CN109390978A - 一种协调的配电网协同交互控制方法与系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例示出一种协调的配电网协同交互控制方法与系统。本申请实施例示出的技术方案，基于主动配电网分布式电源渗透率大的特点，将主动配电网划分为若干区域并配置区域控制单元进行管理，区域控制单元实时采集区域内分布式电源运行状态，并根据主站设置的目标值进行偏差控制，控制手段为调节分布式电源的有功和无功出力，有功调节设备包括储能装置、微型燃气轮机等，无功调节设备还包括了有载调压器、电容器等。区域间可进行参数的配合、区域范围的配合扩展、物理网架变换后进行参数更新或组合，实现更佳的区域控制效果。

Description

一种协调的配电网协同交互控制方法与系统

技术领域

本发明涉及智能配电网技术领域，特别涉及一种协调的配电网协同交互控制方法与系统。

背景技术

当传统配电网中接入分布式电源、储能装置以及可控负荷等分布式能源后，配电网就拥有了主动调节能力，可称之为主动配电网。分布式能源接入配电网后的优势主要包括：经济效益、环境效益以及配电网可靠性提高等。但同时也带来了许多问题，比如电能质量、继电保护以及双向潮流问题。

目前，对于接入大量分布式电源的主动配电网主要存在以下几种控制方式：

(1)集中式控制：集中式控制由网络中各计量装置测得的电压、潮流以及分布式电源运行状态数据都传输至主站，由主站统筹调整网络中各可控对象的功率输出或运行状态，从而使得系统运行在优化状态。然而集中式控制方式下，所有信息均由主站进行处理，易造成通信阻塞，而光伏、风机等可再生能源造成的网络运行状态实时波动，集中式控制下也难以实时跟踪这些波动。

(2)分散式控制：为解决集中式控制中存在的问题，分散式控制的理论逐渐形成，其中多代理的思想应用的最为广泛。分散式控制方法由于划分区域小，控制所需信息量少，不会产生信息阻塞的问题。而且区域和区域之间联系少，一个区域故障并不会影响其他区域的正常运行。但这种控制方法难以实现全局的最优运行，对可控资源的利用也不够充分。

(3)分层式控制：最上层主站收集下层控制器输送的信息，对全局进行统筹；下层控制器根据事先确定的优化方法，针对控制范围内可控对象特点进行局部的控制。分层控制相比于集中控制能够充分发挥其自治性，特别是在系统功率不平衡的暂态过程，以及通信网络故障状态下，能维持系统稳定运行；而相比于分散式控制，分层控制能够从整体角度控制系统运行，实现整个网络的稳定性、经济性和优化。

当目前存在的分层控制方法中，控制区域划分方法模糊，且范围固定，无法体现分层控制的灵活性。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种协调的配电网协同交互控制方法与系统。，以解现有技术示出的分层控制方法无法实现灵活控制的技术问题。

本申请实施例第一方面示出一种协调的配电网协同交互控制方法，所述方法包括：

根据区域划分原则将接入分布式电源的主动配电网划分为若干区域；

主站设定区域目标值；

区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数，所述参数的协调包括：对所述区域间进行参数的配合、区域范围的配合扩展、物理网架变换后进行参数更新或组合。

可选择的，所述区域划分原则具体为：

馈线上计量装置采集点之间或计量装置至线路末端之间所有分布式电源组成一个区域，若计量装置间电气距离超过设定值，则选取与电气距离设定值作为接近的分布式电源接入点进行区域划分。

可选择的，所述偏差包括：频率偏差、区域交换功率偏差、区域所处馈线的变电站母线交换功率偏差、区域内节点电压偏差、区域所处馈线节点电压偏差、区域内储能装置SOC偏差、微型燃气轮机出力与效率极值功率偏差。

