风电接入下基于AP聚类的无功功率—电压控制分区方法

电网无功功率—电压控制分区是分级电压控制的基础。风电接入造成电网运行状态具有随机波动性,为获得能适应各种风电出力稳定的全网分区,考虑以节点间电气距离期望矩阵作为分区依据,采用先进的仿射传播(AP)聚类进行电网节点分区。由于PQ节点与PV节点响应过程不同,首先基于AP聚类对PQ节点进行分区;然后以PV节点为论域,在保证区域连通性和可控性的前提下实现PV节点归类至合适的PQ分区,最终完成全网分区。最后从聚类区内耦合性、区间解耦性以及分区电压控制灵敏度出发,定义分区质量评估指标,客观评价分区质量。仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性。

基于无功功率控制的光伏逆变器电压调节策略研究

为解决光伏配电系统运行中的电压不平衡问题,提出了一种基于无功功率控制的光伏逆变器电压调节方法。首先,使用光伏逆变器吸收或注入无功功率,将无功功率作为电压函数控制电压幅值,解决电压不平衡问题。然后,将电压不平衡度保持在限定值以下,即将电压变化幅度保持在标准范围内。最后,通过IEEE 37节点系统配合使用真实光伏发电和负载需求数据进行仿真测试,验证了所提方法的实际性能。实验结果表明,所提方法能够有效地将节点处电压变化幅度控制在电压不平衡阈值内,并显著降低住宅光伏逆变器的运行压力,促进配电系统提升光伏发电能力。

抑制风电场经LCC-HVDC并网系统交流过电压的无功功率分散协同控制方法

针对风电场经基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)并网系统换相失败导致的送端交流过电压问题,提出了无功功率分散协同控制方法。首先,研究了换相失败期间送端交流系统公共连接点(PCC)处电压和盈余无功功率特性。然后,从PCC处电压和无功特性出发,基于无功-电压耦合关系及交流侧潮流方程,分别确定了基于本地功率电压特征的LCC整流站触发角及风电场站无功功率参考值,通过分散控制LCC和风电场实现协同抑制PCC处过电压的目的。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了风电场经LCC-HVDC并网系统模型并进行了仿真研究,结果表明所提出的分散协同控制方法可以有效抑制换相失败后恢复期间的交流过电压水平。

考虑模糊多目标优化的风电场无功电压分区控制

为提升双馈风电场的无功功率补偿和电压稳定能力,提出了一种考虑模糊多目标优化的风电场无功电压分区控制方法。基于有功功率数据对风电场进行分区降维,并计算获得了各分区的无功优化限值;定义了分区无功裕度指标用以描述风电场电压运行的安全裕度,综合考虑运行安全性和稳定性,建立了风电场无功电压的模糊多目标优化模型;提出了一种可大范围全局快速寻优的自适应遗传禁忌算法,通过重新定义交叉与变异概率提升了寻优的全局时效性,通过引入禁忌算法改善了寻优准确性。最后,以某双馈风电场为例进行了仿真验证。结果表明:所提方法能够为风电场预留充足的无功裕度,显著降低系统内部的电压波动。

基于无功源控制空间的自动电压控制系统聚类分区方法及关键节点选择

自动电压控制(AVC)系统在降低电网损耗、维护电网稳定等方面发挥重要作用。在应用AVC系统时,需要对电网进行分区控制从而达到全局最优的控制目标。该文提出一种基于无功源控制空间的AVC系统聚类分区方法,在构建节点导纳矩阵、建立无功源控制空间的基础上,实现聚类分区。在完成分区后,选择中枢节点和临界节点作为子分区的关键节点。通过保证关键节点的电压水平稳定,实现输电网的可靠运行。

