高滲透率分布式電源接入運行是中壓配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。傳統(tǒng)基于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)系統(tǒng)的集中控制模式在實現(xiàn)配電網(wǎng)控制和優(yōu)化的過程中需采集和處理大量信息,存在通信和計算壓力大、可靠性不高等問題,特別是無法提供足夠的可擴展性和即插即用性以滿足高滲透率分布式電源接入控制的需求。
自20世紀(jì)90年代以來,分布式優(yōu)化控制理論得到了廣泛研究,并在各個工程領(lǐng)域展開了大量實際應(yīng)用,例如無人機編隊和機器人協(xié)同控制。常用的分布式控制算法包括任務(wù)分解法和一致性收斂算法。一致性收斂算法中的各參與對象通過局部通信網(wǎng)絡(luò)獲取自身以及鄰近對象的狀態(tài)信息來控制自身狀態(tài)的更新,使得各對象狀態(tài)最終收斂至一致,應(yīng)用一致性收斂算法的分布式控制也被稱為分布式協(xié)同控制。
為應(yīng)對分布式電源接入日益增多的局面,分布式控制在電力系統(tǒng)中也逐漸得到關(guān)注,主要集中于電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度、虛擬發(fā)電廠功率控制及微電網(wǎng)頻頻率控制等方面,在配電網(wǎng)電能質(zhì)量控制中的應(yīng)用較少涉及。
中低壓配電網(wǎng)的一個顯著特征是線路R/X較高。文獻[21]指出,對于R/X較大的系統(tǒng),節(jié)點電壓對節(jié)點注入有功功率的靈敏度將大于節(jié)點電壓對注入無功功率的靈敏度。在線路R/X較高的情況下,無功調(diào)節(jié)對節(jié)點電壓的影響甚微,且無功調(diào)節(jié)可能造成網(wǎng)損的增加。此時采用有功功率進行節(jié)點電壓控制才可獲得較好的控制效果。
武漢大學(xué)電氣與自動化學(xué)院的研究人員樂健、王曹、李星銳、周謙,在2019年第23期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文提出了基于分布式電源分組合作的思路,采用分布式控制模式實現(xiàn)了中壓配電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化控制。首先給出了配電網(wǎng)多目標(biāo)分布式優(yōu)化控制的系統(tǒng)框架,針對中壓配電網(wǎng)R/X較大的實際,提出調(diào)節(jié)分布式電源有功出力來控制節(jié)點電壓的方法。以功率利用率為一致性變量,給出了分組實現(xiàn)節(jié)點電壓控制、配電網(wǎng)有功和無功功率控制的分布式優(yōu)化控制算法,并對算法參數(shù)進行了整定。通過IEEE33節(jié)點系統(tǒng)的算例驗證了本文方法的正確性和有效性。
仿真結(jié)果表明,該算法不僅可控制若干重要節(jié)點的電壓,實現(xiàn)配電網(wǎng)全局電壓良好的分布,同時還可實現(xiàn)有功、無功功率的控制,使得配電網(wǎng)與上級電網(wǎng)交換的有功和無功功率保持為設(shè)定值,在負荷突變時本文算法也具有良好的收斂性能,具有較強的魯棒性。
圖1 基于DG分組的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
圖2 多目標(biāo)分布式優(yōu)化控制算法流程