可选择的，所述区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数的步骤包括：

区域控制单元获取区域内分布式电源、计量装置运行状态，进行时标统计；

对区域内波动导致的偏差直接通过偏差跟踪进行调节，数个区域受相同类型波动或受同一波动影响时，以及单个区域发生无法承担的波动时，将区域进行合并控制。

可选择的，所述区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数的步骤包括：

区域控制单元进行偏差跟踪时，有功调节设备根据剩余调节裕度进行调节量分配；

无功调节设备根据预先设置的优先级设定进行调节。

可选择的，，所述区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数的步骤包括：

区域无法承担波动偏差时，区域控制单元需要对主站进行上报,便于主站对偏差进行分析并调整区域目标值的设定。

本申请实施例第二方面示出一种协调的配电网协同交互控制系统，所述系统包括：区域控制单元，与所述区域控制单元相连接的主站，与所述主站相连接的主动配电网，以及，与主动配电网相连接的计量装置；

根据区域划分原则分原则将接入分布式电源的主动配电网划分为若干区域；

区域控制单元，用于与主站通信，监测区域内分布式电源状态；

根据主站下发区域控制目标值进行偏差跟踪；

对区域内就地控制单元下发控制指令，协调区域内分布式电源有功与无功的参数。

可选择的，所述区域的参数中控制时延参数的设定，确保与目标偏差值由反应速度快、爬坡率大的分布式电源进行修正，根据系数比例进行分配。

可选择的，所述主动配电网的物理网架变换后进行参数更新或组合，根据配电网网架结构多变的特点，联络开关状态改变后，区域控制目标值自动更新，相应馈线上的区域进行重新划分组合。

可选择的，所述区域可与相邻区域进行扩展，扩展后由上游区域控制单元作为主控制单元，其他区域信息通过原有控制单元与主控制单元进行交互。

由以上技术方案可知，本申请实施例示出一种协调的配电网协同交互控制方法与系统。本申请实施例示出的技术方案，基于主动配电网分布式电源渗透率大的特点，将主动配电网划分为若干区域并配置区域控制单元进行管理，区域控制单元实时采集区域内分布式电源运行状态，并根据主站设置的目标值进行偏差控制，控制手段为调节分布式电源的有功和无功出力，有功调节设备包括储能装置、微型燃气轮机等，无功调节设备还包括了有载调压器、电容器等。区域间可进行参数的配合、区域范围的配合扩展、物理网架变换后进行参数更新或组合，实现更佳的区域控制效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的主动配电网区域示意图；

图2是本申请实施例的主动配电网区域控制单元有功控制逻辑示意图；

图3是本申请实施例的主动配电网区域控制单元无功控制逻辑示意图；

图4是本申请实施例的主动配电网区域控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例第一方面示出一种协调的配电网协同交互控制方法，所述方法包括：

根据区域划分原则将接入分布式电源的主动配电网划分为若干区域；

主站设定区域目标值；

区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数，所述参数的协调包括：对所述区域间进行参数的配合、区域范围的配合扩展、物理网架变换后进行参数更新或组合。

可选择的，所述区域划分原则具体为：

馈线上计量装置采集点之间或计量装置至线路末端之间所有分布式电源组成一个区域，若计量装置间电气距离超过设定值，则选取与电气距离设定值作为接近的分布式电源接入点进行区域划分。

可选择的，所述偏差包括：频率偏差、区域交换功率偏差、区域所处馈线的变电站母线交换功率偏差、区域内节点电压偏差、区域所处馈线节点电压偏差、区域内储能装置SOC偏差、微型燃气轮机出力与效率极值功率偏差。

