确定的第一目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第一参数中与第一目标供电信息相关的参数而确定的；所述第二偏移量是基于前一控制周期所确定的第二目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第二参数中与第二目标供电信息相关的参数而确定的。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述偏移量是将预设的供电成本函数进行梯度化处理得到的；其中，所述供电成本函数是在所述第一参数和第二参数约束基础上且基于供电成本最小化而构建的。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述供电优化条件包括：在当前控制周期所计量的电参数与参考电参数之间的误差在预设误差范围内。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述控制器在一控制周期内还执行以下步骤：获取用于请求第一参数的请求信息；基于所计量的电参数生成第一参数，并将所述第一参数反馈给发送所述请求信息的节点。
如上所述，本申请的分布式配电网络及分布式配电网中的节点设备，具有以下有益效果：本申请采用基于配电网整体优化模型并对应到每个节点的逆变器控制方案，实现了以整个配电网配电优化为目标各节点对逆变器的调控，由此解决了因节点中包含自供电系统而造成的对整个配电网的波动影响。除此之外，本申请还针对配电网中各节点不同通信结构进行参数优化，提高了整个调控效率。
附图说明
图1显示为本申请本地节点设备的一种结构示意图。
图2显示为本申请的控制方法中本地节点与其中一个电网节点之间进行数据交互的流程图。
图3显示为本申请分布式配电网中各节点采用全通信网络结构进行通信的配电网络和通信网络的结构示意图。
图4显示为本申请控制方法中本地节点与其中一个电网节点之间进行数据交互的又一实施方式的流程图。
图5显示为本申请配电网各节点采用配电网的供电线路进行通信的配电网络和通信网络的结构示意图。
图6显示为本申请控制方法在又一实施方式中的流程图。
图7显示为本申请本地节点Pj位于第二配电局域网中节点位置，即本地节点与至少一个电网节点基于全通信网络结构通信连接的示意图。
图8显示为本地节点Pj为第一配电局域网和第二配电局域网连接位置，即本地节点为第二根节点的示意图。
图9显示为本申请本地节点Pj位于第一配电局域网中且非第二根节点的位置的示意图。
图10显示为本申请控制系统的架构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一预设阈值可以被称作第二预设阈值，并且类似地，第二预设阈值可以被称作第一预设阈值，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一预设阈值和预设阈值均是在描述一个阈值，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个预设阈值。相似的情况还包括第一音量与第二音量。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加.此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合.因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
随着光伏发电装置、热能发电装置等自供电系统的普及应用和国家对清洁能源供电的鼓励政策，个人住户、企业、厂区等提高了安装自供电系统的积极性，然而，受使用自供电系统的用户对用电管控能力的差异，有些用户的自供电系统会持续地向配电网补充电能，由于电网具有局部电压与全网电压同步变化性，这使得一个用户节点向配电网中补充电能将导致整个配电网的电压出现波动，对整个接入所述配电网的用电系统造成设备损坏、增加电线噪声、产生电涌等危害。由于自供电系统的供电能力具有不稳定性，仅依靠配电网中的主控设备无法及时有效地响应配电网的电压波动。
为此，本申请提供一种分布式配电网，其通过配电节点与主电网连接，所述配电节点举例为配电站。所述分布式配电网上按照分支流状的供电网络结构分布有多个节点，其中，所述分支流状的供电网络结构举例为树状供电网络结构。本申请所提供的各示例中，藉由节点表示用户侧的供电线路接入配电网的装置。所述节点举例包括但不限于配电箱装置、计量装置等，所述节点可基于本申请所提供的各示例而推广至在实际应用中所使用的其他装置。所述节点能够获取用户侧计量装置所计量的电参数，且配置有逆变器和逆变器的控制器。其中，所述逆变器用于将节点中的自供电系统所产生的电能转换成用电系统所能使用的交流电。例如，逆变器将太阳能板所产生的电能转换成交流电通过节点传输至供电线路和配电网中。所述控制器根据本申请所提供的控制方式对逆变器进行控制以调整所在节点的入网电压。
在此，为提高整个配电网的电压稳定性，所述配电网中各节点控制器的控制操作并非孤立的。因此，各节点通过所述配电网或单独架设的通信网络进行数据通信。所述通信网络包括但不限于：自组网、局域网、移动网络等。所述配电网中至少存在两两通信的节点，并借助两两通信的节点实现配电网络所有节点可通信连接。例如，所述配电网中各节点基于配电网的供电网络结构而进行通信连接。又如，所述配电网中的所有节点按照全通信网络结构进行通信连接。再如，所述配电网中自配电节点开始的前M层节点采用配电网的供电网络结构而进行通信连接，且自(M+1)层之后的各节点按照全通信网络结构进行通信连接，其中，M>1。
在所述配电网中还设有监测器，用以监测配电网中的电参数，当所监测的电参数超出预设供电稳定条件区间时，所述监测器控制各节点中的控制器对逆变器进行控制。其中，所述监测器可以单独配置在配电网中，例如，所述监测器配置在配电节点的主控设备中，并当监测到配电节点可计量的电参数超出供电稳定条件区间时，通过通信链路向各配电网中各节点发送用于控制逆变器的启动指令。所述监测器还可以是各节点的控制器，即各控制器监测所在节点可计量的电参数，当监测到电参数不满足所在节点预设的供电优化条件(即供电稳定条件区间)时，通过通信链路向各配电网中各节点发送用于控制逆变器的启动指令。其中，所述启动指令可由下述步骤S110中所发出的请求REQ表示或单独描述。所述电参数包括但不限于瞬时电压、有效电压、功率、频率等。
为便于描述，现将配电网中的包含所述逆变器和控制器的节点称为本地节点(或叫第一节点)，将与本地节点进行数据传输的其他节点称为电网节点(或第二节点)。其中，所述配电网中的配电节点可被视为电网节点之一。电网节点仅用于说明其可按照下述各示例所述方式配合本地节点执行逆变器控制，事实上电网节点也可以包含所述逆变器和控制器，并作为本地节点执行下述各示例。
本地节点中的控制器基于本地节点在配电网中的节点位置、本地节点所计量的电参数和电网节点所提供的第一参数等而对逆变器进行控制，通过对逆变器的控制使本地节点的入网电压维持在预设供电优化条件之内。其中，所述供电优化条件是针对本地节点的可计量电参数而设置的限制条件，其目的是使所述分布式配电网整体供电稳定。由此可见，当所述配电网中多个包含逆变器的节点均通过本申请所提供的控制方式对逆变器进行控制后，能实现有效稳定整个分布式配电网的整体供电的目标。
在此，请参阅图1，其显示为本地节点设备的一种结构示意图。其中，所述本地节点1包括：逆变器11、计量装置14、控制器12、和通信装置13。
所述逆变器11安装在自供电系统2接入供电线路的位置处，其用于将自供电系统2所产生的直流信号转换为符合用电系统所使用的交流电并输入用电系统3所在供电线路中。在此，所述逆变器11中包含直流-交流转换单元和控制单元。所述直流-交流转换单元用于将所述自供电系统所产生的直流电转换成交流电，其包括但不限于：放大电路、直流变换电路、振荡电路和输出电压反馈电路等。
所述控制单元用于对所述直流-交流转换单元转换过程进行控制。所述控制单元将控制器所提供的控制信号转换成如PWM信号等电信号。所述控制单元包括但不限于：PWM控制器、门限电压控制器等。
所述计量装置14安装在本地节点中供电线路接入配电网的位置处，且用电系统3连接在所述计量装置14所接入的供电线路上。所述计量装置14用于计量本地节点的电参数。所述计量装置14还可以安装在逆变器11一侧，用于计量逆变器11所产出的电参数。所述计量装置14包括但不限于：电表、单独安装的采样电路。所计量的电参数包括但不限于：瞬时电压、有效电压、有功功率、频率，以及逆变器所产生的瞬时电压、有效电压、有功功率、频率等中的至少一种。
所述通信装置13用于与所述配电网中的电网节点进行数据通信。根据配电网中各节点的通信结构，所述通信装置13可基于有线线路进行通信连接，例如，借助电力线路进行通信连接，为此，所述通信装置13可内置在所述计量装置中。所述通信装置13也可以基于无线通信网络进行通信连接，例如，借助移动网络、无线自组网、或无线局域网进行通信连接，在此，所述通信装置可内置于控制器中。
所述控制器12与所述逆变器11、通信装置13和计量装置14数据连接。所述控制器12包括存储单元、处理单元。其中，所述存储单元可包括高速随机存取存储器，并且还可包括非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储器。所述存储单元还包括存储器控制器，其可控制诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。所述存储单元中存储有至少一个程序。
所述处理单元可操作地与存储器和/或非易失性存储设备耦接。更具体地，处理单元可执行在存储器和/或非易失性存储设备中存储的指令以在计算设备中执行操作，诸如生成控制指令并传递至逆变器和通信装置等。如此，处理单元可包括一个或多个通用微处理器、一个或多个专用处理器(ASIC)、一个或多个现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或它们的任何组合。所述处理单元用于调用所述存储单元中的程序以执行以下各示例中所提及的步骤。
本申请提供的一种逆变器控制方法。所述控制方法由所述控制器来执行。其中，为执行所述控制方法，所述控制器预先获得基于所述分布式配电网的分支流状网络连接关系而确定的至少一个电网节点的节点信息和与所述本地节点和电网节点之间至少一个线路相关的线路参数。其中，所述节点信息包括但不限于以下至少一种：节点ID、电网节点在配电网中的节点位置等。
在此，所述控制器预先获得基于所述分布式配电网的分支流状网络连接关系而确定的至少一个电网节点的节点信息的方式包括但不限于：
