駱　晨，陶　順，趙晨雪，肖湘寧

(新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué))，北京　102206)

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主動(dòng)配電網(wǎng)區(qū)域自適應(yīng)性電壓分層分區(qū)控制

駱晨，陶順，趙晨雪，肖湘寧

(新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué))，北京102206)

0　引　言

越來(lái)越多的分布式電源接入配網(wǎng)中使得其運(yùn)行方式發(fā)生巨大的改變[1-2]，然而目前配網(wǎng)的管理方式十分落后，依舊使用傳統(tǒng)的有載變壓器分接頭調(diào)節(jié)和可投切電容器等手段調(diào)控電壓，安裝地點(diǎn)固定，反應(yīng)速度較慢，并且不能靈活地調(diào)節(jié)局部電壓越限問題[3-4]。

針對(duì)上述問題，文獻(xiàn)[5-8]考慮DG參與電壓控制。文獻(xiàn)[5]根據(jù)DG的無(wú)功出力和電容器補(bǔ)償容量的特點(diǎn)，以網(wǎng)損和電壓偏移為目標(biāo)構(gòu)建DG與電容器協(xié)調(diào)控制方法。文獻(xiàn)[6]對(duì)DG的有功和無(wú)功實(shí)現(xiàn)直接控制，以滿足接入點(diǎn)電壓和線路熱容量限制。文獻(xiàn)[7] 基于聚類和競(jìng)爭(zhēng)克隆機(jī)制的多智能體免疫算法實(shí)現(xiàn)對(duì)DG無(wú)功輸出的優(yōu)化控制，在滿足配網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓約束下降低網(wǎng)損。文獻(xiàn)[8]同時(shí)考慮DG的有功、無(wú)功輸出以及儲(chǔ)能設(shè)備的充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)一段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的DG利用率最大。

綜上所述，文獻(xiàn)[5-8]采用的都是集中控制方式，然而在實(shí)際配電網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)數(shù)目眾多，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，信息量大，采用集中控制計(jì)算處理時(shí)間冗長(zhǎng)，無(wú)法在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行有效的調(diào)控。針對(duì)上述問題，本文提出了一種基于多代理系統(tǒng)框架下的分層分散控制模型。該模型以DG為中心，將傳統(tǒng)的集中電壓控制劃分成多個(gè)隨系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化而具有自適應(yīng)性的本地控制區(qū)域，各個(gè)LCZ依托各自DG無(wú)功輸出的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)區(qū)域自治，并且與傳統(tǒng)的有載變壓器分接頭調(diào)節(jié)相配合，實(shí)現(xiàn)電壓的協(xié)調(diào)控制。

1　理論介紹

1.1分層分散控制架構(gòu)

本文所提分層分散控制架構(gòu)如圖1所示。主動(dòng)配電網(wǎng)被分成多個(gè)本地控制區(qū)域，各區(qū)域通過(guò)控制本區(qū)域內(nèi)的DG和其他設(shè)備，保證所屬控制區(qū)域內(nèi)各節(jié)點(diǎn)電壓均在規(guī)定的范圍內(nèi)。除了上述功能外，本地控制區(qū)域可以通過(guò)現(xiàn)有的通訊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各區(qū)域間的信息交互，并且與配網(wǎng)層級(jí)的控制中心相配合，控制中心負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各區(qū)域之間運(yùn)行，并且當(dāng)LCZ請(qǐng)求電壓調(diào)節(jié)協(xié)助時(shí)，調(diào)節(jié)有載變壓器分接頭檔位，實(shí)現(xiàn)電壓的綜合協(xié)調(diào)控制。

圖1　分層分散控制架構(gòu)圖

對(duì)于同一區(qū)域中的DG，應(yīng)該根據(jù)自身的調(diào)壓能力大小進(jìn)行排序，無(wú)功備用容量大，對(duì)區(qū)域內(nèi)電壓影響大的DG應(yīng)該優(yōu)先使用。按照這樣的排序原則，協(xié)調(diào)控制方法要求DG按順序逐個(gè)為本地區(qū)域提供電壓控制，僅有當(dāng)DG現(xiàn)有投入容量不能滿足調(diào)壓需求時(shí)才會(huì)投入下一個(gè)DG。當(dāng)所有DG投入都不能滿足電壓調(diào)節(jié)時(shí)，則需要請(qǐng)求調(diào)節(jié)有載變壓器分接頭進(jìn)行協(xié)助調(diào)壓。

