基于模型预测控制算法的多风储直流微电网分布式电压二次控制策略

针对含多组风储单元的直流微电网中蓄电池的电压优化控制问题,提出了一种基于模型预测控制算法的分布式电压二次控制策略。设计了一种多步长预测一致性模型作为电压预测模型,通过目标函数最小化求解预测系数,得到最优电压二次控制补偿量加入一次控制中,将传统一致性算法中比例积分控制器下的偏差调节问题转化为模型预测控制器下的电压跟踪问题进行求解,从而实现对直流母线电压动态响应的滚动优化。该方法有效解决了传统一致性算法下电压控制策略瞬态特性差和部分工况下存在控制误差等问题,并通过MATLAB/Simulink仿真平台搭建模型验证了不同工况下所提策略的有效性和优越性。

基于预设时间一致性的虚拟同步发电机二次电压控制

针对孤岛微电网下虚拟同步发电机(VSG)一次控制存在的无功功率难以按照容量分配与电压偏差问题,提出一种基于预设时间一致性的分布式二次电压优化控制策略。该策略包含基于时基发生器的预设时间一致性算法以及与各分布式电源逆变器本体算法相结合的状态控制器,通过时基发生器将收敛时间提前确定,根据一致性算法对电压和功率输出偏差进行补偿,使逆变器仅依靠相邻单元之间的通讯即可实现无功功率分配与电压二次控制的目标。该策略无需考虑初始容量与协议参数的影响,保证了电压的定时快速恢复和无功功率的分配,同时收敛时间不受微电网容量扩展的影响,增加了微电网的灵活性和自由度。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的可行性和有效性。

微电网二次频率/电压控制器的反馈线性化设计及分布式实现

针对以微型同步发电机组为二次控制主体的微电网,提出了一种在孤岛运行模式下的二次频率/电压分布式控制策略。首先,利用反馈线性化方法,设计了一种适用于微型同步发电机的二次频率/电压控制器,可消除由于微型同步发电机组一次控制导致的系统频率与电压偏差。其次,基于多代理系统理论,提出了一种分布式控制策略。所提出的频率/电压控制器只需要交换在通信有向图上的邻居节点频率/电压信息,不依赖中央控制器和复杂通信网络,提高了微电网的可靠性,同时可实现微型同步发电机有功出力按额定比分配。最后,在某一实际的微电网上验证了提出的二次控制策略的有效性。

二次电压控制对静态电压稳定的影响分析

为分析二次电压控制对静态电压稳定的影响,根据新的节点分类方案建立了计及二次电压控制作用的连续潮流模型,并给出了处理发电机无功越限和受控发电机电压越限的方法。在IEEE 39节点系统上的计算结果表明,实施二次电压控制能够提高系统的静态稳定裕度,并可延缓发电机发生无功越限。而当无功协调因子采用无功出力均衡模式时,由于同一个区域内可能发生多台发电机无功同时越限,致使系统电压发生崩溃。

紧急情况下二次电压的多代理协调控制

基于多代理协调机制研究了紧急情况下的二次电压协调控制 ,拓展了代理的覆盖范围 ,使其不仅包括代理所在节点 ,而且包括与代理相邻的节点 ,改善了紧急情况下系统的电压管理能力。相应地提出了应用有限状态机表示的多代理协调协议。以装设 2个 SVC和 2个STATCOM的新英格兰系统为例进行的数字仿真和有限状态机分析证实了该方法的有效性和灵活性。

二次电压控制研究(一)

研究了一种新的提高系统电压稳定性的方法——二次电压控制。推导了二次电压控制的结构化模型 ,该模型简洁 ,具有清晰的物理意义。提出了一种确定二次电压控制区域的嵌套分解算法。该方法利用图论对系统进行分区 ,不需进行特征值分析 ,具有很快的计算速度。算法所具有的自然嵌套特性 ,可进一步提高计算速度。通过与传统方法的比较 。

二次电压控制研究(二)

研究了一种新的提高系统电压稳定性的方法——二次电压控制。利用二次电压控制结构化模型推导了选择主导节点的优化目标 ,讨论了遗传算法在主导节点选择中的应用。建立了二次电压控制系统相应的二次性能指标 ,确定了具体的二次电压控制策略。

