CN111030099B - 配电系统的控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电系统的控制方法及装置。其中，该方法包括：将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网，其中，主干电网负责全局控制；区间电网负责建立馈线中区域间的电气联系，区域电网负责接收主干电网与区间电网的运行结果；根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制。本发明解决了相关技术中由于配电系统的区域划分方式比较单一，导致的各区域对电网中功率波动的响应速度比较慢的技术问题。

Description

配电系统的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及配电系统的控制技术领域，具体而言，涉及一种配电系统的控制方法及装置。
背景技术
随着配电网中分布式电源不断增多，拥有分布式能源的电能用户逐渐向电能提供者转变,使得配电网内局部自治需求不断增强，而传统的电网集中式控制方法由于信息处理能力有限，已无法适应多目标、多时间尺度控制方式的发展需求。
在目前研究成果中，对配电网分布式控制方法多为主网—子网控制模式或者区域间功率交互模式。在主网—子网控制模式中，主干电网在管理全局运行时仍需要采集各子网内部电气量信息，使得通信线路与计算机运行压力较大，且各子网运行范围多以从隔离开关到线路末端为标准，这种单一的区域电网划分方式无法适应子网规划多样性、自主性的需求。而在区域间功率交互模式中，由于不了解邻近子网电气量信息，各区域间需要多次进行功率交互计算才可达到功率平衡，对电网中功率波动的响应速度较慢。
针对上述相关技术中由于配电系统的区域划分方式比较单一，导致的各区域对电网中功率波动的响应速度比较慢的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种配电系统的控制方法及装置，以至少解决相关技术中由于配电系统的区域划分方式比较单一，导致的各区域对电网中功率波动的响应速度比较慢的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种配电系统的控制方法，包括：将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网，其中，所述主干电网负责全局控制；所述区间电网负责建立馈线中区域间的电气联系，所述区域电网负责接收所述主干电网与所述区间电网的运行结果；根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制。
可选地，将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网包括：建立所述主干电网与馈线中首端区域的电气联系；建立所述区间电网与所述馈线中区域间的电气联系，以对所述主干电网覆盖范围之外的线路进行管理、并对所述区间电网覆盖范围进行功率平衡；建立所述区域电网与所述主干电网以及所述区间电网之间的对应关系，并接收所述主干电网以及所述区间电网的运行结果。
可选地，根根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制包括：控制所述主干电网获取其所连馈线的等效参数；控制所述主干电网至少根据所述等效参数利用优化模型进行优化计算并将运行结果下发至各个馈线的首个区域；控制所述区间电网获取其前后区域电网的等效节点参数，并至少根据所述等效节点参数利用所述优化模型进行优化处理，将优化结果转换为公共节点功率与电压幅值参数下发至所连接的区域电网；控制所述区域电网根据所述区间电网下发的所述公共节点功率与所述电压幅值参数以及所述区域电网所包含的公共节点电气量参数运行。
可选地，所述配电系统的配电网在运行过程中为开环结构，并在所述配电网的线路中接入有备用开关。
根据本发明实施例的一个方面，还提供了一种配电系统的控制装置，包括：划分单元，用于将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网，其中，所述主干电网负责全局控制；所述区间电网负责建立馈线中区域间的电气联系，所述区域电网负责接收所述主干电网与所述区间电网的运行结果；控制单元，用于根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制。
可选地，所述划分单元包括：第一建立模块，用于建立所述主干电网与馈线中首端区域的电气联系；第二建立模块，用于建立所述区间电网与所述馈线中区域间的电气联系，以对所述主干电网覆盖范围之外的线路进行管理、并对所述区间电网覆盖范围进行功率平衡；第三建立模块，用于建立所述区域电网与所述主干电网以及所述区间电网之间的对应关系，并接收所述主干电网以及所述区间电网的运行结果。
可选地，所述控制单元包括：第一控制模块，用于控制所述主干电网获取其所连馈线的等效参数；第二控制模块，用于控制所述主干电网至少根据所述等效参数利用优化模型进行优化计算并将运行结果下发至各个馈线的首个区域；第三控制模块，用于控制所述区间电网获取其前后区域电网的等效节点参数，并至少根据所述等效节点参数利用所述优化模型进行优化处理，将优化结果转换为公共节点功率与电压幅值参数下发至所连接的区域电网；第四控制模块，用于控制所述区域电网根据所述区间电网下发的所述公共节点功率与所述电压幅值参数以及所述区域电网所包含的公共节点电气量参数运行。
可选地，所述配电系统的配电网在运行过程中为开环结构，并在所述配电网的线路中接入有备用开关。