1.2多代理系統(tǒng)理論

多代理系統(tǒng)通過(guò)其基本構(gòu)成單元 Agent將復(fù)雜問題分解進(jìn)行拆分，實(shí)現(xiàn)分布式處理。其核心理念是：每個(gè)Agent 具有獨(dú)立處理任務(wù)及與其他 Agent 信息交互以共同實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)目標(biāo)的能力[9]。Agent的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)制如圖2所示。

圖2　Agent結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)制

2　LCZ區(qū)域識(shí)別與控制

2.1DG電壓敏感度矩陣

各節(jié)點(diǎn)的電壓靈敏度取決于網(wǎng)絡(luò)阻抗，即由線路參數(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定。本文通過(guò)改變DG所在節(jié)點(diǎn)注入的有功或無(wú)功功率來(lái)識(shí)別本地控制區(qū)。系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的電壓靈敏度可以由潮流計(jì)算中雅克比矩陣J的逆陣獲得，則電壓靈敏矩陣可表述為

(1)

式中：V、δ為各節(jié)點(diǎn)電壓幅值與相角；P、V各節(jié)點(diǎn)注入有功、無(wú)功功率。靈敏度子矩陣[?V/?P]、[?V/?Q]分別表示由于DG輸出的有功與無(wú)功變化所導(dǎo)致的各節(jié)點(diǎn)電壓幅值變化。每個(gè)靈敏度子矩陣都是n×n階，其中n表示配電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)m上DG的有功與無(wú)功輸出發(fā)生變化分別為ΔPDG、ΔQDG時(shí)，系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)電壓變化量表述如下：

(2)

由上式可以看出DG可以對(duì)電壓靈敏度高的節(jié)點(diǎn)提供較好的電壓調(diào)節(jié)服務(wù)，然而對(duì)電壓靈敏度低的節(jié)點(diǎn)，DG調(diào)節(jié)的電壓影響很小。

2.2本地控制區(qū)域識(shí)別與控制

改變DG的無(wú)功注入量對(duì)所屬LCZ內(nèi)的節(jié)點(diǎn)電壓影響很大，所以確定DG可調(diào)度的無(wú)功容量對(duì)于LCZ的識(shí)別至關(guān)重要，公式如下：

(3)

式中：Qres,m表示第m個(gè)DG的額定最大無(wú)功出力(受功率因數(shù)限制)；Qgen,m表示第m個(gè)DG已發(fā)出的無(wú)功功率。

由式(3)可以看出ΔQDG,m是實(shí)時(shí)變化的。將ΔQDG,m帶入公式(2)可以得到系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓變化量。本文以DG所在節(jié)點(diǎn)為L(zhǎng)CZ的中心，通過(guò)閥值理論確定系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)是否屬于該LCZ。電壓閥值ΔVth,m的設(shè)定一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和第m個(gè)DG自身容量相關(guān)。當(dāng)電壓變化量小于ΔVth,m時(shí)，該節(jié)點(diǎn)受DG無(wú)功調(diào)節(jié)影響的很小，應(yīng)排除在該DG所屬LCZ之外。相反，當(dāng)電壓變化量大于ΔVth,m時(shí)，該節(jié)點(diǎn)受DG無(wú)功調(diào)節(jié)影響較大，應(yīng)包含在DG所屬LCZ中。

通過(guò)上述過(guò)程確定每個(gè)DG所屬LCZ，對(duì)于不屬于任何LCZ的節(jié)點(diǎn)，即可認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)受DG的影響較小，不在DG調(diào)控計(jì)劃范圍之內(nèi)，當(dāng)發(fā)生電壓越限時(shí)只能請(qǐng)求有載變壓器或電容器調(diào)節(jié)。當(dāng)出現(xiàn)區(qū)域重疊的情況時(shí)，分析如下：