含高比例光伏配电网分区电压协调控制策略

随着光伏接入配电网发电比例的不断增加,电压越限和波动问题越来越严重,文中提出一种配电网分区电压协调控制策略。在配电网分区方面,依据日内潮流计算得到的电压灵敏度指标信息,通过计算各节点电压受光伏有功和无功调节影响的变化量,构建适用于配电网分区的电压变化指标,以该指标满足电压变化阈值要求为判据确定各节点的区域划分;在分区电压协调控制方面,采用区内电压灵敏度控制策略,进行节点间配对并利用光伏有功无功调节能力将分区内部所有越限电压控制至正常范围,在此基础上,采用区间分布式电压协调控制策略,进行区间状态变量等效并基于交替方向乘子算法优化求解各相邻分区之间的光伏动态无功补偿量,以实现对全网电压期望波动的优化抑制。以IEEE 33节点系统为例,进行算例分析验证了所提策略的有效性。

无功功率控制在光伏发电并网中的应用

无功功率控制可以应用于光伏发电并网,是确保电网稳定运行的关键措施。文章提出一种改进电压-无功(Voltage-Reactive Power,V-Q)控制算法用于控制光伏发电并网,并讨论了控制算法的实现方式。该方法能够有效提高光伏发电并网系统的响应灵敏度,防止系统出现振荡和过调节问题,且能够降低谐波水平。以西北某光伏发电场为例,深入分析了应用自适应比例-积分-微分(Proportion-Integration-Differentiation,PID)控制器的改进V-Q控制算法对系统稳定性的影响。研究结果表明,该算法能够确保光伏发电系统的稳定运行,为其他光伏发电场提供参考和借鉴。

基于自抗扰控制的双馈风电场分层无功功率支撑策略

随着风力发电的规模化联网,电力系统电压问题愈发突出。为提高双馈风电场在电网故障下的暂态响应特性,提出1种基于自抗扰控制(ADRC)的双馈风电场分层无功功率支撑策略。首先,描述了双馈异步风力发电机(DFIG)的无功功率边界;其次,设计双馈风电场的分层无功功率支撑策略,在场站控制器中利用自抗扰控制器产生电压控制信号,在机组控制器中采用变增益系数辅助调整电压;最后,使用Washout滤波器抑制暂态过电压,搭建基于EMTP-RV的双馈风电场仿真模型。仿真分析表明,所提控制策略在电网电压跌落时具有良好的支撑效果。

基于机群划分与深度强化学习的风电场低电压穿越有功/无功功率联合控制策略

在低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)过程中,电网企业要求风电场向系统提供无功支撑;在满足所规定的无功输出基础上,利用风电场剩余容量提供有功功率,对保障系统稳定性意义重大。该文提出一种基于机群划分与改进深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)的风电场LVRT有功/无功功率联合控制方法。首先,将LVRT期间风机的有功/无功控制分为3个阶段,并基于此构建了风机控制模型;其次,根据风机运行特性将其划分至多个机群,在功率分配过程中,对属于同一机群的风机分配相同的控制指令,该步骤大大降低了优化变量个数与优化问题求解难度;然后,提出一种不含评价网络的并行化DDPG(critic-network free based parallel DDPG,CFP-DDPG)深度-强化学习算法框架,确立了基于CFP-DDPG的风电场功率控制框架,设计控制中的状态量、动作量、评价函数、模型训练策略和控制方法;最后,采用我国某实际风电场数据验证方法的有效性,结果表明,机群划分步骤有助于快速准确得到功率分配方案,CFP-DDPG通过改进动作评价方法并引入并行化结构增强了智能体的探索力,有助于取得更优的控制方案。

