基于安全强化学习的主动配电网有功-无功协调优化调度

提出一种基于离线策略的安全强化学习方法,通过离线训练大量配电网历史运行数据,摆脱了传统优化方法对完备且准确模型的依赖。首先,结合配电网络参数信息,建立了基于约束马尔可夫决策过程的有功无功优化模型;其次,基于原始对偶优化法设计了新型安全强化学习方法,该方法在最大化未来折扣奖励的同时最小化成本函数;最后,在配电系统上进行仿真。仿真结果表明:所提方法能够根据配电网实时观测信息,在线生成满足复杂约束条件且具有经济效益的调度策略。

考虑新能源不确定出力的有功无功协调降损控制策略研究

在高比例新能源接入电力系统的背景下,电网安全、经济的运行面临着巨大挑战。该文考虑风光出力的不确定性,建立有功无功协调优化的多目标优化模型。运用拉丁超立方抽样(latin hypercube sampling,LHS)场景生成法和Kantorovich距离的场景缩减技术,得到典型日的风电和光伏出力;建立以系统运行有功网损和电压偏移最小的多目标综合优化调度模型,采用传统的鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)与粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)相结合的鲸鱼群(WOA-PSO)算法求解该模型,得到Pareto解的分布;根据优化结果制定无功补偿装置的投切功率以及储能系统充放电策略,达到提升系统电压稳定性与平缓新能源出力波动的效果,减少功率在线路上的损耗,实现电网的安全、节能运行;在改进IEEE30节点系统上进行实验分析,验证所提模型与求解算法的有效性与合理性。

计及分时电价的电缆配电网多时段二阶段有功与无功协调快速鲁棒优化调度方法

同时计及分时电价、经逆变器接入配电网的分布式电源有功与无功调节能力、调节设备动作代价及电缆对地分布电容电流,以购电与调节设备动作总费用最小为目标函数,考虑运行约束,基于支路潮流方程构建电缆配电网有功、无功多时段二阶段混合整数二阶锥鲁棒优化模型,并提出一种基于割平面的主、次问题交替迭代求解方法。不同于现有列与约束生成算法,利用所提方法求解主问题时无需增加新的变量与约束条件,利用所提方法求解次问题时只需针对每个时段进行求解,极大降低了求解复杂度与所需计算机内存。4节点、IEEE 33节点与P&G 69节点配电网算例仿真结果验证了所提方法的性能。

基于分布式深度强化学习的微网群有功无功协调优化调度

针对微网群的分布式有功无功协调优化调度问题,提出一种分布式多智能体深度强化学习方法,可训练智能体在与环境交互的过程中学习到最优调度策略,并克服传统优化方法对模型的依赖。相较于已有基于“集中训练”框架的多智能体深度强化学习方法,该方法无须收集全局信息,能够更好地保障各子微网信息的隐私,减轻通信压力,并且在训练和执行阶段均表现出对通信故障的鲁棒性。此外,考虑到微网群存在拓扑变化而强化学习模型泛化能力差,提出一种迁移强化学习方法,利用已有智能体知识为每种拓扑高效训练一组智能体。最后,通过改进的IEEE 33节点系统算例,验证了所提方法在解决微网群分布式有功无功协调优化调度问题上的有效性。

考虑新能源接入的配电网两阶段有功无功协调降损方法

随着新能源的大规模并网,因其具有的波动性和不确定性,给配电网的降损工作带来新挑战。提出基于二阶锥规划的配电网日前日内两阶段有功无功协调降损方法。利用二阶锥规划对潮流模型进行松弛,并对非线性离散设备进行线性化,使该问题成为一个非凸的混合整数规划问题;考虑配电网有功无功的强耦合性,在日前阶段通过有功无功协调配合降低配电网的网损,并利用日前阶段慢响应设备的优化结果以及日内短时间尺度的新能源出力预测,对配电网系统进行日内阶段的滚动无功降损优化,保证系统安全运行的同时也满足了经济性需求;通过在改进的IEEE 33节点系统上进行仿真计算,验证所提方法的可行性。

基于混合整数二阶锥规划的主动配电网有功–无功协调多时段优化运行

通过日前多时段优化,可以为主动配电网中的分布式电源、无功补偿装置和储能装置安排合理高效的生产计划,以达到调节电压水平、提高能源资源利用率、节能降损的目的。首先建立基于三相Distflow潮流的辐射状配电网有功–无功协调动态优化模型。该模型考虑分布式电源出力、储能装置充放电功率、电容器阻投切等连续和离散决策变量,是一个典型的混合整数非凸非线性规划。该类模型缺乏严格高效的求解方法。为此,采用二阶锥松弛技术将其中的三相潮流方程进行凸化松弛,使得优化问题转化为可有效求解的混合整数二阶锥规划模型。最后,采用扩展的IEEE 33节点三相测试系统仿真计算,利用MOSEK等算法包求得电网中各设备动作时刻和投运容量,验证了所提方法寻优稳定、松弛精确、计算高效等特性。