雅可比矩阵特征结构规律与二次电压控制的分区

通过潮流方程雅可比矩阵的特征结构规律分析,发现雅可比矩阵最小特征值对应特征向量与无功分布有密切关系,进而可以作为二次电压控制中区域划分的依据。通过简单系统分析说明上述规律的同时,针对39节点系统,在依据节点电气距离分区方法的基础上,进一步研究了无功分布与最小特征值对应特征向量间关系,以及与依据电气距离区域划分结果的关系,发现它们的一致性,且能揭示清楚的物理概念,表明雅可比矩阵特征结构规律与二次电压控制的分区间的有机联系。

最优协调电压控制与二次电压控制的比较

针对提高长期电压稳定性的问题,对最优协调电压控制和二次电压控制进行比较研究。根据准稳态假设建立含连续-离散时间微分-代数方程约束的最优协调电压控制模型,该动态优化模型综合考虑长期电压稳定性和控制成本因素,可以协调不同种类和位置的控制,基于Pontryagin极大值原理和Radau排列法构造间接法算法求解,此外引入罚函数处理有载调压变压器变比等离散控制。在新英格兰39节点系统上的比较试验表明了最优协调电压控制具有更优良的控制特性。

含二次电压控制器最优协调电压控制的切换直接算法

基于准稳态假设,提出保留二次电压控制器的动态最优协调电压控制模型。该模型旨在协调扰动后先导节点电压参考值和其他电压控制手段维护长期电压稳定。其目标函数考虑电压稳定和控制成本;等式约束条件为连续–离散时间微分–代数方程组。采用拉道(Radau)排列法先对其进行离散化,得到非线性规划(nonlinear programming,NLP)问题,并基于内点法结合切换技术求解。该直接法具有数值稳定性好、计算速度快的特点。此外引入罚函数处理有载调压变压器变比等离散控制手段。在新英格兰39节点系统和IEEE145节点系统上的试验证明了该模型及其算法的优势。

微电网经济型二次频率和电压控制的多目标优化模型及仿真验证

在孤岛运行的微电网中,新能源出力具有不确定性,负荷变化速度快,致使基于预测的日前调度与实际情况存在较大偏差,因此需要在频率和电压的控制中考虑运行经济性。然而二次频率控制、二次电压控制和经济运行三者存在耦合,但同时控制三者可能会存在相互冲突。为实现三者之间的协同配合,构建考虑微电网经济运行与二次频率电压控制的多目标统一优化模型,采用规格化法平面约束法(normalized normal constraint,NNC)求取其帕累托最优解集,并从帕累托最优解集中选取折中解作为二次控制的信号,再传递给一次控制,完成最优经济运行下的频率和关键节点电压恢复。最后,在Matlab/Simulink平台上搭建电磁暂态仿真模型验证该多目标优化模型的有效性。

基于分布式多代理系统的孤岛微电网二次电压控制策略

微电网是实现分布式电源灵活管理和控制的有效手段,相比传统集中式二次控制方式,分布式协调二次控制策略具有更高的灵活性和可靠性。提出一种基于分布式多代理系统的孤岛微电网二次电压控制策略,将分布式电源看作系统中的代理,二次电压控制等效为多代理系统的追踪同步问题。基于线性状态反馈设计了分布式控制器,其中采用状态估计器输出代替系统实际状态,进而利用事件触发控制器更新系统状态。利用一定的通信网络,各代理利用本地及相邻代理的信息相互协调保证微电网电压恢复额定值,避免了对集中控制器的依赖。该控制策略允许各代理仅在事件触发时刻交换信息而非实时连续交换,减少了交换数据的信息量,降低了对通信网络的要求。利用一个孤岛微电网测试系统对所提控制策略的有效性进行了验证。

基于改进多环虚拟同步发电机的电压控制

在虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制中,由于线性下垂特性的限制,VSG输出电压在负荷变化过程中会出现波动过快以及偏移过大现象。针对这一问题,提出一种改进多环虚拟同步发电机控制方法。首先,在VSG无功-电压控制中引入虚拟励磁,解决负荷变化引起的电压快速波动问题。其次,对线性无功—电压下垂曲线进行改进,设计一种变系数无功—电压下垂曲线,可在负荷突增的情况下保证VSG无功输出并使得电压偏移减小。最后,结合电压电流双闭环控制,可以有效保证VSG供电电能质量。通过Matlab/Simulink仿真软件搭建了微电网仿真模型并进行仿真,仿真结果证明了该控制策略的可行性与有效性。

