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基于一致性算法的微电网风险管控策略ы褚晕濉玩匠壅选敫熔崛纾嬷嗫盡劢彬口电力系统及其自动化壁垒翌望锰胓铮欢樯里鲳也;里翌:碰壁;望丛堕丝坠坐靡钍堕望堡巳巫望巳剩坠堡堡堡翌望荇引言一致性算法誵籄,摘要:随着分布式发电的发展,其随机性和波动性等特征使得传统的集中控制方式难以适应当下分布式发电模式。为降低通信压力并提高微电网运行可靠性,提出了一种在一致性算法上基础考虑线路运行风险的分布式自动发电控制策略。引入风险指标概念,由负载率、严重程度及线路容量决定。风险指标与等微增率共同构成一致性因子,各节点间相互通信,通过一致性因子调节有功功率分配,使控制策略在降低发电成本的同时具有风险管控的功能。最后通过仿真表明,这一新的控制策略能够快速完成功率优化,并在节点检测到邻接线路负载率过高时调整节点出力。关键词:一致性算法;风险管控;微电网;等微增率原则;自动发电控制型挤掷嗪臸南妆曛韭隴文章编号布式系统中的应用问题开展了相应研究。文献芙崃艘恢算法使其实现成本低和风险小的多目标实时优化,值得进行进一该算法同时考虑成本因子和风险因子,在实时监控的基础上,提高实时运行的可靠性和经济性。针对可靠性问题,引入了考虑负《电气自动化》年第卷第旦墨坦四ɡ鱼盟堂许恩超,陈页。郭亦宗。.∞..,,癷祄畁読畁针对分布式发电的发展,分布式控制兼具了集中式控制与分散式控制的优点,在如今能源体系革命的背景下逐渐得到发展⋯。分布式控制舍弃了中央控制器,计算过程由节点上的本地控制器完成,各节点控制器间相互通信,以此构成连通系统,使整个分布式系统协调运行。在分布式系统中,各子节点间能保持一定的一致性是实现协调控制的首要条件”D壳肮谕庋芯空咭捕砸恢滦运惴ㄔ诜性算法在多代理系统下的理论框架,详细论证了此算法的可行性。文献难芯垦橹ち艘恢滦运惴ㄔ诰玫鞫攘煊颍怂闼度方面的优势。文献ǖ任⒃雎室胍恢滦运惴ǎ惴ㄖ猩置领导者获取功率偏差,带领系统迭代至稳定。文献治隽一致性协同控制中通信延时的影响。但分布式电源的接入的同时,对电力系统的可靠运行提出了新的挑战,如继电保护¨偷能质量评估旧确矫妗6酝芯烤泳眯越嵌瘸龇ⅲ恢性算法应用于电力系统,而未涉及可靠性研究,如何改进一致性步探究。综上所述,本文提出一种考虑线路风险的改进一致性算法,载率、严重程度及线路容量的风险指标。同时,算法考虑了分布式电源的出力上下限问题,为了解决不收敛的问题,提出了两步检测方法。此外,改进的一致性算法能够实时跟踪联络线功率值,控制分布式电源对偏差进行补正。“一致性”是指在一个连通图拓扑结构的系统中,各个节点在某一指标上达成一致。一致性算法建立在连通图基础上,在满足相邻节点可通信的条件下,使整个分布式系统逐步迭代到稳定状态。若系统内有鼋诘悖扛鼋诘愣杂σ桓鲆恢滦砸蜃覣;,一致性算法的目标就是使得各节点一致性因子达成一致,而一致性算法可以简单总结为以下形式:二式中:啦.,为系统拓扑图对应的邻接矩阵第小⒌诖趿性K兀籄。为髓::一—,.猤∞鴐瑀。絜甀日.