1)在配电网中的一节点中增加了自供电系统(如光伏发电装置)、逆变器和控制器，以使该节点成为所述本地节点，或在配电网中接入一新的本地节点，装配人员可以在新增的控制器中配置基于所述分布式配电网的分支流状网络连接关系而确定的各电网节点的节点信息。例如，装配人员根据配电网的节点分布，确定本地节点与配电网中具有一跳或多跳供电连接关系的电网节点以及所述本地节点的根节点(如配电节点或某一电网节点)的节点ID。
2)藉由通信机制中请求-响应操作将所述配电网中的各节点的节点信息进行交换。例如，配电网中各节点的通信连接关系与供电连接关系相同，当根节点利用通信网络逐个节点地广播获取节点信息的请求时，各节点根据所接收的请求信息确定相邻至少一跳的节点信息，并给予对应的响应以使处于配电网中的本地节点更新各电网节点的节点信息。又如，配电网中各节点的通信网络与配电网不同，配电节点在配电网每次更新节点后逐一更新各节点中的节点信息。
需要说明的是，上述本地节点预先获取节点信息的方式仅为举例而非对本申请的限制，事实上，根据各节点的通信组网方式，本地节点还可以采用其他通信方式获取各电网节点的节点信息。如利用自组网的建立通信连接的方式互通节点信息。在此不再一一详述。
随着节点信息一并预先被保存在本地节点的控制器的还包括：与所述本地节点和电网节点之间线路相关的线路参数。其中，所述线路参数至少包括配电网络部分节点支路上的线路阻抗；还可以包含对应至少一个节点信息的电压值等，例如，所述线路参数包括计算线路阻抗所需的线路长度、根节点(或父节点、或子节点)的电压值等。
请参见图2，其显示为本申请的控制方法中本地节点与其中一个电网节点之间进行数据交互的流程图。本领域技术人员在充分理解本申请技术方案的基础上，应理解本地节点不仅仅与一个电网节点进行通信，故图2仅用于示意性描述本地节点与电网节点的数据交互流程以及本地节点基于所述交互执行对逆变器控制的方式。
本地节点在每个控制周期内监测的入网电压，当监测到入网电压超出所述供电优化条件时，在当前控制周期内或下一控制周期内执行步骤S110。其中，所述控制周期同步于配电网中的所有节点，所述控制周期包括数据通信区间和控制区间，在同一数据通信区间内，本地节点的和电网节点的控制器分别执行步骤S110和S210，用以完成第一参数的确定和传输；在同一控制区间内，本地节点的控制器基于前一控制周期内所接收的第一参数执行步骤S120-S150。所述本地节点和电网节点可在第一个控制周期内仅执行步骤S110和S120，从第二个控制周期开始执行步骤S110、S210、S120-S150。为描述一个包含步骤S110、S210、以及S120-S150的过程，所述本地节点和电网节点在第t个控制周期内执行步骤S110和S210，在第(t+1)个控制周期内执行步骤S120-S150，其中t>1。
在步骤S110中，在第t个控制周期内，本地节点的控制器向配电网中至少预获取的各节点信息所对应的电网节点发出用于获取第一参数的请求REQ，以及基于所述本地节点所计量的电参数确定第二参数。
在此，本地节点的控制器可在第t个控制周期中的数据通信区间发出所述请求REQ，并确定第二参数；或者，本地节点的控制器可在第t个控制周期中的数据通信区间发出所述请求REQ，以及在第t个控制周期中的控制区间确定所述第二参数。
其中，所述REQ可仅发送给各节点信息所对应的电网节点，以供接收到所述REQ的电网节点执行步骤S210；或广播至整个配电网的各电网节点，以供每个电网节点执行步骤S210。
与此同时或与发送请求REQ无必然顺序地，所述控制器还获取本地节点所计量的本地电参数，所述本地电参数包括但不限于：本地节点的计量装置所计量得到的瞬时电压、有效电压、有功功率、频率，以及逆变器所产生的瞬时电压、有效电压、有功功率、频率等中的至少一种。所述第二参数包括：所计量的电参数、基于所述本地电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数。例如，所述与逆变器所产出的电能相关的参数包括逆变器在控制周期内所产生的有功功率和无功功率。例如，所述电压约束因数为拉格朗日因数。
在步骤S210中，在第t个控制周期内，电网节点在接收到所述请求REQ后，从自身的计量装置获取电网节点的电参数，并基于所获取的电参数确定第一参数。在此，所述电网节点可在第t个控制周期的数据通信区间内确定所述第一参数。其中，所述电参数包括但不限于：瞬时电压、有效电压、有功功率、频率等。所述第一参数包括但不限于：所获取的电参数、根据所计量电压的梯度而确定的约束因数中的至少一种。例如，所述约束因数为拉格朗日因数。所述电网节点将所得到的第一参数作为响应RES返回给本地节点。
本地节点的控制器在第t个控制周期内所得到的第一参数和第二参数将在第(t+1)个控制周期被调取，以用于执行步骤S120-S150。
在步骤S120中，在第(t+1)个控制周期的控制区间内，本地节点的控制器基于在第t个控制周期所得到的第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息。其中，所述目标供电信息是指与逆变器所产出的电能相关的目标参数。其中，所述目标参数包括但不限于逆变器所产出的目标电压、目标功率等。
在此，所述本地节点的控制器预设有基于所述第一参数和第二参数构建的计算算法，通过输入第一参数和第二参数并运行所述计算算法，得到在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息。所述计算算法包含迭代算法。例如，所述计算算法中包含用于迭代处理的偏移量，控制器通过输入第一参数和第二参数计算经偏移量调整后的目标供电信息。
在一些实施方式中，所述步骤S120包括：基于所述第一参数和第二参数确定待调整的目标供电的偏移量；以及按照所述偏移量调整前一控制周期所确定的目标供电信息，得到所述逆变器在当前控制周期的目标供电信息。例如，以由预设的系数α和所得到的第一参数和第二参数而构建一次迭代的偏移量，并按照所述偏移量迭代式地调整所述第二参数中与逆变器所产出的电能相关的参数，得到在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息。其中，所述系数α根据经验或预先模拟得到的。其中，所述偏移量是基于所述配电网的整体优化模型对应到本地节点而确定的，在每次迭代时，所述偏移量基于所接收的第一参数和第二参数而确定。在所述整体优化模型中，不仅考虑配电网整体电压稳定性，还可以考虑政府、电力公司对安装有自供电系统的节点的财政补贴，对应地，在每次迭代时所得到的偏移量反映了基于所述整体优化模型所产生的梯度变化。
在一具体示例中，所述偏移量是将预设的供电成本函数进行梯度化处理得到的。在此，根据配电网整体最优模型及其所依据的约束条件，所述供电成本函数包含：基于配电网各节点的入网电压偏差而设置的第一子函数、和基于本地节点的配电成本为凸函数而构建的第二子函数；所述供电成本函数还可以包含基于激励电价而构建的第三子函数。其中，所述第一子函数举例为其中，k为常数，vj为配电网中n个本地节点中第j个本地节点的入网电压，为配电网中第j个本地节点的参考电压。第二子函数举例为其中，为配电网中n个本地节点中第j个本地节点的逆变器所产出的有功功率，为所述第j个本地节点的逆变器所产出的无功功率；在此，所述是基于包含自供电系统的本地节点的无功功率成本为凸函数而构造的，例如，其中，β为常数，sj为所述第j个本地节点中功率平衡约束。第三子函数举例为净计量函数其中，πnm(*)是基于本地节点的电价和净计量价格和逆变器产出的有功功率与本地节点的消耗的有功功率之差而设置的收益函数。在一示例中所述供电成本函数为：
对应地，所述偏移量包括根据所述供电成本函数或基于所述供电成本函数的等价函数分别对有功功率和无功功率进行梯度处理而得到的。基于此，所述目标供电信息包括：用于调节所述本地节点向分布式配电网供电的供电频率的第一目标供电信息，和用于调节所述节点向分布式配电网供电的供电电压的第二目标供电信息；对应地，所述偏移量包括：用于调整所述第一目标供电信息的第一偏移量，和用于调整所述第二目标供电信息的第二偏移量。其中，所述第一偏移量是基于前一控制周期所确定的第一目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第一参数中与第一目标供电信息相关的参数而确定的，所述第二偏移量是基于前一控制周期所确定的第二目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第二参数中与第二目标供电信息相关的参数而确定的。
以所述第一目标供电信息为逆变器在第(t+1)控制周期内的目标有功功率第二目标供电信息为逆变器在第(t+1)控制周期内的目标无功功率为例，利用KKT(Kuhn-Tucker conditions，库恩塔克条件)将供电成本函数的优化转换为迭代算法为以下两个公式：
其中，第一偏移量是以α为系数的所述供电成本函数对的偏导，第二偏移量是以α为系数的所述供电成本函数对的偏导。
需要说明的是，上述第一目标供电信息和第二目标供电信息并非仅限于目标有功功率和目标无功功率，事实上目标有功功率也可作为第二目标供电信息以调节节点的入网电压，在此不再一一详述。
与此同时或与步骤S120无必然时序关系地，所述控制器还执行步骤S130，即在第(t+1)个控制周期内检测耗电信息。
在此，在第(t+1)个控制周期内，所述控制器可通过检测逆变器所产出的电参数得到逆变器所产出的供电信息，通过检测本地节点计量装置的电参数得到经供电补偿后的第一耗电信息；接着，根据所述第一耗电信息和供电信息确定本地节点中用电系统所消耗的第二耗电信息。其中，所述第二耗电信息为在第(t+1)个控制周期内的耗电信息。所述第二耗电信息举例为用电系统所消耗的有功功率和无功功率。
在得到所述目标供电信息和耗电信息后，所述控制器执行步骤S140。
在步骤S140中，基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整所述本地节点的入网电压。
在此，所述控制器中预设有基于本地节点在配电网中的位置而设置的包含所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息各参数的电压计算算法，所述控制器通过输入所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息并运行所述电压计算算法，得到按照目标供电信息调整逆变器后本地节点的入网电压。所述控制器控制逆变器并检测计量装置的实际入网电压达到所计算得到的入网电压。