情況1：如果部分節(jié)點(diǎn)所屬LCZ不止一個(gè)，則根據(jù)其電壓影響情況選擇受影響大的LCZ作為其所屬LCZ。

情況2：當(dāng)兩個(gè)LCZ的影響區(qū)域包含對(duì)方的中心節(jié)點(diǎn)(即DG所在節(jié)點(diǎn)時(shí))，兩個(gè)LCZ合并成為一個(gè)LCZ，所以一個(gè)LCZ不一定只含有一個(gè)DG。

隨著系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)不斷發(fā)生變化，各個(gè)LCZ中DG對(duì)區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的電壓調(diào)節(jié)能力也隨之發(fā)生變化，所以LCZ也應(yīng)該具有一定的自適應(yīng)性而隨之改變。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要將潮流計(jì)算過(guò)程中的雅可比矩陣傳輸給各個(gè)LCZ所屬Agent，各個(gè)Agent根據(jù)雅可比矩陣更新各自的靈敏度矩陣，從而更新各自的LCZ，具體的流程圖如圖3所示。

圖3　自適應(yīng)性LCZ識(shí)別流程圖

3　兩層電壓控制

本文提出的多代理電壓調(diào)控框架分為兩層：①LCZ級(jí)電壓Agent控制：針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化更新所屬LCZ區(qū)域范圍，調(diào)控DG無(wú)功輸出以維持所屬區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)電壓，并且當(dāng)區(qū)域電壓調(diào)節(jié)難以滿足要求時(shí)向上級(jí)Agent請(qǐng)求協(xié)助；②配網(wǎng)層級(jí)Agent控制：進(jìn)行潮流計(jì)算檢測(cè)系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓，并將對(duì)應(yīng)的雅克比矩陣發(fā)送給下層Agent。此外，配網(wǎng)層級(jí)Agent通過(guò)控制有載變壓器分接頭檔位協(xié)助LCZ調(diào)節(jié)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，建立適用于有源配電網(wǎng)分層分散電壓控制研究的多代理系統(tǒng)框架如圖4所示。

圖4　多代理系統(tǒng)框架圖

3.1本地電壓調(diào)節(jié)

當(dāng)出現(xiàn)LCZ區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)電壓越限時(shí)，區(qū)域?qū)蛹?jí)Agent會(huì)控制所屬區(qū)域內(nèi)的DG進(jìn)行無(wú)功調(diào)控，調(diào)節(jié)量為使電壓越限的節(jié)點(diǎn)恢復(fù)正常電壓水平。根據(jù)需要調(diào)節(jié)電壓的節(jié)點(diǎn)位置不同可分為兩類：第一類，相對(duì)于DG接入點(diǎn)，距配網(wǎng)主變壓器節(jié)點(diǎn)(即電源節(jié)點(diǎn))電器距離更近的節(jié)點(diǎn)；第二類，DG接入點(diǎn)或相對(duì)于DG接入點(diǎn)，距配網(wǎng)主變壓器節(jié)點(diǎn)(即電源節(jié)點(diǎn))電器距離更近的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)確定需要調(diào)節(jié)電壓的節(jié)點(diǎn)位置種類和改變量后，LCZ所屬Agent調(diào)整DG的無(wú)功輸出如下所示：

(4)

(5)

3.2電壓協(xié)調(diào)控制

當(dāng)LCZ中DG無(wú)功調(diào)節(jié)不能保證區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)電壓的安全要求時(shí)，LCZ所屬Agent則向配網(wǎng)級(jí)Agent發(fā)送協(xié)助調(diào)壓請(qǐng)求，并將相關(guān)電壓越限信息發(fā)送給配網(wǎng)級(jí)Agent。配網(wǎng)級(jí)Agent在接受請(qǐng)求后，控制有載變壓器分接頭進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。此時(shí)配網(wǎng)級(jí)Agent的決策目標(biāo)為：收集各LCZ所屬Agent 信息后，在盡可能小地影響其他自治LCZ區(qū)域電壓的情況下，保證越限LCZ中所有節(jié)點(diǎn)滿足電壓安全要求。

圖5為主變壓器Agent優(yōu)化決策時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以看出配網(wǎng)級(jí)Agent進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)時(shí)并不需要全網(wǎng)的信息，各個(gè)自治LCZ的Agent僅需將自身邊界節(jié)點(diǎn)的電壓和輸入功率信息傳送給配網(wǎng)級(jí)Agent，當(dāng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控時(shí)，各自治LCZ可以看作為一個(gè)等效的節(jié)點(diǎn)。

