主动配电网分层分布控制模式切换研究

大量可再生能源接入电网给配电网的控制带来了巨大挑战,传统配电网的被动控制已经不能满足对配电网能量双向流动的实时控制,发展研究主动配电网分层分布控制能实现对可再生间歇式能源的有效消纳及控制。文中将主动配电网(ADN)划分成3层控制结构,根据全局优化及馈线控制误差(feeder control error,FCE)提出定交换功率控制、区域协同控制、区域自治控制3种模式及它们之间进行主动切换的条件、方法。最后通过MATLAB/Simulink建立一个简单的ADN配电系统模型进行仿真,算例仿真结果验证了这3种模式之间切换的正确性及有效性。

主动配电网分层分布控制策略及实现

配电网大量接入分布式电源和储能装置后,集中式的管理模式实时性较差,因此文章提出3层控制结构,将主动配电网进行区域划分,并在每个区域中配置协调控制器进行区域自治控制。根据馈线控制误差(feeder control error,FCE)指标,建立了实时平抑区域运行状态与最优目标之间差异的区域控制机制,据此提出了分层分布控制器与源网协调控制器的模型。根据FCE指标的不同形式,提出馈线定交换功率、区域独立自治和区域协同自治3种控制模式,以适应不同电网需求。最后通过广东某主动配电网示范现场算例的仿真分析,验证了所提分层分布控制策略的合理性和有效性。

城市路网交通信号分层分布式控制优化方法

合理的路网信号控制结构对提高城市交通系统运行效率具有重要意义。本文综合考虑控制性能和计算效率,提出路网交通信号分层分布式控制策略。在控制结构的上层,引入Webster方法实时更新周期时长;在下层,采用模型预测控制方法对交叉口信号控制问题进行建模,以最小化路网总行程时间为目标,优化信号绿信比,并利用Benders分解思路将原问题分解为独立求解单个交叉口信号配时方案的Primal问题和协调优化相邻交叉口间交通流交互作用的Master问题,提出一种基于Benders分解的双层分布式信号协调控制优化算法。通过两个实际路网算例,验证分层分布式控制方法的有效性,并针对上下层的控制方法设置对比实验。结果表明:基于Benders分解的分布式模型预测控制方法能求得接近集中式控制的整体优化解(路网总行程时间差在3.26%以下),在兼顾控制性能的同时大幅提升优化求解的计算效率,相较于集中式控制,计算时间减少的幅度可达42.24%;在不同实验场景下,分布式控制方法的控制效果均优于定时控制方法,路网总行程时间约减少9.40%~20.57%。此外,在上层加入周期优化层后,分层控制方法能根据实时交通状态调整周期时长,进一步提高交通系统的运行效率。

一种基于模型预测的城市园区分层分布式温控负荷需求响应控制策略

集中式需求响应控制策略在非理想通信环境中易受到不良影响,因此提出一种基于模型预测的城市园区分层分布式温控负荷需求响应控制策略,以达到辅助电力系统运行,平抑可再生能源波动,同时减少信息传输量,削弱非理想通信环境影响的目的。该文首先讨论典型温控负荷电热泵设备的二阶微分方程形式热力学参数模型。在此基础上,构建一种分层分布式需求响应控制策略,并将电热泵设备指数模型作为控制中心预测模型,进行电热泵设备模型预测,以减少数据传输量同时达到控制效果。最后完成模型预测不同校正时间间隔对目标跟踪以及可再生能源波动平抑效果的影响仿真分析。

光伏电站分层分布式自动功率控制技术

当前含有组串式逆变器的光伏电站,因单台组串式逆变器容量相对集中式小得多,同等容量情况下总逆变器数目大增,这给近年普遍含有组串式逆变器的大型光伏电站厂站自动功率控制系统带来了控制计算、存储容量不足和指令通信下发阻塞严重等问题。为此,文中提出了在中间层增设方阵自动发电控制(AGC)的分层分布式AGC系统结构。文中研究了光伏方阵AGC一体化产品技术实现方案、方阵AGC的功率分配算法与策略,并分析给出了方阵AGC与厂站AGC系统的协作配合策略。工程现场应用测试及仿真分析结果表明所提技术能有效解决当前大型组串式光伏电站AGC系统存在的问题。

