CN117767353A - 虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法及装置 - Google Patents

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CN117767353A CN202311812984.9A CN202311812984A CN117767353A CN 117767353 A CN117767353 A CN 117767353A CN 202311812984 A CN202311812984 A CN 202311812984A CN 117767353 A CN117767353 A CN 117767353A
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郭国伟
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钟尉
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向静雄
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Abstract

本发明公开了一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法及装置。其中，该方法包括：确定虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，其中，虚拟同步配电网具有多条配电网支路，每条支路包括多个支路控制器；基于每个支路控制器对应的有功功率关联数据确定虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量；根据虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻分布式虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与支路控制器对应的功率分配加权因子；根据与每个支路控制器对应的功率分配加权因子确定与支路控制器对应的有功功率参考值，通过对虚拟同步配电网的协同控制，实现配电网的可靠安全平稳供电。

Description

虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法及装置
技术领域
本发明涉及高比例分布式配电网的控制技术领域，尤其涉及一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法及装置。
背景技术
在全球能源以及环境危机下，未来能源结构的主体势必会由化石能源转变为清洁可再生能源。在全球能源转型和我国实现“双碳”目标的背景下，光伏发电因其具有清洁、安全、可持续性等优势成为构建清洁低碳、安全高效能源体系重要环节，分布式光伏发电在电力系统中的地位将会更加重要。但随着高比例的分布式光伏接入电网，配电系统将会面对诸多问题和困难。光伏出力的间歇性和随机性给配电网的电能质量、继电保护与控制、电压稳定性、频率稳定性等带来了严重的不确定性。光伏出力的波动进而影响到配电网的规划、设计和运行。
近年来，高比例的分布式电源如分布式光伏规模化接入配电网后，其复杂和差异巨大的动态运行特性对系统遭受到扰动之后的动态稳定性能产生了巨大影响。高比例的分布式电源如分布式光伏规模化接入会导致电力系统转动惯量不足，系统频率调节能力显著下降。目前对高比例光伏接入的配网功率支撑控制研究集中在针对光伏控制器以及储能环节上，对于在配电网中接入大量分布式式潮流控制器和四象限可调逆变器的控制也相对独立，使得虚拟同步配电网的供电稳定性和可靠性较差。
发明内容
本发明提供了一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法及装置，以实现虚拟同步配电网的功率支撑，提高虚拟同步配电网的供电稳定性。
根据本发明的一方面，提供了一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法，其特征在于，包括：
确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，其中，所述虚拟同步配电网具有多条配电网支路，每条所述配电网支路包括多个支路控制器；
基于每个所述支路控制器对应的有功功率关联数据确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量；
根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子；
根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值。
根据本发明的另一方面，提供了一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制装置，该装置包括：
容量需要确定模块，用于确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，其中，所述虚拟同步配电网具有多条配电网支路，每条所述配电网支路包括多个支路控制器；