基于有功—无功协调优化的主动配电网过电压预防控制方法

分布式发电接入配电网,可能引起过电压从而限制其并网能力。针对配电网的运行特点,文中提出了采用三相配电网模型的过电压预防控制方法。首先,采用电压对节点注入功率的三相灵敏度,分析了配电网中利用有功—无功协调控制电压的必要性;然后,基于三相模型,提出了综合调度分布式发电(DG)和无功补偿设备的优化模型。最后,采用IEEE 123节点三相标准测试系统的数值仿真表明,文中方法可以满足不对称主动配电网的运行要求,有效提高配电网消纳DG出力的能力。

永磁直驱风电机组低电压穿越时的有功和无功协调控制

为提高基于全功率变流器并网的永磁直驱风电机组低电压穿越能力,在深入研究该风电机组运行特性和控制策略的基础上,分析了电网电压跌落过程中引起全功率变流器直流侧电压波动的原因,提出了一种采用机侧变流器控制直流电压稳定,网侧变流器实现最大功率跟踪和有功无功协调的新型控制策略。在低电压穿越过程中,该控制策略根据变流器直流侧电压的变化,通过机侧变流器调节风力发电机的电磁功率,使电网故障期间风电机组的功率波动由发电机转子承担,消除全功率变流器两端的功率不平衡,稳定直流侧电压。并根据电网电压幅值,通过网侧变流器实现对风电机组输出有功和无功的协调控制,抑制电网电压扰动。仿真结果表明本文所提控制策略在电网电压扰动时能有效抑制直流侧电压波动,使永磁直驱风电机组的低电压穿越能力得到显著提高,并能有效实现对电网电压的支持。

多风场接入局部电网的无功协调分配方法

针对日益严重的风电系统电压无功问题,给出了多风电场接入地区无功控制的条件和基本思想,利用一个测量周期内的电压平均值作为判断无功控制是否动作的依据。从不同角度给出了较为简便的风电接入地区多个风电场间的无功协调分配方法,即系统自动化水平较低时,按风电场无功容量比例分配;系统自动化水平较高时,从系统网络约束和基本电气规律角度给出的线路潮流分布分配方法,及从接入地区网损角度给出的等网损微增率分配方法。三种分配方法只考虑风电接入局部的无功协调分配,以足量实现电网对风电场提出的无功调整量,计算简便。算例结果表明,所提方法正确可行,具有一定的实用性。

考虑机组同调性的风电场无功协调控制

针对具有无功调节能力的双馈感应发电机(double-fed induction generator,DFIG)组成的风电场,提出了一种基于同调分群的无功协调控制策略。该策略充分考虑风电场内风电机组的差异性与同调性,在对风电场进行同调机群划分后,对不同特性的机群分别采用不同的无功控制策略,并采用一种风电场稳定系数指标来综合评价电网电压稳定和无功裕度。仿真算例结果表明,所提出的协调控制策略能有效支持电网电压,还具有相对较大的无功裕度来满足电网无功需求。

光伏并网系统参与电压调节的有功和无功协调控制策略研究

针对配电网线路阻抗大、分布式光伏并网系统无功调压能力有限,导致光伏电源在有功出力较大时并网点(PCC)电压越上限问题,在深入分析光伏系统PCC电压特性基础上,提出一种光伏逆变器有功和无功协调控制策略。在该控制策略下,光伏系统实时跟踪监测PCC电压变化,PCC电压不越限时,逆变器按最大功率点跟踪(MPPT)输出;PCC电压越上限时,优先利用逆变器剩余容量进行无功调压,若剩余容量不足,调节逆变器有功输出,并动态计算有功、无功最佳输出值,保证将PCC电压调节至满足要求的前提下,实现逆变器有功输出最大化、无功输出最佳化。算例结果验证了控制策略的有效性。

含大规模风电接入电网的双时间尺度无功协调控制

大规模风电集中并网已经成为中国风电送出的主要模式,通过配置无功补偿装置,使电网无功电压波动问题得到了大幅改善,但电压波动问题在局部地区仍然存在。文章将无功补偿装置分为离散控制和连续控制两类,针对汇集站电压的长周期大幅度波动分量和短周期小幅度波动分量,提出分别应用离散和连续无功补偿装置在小时级和分钟级时间尺度上进行抑制;在此基础上,提出了两类无功补偿装置滚动协调控制策略。通过对我国某大规模风电集中接入电网进行仿真计算,验证了所提控制策略可有效解决电压波动问题,显著提高了含大规模风电接入电网的电压运行水平。

基于多Agent系统的分层分布式电压无功协调控制系统

针对当前电力系统电压无功控制的特点,采用Agent思想,将处于各级调度中心的操作管理装置及现场控制级的各种无功控制设备看作是自治Agent,设计和构造了一种新颖的面向电力系统电压无功控制的分层分布协调式多Agent系统(multi-Agent system,MAS)组织结构。系统由调度级和协调控制级组成,调度级实现人机交互、区域Agent的信息管理、无功校正等功能,协调级由现场Agent组成,实现本地及区域间的协调控制。在电压无功控制系统中引入Agent域的概念来实现整个电力系统的管理,使其具有较强的扩展性和开发性。该系统有望实现电力系统这样一个分布式复杂巨系统的整体协调控制。