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一警。“百訾,百襁,击В舰呼敢浴保骸耗焊嵫扣参协睫胍弧;ァ艮。麾籹∑矿相乘得到O呗穎对应的线路风险指标蜀为:蜀た蟆:电力系统及其自动化∑蠡∑悸窍呗贩缦盏母慕滦运惴一以椴风险指标耐%徽挤R籪咖.。一。性因子;屯为矩阵的第小⒌冢毫械脑K兀R籔为节点一致性因子5奈⒎种怠J的矩阵形式为:式中:O低惩仄送级杂Φ腖矩阵;N⒎种档牧邢蛄浚R恢滦砸蜃拥牧邢蛄俊珹珹珹。在实际应用中,通信过程皆为离散过程,数据通过数据包的形式进行通信,进而以迭代形式来实现的,其第降牡问如下:式中:O低惩仄送级杂Φ腖矩阵中第圻亍、第性K兀徽为迭代过程的收敛因子,调节收敛过程的速度与其稳定性。式校捎贚矩阵行和为虼硕杂诿恳徊絴,都有:即在迭代过程中,总和保持不变,同时意味着整个系统的稳态解为:引入了一种风险指标来衡量节点间输电线路的运行风险,它由线路的故障停运概率、负载率严重程度拖呗反淙萘式中:.NO呗返母涸匮现爻潭瓤捎煞侄魏扑愕贸觥T谑导工程项目运行过程中,实时线路负载率允许短期内超过ァ因此,针对实时优化控制算法,将风险指标进行改进,目的是为了当负载率超过ナ保惴芄患笆弊龀稣废煊Γ⒕】赡快速降低线路负载率到正常水平。线路的负载严重程度7侄式中:”为线路母涸芈省,、、、、、也如图尽改进一致性算法,.;:属和毛为节点某杀竞凳问=诘鉯的一致性线路的风险指标,线路粲￡。;弧N9β流出节点南路姆缦罩己。。;￡S搿辍!7别为功率注入节点南呗芳与功率流出节点南呗芳稀负载严重程度关于负载率分段的函数式中,任何一条线路必定对应一个流出节点和注入节点,对这两节点的一致性因子增减值相同,因此仍能满足式聪统全节点的一致性因子之和保持不变。这意味着,按照此公式进行风险管控后,其他节点稳态值不变,依然满足式通过相邻节点之间的一致性因子交流,各个节点分别进行迭代计算本节点的有功出力参考值牛式中:%为迭代进行的第后步;占为收敛因子;=诘悖囊恢平衡节点功率偏差值;只为平衡节点功率;咖为平衡节点分配给节点钠ú罟β史峙湎凳肫胶饨诘阒苯油ㄑ兜慕诘闫ú罟率分配系数和∑晚为J凶钣乙幌钍俏A硕怨β什ǘ进行实时跟踪响应。上述算法流程如图荆渲邪酱闻卸匣方冢谝淮判断迭代误差是否达到目标要求,即判断计算结果是否稳定。此￡垡塑玒塑婴墨垒苊耸鹽函数记为:节点杀綟函数模型为:因子为:式中:O呗贩缦罩副甑牟慰家蜃樱籖。。为功率注入到节点《电气自动化》年第卷第图图诜缦蘸偷任⒃雎实氖凳庇呕惴鞒掏读取基本数据参数本爷点一致性因子取邻节点中的量值计算等微增宰及风险指标。进而计算节点一致性因子代入迭代公式,计算下一步有功出力参考值≤≤设置本节点出力值
