王小兵
国网太原市晋源区供电公司 山西 太原 030025
摘要：大规模的可再生间歇式能源并网，给配电网的管理带来巨大挑战。主动配电网通过对其进行主动管理和协调控制，实现间歇式能源的有效消纳。在本文中，笔者对主动配电网电压分层协调控制策略进行了详细的分析。
关键词：主动配电网；分层能源；控制策略
在我国电力事业不断发展和进步的基础上，主动配电网具有控制要求高和分布式电源渗透率高的特点，而且其网络结构变化较多，成为配电网发展的主流趋势。电压控制对整个主动配电网具有至关重要的作用。随着无功补偿技术、能源存储技术及可控分布式电源的接入，使得主动配电网压控制更加复杂。
一、主动配电网电压协调控制
多种类型的分布式发电接入主动配电网后，将会对现有的馈线电压水平以及电压调节控制产生本质影响，主动配电网的电压协调控制要计及上述变化并协调分布式发电与已有电压调节及无功控制设备（主变分接头、电容器组、SVC、SVＲ等）的控制，实现主动配电网对于馈线电压的实时协调控制。
1控制结构
主动配电网电压协调控制的区域范围是一个变电站母线下面所有的10V馈线中压配电网络。整个控制结构包括：馈线电压协调控制器和变电站电压协调控制器及其交互。馈线电压协调控制器通过协调控制馈线上的SVＲ、分布式发电的无功功率以及SVC等无功电源实现单一馈线上的电压协调控制，确保单一馈线的电压水平。变电站电压协调控制器除了要对变电站的电容器组进行投切控制之外，还需要与馈线电压协调控制器进行交互以实现变电站主变分接头位置的调节，确保变电站低压母线所有馈线的电压水平。
2馈线电压协调控制
对馈线实施电压协调控制的前提是对馈线的电压水平进行准确估计。馈线电压水平估计本质上就是估计馈线的最大电压值和最小电压值。由于馈线上不可能每个节点都安装电压测量单元，因此无法实时监测馈线的最大电压值和最小电压值。但是馈线上安装在分段开关的馈线自动化终端FTU（feederterminalunit，FTU）以及分布式发电接入点采集到的电压及功率数据已足够用于估算馈线的最大电压值和最小电压值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆众所周知，分布式发电会抬升接入点的电压，当分布式发电的出力过大时，其电压甚至会超过首端电压，因此馈线的最大电压值肯定存在于分布式发电接入点或者馈线首端。由于分布式发电接入点一般都装设有测量单元，因此馈线的最大电压值可以通过实测获取。相比较而言，馈线的最小电压值难以估计得出，需要根据馈线的潮流大小及方向进行判断。馈线的最小电压估算以分段开关或者分支开关作为分割边界，依次估算出每个分隔区域的最小电压值，然后取其中的最小值作为馈线的最小电压估算值，以该分隔区域作为电压最低点所处位置。馈线电压协调控制器通过馈线FTU的采集数据估算馈线最大电压值和最小电压值，并求解出电压越限值，经过死区控制和PI控制实现馈线无功－电压的实时闭环控制，其中无功功率协调用于协调馈线上的多个无功源，其协调策略可以采用按照电压－无功灵敏度指标对无功源进行优化排序后，由灵敏度指标最大的无功源优先调节，以保证无功调节量最小。
3变电站电压协调控制
变电站的电压协调控制是为了协调变电站母线连接的多条馈线的电压水平，主要是通过调节变电站主变分接头档位来实现。如馈线通过实时电压协调控制后依然存在电压越限，则需要通过调节变电站主变分接头档位来改变馈线首端电压，使得馈线电压水平恢复到正常状态。由于需要协调控制多条馈线的电压水平，变电站电压协调控制器在调节主变分接头档位改变母线电压时应考虑其对于其他馈线电压水平的影响。
二、区域控制单元
1区域控制单元配置