在步骤S150中，在调整入网电压后，判断所述本地节点所计量的电参数是否满足所述分布式配电网在本地节点的供电优化条件，若是，则在第(t+2)控制周期内不再发出请求REQ，否则在第(t+1)个控制周期内，基于所述本地节点所计量的所述本地节点的电参数更新所述第二参数并重新执行步骤S110-S140，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。其中，所述供电优化条件是基于所述配电网的整体优化设计得到的。例如，所述供电优化条件为入网电压与预设参考电压的偏差小于预设偏差值η。其中，所述预设参考电压可以为一常量；或者基于所述本地节点在配电网中的位置预设的参数，当配电网接入一新节点或者退出一节点时，所述参考电压会被更新。又如，所述供电优化条件为第(t+1)个控制周期所调整后的入网电压与第t个控制周期所调整后的入网电压之间的偏差小于预设偏差值η。
当所述配电网中包含多个如本地节点的节点，各节点之间基于统一的控制周期并按照上述各步骤同步地调整各自逆变器，由于每个节点中的供电优化条件均为基于所述配电网的整体优化设计得到的，因此，各节点控制器的其实调整步调和调整终止步调能够保持一致。另外，本领域技术人员可根据上述各步骤的描述以及本地节点在配电网中的位置(如位于配电网的叶节点、根节点、或中间节点)为本地节点配置所能通信的电网节点的节点信息、第一参数、线路参数等。
请参阅图3，其显示为分布式配电网中各节点采用全通信网络结构进行通信的配电网络和通信网络的结构示意图。其中实线表示各节点的配电网络的供电连接关系、虚线表示各节点的全通信网络的通信连接关系。节点D为用于与主电网衔接的配电节点，节点Pj为包含自供电系统、逆变器和控制器的本地节点，节点Pk为所述配电网中其他位置的电网节点。其中，节点Pj中的控制器预获取有基于所述分布式配电网的分支流状网络连接关系而确定的至少一个电网节点的节点信息和与所述本地节点和电网节点之间线路相关的线路参数。在此，所述节点信息包括：所述分布式配电网中所有节点分别与所述本地节点所共用的节点支路上的各电网节点。例如，图3中，本地节点Pj与电网节点Pk均自配电节点D分流状电路连接而接入所述配电网，节点Pj与Pk之间共用的节点支路为节点D与节点P1之间的节点支路Lkj；以此类推，当k遍历整个配电网的节点数时，所述线路参数包括所有节点Pk与Pj之间的节点支路Lkj的线路阻抗，其中，k＝1,2…,n、且k≠j。
为此，所述本地节点的控制器中预获取的节点信息包括：各所述电网节点分别与所述本地节点在配电网中所共用的节点支路上的各电网节点。例如，如图3所示，节点Pj中保存的节点信息包括：节点支路Lkj上的节点信息包括节点D和节点P1的节点编号、或节点D和节点P1在配电网中的位置等。节点Pj中还保存的线路参数包括节点Pj与其父节点之间线路阻抗，还可以包括各节点支路Lkj的配电线路的线路阻抗，其中，k表示第k个电网节点，k需遍历整个配电网中的电网节点。
请参阅图4，显示为本申请的控制方法中本地节点与其中一个电网节点之间进行数据交互的又一实施方式的流程图。本领域技术人员在充分理解本申请技术方案的基础上，应理解本地节点不仅仅与一个电网节点进行通信，故图4仅用于示意性描述本地节点与电网节点的数据交互流程以及本地节点基于所述交互执行对逆变器控制的方式。
为方便描述下述各步骤仍以所述本地节点和电网节点在第t个控制周期内执行步骤S310和S410，在第(t+1)个控制周期内执行步骤S320-S350为例，其中t>1。另外，由于配电网中各电网节点采用全网通信连接，本地节点的入网电压可基于配电节点的电压、预获取的节点信息中各节点支路的线路阻抗、和本地节点中逆变器产生的功率与用电系统消耗的功率来确定。为此，基于图4中所提供的技术思想下，本实施方式可以通过以下各步骤取得上述相关参数，并通过控制逆变器使得本地节点的入网电压达到所计算的电压值。
在步骤S310中，在第t个控制周期内，本地节点的控制器向配电网中至少预获取的各节点信息所对应的电网节点发出用于获取第一参数的请求REQ，以及基于所述本地节点所计量的电参数确定第二参数。
在此，控制器通过广播或者按照节点信息点对点通信方式向全网各节点发出所述请求REQ。同时或无必然执行顺序地，读取本地节点的计量装置中的电参数；所述第二参数包括所计量的电参数、基于所述本地电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数等。例如，所述与逆变器所产出的电能相关的参数包括逆变器在第t个控制周期内所产生的有功功率和无功功率例如，所述电压约束因数为拉格朗日因数其中，为在第t个控制周期内本地节点Pj的拉格朗日因数，k为常数，为在第t控制周期内计量得到的入网电压，为基于配电网整体最优而对应至本地节点Pj的参考电压。
在步骤S410中，在第t个控制周期内，接收到所述请求REQ的各电网节点Pk和配电节点D从各自计量装置获取电参数，并基于所获取的电参数确定第一参数。其中，根据本地节点Pj待计算入网电压所需的参数，所述电网节点Pk和配电节点D所提供的第一参数可以相同或不同。在一具体示例中，各电网节点Pk的第一参数包括与所述电网节点在所述配电网的供电路径相关的电压约束因数；所述配电节点D的第一参数包括电压例如，第k个电网节点Pk所确定第一参数包括拉格朗日因数其中k为常数，为在第t控制周期内计量得到的入网电压，为基于配电网整体最优而对应至电网节点Pk的参考电压。又如第k个电网节点Pk中预设有线路阻抗Rkj，则所确定第一参数包括其中，Rkj为电网节点Pk与本地节点Pj在配电网中所共用的节点支路Lkj上的线路阻抗。
各电网节点Pk和配电节点D将所确定的第一参数反馈至本地节点Pj，并由本地节点Pj基于所获取的第一参数和第二参数执行步骤S320。
在步骤S320中，在第(t+1)个控制周期的控制区间内，本地节点Pj的控制器基于在第t个控制周期所得到的第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息。其中，所述目标供电信息是指与逆变器所产出的电能相关的目标参数。其中，所述目标参数包括但不限于逆变器所产出的目标电压、目标功率等。
在此，所述步骤S320的执行过程与前述步骤S120中相同或相似，在此不再详述。例如，根据供电成本函数而得到的第一偏移量第二偏移量其中，Rkj和Xkj分别为节点支路Lkj的线路阻抗的实部和虚部；所述迭代算法为以下两个公式：
利用上述迭代算法，控制器得到对逆变器控制的目标供电信息，即逆变器的目标有功功率和目标无功功率。
与此同时或与步骤S320无必然时序关系地，所述控制器还执行步骤S330，即在第(t+1)个控制周期内检测耗电信息。在此，所述步骤S330的执行过程与前述步骤S130的执行过程相同或相似，在此不再详述。
在步骤S340中，基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整所述本地节点的入网电压。在此，所述步骤S340的执行过程与前述步骤S140的执行过程相同或相似，在此不再详述。例如，待调整的入网电压所述控制器控制逆变器并检测计量装置的实际入网电压达到所计算得到的入网电压vj。
在步骤S350中，在调整入网电压后，判断所述本地节点所计量的电参数是否满足所述分布式配电网在本地节点的供电优化条件，若是，则在第(t+2)控制周期内不再发出请求REQ，否则在第(t+1)个控制周期内，基于所述本地节点所计量的所述本地节点的电参数更新所述第二参数并重新执行步骤S310-S340，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。
在此，所述步骤S350的执行过程与前述步骤S150的执行过程相通或相似，在此不再详述。例如，所述供电优化条件为第(t+1)个控制周期所调整后的入网电压与第t个控制周期所调整后的入网电压之间的偏差小于预设偏差值η，即当成立时，停止迭代，否则重新执行步骤S310-S340，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。
请参阅图5，其显示为配电网各节点采用配电网的供电线路进行通信的配电网络和通信网络的结构示意图。其中实线表示各节点的配电网络的供电连接关系、虚线表示各节点的全通信网络的通信连接关系。节点D为用于与主电网衔接的配电节点，节点Pj为包含自供电系统、逆变器和控制器的本地节点，节点Pk为所述配电网中其他位置的电网节点。其中，节点Pj中的控制器预获取有基于所述分布式配电网的分支流状网络连接关系而确定的至少一个电网节点的节点信息和与所述本地节点和电网节点之间线路相关的线路参数。其中，由于配电网各节点仅能与一跳节点通信，即本地节点Pj分别与所有子节点和父节点通信，按照步骤S310、S410、及S320-S350各步骤，本地节点Pj中的控制器可藉由迭代方式调整逆变器。由图5中本地节点Pj与电网节点Pk展示的通信链路显然长于图3中全网通信的通信链路，这使得一个控制周期中数据通信区间需预留最长链路的通信时长。为提高树状通信结构中本地节点Pj调整入网电压的效率，本申请提供又一种控制方法。其中，根据配电网各节点的通信结构，所述本地节点Pj的控制器中预获取的节点信息包括：本地节点Pj的所有子节点的节点信息，以及所述本地节点Pj的父节点的节点信息。本地节点Pj中还保存的线路参数包括所述本地节点与父节点之间的线路阻抗。例如，如图5所示，线路参数包括本地节点Pj与父节点Pi之间线路阻抗的实部Rj和虚部Xj。
请参阅图6，显示为所述控制方法在又一实施方式中的流程图。本领域技术人员在充分理解本申请技术方案的基础上，应理解本地节点不仅仅与一个电网节点进行通信，故图4仅用于示意性描述本地节点与电网节点的数据交互流程以及本地节点基于所述交互执行对逆变器控制的方式。
为方便描述下述各步骤仍以所述本地节点和电网节点在第t个控制周期内执行步骤S510和S610，在第(t+1)个控制周期内执行步骤S521-S550为例，其中t>1。另外，由于配电网中各电网节点采用树状通信连接，本地节点的入网电压可基于父节点的电压、预获取的本地节点Pj与父节点Pi之间的线路阻抗、和本地节点中逆变器产生的功率与用电系统消耗的功率来确定。为此，基于图6中所提供的技术思想下，本实施方式可以通过以下各步骤取得上述相关参数，并通过控制逆变器使得本地节点的入网电压达到所计算的电压值。
在步骤S510中，在第t个控制周期内，本地节点的控制器向配电网中至少预获取的各节点信息所对应的电网节点发出用于获取第一参数的请求REQ，以及基于所述本地节点所计量的电参数确定第二参数。
在此，在第t个控制周期内，控制器按照节点信息点对点通信方式向所有子节点和父节点发出所述请求REQ。各子节点将所述请求REQ转发给自己的子节点，直至转发至整个配电网中经由本地节点Pj供电连接的各叶节点；同时父节点将所述请求REQ逐层转发至根节点，以及经由所述父节点及父节点至根节点之间节点支路上的各节点接入配电网的所有其他节点。在所被通知的各节点中，采用自叶节点至根节点逐级传输的方式确定每个节点的电压约束因数。