FMS的分层分布式控制系统建模研究

建立了适应我国中小型企业发展柔性制造系统的分层分布式控制体系结构 ;同时提出了FMS分层分布式控制系统的建模方法。为了使控制系统中各功能实体具有局部自治能力 ,建立了CORBA基础的FMS分层分布式控制软件结构模型和通用报文传输模型。在遵循CORBA规范的Orbix2 .3c平台和VC6 .0的编程环境下 ,开发了FMS控制系统软件 。

基于TEM的分层分布式温控负荷需求响应控制策略

集中式控制策略中,常采用无差别调整负荷群温度运行区间的方式,但往往会造成精确性较低且双向通信频次较多的问题,因此提出基于TEM(温度延伸裕度)的分层分布式温控负荷需求响应控制策略,实现辅助电力系统运行,帮助系统消纳负荷等效果。首先讨论电热泵负荷的热力学模型和负荷群聚合模型,对现有分层分布式需求响应控制策略的决策变量进行改进,进而提出基于TEM分层分布式的需求响应控制策略,最后通过仿真分析,验证策略的有效性。

综合能源系统分层分布式协调控制方法

针对综合能源系统多能流相互耦合、协同互补、多利益主体的特点,提出一种分层分布式的协调控制方法。当系统正常运行时,上层园区与下层用户控制系统均以运行费用最小为目标对自身资源进行优化控制;当园区负荷峰值越限时,上层控制系统以总的削峰成本最小为目标,通过协调园区内直调资源与用户需求响应资源进行综合削峰,实现与电网的友好互动。实际工业园区案例的计算结果验证了所提方法的有效性和正确性。

基于虚拟狼群策略的分层分布式自动发电控制

为解决传统集中式自动发电控制(AGC)无法解决的大规模新能源接入电网所带来的强随机扰动问题,从AGC角度提出一种面向分布式能源、基于虚拟狼群策略的分层分布式控制方法,以实现区域的最优协同控制。该方法简称虚拟狼群策略,它结合新赢输评判标准、爬山算法和资格迹,通过智能体精确计算赢输评判标准并快速收敛到纳什均衡;在总功率指令分配部分采用协同一致性算法。通过对IEEE标准两区域电力系统改进模型以及湖北电网模型进行仿真,表明所提方法能实现区域协同控制、改善闭环系统性能、减少碳排放,同时具有更快的收敛速度。

基于分布式结构的电压无功协调控制系统

介绍了分层分布式电压无功协调控制系统结构由管理级、变电站控制级和现场控制级构成,阐述了控制区域的划分,给出叶子控制策略和树根控制策略。算例表明:通过协调控制系统的合理动作,10kV母线电压合格裕度有较大的提高,无功潮流分布合理,有效降低网损。

大规模海上风电场的双层分布式有功控制

传统集中式的风电场有功控制策略在风电场规模较大时面临中央控制器计算负担重、鲁棒性差等问题,完全分布式控制的收敛性受通信延迟和迭代次数的影响显著。为此,提出了一种双层分布式的控制结构。上层控制基于分布式一致性算法进行设计,降低通信系统的建设投资和缓解集中控制器的求解负担。下层控制采用基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)和交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)的垂直分布式控制策略,提高收敛速度。实验证明,所提方法将大规模带约束的优化问题分解成多个可并行求解的小规模问题,最终实现了最优的控制效果。

面向新能源波动的微电网频率和电压控制策略

在含有分布式电源(DG)的微电网中,传统的下垂控制会导致系统频率、电压出现较大的波动,需要上层的控制环节进一步消除这种偏差。然而在分层控制的框架中,各类控制策略多采用集中式控制,对通信有着较多依赖,使微电网的频率、电压调节和功率的分配具有一定的局限性。为实现分布式控制,依靠对多智能体一致性算法的运用,提出了一种分布式分层控制策略,以维持微电网的额定频率和电压以及实现有功、无功负荷在DG间的灵活分配。最后,通过实验验证了该控制策略的有效性。