圖5　配網(wǎng)級(jí)Agent簡(jiǎn)化系統(tǒng)示意圖

相對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)，各等效節(jié)點(diǎn)具有電壓自我調(diào)整能力，即當(dāng)?shù)刃Ч?jié)點(diǎn)電壓超過(guò)限值并小于各LCZ閥值電壓時(shí)，各等效節(jié)點(diǎn)能夠自我恢復(fù)到合格的電壓幅值范圍內(nèi)。由此可得對(duì)于一個(gè)調(diào)節(jié)周期內(nèi)，配網(wǎng)級(jí)Agent決策的數(shù)學(xué)模型目標(biāo)函數(shù)為

(6)

約束條件為

(7)

(8)

tapmin≤tapt≤tapmax

(9)

式中：tapt為第t個(gè)調(diào)節(jié)周期內(nèi)變壓器分接頭所在檔位；tapmax和tapmin分別表示變壓器分接頭上下限；Vi為節(jié)點(diǎn)i的電壓；Vm為等效節(jié)點(diǎn)m(即第m個(gè)LCZ)電壓；Vmax和Vmin分別為規(guī)定的節(jié)點(diǎn)電壓上下限。

根據(jù)上述模型可以得出，配網(wǎng)級(jí)Agent決策有載變壓器分接頭參與電壓調(diào)節(jié)要求解的是一個(gè)離散變量的凸優(yōu)化問題。本文以分接頭所在檔位為初始解，對(duì)變量進(jìn)行定步長(zhǎng)尋優(yōu)，從而在檔位變化最小的情況下調(diào)節(jié)越限節(jié)點(diǎn)電壓。由圖5可以看出，由于自治LCZ等效成節(jié)點(diǎn)，減小了配網(wǎng)拓?fù)鋸?fù)雜性，降低了尋優(yōu)過(guò)程的計(jì)算量，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)與LCZ的電壓協(xié)調(diào)控制，保障全網(wǎng)電壓在規(guī)定范圍內(nèi)。

4　算例分析

為了驗(yàn)證本文所提方法的有效性及在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性，本文采用美國(guó)IEEE33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)進(jìn)行算例驗(yàn)證[9]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖6所示，系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓為12.66kV。

圖6　測(cè)試配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖

測(cè)試的系統(tǒng)中主變壓器調(diào)壓的調(diào)節(jié)范圍為-10%～+10%，共17個(gè)檔位。初始變壓器檔位為1pu。兩臺(tái)容量均為1MW的DG接入系統(tǒng)，功率因數(shù)限制均為0.707，即無(wú)功輸出范圍為-1～+1Mvar，設(shè)電壓閥值ΔVth,1、ΔVth,2均為0.015pu。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司的規(guī)定，10kV配網(wǎng)各饋線節(jié)點(diǎn)允許的偏差為-7.5%～+7.5%[10]。

當(dāng)DG僅發(fā)出有功功率時(shí)，則此時(shí)根據(jù)公式(3)得到此時(shí)DG1與DG2可調(diào)度的無(wú)功量ΔQDG，1、ΔQDG，2均為1Mvar，由此得到各節(jié)點(diǎn)的電壓變化量ΔV如圖7所示。

圖7　系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓變化量

由圖7可以看出，在DG所在節(jié)點(diǎn)11和29附近，電壓變化量最大，即DG的調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，而越靠近配電網(wǎng)上游，即主變壓器附近節(jié)點(diǎn)，DG的調(diào)節(jié)能力越弱，這也驗(yàn)證了本文的觀點(diǎn)。其中各LCZ相關(guān)節(jié)點(diǎn)如表1所示。

表1　LCZ的相關(guān)節(jié)點(diǎn)

如圖8為3種場(chǎng)景下系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓分布：場(chǎng)景1，當(dāng)DG的無(wú)功均輸出為0；場(chǎng)景2，僅有節(jié)點(diǎn)11的DG無(wú)功輸出為1Mvar；場(chǎng)景3，僅有節(jié)點(diǎn)29的DG無(wú)功輸出為1Mvar。可以看出當(dāng)DG無(wú)功輸出發(fā)生變化時(shí)，LCZ所屬節(jié)點(diǎn)電壓變化顯著，而LCZ外節(jié)點(diǎn)的電壓影響很小。