基于模糊聚类分析的无功电压控制分区

无功电压控制研究中的系统分区是一个非线性的大规模组合优化问题,使用常规方法常难以得到理想的结果。运用模糊聚类分析法将系统分区,并基于电压幅值对无功功率的灵敏度定义了电力系统各节点间的电气距离,对待分类对象的全体作适当的标定,运用传递闭包法求出动态分类,通过计算统计量F最后得出最优分类。该方法所占内存小,计算速度快。经IEEE39节点测试系统对该方法进行了验证,其结果表明:该方法有效、可行。

面向多逆变器的微电网电压控制策略

针对微电网孤岛运行时有功和无功分量严重耦合引起的无功功率无法精确分配和增加虚拟电抗带来的电压跌落问题,在虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)一次电压控制器的基础上,提出一种在线计算电压控制器参考输入电压的新算法,根据调度有功和无功功率预先估算感应电动势,补偿VSG固有下垂特性和线路阻抗的电压跌落,保证VSG按照设定的U-Q下垂特性运行;设计二次电压控制,用以解决上层调度的周期性、负荷波动的随机性及一次电压控制的有差性等带来的电压质量问题;最后,在Matlab/Simulink仿真平台上验证了所提方案的效果。

基于动态负荷分配的直流微电网电压控制策略

U-I下垂控制具有良好的自适应性及扩展性,可用于直流微电网的电压控制及负荷分配。传统下垂控制存在难以兼顾稳态电压控制精度与负荷分配精度、下垂系数整定受限等问题。为此,提出了一种适用于下垂控制的二次电压控制策略,通过电压灵敏度整定下垂控制的电压参考值,实现直流母线电压的快速调节,提高系统的暂态响应速度;根据运行需求整定负荷分配系数,并更新下垂控制的电流参考值,在功率单元间实现所需比例的负荷分配。仿真结果验证了所提控制策略在负荷突变、下垂系数改变、分布式发电发生故障、通信中断等情形下的有效性及适应性。

光伏智能微电网的电压频率分层控制策略

介绍了依托广东某企业的光伏屋顶发电平台所建立的500 k W光伏智能微电网系统。通过对比分析现有微电网控制方案,确定了基于下垂控制的分层控制方案。提出了含权重因子的多节点二次电压频率调整及预同步控制的实现方案。实现了孤岛运行条件下电压与频率的恢复以及并离网模式的平滑切换。试验结果验证了所提方案的正确性。

宁夏电网自动电压控制系统运行分析

为了有效地提高宁夏电网的电压质量,降低电网的有功损耗,提升电网经济效益,对宁夏电网自动电压控制(Automatic Voltage Control,AVC)系统的运行进行分析,分析结果表明:AVC系统采用网、省、地一体化设计结构,基于控制灵敏度混合智能自动分区,可对全网内的无功进行优化分配,降低区域之间、区域内部及整个电网的有功损耗,实现了宁夏电网无功电压控制从人工控制向自动控制的重大转变。

AVC体系下的长期电压稳定仿真分析

介绍了电力系统自动电压控制(AVC)的原理,根据分层电压控制思想,选用典型的AVC控制模型,验证其对长期电压稳定的影响。以控制灵敏度计算为基础,考虑系统安全运行约束,建立了用二次规划模型表达的二次电压控制模型。同时针对电力系统长期电压稳定具有慢动态的特点,以及AVC系统中二次电压控制引起的长期电压动态,在准稳态假设的基础上建立了反映系统长期电压变化的仿真模型。以新英格兰10机39节点系统的计算为例,验证了AVC系统能够提高系统的长期电压稳定性。

基于荷电状态改进下垂控制的直流微网储能系统

下垂控制是一种广泛运用于直流微网储能系统的控制手段,能够分配负荷电流、维持母线电压。在负载功率发生变化时,运用传统下垂控制对蓄电池变换器进行操作,会带来荷电状态(SOC)不均衡、电压偏离给定值等问题。针对以上缺陷提出了一种基于蓄电池SOC改进的下垂控制,根据蓄电池SOC变化实时调整下垂系数,SOC过大的蓄电池组多放少充、SOC过小的蓄电池组多充少放,实现输出电流的均分。在此基础上针对电压波动问题增加二次电压控制,进一步改善波形的生成,仿真验证了改进后的下垂控制的有效性。