例如，各叶节点Py将基于整体供电优化模型的电压梯度所得到的拉格朗日因数作为自己的电压约束因数并将反馈给自己的父节点Px,1，其中，表示在第t控制周期内节点Py所计量的入网电压，为整体供电优化模型对应到节点Py的参考电压；节点Px,1将基于整体供电优化模型的电压梯度所得到的拉格朗日因数作为自己的电压约束因数其中，Px,1表示叶节点Py向的父节点，y∈δ(x,1)表示叶节点Py为节点Px,1的子节点；逐层地，节点Px,1作为节点Px,2的子节点，将所得到的电压约束因数反馈给节点Px,2，以供节点Px,2按照求得自己的电压约束因数，其中，(x,a)表示自叶节点向根节点方向的第a层第x个节点，表示在第t控制周期内节点Px,a所计量的入网电压，为整体供电优化模型对应到节点Px,a的参考电压。如此迭代，直至本地节点Pj的各子节点执行步骤S610，即按照求得自己的电压约束因数并反馈给本地节点Pj，本地节点的控制器执行步骤S521和S522。
在步骤S521中，控制器获取来自子节点的电压约束因数，并结合所有子节点的电压约束因数和所计量的电参数的梯度确定所述第二参数中的电压约束因数。在本示例中，控制器按照得到自己的电压约束因数，并将其作为第二参数之一，其中，s∈δ(j)表示节点Ps为节点Pj的子节点。
在得到电压约束因数后，所述控制器执行步骤S522，即将所得到的第二参数中的电压约束因数发送给父节点Pi，由父节点按照公式确定自己的电压约束因数，直至根节点得到自己的电压约束因数。
在各节点计算自己的电压约束因数期间，本地节点的控制器还基于所计量的电参数和线路参数计算确定与逆变器所产出的电能相关的参数，如逆变器所产出的有功功率和无功功率等，并将其作为第二参数之一予以保存。
接续前述示例，在根节点按照得到电压约束因数后，自根节点向本地节点逐级反馈经累积的基于各级电压约束因数而确定的约束因数总和。各节点按照逐级反馈经累积的约束因数总和，其中，i'∈P(i,b)表示节点Pi'属于自根节点向第b层第i个节点供电连接的节点支路上的各节点。
当所述约束因数总和传递至本地节点Pj的父节点Pi时，父节点Pi按照公式累积计算后将所得到约束因数总和、及所计量的电参数作为第一参数一并反馈给本地节点Pj。
本地节点Pj中的控制器在第(t+1)个控制周期内执行步骤S530，即根据所获取的第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息。
在此，所述步骤S530与前述步骤S120的执行过程相通或相似，在此不再详述。例如，例如，根据供电成本函数而得到的第一偏移量第二偏移量其中，Ri'和Xi'分别为节点Pi'与其子节点之间的线路阻抗的实部和虚部，其中，节点Pi属于自根节点向本地节点Pj供电连接的节点支路上中的节点；所述迭代算法为以下两个公式：
利用上述迭代算法，控制器得到对逆变器控制的目标供电信息，即逆变器的目标有功功率和目标无功功率。
与此同时或与步骤S530无必然时序关系地，所述控制器还执行步骤S540，即在第(t+1)个控制周期内检测耗电信息。在此，所述步骤S540的执行过程与前述步骤S130的执行过程相同或相似，在此不再详述。
在步骤S550中，基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整所述本地节点的入网电压。在此，所述步骤S550的执行过程与前述步骤S140的执行过程相同或相似，在此不再详述。例如，按照树状通信结构，本地节点Pj将所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息输入公式vj＝vi+2(rjPj+xjQj)，得到在第(t+1)控制周期本地节点Pj待调整入网电压至vj。其中vi为本地节点Pj的父节点Pi的入网电压，Pj和Qj分别为本地节点的复功率的实部和虚部。所述控制器控制逆变器并检测计量装置的实际入网电压达到所计算得到的入网电压vj。
在步骤S560中，在调整入网电压后，判断所述本地节点所计量的电参数是否满足所述分布式配电网在本地节点的供电优化条件，若是，则在第(t+2)控制周期内不再发出请求REQ，否则在第(t+1)个控制周期内，基于所述本地节点所计量的所述本地节点的电参数更新所述第二参数并重新执行步骤S510-S550，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。
在此，所述步骤S560的执行过程与前述步骤S350的执行过程相通或相似，在此不再详述。
所述配电网各节点还可以采用混合了上述两种通信网络进行通信连接。其中，以配电节点为第一根节点的前M级节点采用配电网的供电线路进行通信连接，以第M级节点为第二根节点的各节点采用全通信连接。根据本地节点Pj在配电网中的位置，其控制器按照图4或图6所示的控制方式控制逆变器进行入网电压的调节。
为便于描述，将按照树状通信结构进行通信的各节点称为其构成第一配电局域网，将按照全网络通信结构进行通信的各节点(即虚线圈中的各电网节点)称为其构成第二配电局域网。
请参阅图7，其显示为本地节点Pj位于第二配电局域网中节点位置，即本地节点与至少一个电网节点基于全通信网络结构通信连接。本地节点Pj可按照图7所示的控制方法的技术思想对逆变器进行控制。与前述对应图3所描述的示例不同的是，本地节点Pj与所述第二配电局域网中的各电网节点进行数据交互，并通过所述第二根节点接入上层基于深度M的树状通信结构(第一配电局域网)中。故而，本地节点Pj的入网电压是基于第二根节点的电压、预获取的节点信息中各节点支路的线路阻抗、和本地节点中逆变器产生的功率与用电系统消耗的功率来确定，即公式中的v0为第二根节点的电压；此外，本地节点Pj中预获取的Rkj和Xkj分别为位于所述第二配电局域网中各节点Pk和本地节点Pj分别至第二根节点之间共用的节点支路的线路参数。例如，所述线路参数包括：图7中所示的节点P3与Pj之间的节点支路L3j的线路阻抗。本地节点Pj中预获取的节点信息同样为位于所述全通信网络结构中的各节点Pk的节点信息。
以图7中的本地节点位于所述配电局域网中、且非第二根节点为例描述所述控制方法的执行过程。在第t个控制周期内，本地节点的控制器向第二配电局域网中至少预获取的各节点信息所对应的电网节点发出用于获取第一参数的请求REQ，以及基于所述本地节点所计量的电参数确定第二参数。接收到所述请求REQ的各电网节点Pk和第二根节点从各自计量装置获取电参数，并基于所获取的电参数确定第一参数。在第(t+1)个控制周期的控制区间内，本地节点Pj的控制器基于在第t个控制周期所得到的第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息；以及基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整所述本地节点的入网电压。在调整入网电压后，判断所述本地节点所计量的电参数是否满足所述第二配电局域网在本地节点的供电优化条件，若是，则在第(t+2)控制周期内不再发出请求REQ，否则在第(t+1)个控制周期内，基于所述本地节点所计量的所述本地节点的电参数更新所述第二参数并重新执行上述过程，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。
请参阅图8，其显示为本地节点Pj为第一配电局域网和第二配电局域网连接位置，即本地节点为第二根节点。本地节点Pj可按照图6所示的控制方法的技术思想对逆变器进行控制。与前述对应图6所描述的示例不同的是，本地节点Pj与所述第一配电局域网中的父节点，以及第二配电局域网中所有电网节点进行数据交互。故而，本地节点Pj预获取的节点信息包括：父节点信息、第二配电局域网中所有电网节点的节点信息；本地节点Pj单次调节的入网电压是基于父根节点的电压、本地节点与父节点之间的线路阻抗、和本地节点中逆变器产生的功率与用电系统消耗的功率来确定，即公式vj＝vi+2(rjPj+xjQj)，其中，为得到按照步骤S510、S610、S521和S522的描述，本地节点通过基于来自第二配电局域网中所有电网节点的电压约束因数确定自身的电压约束因数，即按照公式其中，f∈σ(j)表示电网节点Pf位于以本地节点Pj为第二根节点的第二配电局域网中；再将所得到的电压约束因数传递给父节点，并由父节点逐级传递至第一根节点；再经过第一根节点向本地节点逐级反馈经累积的基于各级电压约束因数而确定的约束因数总和，以及父节点所一并反馈的父节点电压，本地节点的控制器通过执行步骤S530得到第(t+1)控制周期的有功功率和无功功率进而以根据公式vj＝vi+2(rjPj+xjQj)而得到的入网电压为目标对逆变器进行控制。在调整入网电压后，判断所述本地节点所计量的电参数是否满足所述分布式配电网在本地节点的供电优化条件，若是，则在第(t+2)控制周期内不再发出请求REQ，否则在第(t+1)个控制周期内，基于所述本地节点所计量的所述本地节点的电参数更新所述第二参数并重新执行上述过程，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。
请参阅图9，其显示为本地节点Pj位于第一配电局域网中且非第二根节点的位置，所述本地节点中控制器的执行过程与图5所对应的执行过程相同或相似，在此不再详述。其中，第二根节点所提供的电压约束因数是基于第二配电局域网中所有节点的电压约束因数而确定的，其确定方式与图8中所示的确定方式相同或相似，在此不再详述。
在分布式配电网中本地节点和电网节点是相对的，在所述配电网中有多个符合本地节点配置的节点，即节点中包含自供电系统、逆变器和控制器，则上述任一示例中所提及的内容，本地节点根据其与其他节点的位置关系，也会执行上述任一示例中电网节点所执行的各步骤，如获取用于请求第一参数的请求信息REQ，以及基于所计量的电参数生成第一参数，并将所述第一参数反馈给发送所述请求信息的节点。根据实际配电网的通信结构，所述第一参数至少是基于电参数生成的，还可如图6所提及的方式得到第一参数，在此不再重述。同样在所述配电网中有多个符合电网节点的节点，即根据本地节点所发出的指令配合本地节点执行逆变器控制操作的过程，在此不再赘述。
本申请采用基于配电网整体优化模型并对应到每个节点的逆变器控制方案，实现了以整个配电网配电优化为目标各节点对逆变器的调控，由此解决了因节点中包含自供电系统而造成的对整个配电网的波动影响。除此之外，本申请还针对配电网中各节点不同通信结构进行参数优化，提高了整个调控效率。
本申请还提供一种逆变器控制系统。所述控制系统包含安装在控制器中的软件和硬件。其中，所述控制器可以是前述各示例中所提及的控制器。