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瑚一线路一节点诘⋯⋯节点诘——节点诘⋯⋯节点诘电力系统及其自动化抡婕敖峁治崾次判断中加入两步检测机制,第降峁擞氲赺步进行误差检测外,还要与矗一浇形蟛罴觳猓蟛钪敌∮时,即认为结果满足精度需求,其中Tは壬瓒ǖ牡ǘ认数。两步满足其一,则认为达到误差要求,这是为了防止在出力达到上下限时,迭代计算结果会发生振荡的情况发生。第二次判断算法计算值是否满足节点的功率限制约束。若未越限,则将计算结果输出;反之,则要对本节点的一致性因子进行修正。修正方式如下:若超过功率上限,则令本节点的一致性因子等于相邻一致性因子集合中的最大值;反之,若跌破功率下限,则令本节点的一致性因子等于相邻一致性因子集合中的最小值。这样可以使得当节点计算功率达到限制时,算法可以实现约束节点功率的仿真算例采用诘愕奈⒌缤低常渲邪公共连接点可控发电节点。仿真模拟在系统运行过程中各节点出力变化曲线。首先测试控制策略在表ǔ跏甲刺碌目焖优化能力,然后测试控制策略对平衡节点功率偏差的响应能力,最后当微电网内电力线路风险指标过高时,测试其针对风险的调拓扑结构及其通信【丑卣笕缤所示,由节点徒⋯。节点参数如表尽可以看出,虽然节点β蚀锏缴舷蓿ú⒉挥跋炱浣胶饨诘功率误差引入分布式系统的优化过程,最终,各节点按照最小成本要求分配了总需求功率。图β什ǘ肮β氏拗剖疽馔第蔚崾笨蹋觳獾焦β视山诘流向节点线路逵虢诘流向节点南呗穎:.。负载率分别为,对风险管控功能进行仿真测试。结果如图尽由图芍#苯诘慵觳獾搅诮酉呗犯涸芈使呤保鹘诘能够快速根据线路负载率的不同进行功率重新分配,由于线路甯涸芈使撸诘大幅降低出力同时大幅提高节点隽Γ减小流经线路宓墓β剩欢呗穁:一。负载率也已接近额定值,系统调整了节点虢诘的出力结构,使流经线路阂弧5墓β实‘电气自动化甑淼期旦墨坦媪磕塑虫箜功能。整能力。点餐值的功率偏差。图仿真算例拓扑结构及其矩阵图就仄私峁怪校呗诽刂附诘慵涞缌ο呗贰=诘、表诘悴问设节点初始功率为,节点初始功率为于蔚崾笨蹋邮盏狡胶饨诘阈枰2钩スβ饰蟛钗。系统可进行不间断实时运行,直至蔚蟠锏轿定,稳定过程曲线及各个节点稳定值如图尽图砻鳎抡嬖次迭代内达到稳定值,快速响应了来自平衡节点的功率误差,维持平衡节点的功率稳定。与平衡节点直接通信的节点接受到需要补偿的功率误差后,快速将误差值引入系统,系统各节点间通过分布式算法优化功率分配。同时迭代次数/次到抑制。图缦展芸毓碳敖峁这一新的控制策略能够快速完成功率优化,并在节点检测到邻接线路负载率过高时调整节点出力。同时,线路风险指标概念的引入,使得分布式系统内自动发电控制过程能够兼顾线路风险管控,即在保证总功率不变的前提下,减小系统运行风险,有效提高了分布式系统运行的可靠性和安全性,并达到低成本运行的目标。最后,应用改进一致性算法的新控制策略未来可进行更深入研究,例如逐步增加储能管理和设备风险管理等功能。参考文献:伦5瘛瘛瘛●●●●恝硪唬节点,:浙江大学。./一ひ弧田,.,