本文将主动配电网进行3层结构划分，每一层次都配备相应的控制单元作为策略实现的载体，控制单元的具体结构则是控制策略的细化。1）全局优化管理系统作为第一层控制，通过其他层次的配合采集整个配电网络的运行信息，通过全局优化算法对配电网进行全局层面上的优化控制，对下层区域设定区域优化目标。主动配电网能量管理系统作为主动配电网的第1层控制单元，也是主动配电网的中枢管理单元，用以实施全局最优算法，优化控制网络所有的可控分布式发电单元、柔性负载单元以及馈线上的联络开关并设定自治区域优化目标。而全局优化算法的具体实现并非本文讨论重点，在此不做赘述。2）第2层控制是局部区域自治控制。配电网根据一定规则划分为多个子区域，对区域内部的下层单元进行调度，实现自身区域内部稳定且降低不同区域之间的相互影响，同时减少对配电网络的扰动。区域划分规则：若馈线上2个分段开关间隔内，或单个可控分段开关至线路末端包含可控分布式电源，则其作为一个独立自治区域配备区域控制单元。分层分布控制器作为主动配电网的第2层控制单元，用以协调控制馈线上一个自治区域内所有的可控分布式发电和储能单元，分层分布控制器是通过控制其管辖区域内各个源网协调控制器达到区域协调控制的目的。3）第3层控制为就地控制，对同一配电节点上的分布式能源进行调度，就地控制的特点就是响应速度快。源网协调控制器作为主动配电网的第3层控制单元，用以协调控制同一配电节点（配电房或者开闭所）所有的分布式能源和柔性负载（包括储能单元和微网单元）。
2区域控制单元模型
主动配电网的局部区域自治控制主要是通过主动配电网分层分布控制器、源网协调控制器以及主动配电网全局能量管理系统相互配合来实现，其中一个分层分布控制器对应一个自治控制区域，一个源网协调控制器对应一个配电节点。分层分布控制器协调控制自治区域内包含的所有源网协调控制器，源网协调控制器协调控制同一配电节点连接的所有可控分布式单元。因此控制器之间构成的通信网络是一个树状结构，每一个通信节点只与自己的父节点和子节点通信，相较于大量分布式能源接入后的集中式管理模式通信网络，网架结构更加清晰合理，有效缓解了主站端的通信压力。分层分布控制器对下用于实时采集区域与馈线的交换功率并按照自治策略协调各自治区域内部的源网协调控制器的控制量输入，对上用于将各个源网协调控制器采集的分布式能源的状态信息汇总后上传给主动配电网能量管理系统。实时计算FCE值并与设定目标值0进行比较；DeadBand为死区处理模块，用以过滤微小的误差，防止控制值频繁波动；Delay为通信延迟模块；通过PI控制模块后将各控制值按设定的分配比例传送给相应源网协调控制器，分布式能源出力调节进而影响下一次FCE值的计算，从而形成闭环控制。源网协调控制器的职能则是对下根据分层分布控制器的输入指令协调其负责控制的分布式能源的功率输出，对上则负责将采集到的分布式发电单元运行状态数据发送给分层分布控制器。同一源网协调控制器下的分布式能源按照优先级原则进行功率调控。
三、结束语
主动配电网电压分层协调控制系统，能够有效实现电网区域内的电压控制。其不仅能有效的划分各控制区域，还能实现各区域的信息交互。通过全网控制策略与局部控制策略的协调处理，最终达到优化主动配电网电压的目的，从而实现配电电网的效益优化。
参考文献：
[1]张智勇. 基于分层协调控制策略的主动配电网无功优化研究[D].新疆大学,2017.
[2]杜娟.主动配电网电压控制策略的研究[J].电子测试,2017（Z1）：58-59.
[3]陈飞,刘东,陈云辉.主动配电网电压分层协调控制策略[J].电力系统自动化,2015,39（09）：61-67.
论文作者:王小兵
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/25
标签：电压论文; 馈线论文; 控制器论文; 分布式论文; 主动论文; 配电网论文; 区域论文; 《防护工程》2018年第13期论文;