请参阅图10，其显示为本申请控制系统的架构示意图。所述控制系统包括：存储模块21、参数处理模块22、控制模块23、更新模块25和决策模块24。
所诉存储模块21中存储预先获得的基于所述分布式配电网的分支流状网络连接关系而确定的至少一个电网节点的节点信息、以及与所述本地节点和电网节点之间至少一个线路相关的线路参数。其中，所述节点信息包括但不限于以下至少一种：节点ID、电网节点在配电网中的节点位置等。
在此，所述存储模块经预先获得并存储的基于所述分布式配电网的分支流状网络连接关系而确定的至少一个电网节点的节点信息的方式包括但不限于：
1)在配电网中的一节点中增加了自供电系统(如光伏发电装置)、逆变器和控制器，以使该节点成为所述本地节点，或在配电网中接入一新的本地节点，装配人员可以在新增的控制器中配置基于所述分布式配电网的分支流状网络连接关系而确定的各电网节点的节点信息。例如，装配人员根据配电网的节点分布，确定本地节点与配电网中具有一跳或多跳供电连接关系的电网节点以及所述本地节点的根节点(如配电节点或某一电网节点)的节点ID。
2)藉由通信机制中请求-响应操作将所述配电网中的各节点的节点信息进行交换。例如，配电网中各节点的通信连接关系与供电连接关系相同，当根节点利用通信网络逐个节点地广播获取节点信息的请求时，各节点根据所接收的请求信息确定相邻至少一跳的节点信息，并给予对应的响应以使处于配电网中的本地节点更新各电网节点的节点信息。又如，配电网中各节点的通信网络与配电网不同，配电节点在配电网每次更新节点后逐一更新各节点中的节点信息。
需要说明的是，上述本地节点预先获取节点信息的方式仅为举例而非对本申请的限制，事实上，根据各节点的通信组网方式，本地节点还可以采用其他通信方式获取各电网节点的节点信息。如利用自组网的建立通信连接的方式互通节点信息。在此不再一一详述。
随着节点信息一并预先被保存在本地节点的存储模块中的还包括：与所述本地节点和电网节点之间线路相关的线路参数。其中，所述线路参数至少包括配电网络部分节点支路上的线路阻抗；还可以包含对应至少一个节点信息的电压值等，例如，所述线路参数包括计算线路阻抗所需的线路长度、根节点(或父节点、或子节点)的电压值等。
本地节点中的控制模块23在每个控制周期内监测的入网电压，当监测到入网电压超出所述供电优化条件时，在当前控制周期内或下一控制周期内启动参数处理模块22。其中，所述控制周期同步于配电网中的所有节点，所述控制周期包括数据通信区间和控制区间，在同一数据通信区间内，本地节点的参数处理模块22和电网节点的控制器分别执行步骤S110和S210，用以完成第一参数的确定和传输；在同一控制区间内，本地节点的控制器基于前一控制周期内所接收的第一参数执行步骤S120-S150。所述本地节点和电网节点可在第一个控制周期内仅执行步骤S110和S120，从第二个控制周期开始执行步骤S110、S210、S120-S150。为描述一个包含步骤S110、S210、以及S120-S150的过程，所述本地节点和电网节点在第t个控制周期内执行步骤S110和S210，在第(t+1)个控制周期内执行步骤S120-S150，其中t>1。
在步骤S110中，在第t个控制周期内，参数处理模块22向配电网中至少预获取的各节点信息所对应的电网节点发出用于获取第一参数的请求REQ，以及基于所述本地节点所计量的电参数确定第二参数。
在此，参数处理模块22可在第t个控制周期中的数据通信区间发出所述请求REQ，并确定第二参数；或者，参数处理模块22可在第t个控制周期中的数据通信区间发出所述请求REQ，以及在第t个控制周期中的控制区间确定所述第二参数。
其中，所述REQ可仅发送给各节点信息所对应的电网节点，以供接收到所述REQ的电网节点执行步骤S210；或广播至整个配电网的各电网节点，以供每个电网节点执行步骤S210。
与此同时或与发送请求REQ无必然顺序地，所述控制器还获取本地节点所计量的本地电参数，所述本地电参数包括但不限于：本地节点的计量装置所计量得到的瞬时电压、有效电压、有功功率、频率，以及逆变器所产生的瞬时电压、有效电压、有功功率、频率等中的至少一种。所述第二参数包括：所计量的电参数、基于所述本地电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数。例如，所述与逆变器所产出的电能相关的参数包括逆变器在控制周期内所产生的有功功率和无功功率。例如，所述电压约束因数为拉格朗日因数。
在步骤S210中，在第t个控制周期内，电网节点在接收到所述请求REQ后，从自身的计量装置获取电网节点的电参数，并基于所获取的电参数确定第一参数。在此，所述电网节点可在第t个控制周期的数据通信区间内确定所述第一参数。其中，所述电参数包括但不限于：瞬时电压、有效电压、有功功率、频率等。所述第一参数包括但不限于：所获取的电参数、根据所计量电压的梯度而确定的约束因数中的至少一种。例如，所述约束因数为拉格朗日因数。所述电网节点将所得到的第一参数作为响应RES返回给本地节点。
本地节点的控制器中控制模块23、更新模块25和决策模块24在第t个控制周期内所得到的第一参数和第二参数将在第(t+1)个控制周期被调取，以用于执行步骤S120-S150。
在步骤S120中，在第(t+1)个控制周期的控制区间内，控制模块23基于在第t个控制周期所得到的第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息。其中，所述目标供电信息是指与逆变器所产出的电能相关的目标参数。其中，所述目标参数包括但不限于逆变器所产出的目标电压、目标功率等。
在此，所述控制模块23预设有基于所述第一参数和第二参数构建的计算算法，通过输入第一参数和第二参数并运行所述计算算法，得到在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息。所述计算算法包含迭代算法。例如，所述计算算法中包含用于迭代处理的偏移量，控制器通过输入第一参数和第二参数计算经偏移量调整后的目标供电信息。
在一些实施方式中，所述步骤S120包括：基于所述第一参数和第二参数确定待调整的目标供电的偏移量；以及按照所述偏移量调整前一控制周期所确定的目标供电信息，得到所述逆变器在当前控制周期的目标供电信息。例如，以由预设的系数α和所得到的第一参数和第二参数而构建一次迭代的偏移量，并按照所述偏移量迭代式地调整所述第二参数中与逆变器所产出的电能相关的参数，得到在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息。其中，所述系数α根据经验或预先模拟得到的。其中，所述偏移量是基于所述配电网的整体优化模型对应到本地节点而确定的，在每次迭代时，所述偏移量基于所接收的第一参数和第二参数而确定。在所述整体优化模型中，不仅考虑配电网整体电压稳定性，还可以考虑政府、电力公司对安装有自供电系统的节点的财政补贴，对应地，在每次迭代时所得到的偏移量反映了基于所述整体优化模型所产生的梯度变化。
在一具体示例中，所述偏移量是将预设的供电成本函数进行梯度化处理得到的。在此，根据配电网整体最优模型及其所依据的约束条件，所述供电成本函数包含：基于配电网各节点的入网电压偏差而设置的第一子函数、和基于本地节点的配电成本为凸函数而构建的第二子函数；所述供电成本函数还可以包含基于激励电价而构建的第三子函数。其中，所述第一子函数举例为其中，k为常数，vj为配电网中n个本地节点中第j个本地节点的入网电压，为配电网中第j个本地节点的参考电压。第二子函数举例为其中，为配电网中n个本地节点中第j个本地节点的逆变器所产出的有功功率，为所述第j个本地节点的逆变器所产出的无功功率；在此，所述是基于包含自供电系统的本地节点的无功功率成本为凸函数而构造的，例如，其中，β为常数，sj为所述第j个本地节点中功率平衡约束。第三子函数举例为净计量函数其中，πnm(*)是基于本地节点的电价和净计量价格和逆变器产出的有功功率与本地节点的消耗的有功功率之差而设置的收益函数。在一示例中所述供电成本函数为：
对应地，所述偏移量包括根据所述供电成本函数或基于所述供电成本函数的等价函数分别对有功功率和无功功率进行梯度处理而得到的。基于此，所述目标供电信息包括：用于调节所述本地节点向分布式配电网供电的供电频率的第一目标供电信息，和用于调节所述节点向分布式配电网供电的供电电压的第二目标供电信息；对应地，所述偏移量包括：用于调整所述第一目标供电信息的第一偏移量，和用于调整所述第二目标供电信息的第二偏移量。其中，所述第一偏移量是基于前一控制周期所确定的第一目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第一参数中与第一目标供电信息相关的参数而确定的，所述第二偏移量是基于前一控制周期所确定的第二目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第二参数中与第二目标供电信息相关的参数而确定的。
以所述第一目标供电信息为逆变器在第(t+1)控制周期内的目标有功功率第二目标供电信息为逆变器在第(t+1)控制周期内的目标无功功率为例，利用KKT(Kuhn-Tucker conditions，库恩塔克条件)将供电成本函数的优化转换为迭代算法为以下两个公式：
其中，第一偏移量是以α为系数的所述供电成本函数对的偏导，第二偏移量是以α为系数的所述供电成本函数对的偏导。
需要说明的是，上述第一目标供电信息和第二目标供电信息并非仅限于目标有功功率和目标无功功率，事实上目标有功功率也可作为第二目标供电信息以调节节点的入网电压，在此不再一一详述。
与此同时或与步骤S120无必然时序关系地，所述控制模块23还执行步骤S130，即在第(t+1)个控制周期内检测耗电信息。
在此，在第(t+1)个控制周期内，所述控制模块23可通过检测逆变器所产出的电参数得到逆变器所产出的供电信息，通过检测本地节点计量装置的电参数得到经供电补偿后的第一耗电信息；接着，根据所述第一耗电信息和供电信息确定本地节点中用电系统所消耗的第二耗电信息。其中，所述第二耗电信息为在第(t+1)个控制周期内的耗电信息。所述第二耗电信息举例为用电系统所消耗的有功功率和无功功率。
在得到所述目标供电信息和耗电信息后，所述控制模块23执行步骤S140。
在步骤S140中，基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整所述本地节点的入网电压。
在此，所述控制模块23中预设有基于本地节点在配电网中的位置而设置的包含所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息各参数的电压计算算法，所述控制器通过输入所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息并运行所述电压计算算法，得到按照目标供电信息调整逆变器后本地节点的入网电压。所述控制模块23控制逆变器并检测计量装置的实际入网电压达到所计算得到的入网电压。
