（广西电网有限责任公司南宁供电局 南宁 530031）
摘要：针对微电网电压暂降的问题，提出一种由MGVC和DVR联合补偿的方法。采用加权平均算法更准确地计算出微电网系统的电压偏移量，通过MGVC控制微电源短时增加有功输出的方法提高了DVR的补偿能力。根据电压暂降程度的不同，提出了不同的补偿策略。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。
关键词：微电网；电压暂降；微电网电压控制器（MGVC）；动态电压恢复器（DVR）
A Study on the Compensation for Microgrid voltage sags by Combing MGVC and DVR
WANG Yi
(Nanning Power Supply Bureau, Guangxi Power Grid Co. , Nanning 530031, China)
Abstract: In view of microgrid voltage sags, a method by combing MGVC and DVR is proposed for compensation. The weighted average algorithm used in this paper can calculate voltage deviation in microgrid more exactly. DVR’s compensation ability is improved by increasing micro sources’ power output transiently using MGVC. Different strategies of compensation are adopted in accord with the degree of voltage sags. The validity of this method has been verified by the simulation results.
Key words:microgrid;voltage sags;microgrid voltage controller (MGVC); dynamic voltage restoration(DVR)
本文提出了微电网电压控制器（MGVC）和动态调压器（DVR）联合补偿微电网电压暂降的方法。该方法根据微电网电压暂降程度的不同，提出了不同的补偿策略。负载电压发生浅度电压暂降时，由MGVC控制DVR进行电压补偿；负载电压发生深度电压暂降时，利用逆变式微电源在短时间内有一定过载能力的特点，由MGVC控制DG快速准确地向电网注入适当的功率，缓解DVR的有功输出，提高DVR的电压补偿能力。该方法既实现了对微电网电压暂降的全相补偿，又尽可能地缩小了DVR储能装置的容量，具有一定的经济性。最后，利用MATLAB建立了微电网仿真模型，仿真结果验证了该方案的有效性。
1 微电网的控制方式
本文所研究的微电网采用基于多Agent的分层分布式控制方式，该控制方式具有通信、协作、感知和反应等能力[1]。微电网分层控制系统结构图如图1所示：
图1 微电网分层控制系统结构图
基于多Agent的分层分布式控制方案将控制系统分为3层：组织级Agent、协调级Agent、执行级Agent[2]。组织级Agent设置于配电网中，用来管理和控制协调级Agent，决定总体要执行的任务和系统要控制的目标；协调级Agent接受来自组织级Agent的命令，并协调执行级Agent的执行过程；执行级Agent装设在DG、DVR和负荷上，用于控制DG和DVR，同时反映负荷变化的情况。文中所提到的MGVC为协调级Agent，根据所接收到的负荷变化信息，经过分析判断，向执行级Agent发出控制指令，控制DG和DVR补偿电压暂降，维持微电网的电压稳定。
2 微电网电压控制器
微电网内运行电压的水平取决于系统功率的平衡，微电源和储能装置的功率输出应满足微电网内负荷和网络损耗在额定电压下对功率的需求，否则微电网电压就会偏离额定值。微电网电压控制器（MGVC）通过检查出微电网系统内电压的变化来控制DG和储能装置的功率输出，输入量为微电网电压的变化量，输出量为一个电压调整信号。其简化模型如图2所示：
图2 MGVC简化模型图
其中，ΔVerr表示微电网系统的电压偏移量；VMGVC表示输出的电压调整信号；K表示控制增益，TN和TD为时间常数。
ΔVerr的计算公式如式（1）和（2）所示：
(1)
其中：ΔVerr.i表示线路i的单位电压偏移量；Vdes.i表示线路i的额定电压幅值；Vdyn.i表示线路i的实际电压幅值。
不同种类的负荷对电压的敏感度不同，为了能够更准确地反映微电网系统中电压的偏移量，定义了负荷加权因子αi来反映负荷对电压的敏感程度。负荷受电压波动影响的程度越明显，其对应的加权因子αi越大，反之越小。
利用负荷的加权因子，对所有线路上的电压变化量进行加权平均运算，得到微电网系统的电压偏移量,计算公式如下：
(2)
其中：αi为负荷Li所对应的加权因子，NL表示负荷的总数。
MGVC输出的信号为VMGVC，用来控制微电网中的微电源和DVR等调压装置，βi表示调压装置i的功率调整系数，故MGVC发送给调压装置i的调节信号为：
(3)
图3 基于储能装置的DVR框图
3 基于储能装置的动态电压调节器(DVR)
基于储能装置的DVR简化框图如图3所示。储能装置通过电压型逆变器（电压型双向DC/DC变换器和电压型桥式DC/AC变换器）接于微电网。当微电网系统电压产生波动时，储能装置作为微电网系统的能量缓冲环节，可以快速地向系统注入或从系统吸收有功功率，实
现系统功率的平衡，从而补偿微电网电压暂降，提高微电网系统运行的鲁棒性。
4 MGVC和DVR相结合补偿微电网电压暂降
文献[9-10]从线路参数的角度阐述了电压、频率和功率之间的关系。图4中，U1、U2分别为A点和B点的电压幅值，Z为传输线路阻抗。则由A点流向B点的有功功率和无功功率表达式分别如式(4)和(5)所示。
由以上分析可知，微电网内负载电压的变化主要受有功功率的影响。DVR作为传统的解决电压暂降的装置，当微电网发生电压暂降时，能够输出功率，补偿电压暂降。在逆变装置功率和耐压允许的条件下，DVR的电压输出能力受其储能装置容量的制约。然而，DVR的储能装置的成本和容量成正比。工程为了实现经济性，应尽可能地缩小DVR储能装置的容量，相应地其电压调节能力也受到了限制，采用MGVC和DVR相结合的方法能够较好地解决该矛盾。
图5 含有MGVC和DVR的微电网系统图
如图5所示，MGVC作为微电网的协调级Agent，它可以通过控制执行级Agent来控制微电网内部的DG和DVR的功率输出。当发生电压暂降的时候，MGVC经过分析计算，做出判断，如果电压暂降值在DVR的补偿范围之内，MGVC控制DVR单独进行电压补偿；如果电压暂降值超出DVR的补偿范围，MGVC控制DG快速准确地增加有功输出，联合DVR进行电压暂降补偿。
5 结论
采用MGVC和DVR联合补偿电压暂降的方法，能够更准确地计算出微电网系统的电压偏移量，提高DVR的补偿能力，更好地解决微电网电压暂降的问题。随着电力电子技术和微电源控制技术的发展，该方法会有更好的应用前景。
参考文献：
[1] Dimeas，A.L.，Hatziargyriou，N.D. Operation of a Multiagent System for Microgrid Control [J]. IEEE Trans on Power System，2005 ，20（3）：1447-1455.
[2] 张建华，黄伟. 微电网运行控制与保护技术[M]. 北京：中国电力出版社，2010：137-138.
论文作者:王毅
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/2/25
标签：电压论文; 电网论文; 装置论文; 功率论文; 负荷论文; 系统论文; 储能论文; 《电力设备》2018年第25期论文;