圖8　系統(tǒng)電壓分布對(duì)比圖

4.1針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行條件改變LCZ的自適應(yīng)性

當(dāng)圖6所示系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)2與節(jié)點(diǎn)22之間的饋線斷開連接，而此時(shí)為了保證正常供電節(jié)點(diǎn)24與節(jié)點(diǎn)29之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，其他網(wǎng)絡(luò)參數(shù)不發(fā)生變化，并在節(jié)點(diǎn)7接入新的DG3，其有功輸出為1MW，功率因數(shù)限值為0.89，即無(wú)功輸出范圍為-0.5～+0.5Mvar，為DG1與DG2的二分之一。電壓閥值ΔVth,1、ΔVth,2保持不變，ΔVth,3為0.075pu。

相對(duì)改變前系統(tǒng)運(yùn)行條件，LCZ1中接入了新的DG3，LCZ2的系統(tǒng)拓?fù)浒l(fā)生了改變，所以在新的系統(tǒng)運(yùn)行條件下，LCZ的劃分應(yīng)隨之發(fā)生改變。由此得到各節(jié)點(diǎn)的電壓變化量ΔV如圖9所示。

圖9　系統(tǒng)運(yùn)行條件變化后各節(jié)點(diǎn)電壓變化量

對(duì)比圖7與圖9可以發(fā)現(xiàn)由于系統(tǒng)拓?fù)涞母淖?，饋線3上的節(jié)點(diǎn)電壓變化量受DG2的影響很大，新的LCZ2將節(jié)點(diǎn)22～節(jié)點(diǎn)24包括其中。DG3的影響節(jié)點(diǎn)和DG1的影響節(jié)點(diǎn)一致，電壓變化量約為DG1的三分之一，故可以將兩個(gè)DG合并成一個(gè)區(qū)域。由此可得到新的LCZ劃分結(jié)果如圖10所示。

圖10　新的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)下LCZ的劃分

4.2配網(wǎng)級(jí)電壓協(xié)調(diào)控制

為了驗(yàn)證電壓控制效果，本節(jié)運(yùn)用PSCAD軟件進(jìn)行仿真：DG1和DG2保持額定容量運(yùn)行，可調(diào)度的無(wú)功容量均為1MVar。0.1s時(shí)在饋線5上的節(jié)點(diǎn)30、31、32增加0.5MW功率因數(shù)為0.9的負(fù)荷作為電壓波動(dòng)的干擾源，選取饋線4和饋線5的末端節(jié)點(diǎn)17、32作為監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，得到調(diào)控時(shí)間段內(nèi)節(jié)點(diǎn)電壓RMS值分別如圖11、圖12所示。

圖11　節(jié)點(diǎn)17的檢測(cè)電壓RMS值

圖12　節(jié)點(diǎn)32的檢測(cè)電壓RMS值

可以看出，0.1s時(shí)由于負(fù)荷的波動(dòng)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)32電壓越限。LCZ2啟動(dòng)自治電壓調(diào)節(jié)，0.6s時(shí)DG2輸出 1Mvar感性無(wú)功，對(duì)比該時(shí)刻節(jié)點(diǎn)17與節(jié)點(diǎn)32的電壓變化量可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)點(diǎn)32的電壓RMS變化量明顯高于節(jié)點(diǎn)17，即調(diào)節(jié)DG無(wú)功輸出對(duì)本LCZ范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)電壓遠(yuǎn)大于區(qū)域外的各節(jié)點(diǎn)，驗(yàn)證模型的正確性。

根據(jù)文獻(xiàn)[10]電壓偏差要求，此時(shí)節(jié)點(diǎn)32依然低于允許范圍，僅依靠DG調(diào)節(jié)不滿足安全運(yùn)行要求。1.1s時(shí)變壓器調(diào)節(jié)分接頭，變壓器低壓側(cè)電壓由1.0pu抬高至1.025pu，可以看出此時(shí)節(jié)點(diǎn)32的電壓RMS值為11.73kV，滿足電壓安全運(yùn)行要求的范圍內(nèi)。