下一时刻预测模块，用于基于每个所述支路控制器对应的有功功率关联数据确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量；
加权因子确定模块，用于根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子；
功率参考值确定模块，用于根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法。
本发明实施例的技术方案，通过确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，能够充分了解所述虚拟同步配电网对有功功率支撑容量的需求；由于所述虚拟同步配电网具有多条配电网支路，每条所述配电网支路包括多个支路控制器，通过基于每个所述支路控制器对应的有功功率关联数据确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量，能够精准预测出所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量；通过根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子，能够对所述虚拟同步配电网中每个所述支路控制器的精准分析，准确确定出与其相匹配的功率分配加权因子；最后，通过根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值，解决了由于虚拟同步配电网中各支路控制器单独控制导致的供电稳定性差的技术问题，通过对虚拟同步配电网的协同控制，实现虚拟同步配电网的可靠安全平稳供电。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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是根据本发明实施例一提供的一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法的流程图；
图2是根据本发明实施例提供的一种用于虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法的虚拟同步配电网的系统架构示意图；
图3是根据本发明实施例二提供的一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法的流程图；
图4是根据本发明实施例三提供的一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制装置的结构示意图；
图5是实现本发明实施例的虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法的电子设备的结构示意图。
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。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
可以理解的是，在使用本公开各实施例公开的技术方案之前，均应当依据相关法律法规通过恰当的方式对本公开所涉及个人信息的类型、使用范围、使用场景等告知用户并获得用户的授权。
可以理解的是，本技术方案所涉及的数据(包括但不限于数据本身、数据的获取或使用)应当遵循相应法律法规及相关规定的要求。
实施例一
图1为本发明实施例一提供了一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法的流程图，本实施例尤其适用于分布式虚拟同步配电网，该方法可以由虚拟同步配电网的功率支撑协同控制装置来执行，该虚拟同步配电网的功率支撑协同控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，可选的，通过电子设备来实现，该电子设备可以是移动终端、PC端或服务器等。如图1所示，该方法具体可包括：
S110、确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，其中，所述虚拟同步配电网具有多条配电网支路，每条所述配电网支路包括多个支路控制器。
其中，所述虚拟同步配电网可以是分布式虚拟同步配电网，例如具体可以是有大量的分布式光伏电站接入的，高渗透率分布式光伏集群化虚拟同步配电网。示例性地，所述支路控制器可包括分布式光伏控制器、分布式潮流控制器和四象限可调逆变器等器件中的一个或多个。
图2是根据本发明实施例提供的一种用于虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法的虚拟同步配电网的系统架构示意图。如图2所示，所述虚拟同步配电网具有多条配电网支路L1-Ln。所述虚拟同步配电网系统包括一个主控制器以及多个子控制器(即，支路控制器)，主控制器可以接收电网调度指令或者根据频率扰动信息计算支撑功率并将功率指令分配给各子控制器。子控制器包括分布式光伏控制器、分布式潮流控制器和四象限可调逆变器，分别用于采集相对应的光伏节点(PV)、分布式潮流控制器以及四象限可调逆变器实时运行数据上传给主控制器并接收主控制器功率指令对分布式光伏、分布式潮流控制器、四象限阻抗调节器进行控制。主控制器与子控制器间进行实时网络通信。