考虑网络分区的含高比例分布式光伏配电网电压协调控制

针对高比例分布式光伏接入配电网,传统集中式控制难以适应高维度环境下电压控制问题,文章提出了一种考虑网络分区的含高比例分布式光伏配电网电压协调控制策略。首先,根据分区函数算法将配电网划分为集中拓扑和局部拓扑;其次,针对集中拓扑,以电压偏差与网损之和最小为目标函数,建立基于二阶锥规划(Second Order Cone Programming,SOCP)的配电网电压集中控制模型,针对局部拓扑,以节点电压偏差最小为目标函数,建立马尔科夫决策过程参与的电压精细化控制模型;再次,分别采用CPLEX求解器和深度确定性梯度算法对区域模型进行有效求解;最后,将该控制策略应用于某实际35 kV/10 kV的配电网中。仿真实验表明,文章所提策略具有良好的控制效果,保证配电网安全运行的同时提高了光伏渗透率。

交直流电力系统电压稳定性控制方法

交直流电力系统电压稳定性控制方法主要集中在单一的调节手段上进行定功率控制,导致电压区域不稳定,发生大规模波动,为此研究交直流电力系统电压稳定性控制方法。首先,通过对交直流电力系统的电压进行分区,揭示系统电压分布的特点和规律。电压分区后,构建储能单元的数学模型,针对直流配电网的惯性特性进行详细分析,确定电压稳定负荷裕度的计算方法,以评估系统的稳定性水平,最后,结合电压暂态稳定性控制输出,实现交直流电力系统电压稳定性控制。实验结果显示,与无功补偿方法和有功潮流优化方法相比,研究的交直流电力系统电压稳定性控制方法的交流子网的电压区域稳定,未发生大规模波动,具有实际的应用价值。

基于模糊理论的输电网络电压无功控制策略

为解决新能源、电动汽车、储能等新技术应用下,高复杂度电力系统电压稳定控制问题,提出了一种基于模糊理论的输电网络电压无功控制策略。该方法引入模糊理论中的隶属度函数,根据系统节点与不同分区之间的耦合程度制定无功控制策略。根据灵敏度计算网络各个节点之间的电气距离,通过模糊聚类算法对节点进行初步分区,并采用聚类融合算法对聚类产生的多个结果进行融合,从而得到最终分区结果。根据关键节点对各个分区的隶属度制定主辅控制策略。IEEE30节点输电网络的算例分析表明,该控制策略可以有效实现对无功功率的控制。

电压无功功率优化控制中不可行问题的研究

分析了电力系统电压无功实时优化控制中出现的不可行问题，通过引入模糊约束，从一个新的角度对不可行问题进行了处理，最终获得尽量靠近原不等式约束空间的解。文中结合原对偶内点法的特点提出了不可行问题的探测和处理方法，并用模型系统和华东电力系统的实际数据进行了验算。结果表明，文中所提的方法可以有效地探测和处理优化过程中的不可行问题。

含高渗透率分布式光伏配电网的网络分区与电压协调控制

为了解决大规模分布式光伏并网导致的电压越限问题,提出一种含高渗透率分布式光伏配电网的网络分区与电压协调控制方法。首先根据改进的模块度函数分区算法将配电网划分为若干分区。再以光伏有功削减量、节点电压偏差和网损之和最小为目标构建各分区子优化控制模型。然后,根据区内信息采集和区间信息交互,采用同步交替方向乘子法协调求解各分区的子模型,经过多次迭代后将最优解输出,实现各分区并行控制。最后,将分区方法和电压控制策略应用于贵州省某地实际馈线系统,得到了良好的效果,在保证配电网经济运行的同时提高电压质量,减少功率倒送。

基于光伏逆变器调节的中低压配电网电压分层协调控制策略

针对高比例分布式光伏接入配电网引起的电压质量问题,提出一种基于光伏逆变器调节的中低压配电网电压分层协调控制策略。首先分析了中低压有源配电网电压控制方式,提出一种光伏逆变器电压区间分区控制方法;然后,提出了中低压配电网2阶段分层控制架构,构建以网络损耗最小、电压偏差最小和分布式电源消纳最大为目标的优化控制模型;最后,结合IEEE 33节点算例以及某实际配电网算例对有源配电网分层控制策略进行验证。IEEE33节点算例表明,优化方法可使配电网整体损耗降低3.79%,电压偏差率降低27.29%;实际配电网算例结果表明,优化方法可使配电网整体损耗降低36.33%,电压偏差率降低62.59%,并可有效提高光伏消纳平衡能力,保障有源配电网安全稳定运行。