可选择的，所述区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数的步骤包括：

区域控制单元获取区域内分布式电源、计量装置运行状态，进行时标统计；

对区域内波动导致的偏差直接通过偏差跟踪进行调节，数个区域受相同类型波动或受同一波动影响时，以及单个区域发生无法承担的波动时，将区域进行合并控制。

可选择的，所述区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数的步骤包括：

区域控制单元进行偏差跟踪时，有功调节设备根据剩余调节裕度进行调节量分配；

无功调节设备根据预先设置的优先级设定进行调节。

可选择的，所述区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数的步骤包括：

区域无法承担波动偏差时，区域控制单元需要对主站进行上报,便于主站对偏差进行分析并调整区域目标值的设定。

具体的，本申请实施例提供了一种区域内自治结合区域间协调的配电网协同交互控制方法，包括以下步骤：

S1：主站对区域划分，进行区域的控制目标值、控制目标值、区域控制参数设置；

S2：区域控制单元获取区域内分布式电源、计量装置运行状态，进行时标统计，时间误差不大于设定值则进行下一步骤；

S3：对区域内微小波动导致的偏差直接通过偏差跟踪进行调节，数个区域受相同类型波动或受同一波动影响时，以及单个区域发生无法承担的波动时，将区域进行合并控制；

S4：区域控制单元进行偏差跟踪时，有功调节设备根据剩余调节裕度进行调节量分配；无功调节设备根据优先级设定进行调节，其中分布式电源发出无功优先级最低。

S5：区域控制单元将控制目标值下发给分布式电源逆变器，进行PQ控制；

S6：区域无法承担波动偏差时，区域控制单元需要对主站进行上报,便于主站对偏差进行分析并调整后续区域目标值设定；

S7：在新的区域目标值下发前，反复执行步骤2-6。

本申请实施例中，对于归属方为第三方的分布式电源，区域控制单元发布实时电价信息给予引导型控制。

本申请实施例中，区域控制单元存在微网控制模式，该模式下区域控制单元进行区域优化计算自行设定控制目标值，设定后仍旧实时进行偏差控制。

本申请实施例中，区域控制单元存在孤岛控制模式，该模式下区域控制单元根据当前孤岛内分布式电源状态，选取具备Vf控制能力的分布式电源作为支撑电源，其他分布式能源控制目标值为在维持孤岛稳定情况下保持支撑电源运行时间尽可能长。

本申请实施例第二方面示出一种协调的配电网协同交互控制系统，所述系统包括：区域控制单元，与所述区域控制单元相连接的主站，与所述主站相连接的主动配电网，以及，与主动配电网相连接的计量装置；

根据区域划分原则分原则将接入分布式电源的主动配电网划分为若干区域；

区域控制单元，用于与主站通信，监测区域内分布式电源状态；

根据主站下发区域控制目标值进行偏差跟踪；

对区域内就地控制单元下发控制指令，协调区域内分布式电源有功与无功的参数。

具体的，本申请实施例提供了一种区域内自治结合区域间协调的配电网协同交互控制方法与系统，根据区域划分原则将大量接入分布式电源的主动配电网划分为若干小区域，并由主站设定区域目标值，区域根据该目标值协调区域内分布式电源有功与无功出力，进行偏差跟踪，所述区域间可进行参数的配合、区域范围的配合扩展、物理网架变换后进行参数更新或组合，实现更佳的区域控制效果。

较佳地，所述基于主动配电网的协同交互控制系统包括了区域控制单元，区域控制单元与主站通信，监测区域内分布式电源状态，根据主站下发区域控制目标值进行偏差跟踪，对区域内就地控制单元下发控制指令，间接控制区域内分布式电源出力，一个主动配电网区域配置一个区域控制单元。

较佳地，所述的基于主动配电网的区域划分原则是将馈线上计量装置采集点之间或计量装置至线路末端之间所有分布式电源组成一个自治区域，若计量装置间电气距离超过设定值，则选取与电气距离设定值最为接近的分布式电源接入点进行区域划分。区域控制单元可安装于区域入口处计量装置安装位置。

较佳地，所述的主动配电网区域以偏差量作为控制值来源，可选偏差量包括：频率偏差、区域交换功率偏差、区域所处馈线的变电站母线交换功率偏差、区域内节点电压偏差、区域所处馈线节点电压偏差、区域内储能装置SOC偏差、微型燃气轮机出力与效率极值功率偏差等。根据区域内存在分布式电源种类以及控制侧重点选取相应偏差作为目标值函数。有功目标值函数可表示为：

f_P＝k₁×ΔP_{area_err}+k₂×ΔP_{bus_err}+k₃×ΔSOC_{ess_err}+…＝0；

无功目标值函数可表示为：

f_Q＝k₁×ΔU_{bus1_err}+k₂×ΔU_{bus2_err}+…＝0；

较佳地，所述对于区域外的偏差量，如区域所处馈线的变电站母线交换功率偏差，可通过调节相应的系数使得连于该母线的不同区域按比例承担该偏差。对于目标值函数相同的区域，不同的死区设定值可决定区域的反应灵敏度与反应顺序。