在本发明实施例中，具体地，可先获取虚拟同步配电网的目标接入点的频率扰动信息，然后根据所述频率扰动信息确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量。进一步地，可以所述虚拟同步配电网对应的系统等效虚拟惯量和所述频率扰动信息确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量。
示例性地，基于如下公式根据所述频率扰动信息确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，包括：
其中，ΔP为所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量；Hs为与所述虚拟同步配电网对应的系统等效虚拟惯量；为所述目标接入点的频率变换率。
S120、基于每个所述支路控制器对应的有功功率关联数据确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量。
其中，所述有功功率关联数据可以理解为所述支路控制器的运行关联数据中用于确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量的数据。示例性地，所述有功功率关联数据可以包括但不限于实时运行有功功率、功率预测关联数据、实时有功功率调节值和最大有功功率调节值中的一种或多种。不同类型的所述支路控制器对应的有功功率关联数据可以相同也可以不同。
在所述支路控制器包括分布式光伏控制器、分布式潮流控制器和四象限可调逆变器的情况下，示例性地，与所述分布式光伏控制器对应的所述有功功率关联数据包括所述光伏节点的实时运行有功功率和功率预测关联数据；与所述分布式潮流控制器和所述四象限可调逆变器对应的所述有功功率关联数据包括实时有功功率调节值和最大有功功率调节值。
在本发明实施例中，具体地，可以基于每个所述支路控制器对应的有功功率关联数据分别确定每个所述支路控制器对应的一个或多个目标有功功率矩阵，进而基于目标有功功率矩阵确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量。
S130、根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子。
为了实现对所述虚拟同步配电网中每个所述支路控制器的精细化控制，在确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子之前，可确定所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量。
在所述支路控制器包括分布式光伏控制器、分布式潮流控制器和四象限可调逆变器的情况下，可选地，确定所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量的方式，具体包括下述操作中的至少一种：针对每个所述分布式光伏控制器，基于所述分布式光伏控制器对应的所述光伏节点的所述下一时刻的节点有功功率以及所述实时运行有功功率的差值确定所述分布式光伏控制器可提供的有功功率支撑容量；针对每个所述分布式潮流控制器，基于所述分布式潮流控制器对应的所述最大有功功率调节值与所述实时有功功率调节值的差值确定所述分布式潮流控制器可提供的有功功率支撑容量；针对所述四象限可调逆变器，基于所述四象限可调逆变器对应的所述最大有功功率调节值与所述实时有功功率调节值的差值确定所述四象限可调逆变器可提供的有功功率支撑容量。
进一步地，可以计算所述分布式光伏控制器对应的所述光伏节点的所述下一时刻的节点有功功率以及所述实时运行有功功率的差值，将计算出的差值作为所述分布式光伏控制器可提供的有功功率支撑容量，或者，将所述差值进行调整(例如减小预设数值或者减少预设比例)后作为所述分布式光伏控制器可提供的有功功率支撑容量。类似地，可以将所述分布式潮流控制器对应的所述最大有功功率调节值与所述实时有功功率调节值的差值作为所述分布式潮流控制器可提供的有功功率支撑容量，或者，将所述差值进行调整(例如减小预设数值或者减少预设比例)后作为所述分布式潮流控制器可提供的有功功率支撑容量。同样地，将所述四象限可调逆变器对应的所述最大有功功率调节值与所述实时有功功率调节值的差值作为所述四象限可调逆变器可提供的有功功率支撑容量，或者，将所述差值进行调整(例如减小预设数值或者减少预设比例)后作为所述四象限可调逆变器可提供的有功功率支撑容量。
可选地，根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子，包括：根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及每个光伏节点、所述分布式潮流控制器和所述四象限可调逆变器可提供的有功功率支撑容量分别确定与所述光伏控制器、所述分布式潮流控制器以及所述四象限可调逆变器对应的功率分配加权因子。