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崾电力系统及其自动化试验结果比指标,进一步验证本文设计方法的优势性。不同方法的图形要素辨识度对比试验结果如图尽莲根据图芍#疚纳杓品椒ǖ恼逋夹我K乇媸抖雀哂谖献椒ê臀南譡方法,其最高值超过了%,说明本文设计方法的图形要素辨识性能优于传统方法。这是由于该方法通过对变电站逻辑链路单线图中的元件、母线容器与接线方式、拓扑连接以及间隔进行识别,实现了对变电站逻辑链路成图的监测,识别结果有助于提升监测结果的准确度。将识别过程中的抗干扰性能作为对比指标,进一步对比不同分析图芍#疚纳杓品椒ㄔ诓煌奔湎拢垢扇畔凳高于传统方法,说明该方法在监测过程中能有效抵御干扰因素的影响,监测结果更加可靠。这是因为本文设计方法在终端监测模块中设置了通信接口与数据接口,并通过总线设置实现远程通信与现场通信,同时,通过数字信号对数据进行传输,具有较强的抗干扰能力。只有对变电站逻辑链路进行有效的信息管理,才能使电网调度中心更快的接管电网系统,并迅速形成一个业务流、信息流与电力流相辅相成的运行流程。为解决传统方法在监测过程中所得图形要素辨识率较低和与抗干扰性较差的问题,设计基于算法的变电站逻辑链路自动成图在线监测方法。经试验验证,该方法实现了图形要素辨识性能的提升,有利于进行变电站分析与监测界面的设计。参考文献:￡兔四玒死堇盟图煌椒ㄍ夹我K乇媸抖榷员冉峁方法的识别性能,对比结果如图尽图煌椒ǖ目垢扇判阅芏员冉峁《电气自动化》年第卷第钪敬荆苋畏桑蜢希龋诓⑿谢笫萘骷扒ㄒ蒲暗呐访畏疲治拌矗晕埃龋泻焱庠谙呒嗖饧际踉诤谇狗⒔凸程中的应用称房萍迹:.***。绦∈妫苕穑龋谕枷窆馍⑸浞ǖ某团欧叛坛驹谙测量方法こ萄Пǎ:.§趺瘢畲汗悖U觳庀低吃谌远奕思菔坏靥的应用鞘泄斓澜煌ㄑ芯浚叭:.耘嘟埽掠睿子辏龋嫦虮溲蛊髡穸姆植际郊嗖庀低车设计与实现绮庥胍潜恚—.畛上椋焯煊睿Τ鹿龋诒溲蛊鞯缪沟缌魍夹翁匦缘娜谱詈纾爬锤#C簦龋浔涞缟璞冈谙呒嗖饧罢锒霞际醯难芯执缱蛹际酰:.清单泄肪晨蒲В:—.【作者简介】孔海波,男,山东曲阜人,本科,高级工程师,研究方王洪富,男,山东费县人,本科,工程师,研究辖拥谯囊跗剑熳悠妫沤ㄑǎ龋植际降缭炊耘涞缤痰绫;さ挠跋咏ㄎ埃\牵醭浚呱嘎实姆植际降缭床⑼蟮缒苤柿科拦【作者简介】许恩超,男,山东济南人,硕士生,主要研究方向为世然懈淤簌蟋电变压器故障在线辨识一诊断模型叩缪辜际酰变形在线监测方法叩缪辜际酰:—.藿ㄉ颖#危龋谠谙呒嗖獾曛泄鸬缗欧向:继电保护。马驰,男,山东临沂人,本科,工程师,研究方向:电气自动化。方向:继电保护。段福凯,男,山东莒县人,本科,工程师,研究邹伟华,男,山东沂水人,研究生,工程师,研究方向:继电保护。,,猻.,—盹牵谘笄欤焐朴龋谔荻认陆岛鸵恢滦缘牡缤植际骄济调度算法泄蒲В盒畔⒖蒲В旁笞郑诙嘀悄芴逡恢滦孕砺鄣闹悄芘涞缤远⒌缈制方法阒荩夯D侠砉ご笱В旒蚜郑跤轮伲诶肷⒁恢滦运惴ǖ奈⒌缤チ7植际娇制缌Φ缱蛹际酰—分析缙远:—.缙远:—;.斡畋螅危蚣笕伲龋诜缦战诘愕缂鄣幕チO低撤稚⑿同调度方法缤际酰:—.微网、综合能源系统优化运行控制。陈页。女,江西南昌人,硕士生,主要研究方向为综合能源系统故障恢复。郭亦宗,男,山东淄博人,硕士生,主要研究方向为微网储能系统及保持运行频率稳郭创新,男,湖北武汉人,教授,博士生导师,主要研究风向为智能调度及风险调度、综合能源系统相关技术研究。隧麟团时誡/垛嚣甤帅定。現琈猘,日