较佳地，所述的主动配电网区域参数中控制时延参数的设定可以确保与目标值偏差值由反应速度快、爬坡率大的分布式电源进行修正，而后根据系数比例进行分配。

较佳地，所述的主动配电网区域范围的扩展是指在遇到同一波动引起的偏差或由同一类型波动引起的偏差时，或遇到单一区域难以平抑的偏差，区域可与相邻区域进行扩展，扩展后由上游区域控制单元作为主控制单元，其他区域信息通过原有控制单元与主控制单元进行交互。

较佳地，所述的主动配电网物理网架变换后进行参数更新或组合，是由于配电网网架结构多变的特点，联络开关状态改变后，区域控制目标值将自动更新，相应馈线上的区域将进行重新划分组合。

如图1所示，将主动配电网馈线上计量装置采集点之间或计量装置至线路末端之间所有分布式电源组成一个自治区域，若计量装置间电气距离超过设定值，则选取与电气距离设定值最为接近的分布式电源接入点进行区域划分。一个主动配电网自治区域配置一个区域控制单元，安装于区域入口处计量装置安装位置。

运行前，控制主站设定区域控制单元目标与控制参数。区域根据该目标值协调区域内分布式电源有功与无功出力，进行偏差跟踪，如图2、图3所示，可选偏差量包括：频率偏差、区域交换功率偏差、区域所处馈线的变电站母线交换功率偏差、区域内储能装置SOC偏差、微型燃气轮机出力与效率极值功率偏差、区域内节点电压偏差、区域所处馈线节点电压偏差等，根据区域内存在分布式电源种类以及控制侧重点选取相应偏差作为目标函数。有功目标函数可表示为：

f_P＝k₁×ΔP_{area_err}+k₂×ΔP_{bus_err}+k₃×ΔSOC_{ess_err}+…＝0；

无功目标函数可表示为：

f_Q＝k₁×ΔU_{bus1_err}+k₂×ΔU_{bus2_err}+…＝0；

控制参数中控制时延参数的设定可以确保与目标偏差值由反应速度快、爬坡率大的分布式电源进行修正，而后根据系数比例进行分配；不同的区域控制目标死区参数设定值可决定区域的反应灵敏度与反应顺序。

正常运行中，区域控制单元与主站通信，监测区域内分布式电源状态，根据主站下发区域控制目标进行偏差跟踪，对区域内就地控制单元下发控制指令，间接控制区域内分布式电源出力。区域控制单元间可进行参数的配合、区域范围的配合扩展、物理网架变换后进行参数更新或组合，以实现更佳的区域控制效果。比如，在遇到同一波动引起的偏差或由同一类型波动引起的偏差时，或遇到单一区域难以平抑的偏差，区域可与相邻区域进行扩展，扩展后由上游区域控制单元作为主控制单元，其他区域信息通过原有控制单元与主控制单元进行交互。

对于区域外的偏差量，如区域所处馈线的变电站母线交换功率偏差，可通过调节相应的系数使得连于该母线的不同区域按比例承担该偏差。

图4为本申请实施例提供的主动配电网区域协同控制方法流程图。

此外，本申请实施例中区域控制单元对于归属方为第三方的分布式电源，其将发布实时电价信息给予引导型控制。

本申请实施例中，区域控制单元存在微网控制模式，该模式下区域控制单元进行区域优化计算自行设定控制目标，设定后仍旧实时进行偏差控制。

本申请实施例中，区域控制单元存在孤岛控制模式，该模式下区域控制单元根据当前孤岛内分布式电源状态，选取具备Vf控制能力的分布式电源作为支撑电源，其他分布式能源控制目标为在维持孤岛稳定情况下保持支撑电源运行时间尽可能长。