计及DR的新能源配电网电压无功协调优化

针对分布式电源的高渗透率对配电网的稳定运行带来的影响,提出通过加入需求响应来分析需求侧对电压无功协调优化的方法。根据可中断可转移负荷等模型建立了计及需求响应的配电网电压无功协调优化模型;并采用二阶锥方法将原始混合整数非线性模型线性化,建立混合整数二阶锥规划模型;分析需求响应前后对电压无功及电网络稳定的作用。结果表明:建立的模型可有效消纳分布式能源,提高能源利用率,降低系统运行成本并对电压有明显的改善作用。

采用VSC-HVDC改善LCC-HVDC直流侧暂态特性的无功协调控制

为了抑制常规直流输电换相失败引起的整流侧直流过电流和交流暂态电压,提出了一种适用于柔性直流输电和常规直流输电整流侧并联情况下的混合多馈入直流系统的暂态无功协调控制策略。首先分析了换相失败后混合多馈入直流系统的暂态特性,然后基于常规直流输电的定直流电流控制和柔性直流输电的定交流电压控制的控制特点,设计了混合多馈入直流系统的暂态无功协调控制模块,包括故障判断模块、快速触发角响应模块和快速无功响应模块,抑制换相失败引起的过电流和暂态电压。在PSCAD/EMTDC中搭建混合多馈入直流系统的模型并进行仿真对比分析,结果验证了所提暂态无功协调控制策略的控制效果优于柔性直流输电采用定无功功率控制和定交流电压控制。

无功协调控制策略对风电场并网系统小扰动稳定性的影响

提出基于双馈式风电机组(DFIG)变频器的无功协调控制策略,以提供足够的无功功率来维持系统稳定。在DigSILENT/PowerFactory平台上,搭建风电场的详细模型,通过协调风电机组网侧和转子侧的无功功率参考值,改善风电机组的输出有功和无功功率;采用特征值分析方法,分析大型风电场在采用无功协调控制策略后,对电力系统低频振荡和小扰动稳定性的影响。仿真结果表明,该策略通过自动调节风电机组发出的无功功率,改善了DFIG的输出特性,提高了风电场的输出有功功率(通过稳定机端电压实现),对故障过程中风电机组的连锁脱网有一定抑制作用。

混合动态无功补偿系统的无功协调控制

为实现配电网大容量低成本动态无功补偿,研究了一种混合动态无功补偿系统(HDVC),主要由较小容量的配电静止同步补偿器(DSTATCOM)和较大容量的静止无功补偿器(SVC)组成。这里阐述了HDVC的结构及工作原理,同时分析了HDVC系统中SVC与DSTATCOM的相互影响,并在此基础上提出了基于比例增益的SVC与DSTATCOM无功协调控制方法。该方法不仅可实现SVC与DSTATCOM之间无功的最优分配,而且还具有简单易于工程实现的优点。此外,给出了HDVC主电路的参数设计。实验结果不仅验证了研究内容的有效性,而且还表明HDVC能够动态补偿无功及电压波动。

基于多智能体深度确定策略梯度算法的有功-无功协调调度模型

实现有功-无功协调调度是促成"未来一体化大电网调控系统"建设中的关键一环。为解决调度中存在反复调节、难以协调冲突等问题,采用多智能体技术,智能组织多种有功调控资源和无功调控资源,建立电网有功-无功协调调度模型;为解决电力系统环境在多智能体探索过程中出现的不稳定问题,采用多智能体深度确定策略梯度算法,设计适用于有功-无功协调调度模型的电力系统多智能体环境,构造智能体状态、动作和奖励函数。通过算例仿真和对比分析,验证所提模型及算法的有效性。

基于超体积因子搜索技术的电压/无功协调控制

电压/无功协调控制是电网智能化调度与控制的关键技术之一,涉及多时间尺度和多目标空间等方面的协调控制。文中从多目标空间中的电压/无功协调控制的物理特征出发,通过引入超体积因子,对按ε-支配域划分的多目标空间进行高效搜索,实现电压/无功协调控制策略解集的求解。通过在多个电网模型上,与多种主流多目标寻优方法的对比,验证了所提出方法的正确性与有效性。

DFIG风电场与D-STATCOM无功协调控制研究

提出了一种利用配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)和双馈异步风电场(DFIG)对风电并网点进行无功协调控制的策略。该控制策略考虑了DFIG风电场的无功功率极限,结合D-STATCOM快速补偿的特点,将并网点的无功需求在两者之间进行合理分配,满足并网点快速、准确的无功补偿要求。仿真结果表明,由DFIG风电场和D-STATCOM组成的联合无功控制系统可以根据该控制策略在风速波动以及电压跌落时实现无功补偿,校正功率因数,并能稳定并网点电压,保证系统的稳定性。