根据本发明实施例的一个方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述任意一项所述的配电系统的控制方法。
根据本发明实施例的一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的配电系统的控制方法。
在本发明实施例中，采用将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网，其中，主干电网负责全局控制；区间电网负责建立馈线中区域间的电气联系，区域电网负责接收主干电网与区间电网的运行结果；根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制，通过本发明实施例提供的配电系统的控制方法，实现了将配电网合理地进行区域划分，并根据划分后的各个电网对配电系统进行控制的目的，达到了提高配电网中各个区域对电网中功率波动的响应速度的技术效果，进而解决了相关技术中由于配电系统的区域划分方式比较单一，导致的各区域对电网中功率波动的响应速度比较慢的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的配电系统的控制方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的含多端区域的电网系统分区控制的框架图；
图3是根据本发明实施例的馈线等效流程的示意图；
图4是根据本发明实施例的区域电网运行的示意图；
图5是根据本发明实施例的区域外界电网拓扑关系变化的示意图；
图6是根据本发明实施例的区域内部电网拓扑关系变化的示意图；
图7是根据本发明实施例的配电系统的控制装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种配电系统的控制方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的配电系统的控制方法的流程图，如图1所示，该配电系统的控制方法包括如下步骤：
步骤S102，将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网，其中，主干电网负责全局控制；区间电网负责建立馈线中区域间的电气联系，区域电网负责接收主干电网与区间电网的运行结果。
可选的，在发明实施例中提出含多端区域的配电网分区控制方式，建立主干电网—区间电网—区域电网的控制模式。上层主干电网只与馈线中首端区域建立电气联系，负责全局长时间尺度控制以期提升运行经济性；区间电网负责建立馈线中区域间的电气联系，管理区域之外的线路并保障区域间的功率平衡；下层子网(即，区域电网)负责接收主干电网与区间电网运行结果后自治运行，面向短时间尺度控制，实时平抑负荷波动。此外，当一条馈线被划分为多个区域时，位于馈线中的部分子网有多个端点与其他区域电网相连，因此称之为多端区域电网，在保留主干电网全局协调能力同时满足馈线中区域多种划分方式。上述配电网分区控制方式在保留主干电网全局协调能力的条件下可适应馈线中灵活多样的区域划分方式，能够快速协调区域间功率平衡。
图2是根据本发明实施例的含多端区域的电网系统分区控制的框架图，该分区控制框架如图2所示，在馈线中的区域A1、B1、C1可视为多端区域电网。其中，主干电网全局优化可以对配电网进行全局控制，处于全局控制层，用于区域公共节点电气量交互信息；与多个首端等效电源/负荷连接，多个首端等效电源/负荷与区域电网A1、区域电网B1以及区域电网C1；上述区域电网与末端等效电源/负荷连接，为区域自治电网层。末端等效电源/负荷分别与区间电网A、区间电网B以及区间电网C与区域自治电网层的首端等效电源/负荷连接，并与区域电网A2、区域电网B2以及区域电网C2，区域电网A2、区域电网B2以及区域电网C2与馈线A、馈线B以及馈线C连接。
步骤S104，根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制。
由上可知，在本发明实施例中，可以将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网，其中，主干电网负责全局控制；区间电网负责建立馈线中区域间的电气联系，区域电网负责接收主干电网与区间电网的运行结果；根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制，实现了将配电网合理地进行区域划分，并根据划分后的各个电网对配电系统进行控制的目的。
容易注意到，由于在将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网，并根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制，实现了将配电网合理地进行区域划分，并根据划分后的各个电网对配电系统进行控制的目的，达到了提高配电网中各个区域对电网中功率波动的响应速度的技术效果。
因此，通过本发明实施例提供的配电系统的控制方法，解决了相关技术中由于配电系统的区域划分方式比较单一，导致的各区域对电网中功率波动的响应速度比较慢的技术问题。
在一种可选的实施例中，将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网包括：建立主干电网与馈线中首端区域的电气联系；建立区间电网与馈线中区域间的电气联系，以对主干电网覆盖范围之外的线路进行管理、并对区间电网覆盖范围进行功率平衡；建立区域电网与主干电网以及区间电网之间的对应关系，并接收主干电网以及区间电网的运行结果。