具体地，可以基于如下公式，根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子：
其中，αi为所述分布式光伏控制器对应的功率分配加权因子；βj为所述分布式潮流控制器对应的功率分配加权因子；γk为所述四象限可调逆变器对应的功率分配加权因子；ΔP为所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量；ΔPLoad为分布式虚拟同步配电网负荷功率变化量，ΔPVi为第i个光伏节点可提供的有功功率支撑容量，ΔPDLj为第j个分布式潮流控制器可提供的有功调节量，ΔPFk为第k个四象限可调逆变器可提供的有功调节量。
S140、根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值。
在所述支路控制器包括分布式光伏控制器、分布式潮流控制器和四象限可调逆变器的情况下，具体可根据与所述光伏控制器、所述分布式潮流控制器以及所述四象限可调逆变器对应的功率分配加权因子对所述光伏控制器、所述分布式潮流控制器以及所述四象限可调逆变器进行协同控制。
可选地，基于如下公式根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值，包括：
PVi_ref＝PVi+αisgn(ΔPVi)-sgn(-ΔPVi)
PDLj_ref＝PDLj+βjΔPDLj
PFk_ref＝PFk+γkΔPFk
其中，PVi_ref为第i个所述分布式光伏控制器对应的有功功率参考值，PVi为第i个所述分布式光伏控制器对应的光伏节点的实时运行有功功率，αi为所述分布式光伏控制器对应的功率分配加权因子，ΔPVi为第i个光伏节点可提供的有功功率支撑容量；PDLj_ref为第j个所述分布式潮流控制器有功功率参考值；PDLj为第j个所述分布式潮流控制器对应的实时有功功率调节值，βj为所述分布式潮流控制器对应的功率分配加权因子，ΔPDLj为第j个分布式潮流控制器可提供的有功调节量；PFk_ref为第k个所述四象限可调逆变器对应的有功功率参考值，PFk为第k个所述四象限可调逆变器的实时有功功率调节值，γk为所述四象限可调逆变器对应的功率分配加权因子，ΔPFk为第k个四象限可调逆变器可提供的有功调节量。
本发明实施例的技术方案，通过确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，能够充分了解所述虚拟同步配电网对有功功率支撑容量的需求；由于所述虚拟同步配电网具有多条配电网支路，每条所述配电网支路包括多个支路控制器，通过基于每个所述支路控制器对应的有功功率关联数据确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量，能够精准预测出所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量；通过根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子，能够对所述虚拟同步配电网中每个所述支路控制器的精准分析，准确确定出与其相匹配的功率分配加权因子；最后，通过根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值，解决了由于虚拟同步配电网中各支路控制器单独控制导致的供电稳定性差的技术问题，通过对虚拟同步配电网的协同控制，实现虚拟同步配电网的可靠安全平稳供电。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上对所述虚拟同步配电网在下一时刻的有功功率支撑容量的确定方式进行了进一步细化。具体实施方式可以参见本实施例的说明。其中，与前述实施例相同或相似的技术特征在此不再赘述。如图3所示，该方法具体可包括：
S310、确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，其中，所述虚拟同步配电网具有多条配电网支路，每条所述配电网支路包括多个支路控制器，所述支路控制器包括分布式光伏控制器、分布式潮流控制器和四象限可调逆变器。
S320、基于每个所述分布式光伏控制器对应的光伏节点的实时运行有功功率以及功率预测关联数据构建第一实时有功功率矩阵以及下一时刻有功功率矩阵。
具体地，针对每个所述分布式光伏控制器对应的所述光伏节点，通过所述分布式光伏控制器采集所述光伏节点的实时运行有功功率以及功率预测关联数据；基于多个所述光伏节点的所述实时有功功率构建与所述分布式光伏控制器对应的第一实时有功功率矩阵；基于所述功率预测关联数据和所述实时运行有功功率确定所述光伏节点在下一时刻的节点有功功率，基于多个所述光伏节点在下一时刻的节点有功功率构建与所述分布式光伏控制器对应的下一时刻有功功率矩阵。其中，所述功率预测关联数据可以理解与下一时刻的节点有功功率相关联的数据。示例性地，所述功率预测关联数据包括光照强度和/或温度等。