在步骤S150中，在调整入网电压后，决策模块24判断所述本地节点所计量的电参数是否满足所述分布式配电网在本地节点的供电优化条件，若是，则在第(t+2)控制周期内不再发出请求REQ，否则在第(t+1)个控制周期内，更新模块25基于所述本地节点所计量的所述本地节点的电参数更新所述第二参数，并由决策模块24重新启动参数处理模块22、控制模块23和更新模块25，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。其中，所述供电优化条件是基于所述配电网的整体优化设计得到的。例如，所述供电优化条件为入网电压与预设参考电压的偏差小于预设偏差值η。其中，所述预设参考电压可以为一常量；或者基于所述本地节点在配电网中的位置预设的参数，当配电网接入一新节点或者退出一节点时，所述参考电压会被更新。又如，所述供电优化条件为第(t+1)个控制周期所调整后的入网电压与第t个控制周期所调整后的入网电压之间的偏差小于预设偏差值η。
当所述配电网中包含多个如本地节点的节点，各节点之间基于统一的控制周期并按照上述各步骤同步地调整各自逆变器，由于每个节点中的供电优化条件均为基于所述配电网的整体优化设计得到的，因此，各节点控制器的其实调整步调和调整终止步调能够保持一致。另外，本领域技术人员可根据上述各步骤的描述以及本地节点在配电网中的位置(如位于配电网的叶节点、根节点、或中间节点)为本地节点配置所能通信的电网节点的节点信息、第一参数、线路参数等。
请参阅图3，其显示为分布式配电网中各节点采用全通信网络结构进行通信的配电网络和通信网络的结构示意图。其中实线表示各节点的配电网络的供电连接关系、虚线表示各节点的全通信网络的通信连接关系。节点D为用于与主电网衔接的配电节点，节点Pj为包含自供电系统、逆变器和控制器的本地节点，节点Pk为所述配电网中其他位置的电网节点。其中，节点Pj中的控制器预获取有基于所述分布式配电网的分支流状网络连接关系而确定的至少一个电网节点的节点信息和与所述本地节点和电网节点之间线路相关的线路参数。在此，所述节点信息包括：所述分布式配电网中所有节点分别与所述本地节点所共用的节点支路上的各电网节点。例如，图3中，本地节点Pj与电网节点Pk均自配电节点D分流状电路连接而接入所述配电网，节点Pj与Pk之间共用的节点支路为节点D与节点P1之间的节点支路Lkj；以此类推，当k遍历整个配电网的节点数时，所述线路参数包括所有节点Pk与Pj之间的节点支路Lkj的线路阻抗，其中，k＝1,2…,n、且k≠j。
为此，所述本地节点的控制器中预获取的节点信息包括：各所述电网节点分别与所述本地节点在配电网中所共用的节点支路上的各电网节点。例如，如图3所示，节点Pj中保存的节点信息包括：节点支路Lkj上的节点信息包括节点D和节点P1的节点编号、或节点D和节点P1在配电网中的位置等。节点Pj中还保存的线路参数包括节点Pj与其父节点之间线路阻抗，还可以包括各节点支路Lkj的配电线路的线路阻抗，其中，k表示第k个电网节点，k需遍历整个配电网中的电网节点。
请参阅图4，显示为本申请的控制方法中本地节点与其中一个电网节点之间进行数据交互的又一实施方式的流程图。本领域技术人员在充分理解本申请技术方案的基础上，应理解本地节点不仅仅与一个电网节点进行通信，故图4仅用于示意性描述本地节点与电网节点的数据交互流程以及本地节点基于所述交互执行对逆变器控制的方式。
为方便描述下述各步骤仍以所述本地节点和电网节点在第t个控制周期内执行步骤S310和S410，在第(t+1)个控制周期内所述本地节点执行步骤S320-S350为例，其中t>1。另外，由于配电网中各电网节点采用全网通信连接，本地节点的入网电压可基于配电节点的电压、预获取的节点信息中各节点支路的线路阻抗、和本地节点中逆变器产生的功率与用电系统消耗的功率来确定。为此，基于图4中所提供的技术思想下，本实施方式可以通过以下各步骤取得上述相关参数，并通过控制逆变器使得本地节点的入网电压达到所计算的电压值。
在步骤S310中，在第t个控制周期内，参数处理模块向配电网中至少预获取的各节点信息所对应的电网节点发出用于获取第一参数的请求REQ，以及基于所述本地节点所计量的电参数确定第二参数。
在此，控制器通过广播或者按照节点信息点对点通信方式向全网各节点发出所述请求REQ。同时或无必然执行顺序地，读取本地节点的计量装置中的电参数；所述第二参数包括所计量的电参数、基于所述本地电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数等。例如，所述与逆变器所产出的电能相关的参数包括逆变器在第t个控制周期内所产生的有功功率和无功功率例如，所述电压约束因数为拉格朗日因数其中，为在第t个控制周期内本地节点Pj的拉格朗日因数，k为常数，为在第t控制周期内计量得到的入网电压，为基于配电网整体最优而对应至本地节点Pj的参考电压。
在步骤S410中，在第t个控制周期内，参数处理模块接收到所述请求REQ的各电网节点Pk和配电节点D从各自计量装置获取电参数，并基于所获取的电参数确定第一参数。其中，根据本地节点Pj待计算入网电压所需的参数，所述电网节点Pk和配电节点D所提供的第一参数可以相同或不同。在一具体示例中，各电网节点Pk的第一参数包括与所述电网节点在所述配电网的供电路径相关的电压约束因数；所述配电节点D的第一参数包括电压例如，第k个电网节点Pk所确定第一参数包括拉格朗日因数其中k为常数，为在第t控制周期内计量得到的入网电压，为基于配电网整体最优而对应至电网节点Pk的参考电压。又如第k个电网节点Pk中预设有线路阻抗Rkj，则所确定第一参数包括其中，Rkj为电网节点Pk与本地节点Pj在配电网中所共用的节点支路Lkj上的线路阻抗。
各电网节点Pk和配电节点D将所确定的第一参数反馈至本地节点Pj，并由本地节点Pj的参数处理模块基于所获取的第一参数和第二参数启动控制模块。
在步骤S320中，在第(t+1)个控制周期的控制区间内，控制模块基于在第t个控制周期所得到的第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息。其中，所述目标供电信息是指与逆变器所产出的电能相关的目标参数。其中，所述目标参数包括但不限于逆变器所产出的目标电压、目标功率等。
在此，所述步骤S320的执行过程与前述步骤S120中相同或相似，在此不再详述。例如，根据供电成本函数而得到的第一偏移量第二偏移量其中，Rkj和Xkj分别为节点支路Lkj的线路阻抗的实部和虚部；所述迭代算法为以下两个公式：
利用上述迭代算法，控制模块得到对逆变器控制的目标供电信息，即逆变器的目标有功功率和目标无功功率。
与此同时或与步骤S320无必然时序关系地，所述控制模块还执行步骤S330，即在第(t+1)个控制周期内检测耗电信息。在此，所述步骤S330的执行过程与前述步骤S130的执行过程相同或相似，在此不再详述。
在步骤S340中，控制模块基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整所述本地节点的入网电压。在此，所述步骤S340的执行过程与前述步骤S140的执行过程相同或相似，在此不再详述。例如，待调整的入网电压所述控制模块控制逆变器并检测计量装置的实际入网电压达到所计算得到的入网电压vj。
在步骤S350中，在调整入网电压后，决策模块判断所述本地节点所计量的电参数是否满足所述分布式配电网在本地节点的供电优化条件，若是，则在第(t+2)控制周期内不再发出请求REQ，否则在第(t+1)个控制周期内，更新模块基于所述本地节点所计量的所述本地节点的电参数更新所述第二参数，并由决策模块重新启动参数处理模块、控制模块和更新模块，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。
在此，所述步骤S350的执行过程与前述步骤S150的执行过程相通或相似，在此不再详述。例如，所述供电优化条件为第(t+1)个控制周期所调整后的入网电压与第t个控制周期所调整后的入网电压之间的偏差小于预设偏差值η，即当成立时，停止迭代，否则重新执行步骤S310-S340，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。
请参阅图5，其显示为配电网各节点采用配电网的供电线路进行通信的配电网络和通信网络的结构示意图。其中实线表示各节点的配电网络的供电连接关系、虚线表示各节点的全通信网络的通信连接关系。节点D为用于与主电网衔接的配电节点，节点Pj为包含自供电系统、逆变器和控制器的本地节点，节点Pk为所述配电网中其他位置的电网节点。其中，节点Pj中的控制器预获取有基于所述分布式配电网的分支流状网络连接关系而确定的至少一个电网节点的节点信息和与所述本地节点和电网节点之间线路相关的线路参数。其中，由于配电网各节点仅能与一跳节点通信，即本地节点Pj分别与所有子节点和父节点通信，按照步骤S310、S410、及S320-S350各步骤，本地节点Pj中的控制器可藉由迭代方式调整逆变器。由图5中本地节点Pj与电网节点Pk展示的通信链路显然长于图3中全网通信的通信链路，这使得一个控制周期中数据通信区间需预留最长链路的通信时长。为提高树状通信结构中本地节点Pj调整入网电压的效率，本申请提供又一种控制方法。其中，根据配电网各节点的通信结构，所述本地节点Pj的控制器中预获取的节点信息包括：本地节点Pj的所有子节点的节点信息，以及所述本地节点Pj的父节点的节点信息。本地节点Pj中还保存的线路参数包括所述本地节点与父节点之间的线路阻抗。例如，如图5所示，线路参数包括本地节点Pj与父节点Pi之间线路阻抗的实部Rj和虚部Xj。
请参阅图6，显示为所述控制方法在又一实施方式中的流程图。本领域技术人员在充分理解本申请技术方案的基础上，应理解本地节点不仅仅与一个电网节点进行通信，故图6仅用于示意性描述本地节点与各节点的数据交互流程以及本地节点基于所述交互执行对逆变器控制的方式。
为方便描述下述各步骤仍以所述本地节点和电网节点在第t个控制周期内执行步骤S510和S610，在第(t+1)个控制周期内执行步骤S521-S550为例，其中t>1。另外，由于配电网中各电网节点采用树状通信连接，本地节点的入网电压可基于父节点的电压、预获取的本地节点Pj与父节点Pi之间的线路阻抗、和本地节点中逆变器产生的功率与用电系统消耗的功率来确定。为此，基于图6中所提供的技术思想下，本实施方式可以通过以下各步骤取得上述相关参数，并通过控制逆变器使得本地节点的入网电压达到所计算的电压值。