图3是根据本发明实施例的馈线等效流程的示意图，如图3所示，主干电网为连接各区域的公共配电网，运行时需了解所联馈线的等效参数。图3示例电网中，馈线包含：主干电网、区域电网以及区间电网。其中，区域1在馈线中间位置，为多端区域，其靠近主干电网的公共节点为首节点，靠近区间电网的公共节点为末节点。首先分析馈线等效原理以及主干电网运行方式，具体步骤为：1)首先将馈线末端子网2作等效处理，根据子网自身功率裕度，将其等效为区域首端可控电源/负荷；2)将区间电网连同子网2等效节点再次等效为新的可控负荷/电源；3)重复上述步骤，依次向前将馈线上多个子网等效为线路首端的可控负荷/电源，该等效的电源/负荷可示为从外界电网向馈线内看入的所有区域的等效节点。该等效方法保证将馈线上多个区域对外输出/接受功率的能力真实反映到主干电网中，并简化主干电网结构，减少其运行压力。主干电网在区域等效进行优化计算并将运行结果下发至各条馈线的首个区域。
图4是根据本发明实施例的区域电网运行的示意图，如图4所示，区间电网运行时，需得知其前后区域电网的等效节点参数。以图4电网为例：多端区域1接受主干电网下发的传递功率以及公共节点电压后，其首节点为PQV节点。在此基础上求取末端等效电源/负荷，且将整个区域等效至末节点。而区域2仍依照前述方式等效至其首节点。区域间电网可根据前后区域等效参数进行优化运行，并将运行结果转化为公共节点功率与电压幅值参数下发至所连接的区域电网。
在一种可选的实施例中，根根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制可以包括：控制主干电网获取其所连馈线的等效参数；控制主干电网至少根据等效参数利用优化模型进行优化计算并将运行结果下发至各个馈线的首个区域；控制区间电网获取其前后区域电网的等效节点参数，并至少根据等效节点参数利用优化模型进行优化处理，将优化结果转换为公共节点功率与电压幅值参数下发至所连接的区域电网；控制区域电网根据区间电网下发的公共节点功率与电压幅值参数以及区域电网所包含的公共节点电气量参数运行。
其中，在本发明实施例中，主干电网与区间电网的优化模型如下所示：
minZ＝minf(Pi.con,Qi.con,V.con)， (1)
Figure BDA0002318094510000061
上述公式(1)以及公式(2)中的各个参数含义如下表1所示：
表1
Figure BDA0002318094510000071
另外，在本发明实施例中，主干电网与区间电网根据上述优化模型运行完毕后，区域电网所包含的公共节点电气量参数皆为定值，区域在此基础上进行自治。
在一种可选的实施例中，配电系统的配电网在运行过程中为开环结构，并在配电网的线路中接入有备用开关。
配电网正常运行时为开环结构，在线路中接入备用联络开关提高运行灵活性，适应配电网拓扑结构灵活变化的特点，本发明提出配电网拓扑结构改变时区域划分原则：
(1)图5是根据本发明实施例的区域外界电网拓扑关系变化的示意图，如图5所示，当区域1的外界电网结构改变时，可将整个区域1通过备用联络开关连接于主干电网其他位置，而区域内部结构不改变；
(3)图6是根据本发明实施例的区域内部电网拓扑关系变化的示意图，如图6所示，当区域1内部断路器断开时，可将区域1自线路断开处分为两部分。区域1第一部分可视为新的区域电网，第2部分通过备用联络开关与区域2相连接，使得区域2拓展运行范围。
通过本发明实施例提供的含多端区域的配电网分区控制方法，可以根据用户需求灵活划分区域范围，区域内部隔离开关数量不收限制。当拓扑结构变化时，区域电网只需改变本区域对外等效节点参数，不需要对全局运行模型进行修改。
另外，在本发明实施例中通过设立区域间电网，改变传统上下层电网间单一的交互模式，使得区域电网仅根据自身内部信息即可完成运行，对配电网区域划分有广泛的普适性。
实施例2
根据本发明实施例的一个方面，还提供了一种配电系统的控制装置，图7是根据本发明实施例的配电系统的控制装置的示意图，如图7所示，该配电系统的控制装置包括：划分单元71以及控制单元73。下面对该配电系统的控制装置进行详细说明。
划分单元71，用于将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网，其中，主干电网负责全局控制；区间电网负责建立馈线中区域间的电气联系，区域电网负责接收主干电网与区间电网的运行结果。
控制单元73，用于根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制。
此处需要说明的是，上述划分单元71以及控制单元73对应于实施例1中的步骤S102至S104，上述单元与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
由上可知，在本申请上述实施例中，可以利用划分单元将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网，其中，主干电网负责全局控制；区间电网负责建立馈线中区域间的电气联系，区域电网负责接收主干电网与区间电网的运行结果；并利用控制单元根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制。通过本发明实施例提供的配电系统的控制装置，实现了将配电网合理地进行区域划分，并根据划分后的各个电网对配电系统进行控制的目的，达到了提高配电网中各个区域对电网中功率波动的响应速度的技术效果，解决了相关技术中由于配电系统的区域划分方式比较单一，导致的各区域对电网中功率波动的响应速度比较慢的技术问题。