特高压交流试验示范工程无功功率与电压控制

介绍了交流特高压试验示范工程的高抗、低压电抗器、低压电容器等无功补偿设备及特高压变压器的调压方式,分析了示范工程无功功率与电压运行控制要求及其影响因素。结果表明,特高压联络线功率波动幅度较大,易引起1 000/500 kV母线电压出现较大的波动,导致联络线与两侧500 kV电网较大的无功功率交换;两侧500 kV系统电压及特高压主变分接头位置、特高压线路事故解列等均对无功功率与电压调整产生影响。在此基础上提出了示范工程无功功率与电压控制策略及运行建议。

考虑风电出力不确定性的电网无功-电压控制鲁棒分区方法

基于无功就地平衡的原则对电网分区,是电力系统无功电压分层分区控制的关键。目前,随着风电等出力具有较强随机性和波动性的可再生能源发电渗透率大幅增长,系统运行状态发生较大变化的可能性大幅增加。新能源出力的大幅波动可能造成系统潮流的大范围变化。现有无功电压控制分区方法依赖潮流信息,当潮流发生较大变化时,分区结果也会发生较大变化,进而影响无功电压控制效果。提出一种适应频繁多变潮流的无功-电压控制鲁棒分区方法。首先,利用高斯混合模型刻画了风机出力随机特性,进而基于线性潮流推导网络节点电压的概率分布;然后,以Wasserstein距离为基础,从节点电压相关性角度出发,在统计意义上定义了节点间的电气距离;最后,以社团理论中的模块度指标最优为目标实现区域的划分。基于新英格兰39节点系统的仿真算例表明,该方法在保持分区鲁棒性的同时,能够较好地实现区域间电压控制解耦。

基于改进模块化指数的有源配电网电压分布式控制策略

传统高渗透率光伏配电网分区方法不能充分利用区内资源,经济性低。为此,提出考虑电压灵敏度和区内平均灵敏度的性能指标,采用改进的逐步反向贪婪算法得到最优分区结果;再以分布式光伏有功缩减和网损最小为目标,建立分区分布式电压优化控制模型。该模型为非凸模型,通过增广拉格朗日函数进行适当变换,基于交替方向乘子法进行全局优化控制,并采用CPLEX商业求解器对所建模型进行求解。最后,用改进的IEEE-33节点系统进行算例验证。结果表明:所提出的分区方法充分考虑了区内自治能力,减少了资源的浪费,在提高经济性的同时,也能保证配电网安全稳定运行。

电压无功功率自动控制器动作判据

依据变电站运行特点 ,采用模块化技术研制了变电站无功电压自动调节装置 ,给出了其控制原理、调节原则、变电站无功补偿的计算方法、电压无功动作的几种判据的原理和特点 ,尤其是电压无功相关性复合控制判据。装置灵活、可靠、实时地对变电站各种运行方式下的电压无功进行调节。

含分布式电源配网多时间尺度电压-无功控制

针对大规模分布式电源接入配电网导致的网损增加、电压偏移增大和电压越限等问题,研究考虑不同种类和响应速度调压设备的多时间尺度电压-无功协同控制方法。在日前阶段,建立以最小化网损及电压偏差为目标,考虑有载调压分接头、电容器组等传统设备的日前优化模型,采用线性化和二阶锥方法进行高效求解;在日内阶段,考虑不同分布式电源及调压设备的调节成本差异,提出基于电压灵敏度原理的无功-有功高效电压控制模型。仿真算例表明,该方案能降低电压偏移和网络损耗(降低34.73%),当电压越限发生时,能根据电压灵敏度以及各设备调控成本优化控制目标,在调整电压的同时兼顾经济性。