可选地，基于所述功率预测关联数据和所述实时运行有功功率确定所述光伏节点在下一时刻的节点有功功率，包括：基于预先训练的节点有功功率模型、所述功率预测关联数据和所述实时运行有功功率确定所述光伏节点在下一时刻的节点有功功率。具体地，可基于所述功率预测关联数据和所述实时运行有功功率构建目标节点特征向量，将所述目标节点特征向量输入至预先训练的节点有功功率模型中，基于节点有功功率模型的输出结果确定所述光伏节点在下一时刻的节点有功功率。其中，所述节点有功功率模型以样本预测关联数据和所述样本运行有功功率为训练样本，以与所述训练样本对应的期望有功功率为标签，对预先建立的深度学习模型训练得到。
具体地，可基于如下方式由多个所述光伏节点的所述实时有功功率构建与所述分布式光伏控制器对应的第一实时有功功率矩阵和下一时刻有功功率矩阵：
其中，PV为第一实时有功功率矩阵，PVi为第i个所述分布式光伏控制器对应的光伏节点的实时运行有功功率；PVT为与所述分布式光伏控制器对应的下一时刻有功功率矩阵，PVTi分别为预测得到的第i个所述光伏节点在下一时刻的节点有功功率
S330、分别基于与每个所述分布式潮流控制器对应的实时有功功率调节值和最大有功功率调节值构建第二实时有功功率矩阵和第一最大有功功率矩阵。
具体地，可基于如下方式由多个所述分布式潮流控制器对应的实时有功功率调节值和最大有功功率调节值构建第二实时有功功率矩阵和第一最大有功功率矩阵：
其中，PDL为第二实时有功功率矩阵，PDLj为第j个所述分布式潮流控制器对应的实时有功功率调节值；PDLm为第一最大有功功率矩阵，PDLmj为第j个所述分布式潮流控制器对应的最大有功功率调节值
S340、分别基于与每个所述四象限可调逆变器对应的实时有功功率调节值和最大有功功率调节值构建第三实时有功功率矩阵和第二最大有功功率矩阵。
具体地，可基于如下方式由多个所述四象限可调逆变器对应的实时有功功率调节值和最大有功功率调节值构建第三实时有功功率矩阵和第二最大有功功率矩阵
其中，PF为第三实时有功功率矩阵，PFk为第k个所述四象限可调逆变器对应的实时有功功率调节值；PFm为第二最大有功功率矩阵，PFmk为第k个所述四象限可调逆变器对应的最大有功功率调节值，1≤i≤N，1≤j≤M，1≤k≤R。
S350、基于与所述第一实时有功功率矩阵、所述下一时刻有功功率矩阵、所述第二实时有功功率矩阵、所述第一最大有功功率矩阵、所述第三实时有功功率矩阵和所述第二最大有功功率矩阵确定下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量。
示例性地，所述分布式光伏控制器、所述分布式潮流控制器和所述四象限可调逆变器可提供的有功功率支撑容量可以通过如下方式计算得到：
ΔPVi＝PVTi-PVi
ΔPDLj＝PDLmj-PDLj
ΔPFk＝PFmk-PFk
其中，ΔPVi为第i个光伏节点可提供有功功率支撑，PVi为第i个所述分布式光伏控制器对应的光伏节点的实时运行有功功率，PVTi分别为预测得到的第i个所述光伏节点在下一时刻的节点有功功率，ΔPDLj为第j个分布式潮流控制器可提供的有功调节量，PDLj为，第j个分布式潮流控制器的实时有功功率调节值，PDLmj为第j个分布式潮流控制器的最大有功功率调节值，ΔPFk为第k个所述四象限可调逆变器可提供的有功调节量，PFk为第k个四象限可调逆变器的实时有功功率调节值，PFmk为第k个四象限可调逆变器的最大有功功率调节值。
S360、根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子。
S370、根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值。
本发明实施例的技术方案，基于每个所述分布式光伏控制器对应的所述光伏节点的实时运行有功功率以及功率预测关联数据构建第一实时有功功率矩阵以及下一时刻有功功率矩阵，分别基于与每个所述分布式潮流控制器对应的实时有功功率调节值和最大有功功率调节值构建第二实时有功功率矩阵和第一最大有功功率矩阵，分别基于与每个所述四象限可调逆变器对应的实时有功功率调节值和最大有功功率调节值构建第三实时有功功率矩阵和第二最大有功功率矩阵；能够针对不同的所述支路控制器分别采用不同或相同的有功功率关联参数，实现了对不同类型的所述支路控制器的针对性分析；然后，基于与所述第一实时有功功率矩阵、所述下一时刻有功功率矩阵、所述第二实时有功功率矩阵、所述第一最大有功功率矩阵、所述第三实时有功功率矩阵和所述第二最大有功功率矩阵，能够简单、有效、精准且快速地确定下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量，从而有效保证每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子的精准确定，再通过功率分配加权因子实现对所述虚拟同步配电网的协同控制，从而保证虚拟同步配电网的供电稳定性和可靠性。
实施例三
图4为本发明实施例三提供的一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制装置的结构示意图。如图4所示，该虚拟同步配电网的功率支撑协同控制装置包括：容量需求确定模块410、下一时刻预测模块420、加权因子确定模块430和功率参考值确定模块440。