5　結(jié)　論

本文針對(duì)目前配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)眾多，信息量大，而集中控制計(jì)算處理時(shí)間冗長(zhǎng)，無(wú)法在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)有效控制的情況下，提出一種基于多代理系統(tǒng)框架下的分層分散控制模型。該模型以DG為中心，將傳統(tǒng)的集中電壓控制劃分成多個(gè)LCZ，各個(gè)LCZ依托各自DG無(wú)功輸出的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)區(qū)域自治，并且與傳統(tǒng)的有載變壓器分接頭調(diào)節(jié)相配合，實(shí)現(xiàn)電壓的協(xié)調(diào)控制。

① 通過(guò)算例分析可以表明，當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化，針對(duì)拓?fù)涓淖兒虳G輸出變化，本文所提的LCZ分區(qū)識(shí)別方法具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性，隨系統(tǒng)運(yùn)行變化，LCZ相應(yīng)發(fā)生改變。

② 相比于傳統(tǒng)配網(wǎng)的調(diào)壓手段，本文所提方法不僅充分利用DG無(wú)功調(diào)節(jié)能力，在多代理系統(tǒng)框架下將配網(wǎng)進(jìn)行合理分區(qū)，并與傳統(tǒng)調(diào)壓手段相配合，在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)電壓進(jìn)行有效控制。

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(責(zé)任編輯：林海文)

Hierarchical and Distributed Voltage Control with Regional Adaptability in Active Distribution Networks

LUO Chen，TAO Shun，ZHAO Chenxue，XIAO Xiangning

(State Key Laboratory for Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources(North China Electric Power University), Beijing 102206, China)

針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)集中控制周期長(zhǎng)，調(diào)節(jié)有載變壓器分接頭響應(yīng)速度慢，難以有效地解決局部電壓越限等問題，提出一種新型電壓分層分散控制方法。該方法基于多代理系統(tǒng)架構(gòu)，以分布式電源為中心將配網(wǎng)劃分為多個(gè)隨系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化而具有自適應(yīng)性的本地控制區(qū)域，充分利用分布式電源無(wú)功輸出調(diào)節(jié)能力，從而實(shí)現(xiàn)電壓分區(qū)自治控制，并且在分散控制架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)變壓器調(diào)節(jié)手段相配合的配網(wǎng)綜合電壓調(diào)控。最后基于IEEE33節(jié)點(diǎn)配電測(cè)試系統(tǒng)對(duì)所提方法的有效性進(jìn)行了分析與驗(yàn)證。

主動(dòng)配電網(wǎng)；分布式電源；本地控制區(qū)域；分層分散控制；多代理系統(tǒng)

Due to the fact that the centralized control cycle of active distribution network is long and the response speed of on-load transformer tap is slow, it is difficult to effectively solve such problems as the local voltage off-limit. In this paper, a new hierarchical and distributed voltage control method is proposed. Based on multi-agent system architecture, the distributed grid is divided into several local control zones (LCZs) that their sizes are adaptive to different system state, and the adjustment ability of reactive power output for distributed generation (DG) is used to realize distributed autonomous voltage control. In addition, the comprehensive voltage control of distribution network is realized by combining with adjustment method of traditional transformer in the decentralized control framework. In the end, the effectiveness and validation of proposed method is verified based on IEEE-33 node test distribution system.

active distribution; distributed generation; local control zone; hierarchical distributed control; multi-agent system

1007-2322(2016)03-0029-06

A

TM732

2015-06-04

駱晨(1990-)，男，通信作者，碩士研究生，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)無(wú)功優(yōu)化與電壓控制，E-mail:luche1990@163.com；陶順(1972-)，女，副教授，主要研究方向?yàn)橹悄芘潆娋W(wǎng)和電能質(zhì)量等，E-mail:taoshun@ncepu.edu.cn；

趙晨雪(1990-)，女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量，E-mail:zcx_1990@163.com；

肖湘寧(1953-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)樾履茉措娋W(wǎng)、電力系統(tǒng)電能質(zhì)量等，E-mail:xxn@ncepu.edu.cn。