在步骤S510中，在第t个控制周期内，参数处理模块向配电网中至少预获取的各节点信息所对应的电网节点发出用于获取第一参数的请求REQ，以及基于所述本地节点所计量的电参数确定第二参数。
在此，在第t个控制周期内，参数处理模块按照节点信息点对点通信方式向所有子节点和父节点发出所述请求REQ。各子节点将所述请求REQ转发给自己的子节点，直至转发至整个配电网中经由本地节点Pj供电连接的各叶节点；同时父节点将所述请求REQ逐层转发至根节点，以及经由所述父节点及父节点至根节点之间节点支路上的各节点接入配电网的所有其他节点。在所被通知的各节点中，采用自叶节点至根节点逐级传输的方式确定每个节点的电压约束因数。
例如，各叶节点Py将基于整体供电优化模型的电压梯度所得到的拉格朗日因数作为自己的电压约束因数并将反馈给自己的父节点Px,1，其中，表示在第t控制周期内节点Py所计量的入网电压，为整体供电优化模型对应到节点Py的参考电压；节点Px,1将基于整体供电优化模型的电压梯度所得到的拉格朗日因数作为自己的电压约束因数其中，Px,1表示叶节点Py向的父节点，y∈δ(x,1)表示叶节点Py为节点Px,1的子节点；逐层地，节点Px,1作为节点Px,2的子节点，将所得到的电压约束因数反馈给节点Px,2，以供节点Px,2按照求得自己的电压约束因数，其中，(x,a)表示自叶节点向根节点方向的第a层第x个节点，表示在第t控制周期内节点Px,a所计量的入网电压，为整体供电优化模型对应到节点Px,a的参考电压。如此迭代，直至本地节点Pj的各子节点执行步骤S610，即按照求得自己的电压约束因数并反馈给本地节点Pj，本地节点的控制器执行步骤S521和S522。
在步骤S521中，参数处理模块获取来自子节点的电压约束因数，并结合所有子节点的电压约束因数和所计量的电参数的梯度确定所述第二参数中的电压约束因数。在本示例中，控制器按照得到自己的电压约束因数，并将其作为第二参数之一，其中，s∈δ(j)表示节点Ps为节点Pj的子节点。
在得到电压约束因数后，所述参数处理模块执行步骤S522，即将所得到的第二参数中的电压约束因数发送给父节点Pi，由父节点按照公式确定自己的电压约束因数，直至根节点得到自己的电压约束因数。
在各节点计算自己的电压约束因数期间，参数处理模块还基于所计量的电参数和线路参数计算确定与逆变器所产出的电能相关的参数，如逆变器所产出的有功功率和无功功率等，并将其作为第二参数之一予以保存。
接续前述示例，在根节点按照得到电压约束因数后，自根节点向本地节点逐级反馈经累积的基于各级电压约束因数而确定的约束因数总和。各节点按照逐级反馈经累积的约束因数总和，其中，i'∈P(i,b)表示节点Pi'属于自根节点向第b层第i个节点供电连接的节点支路上的各节点。
当所述约束因数总和传递至本地节点Pj的父节点Pi时，父节点Pi按照公式累积计算后将所得到约束因数总和、及所计量的电参数作为第一参数一并反馈给本地节点Pj。
本地节点Pj中的控制器的控制模块在第(t+1)个控制周期内执行步骤S530，即根据所获取的第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息。
在此，所述步骤S530与前述步骤S120的执行过程相通或相似，在此不再详述。例如，例如，根据供电成本函数而得到的第一偏移量第二偏移量其中，Ri'和Xi'分别为节点Pi'与其子节点之间的线路阻抗的实部和虚部，其中，节点Pi属于自根节点向本地节点Pj供电连接的节点支路上中的节点；所述迭代算法为以下两个公式：
利用上述迭代算法，控制模块得到对逆变器控制的目标供电信息，即逆变器的目标有功功率和目标无功功率。
与此同时或与步骤S530无必然时序关系地，所述控制模块还执行步骤S540，即在第(t+1)个控制周期内检测耗电信息。在此，所述步骤S540的执行过程与前述步骤S130的执行过程相同或相似，在此不再详述。
在步骤S550中，控制模块基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整所述本地节点的入网电压。在此，所述步骤S550的执行过程与前述步骤S140的执行过程相同或相似，在此不再详述。例如，按照树状通信结构，本地节点Pj将所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息输入公式vj＝vi+2(rjPj+xjQj)，得到在第(t+1)控制周期本地节点Pj待调整入网电压至vj。其中vi为本地节点Pj的父节点Pi的入网电压，Pj和Qj分别为本地节点的复功率的实部和虚部。所述控制模块控制逆变器并检测计量装置的实际入网电压达到所计算得到的入网电压vj。
在步骤S560中，在调整入网电压后，决策模块判断所述本地节点所计量的电参数是否满足所述分布式配电网在本地节点的供电优化条件，若是，则在第(t+2)控制周期内不再发出请求REQ，否则在第(t+1)个控制周期内，更新模块基于所述本地节点所计量的所述本地节点的电参数更新所述第二参数并由决策模块重新启动参数处理模块、控制模块和决策模块，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。
在此，所述步骤S560的执行过程与前述步骤S350的执行过程相通或相似，在此不再详述。
所述配电网各节点还可以采用混合了上述两种通信网络进行通信连接。其中，以配电节点为第一根节点的前M级节点采用配电网的供电线路进行通信连接，以第M级节点为第二根节点的各节点采用全通信连接。根据本地节点Pj在配电网中的位置，其控制器按照图4或图6所示的控制方式控制逆变器进行入网电压的调节。
为便于描述，将按照树状通信结构进行通信的各节点称为其构成第一配电局域网，将按照全网络通信结构进行通信的各节点(即虚线圈中的各电网节点)称为其构成第二配电局域网。
请参阅图7，其显示为本地节点Pj位于第二配电局域网中节点位置，即本地节点与至少一个电网节点基于全通信网络结构通信连接。本地节点Pj可按照图7所示的控制方法的技术思想对逆变器进行控制。与前述对应图3所描述的示例不同的是，本地节点Pj的参数处理模块与所述第二配电局域网中的各电网节点进行数据交互，并通过所述第二根节点接入上层基于深度M的树状通信结构(第一配电局域网)中。故而，本地节点Pj的入网电压是基于第二根节点的电压、预获取的节点信息中各节点支路的线路阻抗、和本地节点中逆变器产生的功率与用电系统消耗的功率来确定，即公式中的v0为第二根节点的电压；此外，本地节点Pj中预获取的Rkj和Xkj分别为位于所述第二配电局域网中各节点Pk和本地节点Pj分别至第二根节点之间共用的节点支路的线路参数。例如，所述线路参数包括：图7中所示的节点P3与Pj之间的节点支路L3j的线路阻抗。本地节点Pj中预获取的节点信息同样为位于所述全通信网络结构中的各节点Pk的节点信息。
以图7中的本地节点位于所述配电局域网中、且非第二根节点为例描述所述控制方法的执行过程。在第t个控制周期内，本地节点的控制器向第二配电局域网中至少预获取的各节点信息所对应的电网节点发出用于获取第一参数的请求REQ，以及基于所述本地节点所计量的电参数确定第二参数。接收到所述请求REQ的各电网节点Pk和第二根节点从各自计量装置获取电参数，并基于所获取的电参数确定第一参数。在第(t+1)个控制周期的控制区间内，本地节点Pj的控制器中控制模块基于在第t个控制周期所得到的第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息；以及基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整所述本地节点的入网电压。在调整入网电压后，决策模块判断所述本地节点所计量的电参数是否满足所述第二配电局域网在本地节点的供电优化条件，若是，则在第(t+2)控制周期内不再发出请求REQ，否则在第(t+1)个控制周期内，更新模块基于所述本地节点所计量的所述本地节点的电参数更新所述第二参数并由决策模块启动重新执行上述过程，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。
请参阅图8，其显示为本地节点Pj为第一配电局域网和第二配电局域网连接位置，即本地节点为第二根节点。本地节点Pj可按照图6所示的控制方法的技术思想对逆变器进行控制。与前述对应图6所描述的示例不同的是，本地节点Pj与所述第一配电局域网中的父节点，以及第二配电局域网中所有电网节点进行数据交互。故而，本地节点Pj预获取的节点信息包括：父节点信息、第二配电局域网中所有电网节点的节点信息；本地节点Pj中的控制模块单次调节的入网电压是基于父根节点的电压、本地节点与父节点之间的线路阻抗、和本地节点中逆变器产生的功率与用电系统消耗的功率来确定，即公式vj＝vi+2(rjPj+xjQj)，其中，为得到参数处理模块和控制模块按照步骤S510、S610、S521和S522的描述，本地节点中的参数处理模块通过基于来自第二配电局域网中所有电网节点的电压约束因数确定自身的电压约束因数，即按照公式其中，f∈σ(j)表示电网节点Pf位于以本地节点Pj为第二根节点的第二配电局域网中；再将所得到的电压约束因数传递给父节点，并由父节点逐级传递至第一根节点；再经过第一根节点向本地节点逐级反馈经累积的基于各级电压约束因数而确定的约束因数总和，以及父节点所一并反馈的父节点电压，本地节点的控制器中的控制模块通过执行步骤S530得到第(t+1)控制周期的有功功率和无功功率进而以根据公式vj＝vi+2(rjPj+xjQj)而得到的入网电压为目标对逆变器进行控制。在调整入网电压后，决策模块判断所述本地节点所计量的电参数是否满足所述分布式配电网在本地节点的供电优化条件，若是，则在第(t+2)控制周期内不再发出请求REQ，否则在第(t+1)个控制周期内，更新模块基于所述本地节点所计量的所述本地节点的电参数更新所述第二参数并由决策模块重新启动上述过程，直至所调整后的入网电压满足所述供电优化条件。
请参阅图9，其显示为本地节点Pj位于第一配电局域网中且非第二根节点的位置，所述本地节点中控制器的执行过程与图5所对应的执行过程相同或相似，在此不再详述。其中，第二根节点所提供的电压约束因数是基于第二配电局域网中所有节点的电压约束因数而确定的，其确定方式与图8中所示的确定方式相同或相似，在此不再详述。
在分布式配电网中本地节点和电网节点是相对的，在所述配电网中有多个符合本地节点配置的节点，即节点中包含自供电系统、逆变器和控制器，则上述任一示例中所提及的内容，本地节点中的参数处理模块根据其与其他节点的位置关系，也会执行上述任一示例中电网节点所执行的各步骤，如获取用于请求第一参数的请求信息REQ，以及基于所计量的电参数生成第一参数，并将所述第一参数反馈给发送所述请求信息的节点。根据实际配电网的通信结构，所述第一参数至少是基于电参数生成的，还可如图6所提及的方式得到第一参数，在此不再重述。同样在所述配电网中有多个符合电网节点的节点，即根据本地节点所发出的指令配合本地节点执行逆变器控制操作的过程，在此不再赘述。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (25)