其中，容量需求确定模块410，用于确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，其中，所述虚拟同步配电网具有多条配电网支路，每条所述配电网支路包括多个支路控制器；下一时刻预测模块420，用于基于每个所述支路控制器对应的有功功率关联数据确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量；加权因子确定模块430，用于根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子；功率参考值确定模块440，用于根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值。
本发明实施例的技术方案，通过确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，能够充分了解所述虚拟同步配电网对有功功率支撑容量的需求；由于所述虚拟同步配电网具有多条配电网支路，每条所述配电网支路包括多个支路控制器，通过基于每个所述支路控制器对应的有功功率关联数据确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量，能够精准预测出所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量；通过根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子，能够对所述虚拟同步配电网中每个所述支路控制器的精准分析，准确确定出与其相匹配的功率分配加权因子；最后，通过根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值，解决了由于虚拟同步配电网中各支路控制器单独控制导致的供电稳定性差的技术问题，通过对虚拟同步配电网的协同控制，实现虚拟同步配电网的可靠安全平稳供电。
在本发明实施例各可选技术方案的基础上，可选的，容量需求确定模块410，具体用于获取虚拟同步配电网的目标接入点的频率扰动信息，根据所述频率扰动信息确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量。
在本发明实施例各可选技术方案的基础上，可选的，容量需求确定模块410，进一步用于基于如下公式根据所述频率扰动信息确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量：
其中，ΔP为所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量；Hs为与所述虚拟同步配电网对应的系统等效虚拟惯量；为所述目标接入点的频率变换率。
在本发明实施例各可选技术方案的基础上，可选的，所述支路控制器包括分布式光伏控制器、分布式潮流控制器和四象限可调逆变器；与所述分布式光伏控制器对应的所述有功功率关联数据包括与其对应的所述光伏节点的实时运行有功功率和功率预测关联数据；与所述分布式潮流控制器和所述四象限可调逆变器对应的所述有功功率关联数据包括实时有功功率调节值和最大有功功率调节值。
在本发明实施例各可选技术方案的基础上，可选的，下一时刻预测模块420，包括：光伏功率矩阵构建单元、潮流功率矩阵构建单元、逆变器功率矩阵构建单元和功率支撑容量预测单元。
其中，所述光伏功率矩阵构建单元，用于基于每个所述分布式光伏控制器对应的所述光伏节点的实时运行有功功率以及功率预测关联数据构建第一实时有功功率矩阵以及下一时刻有功功率矩阵；所述潮流功率矩阵构建单元，用于分别基于与每个所述分布式潮流控制器对应的实时有功功率调节值和最大有功功率调节值构建第二实时有功功率矩阵和第一最大有功功率矩阵；所述逆变器功率矩阵构建单元，用于分别基于与每个所述四象限可调逆变器对应的实时有功功率调节值和最大有功功率调节值构建第三实时有功功率矩阵和第二最大有功功率矩阵；所述功率支撑容量预测单元，用于基于与所述第一实时有功功率矩阵、所述下一时刻有功功率矩阵、所述第二实时有功功率矩阵、所述第一最大有功功率矩阵、所述第三实时有功功率矩阵和所述第二最大有功功率矩阵确定下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量。
在本发明实施例各可选技术方案的基础上，可选的，所述光伏功率矩阵构建单元，具体用于：针对每个所述分布式光伏控制器对应的光伏节点，通过所述分布式光伏控制器采集所述光伏节点的实时运行有功功率以及功率预测关联数据，基于多个所述光伏节点的所述实时有功功率构建与所述分布式光伏控制器对应的第一实时有功功率矩阵；以及，基于所述功率预测关联数据和所述实时运行有功功率确定所述光伏节点在下一时刻的节点有功功率，基于多个所述光伏节点在下一时刻的节点有功功率构建与所述分布式光伏控制器对应的下一时刻有功功率矩阵，其中，所述功率预测关联数据包括光照强度和/或温度。
在本发明实施例各可选技术方案的基础上，可选的，所述虚拟同步配电网的功率支撑协同控制装置还包括：可提供容量确定模块。其中，所述可提供容量确定模块，具体用于在所述根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子之前，执行下述操作中的至少一项：
针对每个所述分布式光伏控制器，基于所述分布式光伏控制器对应的所述光伏节点的所述下一时刻的节点有功功率以及所述实时运行有功功率的差值确定所述分布式光伏控制器可提供的有功功率支撑容量；