基于共识算法的直流微网群分布式优化调度策略

近年来,以直流单微网为构成单元的直流微网群因其具有新能源渗透率更高、稳定性更强、能效更好等优势越来越受重视。针对直流微网群提出了一种完全分布式优化调度策略,实现了直流微网群各分布式发电机(distributed generators,DG)与发电成本和碳排放有关的增量成本一致性目标。通过分布式通信结构对目标函数分别在微网层、网群层改进共识算法迭代寻找最优功率分配比例。以寻优结果为指令并考虑直流微网群中线路电阻对功率比例均分精度的影响设计了新型下垂控制器调度各微源,实现了直流微网群经济低碳运行。在MATLAB/Simulink仿真平台搭建了仿真模型,验证了所提控制策略的可行性。

MOXA智能串行通信卡在电网稳定控制装置中的应用

使用MOXA智能串行通信卡,可以满足各类通信数据不同的传输要求,保证数据传输的可靠性。文章介绍了区域子站的通信原理、数据传输模式、通信规约及细则,重点对MOXAC218卡的性能和编程方法及其在电网稳定控制系统中通信部分的应用进行了论证,同时介绍了利用MOXA卡采集数据的实现方法。

基于虚拟狼群控制策略的智能发电控制

解决雾霾问题重要途径之一是大规模引入可再生能源。新能源大规模接入会给电网带来随机扰动问题，如何保证新能源与电力系统兼容成为当务之急。该文提出一种面向分布式能源，基于多智能体随机一致博弈原理，融入新赢输评判标准和时间隧道思想的智能发电控制方法，即基于虚拟狼群控制策略的分层分布式控制（virtual wolf pack control strategy based hierarchical and distributed control，VWPC-HDC），来获得区域的最优控制，以解决传统集中式自动发电控制难以解决新能源及分布式能源大规模接入电网所带来的随机扰动问题。通过改进的IEEE标准两区域负荷频率控SO（load-frequency control，LFCl电力系统模型以及包含多种分布式能源及多个微网的智能配电网模型进行仿真验证。仿真表明所提策略能够获得区域协同控制，与传统方法相比，VWPC-HDC动态优化速度快，鲁棒性强，能提高新能源利用率，减少发电成本。

考虑信息流影响的主动配电网信息物理融合建模与控制

主动配电网(ADN)通过分层分布控制系统实现能量管理与控制,是典型的信息物理系统(CPS)。已有的研究集中于ADN一次系统控制功能,而没有考虑控制系统对ADN运行的影响,没有实现两个系统的紧密融合。本文采用混合系统对ADN一次系统受控设备、控制信息以及控制系统建立CPS融合模型,并采用模型预测控制优化一次设备以及控制信息流,使ADN能量流和信息流融合。以ADN柔性负荷控制为例验证了模型和控制方法,结果表明不同的HDCS结构会对ADN控制产生不利影响,而本文优化能够有效维持一次设备控制功能。

一种分布式系统的孤岛微电网无功功率分配算法

微网孤岛模式下由于线路阻抗分布不均衡,非线性负载等因素都会极大影响分布式电源(DG)对无功功率的分配控制,容易发生过流和过载故障从而降低供电可靠性。为此,依据分布式智能代理系统理论,把分布式电源看作智能代理,采用一阶动力学离散迭代方程依据状态估算误差设计通讯触发条件。通过李雅普诺夫稳定性分析方法提出一种基于分布式智能代理系统的孤岛微电网无功功率分配策略。最后通过MATLAB仿真验证了所提控制算法在微网孤岛模式下控制无功功率分配的有效性和可行性。

黄龙滩水电厂计算机监控系统设计及硬软件配置

介绍一种用于黄龙滩水电厂的实时计算机监测控制系统 ,描述了它的硬件结构 ,软件设计和主要功能特点 ,分析了系统的可靠性。

PIC18F248芯片在CAN总线设计中的应用

CAN总线因为其突出的可靠性、实时性和灵活性等特点被广泛应用于分布式网络系统中。在基于CAN总线的分布式分层网络控制系统中,利用带有CAN接口的高性能的PIC18F248单片机设计了CAN总线接口,给出了CAN接口的硬件电路及软件流程。该电路具有硬件设计简单、可靠性高、实时性强等特点。