在一种可选的实施例中，划分单元包括：第一建立模块，用于建立主干电网与馈线中首端区域的电气联系；第二建立模块，用于建立区间电网与馈线中区域间的电气联系，以对主干电网覆盖范围之外的线路进行管理、并对区间电网覆盖范围进行功率平衡；第三建立模块，用于建立区域电网与主干电网以及区间电网之间的对应关系，并接收主干电网以及区间电网的运行结果。
在一种可选的实施例中，控制单元包括：第一控制模块，用于控制主干电网获取其所连馈线的等效参数；第二控制模块，用于控制主干电网至少根据等效参数利用优化模型进行优化计算并将运行结果下发至各个馈线的首个区域；第三控制模块，用于控制区间电网获取其前后区域电网的等效节点参数，并至少根据等效节点参数利用优化模型进行优化处理，将优化结果转换为公共节点功率与电压幅值参数下发至所连接的区域电网；第四控制模块，用于控制区域电网根据区间电网下发的公共节点功率与电压幅值参数以及区域电网所包含的公共节点电气量参数运行。
在一种可选的实施例中，配电系统的配电网在运行过程中为开环结构，并在配电网的线路中接入有备用开关。
实施例3
根据本发明实施例的一个方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述任意一项的配电系统的控制方法。
实施例4
根据本发明实施例的一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述中任意一项的配电系统的控制方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种配电系统的控制方法，其特征在于，包括：
将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网，其中，所述主干电网负责全局控制；所述区间电网负责建立馈线中区域间的电气联系，所述区域电网负责接收所述主干电网与所述区间电网的运行结果；
根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制，
将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网包括：
建立所述主干电网与馈线中首端区域的电气联系；
建立所述区间电网与所述馈线中区域间的电气联系，以对所述主干电网覆盖范围之外的线路进行管理、并对所述区间电网覆盖范围进行功率平衡；
建立所述区域电网与所述主干电网以及所述区间电网之间的对应关系，并接收所述主干电网以及所述区间电网的运行结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制包括：
控制所述主干电网获取其所连馈线的等效参数；
控制所述主干电网至少根据所述等效参数利用优化模型进行优化计算并将运行结果下发至各个馈线的首个区域；
控制所述区间电网获取其前后区域电网的等效节点参数，并至少根据所述等效节点参数利用所述优化模型进行优化处理，将优化结果转换为公共节点功率与电压幅值参数下发至所连接的区域电网；
控制所述区域电网根据所述区间电网下发的所述公共节点功率与所述电压幅值参数以及所述区域电网所包含的公共节点电气量参数运行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配电系统的配电网在运行过程中为开环结构，并在所述配电网的线路中接入有备用开关。
4.一种配电系统的控制装置，其特征在于，包括：
划分单元，用于将配电网划分为得到主干电网、区间电网和区域电网，其中，所述主干电网负责全局控制；所述区间电网负责建立馈线中区域间的电气联系，所述区域电网负责接收所述主干电网与所述区间电网的运行结果；
控制单元，用于根据划分后的主干电网、区间电网和区域电网对配电系统进行控制；
其中，所述划分单元包括：
第一建立模块，用于建立所述主干电网与馈线中首端区域的电气联系；
第二建立模块，用于建立所述区间电网与所述馈线中区域间的电气联系，以对所述主干电网覆盖范围之外的线路进行管理、并对所述区间电网覆盖范围进行功率平衡；
第三建立模块，用于建立所述区域电网与所述主干电网以及所述区间电网之间的对应关系，并接收所述主干电网以及所述区间电网的运行结果。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括：
第一控制模块，用于控制所述主干电网获取其所连馈线的等效参数；
第二控制模块，用于控制所述主干电网至少根据所述等效参数利用优化模型进行优化计算并将运行结果下发至各个馈线的首个区域；
第三控制模块，用于控制所述区间电网获取其前后区域电网的等效节点参数，并至少根据所述等效节点参数利用所述优化模型进行优化处理，将优化结果转换为公共节点功率与电压幅值参数下发至所连接的区域电网；
第四控制模块，用于控制所述区域电网根据所述区间电网下发的所述公共节点功率与所述电压幅值参数以及所述区域电网所包含的公共节点电气量参数运行。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述配电系统的配电网在运行过程中为开环结构，并在所述配电网的线路中接入有备用开关。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至3任意一项所述的配电系统的控制方法。
8.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至3中任意一项所述的配电系统的控制方法。
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