针对每个所述分布式潮流控制器，基于所述分布式潮流控制器对应的所述最大有功功率调节值与所述实时有功功率调节值的差值确定所述分布式潮流控制器可提供的有功功率支撑容量；
针对所述四象限可调逆变器，基于所述四象限可调逆变器对应的所述最大有功功率调节值与所述实时有功功率调节值的差值确定所述四象限可调逆变器可提供的有功功率支撑容量。
在本发明实施例各可选技术方案的基础上，可选的，加权因子确定模块430，具体用于基于如下公式根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子：
其中，αi为所述分布式光伏控制器对应的功率分配加权因子；βj为所述分布式潮流控制器对应的功率分配加权因子；γk为所述四象限可调逆变器对应的功率分配加权因子；ΔP为所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量；ΔPLoad为分布式虚拟同步配电网负荷功率变化量，ΔPVi为第i个光伏节点可提供的有功功率支撑容量，ΔPDLj为第j个分布式潮流控制器可提供的有功调节量，ΔPFk为第k个四象限可调逆变器可提供的有功调节量。
在本发明实施例各可选技术方案的基础上，可选的，功率参考值确定模块440，具体用于基于如下公式根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值：
PVi_ref＝PVi+αisgn(ΔPVi)-sgn(-ΔPVi)
PDLj_ref＝PDLj+βjΔPDLj
PFk_ref＝PFk+γkΔPFk
其中，PVi_ref为第i个所述分布式光伏控制器对应的有功功率参考值，PVi为第i个所述分布式光伏控制器对应的光伏节点的实时运行有功功率，αi为所述分布式光伏控制器对应的功率分配加权因子，ΔPVi为第i个光伏节点可提供的有功功率支撑容量；PDLj_ref为第j个所述分布式潮流控制器有功功率参考值；PDLj为第j个所述分布式潮流控制器对应的实时有功功率调节值，βj为所述分布式潮流控制器对应的功率分配加权因子，ΔPDLj为第j个分布式潮流控制器可提供的有功调节量；PFk_ref为第k个所述四象限可调逆变器对应的有功功率参考值，PFk为第k个所述四象限可调逆变器的实时有功功率调节值，γk为所述四象限可调逆变器对应的功率分配加权因子，ΔPFk为第k个四象限可调逆变器可提供的有功调节量。
本发明实施例所提供的虚拟同步配电网的功率支撑协同控制装置可执行本发明任意实施例所提供的虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法，具备执行虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图5示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图5所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法XXX。
在一些实施例中，方法XXX可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的方法XXX的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法XXX。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制方法，其特征在于，包括：
确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，其中，所述虚拟同步配电网具有多条配电网支路，每条所述配电网支路包括多个支路控制器；
基于每个所述支路控制器对应的有功功率关联数据确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量；
根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子；
根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量
获取虚拟同步配电网的目标接入点的频率扰动信息，根据所述频率扰动信息确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述频率扰动信息确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，包括：
其中，ΔP为所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量；Hs为与所述虚拟同步配电网对应的系统等效虚拟惯量；为所述目标接入点的频率变换率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支路控制器包括分布式光伏控制器、分布式潮流控制器和四象限可调逆变器；与所述分布式光伏控制器对应的所述有功功率关联数据包括与其对应的光伏节点的实时运行有功功率和功率预测关联数据；与所述分布式潮流控制器和所述四象限可调逆变器对应的所述有功功率关联数据包括实时有功功率调节值和最大有功功率调节值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于每个所述支路控制器对应的有功功率关联数据确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量，包括：