1.一种分布式配电网，其特征在于，包括至少一个第一节点和至少一个第二节点；其中，所述第一节点包含逆变器，所述第一节点基于所述配电网中各节点间通信连接关系与至少一个所述第二节点通信连接，所述第一节点预获取所通信的各所述第二节点的节点信息、以及与所述第一节点和至少一个所述第二节点之间线路相关的线路参数；基于同步的控制周期各所述第一节点和第二节点执行以下操作以令各所述第一节点控制所包含的逆变器：
各所述第一节点根据所述节点信息与相应第二节点通信，并获取在前一控制周期所述第二节点所确定的第一参数；以及所述第一节点提取在前一控制周期基于所计量的电参数而确定的第二参数；
各所述第一节点基于所述第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息；
各所述第一节点基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整自身的入网电压，以及在当前控制周期基于自身所计量的所述第一节点的电参数更新所述第二参数；
重复上述各步骤直至各所述第一节点所计量的电参数满足所述分布式配电网对应于各自的供电优化条件。
2.根据权利要求1所述的分布式配电网，其特征在于，所述第一节点与至少一个第二节点基于全通信网络结构进行通信连接；所述节点信息包括：各所述第二节点分别与所述第一节点在配电网中所共用的节点支路上的各节点。
3.根据权利要求2所述的分布式配电网，其特征在于，所述第一参数包括：与所述第二节点在所述配电网的供电路径相关的电压约束因数、和按照所述全通信网络结构进行通信的各电网络节点中根节点的电压；
所述第二参数包括：所计量的电参数、基于所述本地电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数；
所述线路参数包括：所述节点信息中各节点支路的线路阻抗。
4.根据权利要求1所述的分布式配电网，其特征在于，所述第一节点与至少一个第二节点基于配电网的供电结构进行通信连接；所述节点信息包括：所述第一节点的所有子节点的节点信息，以及所述第一节点的父节点的节点信息。
5.根据权利要求4所述的分布式配电网，其特征在于，所述第一参数包括：与所述父节点在所述配电网的供电路径相关的约束因数总和，和所述父节点的电压；
所述第二参数包括：所计量的电参数、基于所述本地电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数；
所述线路参数包括：所述第一节点与父节点之间的线路阻抗。
6.根据权利要求5所述的分布式配电网，其特征在于，所述各第一节点在前一控制周期内获取第一参数的步骤包括：
获取来自子节点的电压约束因数，并结合所有子节点的电压约束因数和所计量的电参数的梯度确定所述第二参数中的电压约束因数；
将所得到的第二参数中的电压约束因数发送给父节点，并接收所述父节点所反馈的第一参数。
7.根据权利要求6所述的分布式配电网，其特征在于，所述各第一节点在前一控制周期内还执行以下步骤：结合自身的电压约束因数和所述父节点所反馈的第一参数以得到所述第一节点的第一参数并反馈给所有子节点。
8.根据权利要求1所述的分布式配电网，其特征在于，所述各第一节点基于第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息的方式包括：
基于所述第一参数和第二参数确定待调整的目标供电的偏移量；
按照所述偏移量调整前一控制周期所确定的目标供电信息，得到所述逆变器在当前控制周期的目标供电信息。
9.根据权利要求8所述的分布式配电网，其特征在于，所述目标供电信息包括：用于调节所述第一节点向分布式配电网供电的供电频率的第一目标供电信息，和用于调节所述节点向分布式配电网供电的供电电压的第二目标供电信息；对应地，所述偏移量包括：用于调整所述第一目标供电信息的第一偏移量，和用于调整所述第二目标供电信息的第二偏移量；其中
所述第一偏移量是基于前一控制周期所确定的第一目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第一参数中与第一目标供电信息相关的参数而确定的；
所述第二偏移量是基于前一控制周期所确定的第二目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第二参数中与第二目标供电信息相关的参数而确定的。
10.根据权利要求8所述的分布式配电网，其特征在于，所述偏移量是将预设的供电成本函数进行梯度化处理得到的；其中，所述供电成本函数是在所述第一参数和第二参数约束基础上且基于供电成本最小化而构建的。
11.根据权利要求1所述的分布式配电网，其特征在于，所述供电优化条件包括：在当前控制周期所计量的电参数与参考电参数之间的误差在预设误差范围内。
12.根据权利要求1所述的分布式配电网，其特征在于，所述各第一节点还在一控制周期内作为第二节点执行以下步骤：
获取用于请求第一参数的请求信息；
基于所计量的电参数生成第一参数，并将所述第一参数反馈给发送所述请求信息的节点。
13.根据权利要求1所述的分布式配电网，其特征在于，至少一个所述第二节点包含逆变器，并作为第一节点执行对逆变器的控制。
14.一种分布式配电网中的节点设备，其特征在于，包括：
逆变器，用于将自供电系统所产生的直流信号转换为符合用电系统所使用的交流电并输入用电系统所在供电线路中；
计量装置，用于计量电参数；
通信装置，用于配电网中各节点的通信结构与所述配电网中的电网节点进行数据通信；
控制器与所述逆变器、通信装置和计量装置数据连接，预获取有基于所述分布式配电网中各节点间通信连接关系而确定的至少一个电网节点的节点信息和与所述节点设备和电网节点之间至少一个线路相关的线路参数，以及用于执行以下步骤：
根据所述节点信息获取在前一控制周期来自电网节点的第一参数，以及提取在前一控制周期基于所述计量装置所计量的电参数所确定的第二参数；
基于所述第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息；
基于所述目标供电信息、所述线路参数、和在当前控制周期所检测的耗电信息，控制所述逆变器以调整所述节点设备的入网电压，以及在当前控制周期基于所计量的电参数更新所述第二参数；
重复上述各步骤直至所计量的电参数满足所述分布式配电网对应于所述节点设备的供电优化条件。
15.根据权利要求14所述的分布式配电网中的节点设备，其特征在于，所述通信装置与至少一个电网节点基于全通信网络结构通信连接；所述节点信息包括：各所述电网节点分别与所述节点设备在配电网中所共用的节点支路上的各电网节点。
16.根据权利要求15所述的分布式配电网中的节点设备，其特征在于，所述第一参数包括：与所述电网节点在所述配电网的供电路径相关的电压约束因数、和按照所述全通信网络结构进行通信的各电网络节点中根节点的电压；
所述第二参数包括：所计量的电参数、基于所计量的电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数；
所述线路参数包括：所述节点信息中各节点支路的线路阻抗。
17.根据权利要求14所述的分布式配电网中的节点设备，其特征在于，所述通信装置与至少一个电网节点基于配电网的供电结构进行通信连接；所述节点信息包括：所述节点设备的所有子节点的节点信息，以及所述节点设备的父节点的节点信息。
18.根据权利要求17所述的分布式配电网中的节点设备，其特征在于，所述第一参数包括：与所述父节点在所述配电网的供电路径相关的约束因数总和，和所述父节点的电压；
所述第二参数包括：所计量的电参数、基于所计量的电参数和线路参数计算而得的与逆变器所产出的电能相关的参数、和根据所计量电压的梯度而确定的电压约束因数；
所述线路参数包括：所述节点设备与父节点之间的线路阻抗。
19.根据权利要求17所述的分布式配电网中的节点设备，其特征在于，所述控制器在前一控制周期内获取第一参数的步骤包括：
获取来自子节点的电压约束因数，并结合所有子节点的电压约束因数和所计量的电参数的梯度确定所述第二参数中的电压约束因数；
将所得到的第二参数中的电压约束因数发送给父节点，并接收所述父节点所反馈的第一参数。
20.根据权利要求19所述的分布式配电网中的节点设备，其特征在于，所述控制器在前一控制周期内还执行以下步骤：结合自身的电压约束因数和所述父节点所反馈的第一参数以得到所述节点设备的第一参数并反馈给所有子节点。
21.根据权利要求14所述的分布式配电网中的节点设备，其特征在于，所述所述控制器基于第一参数和第二参数确定在当前控制周期所述逆变器的目标供电信息的方式包括：
基于所述第一参数和第二参数确定待调整的目标供电的偏移量；
按照所述偏移量调整前一控制周期所确定的目标供电信息，得到所述逆变器在当前控制周期的目标供电信息。
22.根据权利要求21所述的分布式配电网中的节点设备，其特征在于，所述目标供电信息包括：用于调节所述节点设备向分布式配电网供电的供电频率的第一目标供电信息，和用于调节所述节点向分布式配电网供电的供电电压的第二目标供电信息；对应地，所述偏移量包括：用于调整所述第一目标供电信息的第一偏移量，和用于调整所述第二目标供电信息的第二偏移量；其中
所述第一偏移量是基于前一控制周期所确定的第一目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第一参数中与第一目标供电信息相关的参数而确定的；
所述第二偏移量是基于前一控制周期所确定的第二目标供电信息的梯度、和前一控制周期所获取的第二参数中与第二目标供电信息相关的参数而确定的。
23.根据权利要求21所述的分布式配电网中的节点设备，其特征在于，所述偏移量是将预设的供电成本函数进行梯度化处理得到的；其中，所述供电成本函数是在所述第一参数和第二参数约束基础上且基于供电成本最小化而构建的。
24.根据权利要求14所述的分布式配电网中的节点设备，其特征在于，所述供电优化条件包括：在当前控制周期所计量的电参数与参考电参数之间的误差在预设误差范围内。
25.根据权利要求14所述的分布式配电网中的节点设备，其特征在于，所述控制器在一控制周期内还执行以下步骤：
获取用于请求第一参数的请求信息；
基于所计量的电参数生成第一参数，并将所述第一参数反馈给发送所述请求信息的节点。
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