综上所述，本申请实施例将主动配电网分为若干区域进行控制后，大大减少了主站与分布式电源之间的通信量，区域控制单元作为中间媒介，负责区域小，控制变量少，反应速度快，可以实时跟踪负荷或间歇式能源的波动。不同的控制目标选项实现对多元主体的主动配电网的全面调控，第三方归属的分布式电源通过电价引导仍可实现间接控制。

与现有技术相比，本申请实施例的有益效果如下：

1、本申请实施例大大减少了主站与分布式电源之间的通信量，主站只需与区域控制单元进行信息交互，获取区域关键信息即可，大大提高了主站的运行效率；

2、本申请实施例每个区域控制单元负责区域小，控制变量少，反应速度快，可以实时跟踪波动，实时控制区域内分布式电源；

3、本申请实施例加入储能SOC偏差和微型燃气轮机出力与效率极值功率偏差等控制目标，可保证区域状态的偏差尽可能小的同时又保证指定的分布式电源与目标状态尽量接近，此外，对第三方分布式电源同样可以利用电价引导，实现间接控制；

4、本申请实施例区域控制单元存在正常并网模式、微网模式、孤岛模式，可适应主动配电网运行的各种运行场景。

当然，实施本申请实施例的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请实施例的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请实施例的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请实施例的一般性原理并包括本申请实施例未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请实施例的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请实施例的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种协调的配电网协同交互控制方法，其特征在于，所述方法包括：

根据区域划分原则将接入分布式电源的主动配电网划分为若干区域；

主站设定区域目标值；

区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数，所述参数的协调包括：对所述区域间进行参数的配合、区域范围的配合扩展、物理网架变换后进行参数更新或组合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区域划分原则具体为：

馈线上计量装置采集点之间或计量装置至线路末端之间所有分布式电源组成一个区域，若计量装置间电气距离超过设定值，则选取与电气距离设定值作为接近的分布式电源接入点进行区域划分。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述偏差包括：频率偏差、区域交换功率偏差、区域所处馈线的变电站母线交换功率偏差、区域内节点电压偏差、区域所处馈线节点电压偏差、区域内储能装置SOC偏差、微型燃气轮机出力与效率极值功率偏差。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数的步骤包括：

区域控制单元获取区域内分布式电源、计量装置运行状态，进行时标统计；

对区域内波动导致的偏差直接通过偏差跟踪进行调节，数个区域受相同类型波动或受同一波动影响时，以及单个区域发生无法承担的波动时，将区域进行合并控制。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数的步骤包括：

区域控制单元进行偏差跟踪时，有功调节设备根据剩余调节裕度进行调节量分配；

无功调节设备根据预先设置的优先级设定进行调节。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述区域根据目标值，进行偏差追踪，协调区域内分布式电源有功与无功的参数的步骤包括：

区域无法承担波动偏差时，区域控制单元需要对主站进行上报,便于主站对偏差进行分析并调整区域目标值的设定。

7.一种协调的配电网协同交互控制系统，其特征在于，所述系统包括：区域控制单元，与所述区域控制单元相连接的主站，与所述主站相连接的主动配电网，以及，与主动配电网相连接的计量装置；

根据区域划分原则分原则将接入分布式电源的主动配电网划分为若干区域；

区域控制单元，用于与主站通信，监测区域内分布式电源状态；

根据主站下发区域控制目标值进行偏差跟踪；

对区域内就地控制单元下发控制指令，协调区域内分布式电源有功与无功的参数。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述区域的参数中控制时延参数的设定，确保与目标偏差值由反应速度快、爬坡率大的分布式电源进行修正，根据系数比例进行分配。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述主动配电网的物理网架变换后进行参数更新或组合，根据配电网网架结构多变的特点，联络开关状态改变后，区域控制目标值自动更新，相应馈线上的区域进行重新划分组合。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述区域可与相邻区域进行扩展，扩展后由上游区域控制单元作为主控制单元，其他区域信息通过原有控制单元与主控制单元进行交互。