基于每个所述分布式光伏控制器对应的所述光伏节点的实时运行有功功率以及功率预测关联数据构建第一实时有功功率矩阵以及下一时刻有功功率矩阵；
分别基于与每个所述分布式潮流控制器对应的实时有功功率调节值和最大有功功率调节值构建第二实时有功功率矩阵和第一最大有功功率矩阵；
分别基于与每个所述四象限可调逆变器对应的实时有功功率调节值和最大有功功率调节值构建第三实时有功功率矩阵和第二最大有功功率矩阵；
基于与所述第一实时有功功率矩阵、所述下一时刻有功功率矩阵、所述第二实时有功功率矩阵、所述第一最大有功功率矩阵、所述第三实时有功功率矩阵和所述第二最大有功功率矩阵确定下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于每个所述分布式光伏控制器对应的所述光伏节点的实时运行有功功率以及功率预测关联数据构建第一实时有功功率矩阵以及下一时刻有功功率矩阵，包括：
针对每个所述分布式光伏控制器对应的光伏节点，通过所述分布式光伏控制器采集所述光伏节点的实时运行有功功率以及功率预测关联数据，基于多个所述光伏节点的所述实时有功功率构建与所述分布式光伏控制器对应的第一实时有功功率矩阵，其中，所述功率预测关联数据包括光照强度和/或温度；
基于所述功率预测关联数据和所述实时运行有功功率确定所述光伏节点在下一时刻的节点有功功率，基于多个所述光伏节点在下一时刻的节点有功功率构建与所述分布式光伏控制器对应的下一时刻有功功率矩阵。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子之前，还包括下述操作中的至少一项：
针对每个所述分布式光伏控制器，基于所述分布式光伏控制器对应的所述光伏节点的所述下一时刻的节点有功功率以及所述实时运行有功功率的差值确定所述分布式光伏控制器可提供的有功功率支撑容量；
针对每个所述分布式潮流控制器，基于所述分布式潮流控制器对应的所述最大有功功率调节值与所述实时有功功率调节值的差值确定所述分布式潮流控制器可提供的有功功率支撑容量；
针对所述四象限可调逆变器，基于所述四象限可调逆变器对应的所述最大有功功率调节值与所述实时有功功率调节值的差值确定所述四象限可调逆变器可提供的有功功率支撑容量。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子，包括：
其中，αi为所述分布式光伏控制器对应的功率分配加权因子；βj为所述分布式潮流控制器对应的功率分配加权因子；γk为所述四象限可调逆变器对应的功率分配加权因子；ΔP为所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量；ΔPLoad为分布式虚拟同步配电网负荷功率变化量，ΔPVi为第i个光伏节点可提供的有功功率支撑容量，ΔPDLj为第j个分布式潮流控制器可提供的有功调节量，ΔPFk为第k个四象限可调逆变器可提供的有功调节量。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值，包括：
PVi_ref＝PVi+αisgn(ΔPVi)-sgn(-ΔPVi)
PDLj_ref＝PDLj+βjΔPDLj
PFk_ref＝PFk+γkΔPFk
其中，PVi_ref为第i个所述分布式光伏控制器对应的有功功率参考值，PVi为第i个所述分布式光伏控制器对应的光伏节点的实时运行有功功率，αi为所述分布式光伏控制器对应的功率分配加权因子，ΔPVi为第i个光伏节点可提供的有功功率支撑容量；PDLj_ref为第j个所述分布式潮流控制器有功功率参考值；PDLj为第j个所述分布式潮流控制器对应的实时有功功率调节值，βj为所述分布式潮流控制器对应的功率分配加权因子，ΔPDLj为第j个分布式潮流控制器可提供的有功调节量；PFk_ref为第k个所述四象限可调逆变器对应的有功功率参考值，PFk为第k个所述四象限可调逆变器的实时有功功率调节值，γk为所述四象限可调逆变器对应的功率分配加权因子，ΔPFk为第k个四象限可调逆变器可提供的有功调节量。
10.一种虚拟同步配电网的功率支撑协同控制装置，其特征在于，包括：
容量需求确定模块，用于确定所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量，其中，所述虚拟同步配电网具有多条配电网支路，每条所述配电网支路包括多个支路控制器；
下一时刻预测模块，用于基于每个所述支路控制器对应的有功功率关联数据确定所述虚拟同步配电网下一时刻的有功功率支撑容量；
加权因子确定模块，用于根据所述虚拟同步配电网所需要的有功功率支撑容量、下一时刻所述虚拟同步配电网对应的有功功率支撑容量以及所述支路控制器可提供的有功功率支撑容量分别确定每个与所述支路控制器对应的功率分配加权因子；
功率参考值确定模块，用于根据与每个所述支路控制器对应的所述功率分配加权因子确定与所述支路控制器对应的有功功率参考值。
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