主动配电系统分区分布式牵制群控技术研究

项目来源

国家自然科学基金(NSFC)

项目主持人

柳伟

项目受资助机构

东南大学

立项年度

2016

立项时间

未公开

项目编号

51607036

项目级别

国家级

研究期限

未知 / 未知

受资助金额

19.00万元

学科

工程与材料科学-电气科学与工程-电力系统与综合能源

学科代码

E-E07-E0704

基金类别

青年科学基金项目

关键词

分布式牵制 ; 分区群控 ; 群一致趋同 ; 主动配电系统 ; Active distribution systems ; Subarea cluster control ; Distributed pinning ; Synchronization of group consensus

参与者

王建华;楼冠男;曹戈;薛帅;陈明

参与机构

中国人民武装警察部队工程大学

项目标书摘要:随着能源革新及电网智能化战略的快速推进,配电系统变被动为主动将成为推动智能配电技术发展的核心,在未来电网的发—输—配—用电环节中发挥重要作用。然而,间歇性新能源的不确定性、逆变器参与调控的需求、负荷多样化发展的趋势、及用户对高品质供电的要求,均给主动配电系统的运行控制带来极大挑战。本项目致力于从分区牵制控制和群一致趋同的角度寻求解决方案,构建分区分布式群控架构,提出牵制趋同信息交互方法和分区分布式牵制群控策略,从全新的角度以微电网/虚拟电厂分区牵制群控的概念简化实现主动配电系统的全局协调、就地自治、可靠运行、动态扩展、故障自愈等多项功能,并兼容需求侧管理、牵制控制、多智能系统、分布式控制及优化等多类型技术,有效解决控制维度高、综合利用率低、拓扑结构复杂易变、运行状态频繁切换等一系列难题,提升可再生能源消纳能力,保障负荷高品质供给,为建立主动配电系统分布式群控体系提供理论支撑和技术支持。

Application Abstract: The transferring of the distribution network from passive to active will become the key issue for smart distribution with the rapid propulsion of energy innovation and power grid intelligent strategy.Active distribution systems(ADS)will play an important role on electric power generation-transmission-distribution and utilization in the future.However,the uncertainty of intermittent renewable energy,the demand of the converters to participate in the regulation,and the diversified development trend of load,as well as the requirements of users for high quality power supply,have brought great challenges for the operation control of the ADSs.In this project,a new pinning-based distributed subarea control,which using the concepts of subarea pinning control of and synchronization of group consensus,is proposed to solve above problems.Accordingly,the distributed control structure,the distributed information exchanging method and the pinning-based distributed subarea control schemes for microgrid-subarea and virtual power plant-subarea are all proposed.The application of the pinning-based distributed subarea control simplifies the implementation of many ADS functions,such as global coordination,local autonomy,reliability,scalability,and self-healing.The proposed method also contains many technologies,such as demand side management,pinning control,multi-agent system(MAS),and distributed control and optimization.It solves a series of problems including the high dimensions of control,low utilization efficiency,complex and variable topologies,frequently switched operation states,it also enhances the ablity for integration of DGs,and ensures the high quality power supply.Research achievements of this project can lay a theoretical foundation and technical guidance for the distributed subarea control of the ADSs.

项目受资助省

江苏省

项目结题报告(全文)

主动配电系统控制技术是实现海量接入多类型DGs、多元复合储能、多样化负荷、及其他设备主动协调管控的有效解决方案之一,也是提高系统安全性、可靠性、运行效率的关键技术。然而,间歇式新能源的不确定性、并网逆变器参与调控的需求、负荷的多样化发展趋势、以及用户对高品质供电的要求等,均给主动配电系统的运行控制带来了极大的挑战。依靠传统的集中式分层协调调控模式,已难以满足主动配电系统主动管控的技术需求,也难以发挥主动配电系统中多种可调资源的自适应调节控制能力。本研究致力于从分布式牵制控制和群一致趋同的角度寻求解决方案,通过微电网分区/虚拟电厂分区两种形式分区聚类划分及分区协调控制将主动配电系统的全局控制问题转化为基于群一致趋同的分区分布式牵制群控问题,从全新的角度以微电网分区/虚拟电厂分区的概念简化实现主动配电系统的全局协调(Global Coordination)、就地自治(Local Autonomous)、可靠运行(Reliability)、动态扩展(Scalability)、故障自愈(Self-healing)等多项功能,并兼容需求侧管理、微电网、虚拟电厂、牵制控制(Pinning Control)、多智能系统(Multi-Agent System,MAS)、分布式控制及优化(Distributed control and optimization)等多类型技术,有效降低主动配电系统控制的维度和复杂度,提升各类DGs的主动消纳能力,挖掘各类可调资源的利用潜能,加快电能低碳化转变,促进电网综合利用效率的全方位提高。

  • 排序方式:
  • 3
  • /
  • 1.基于强化学习的多微电网分布式二次优化控制

    • 关键词:
    • 分布式二次优化控制;本地/全局奖励;多智能体系统;强化学习
    • 沈珺;柳伟;李虎成;李娜;温镇;殷明慧
    • 《电力系统自动化》
    • 2020年
    • 05期
    • 期刊

    针对微电网中分布式电源下垂一次控制产生的系统频率和电压静态偏差问题,提出了一种基于强化学习就地反馈方法的分布式二次优化控制,利用本地信息可兼顾频率恢复和电压调整的需求。首先,针对微电网经济性、频率及电压控制需求和各分布式电源综合性能(环境效益、经济效益、技术效益),定义了本地奖励,协调多微电网的频率恢复和电压调节。其次,针对电网实际运行情况,在满足供需平衡的同时,使用多智能体强化学习算法对全局奖励反馈优化修正,使各分布式电源协同出力渐近消除频率偏差,保证微电网的稳定运行。最后,通过实例验证了所提出控制的有效性和适应性。

    ...
  • 2.考虑尾流效应和集电系统元件故障的风电场可靠性建模

    • 关键词:
    • 风电场 尾流效应 集电系统 蒙特卡洛 可靠性 基金资助:国家自然科学基金资助项目(51607036); DOI:10.19753/j.issn1001-1390.2023.04.018 专辑:工程科技Ⅱ辑 专题:电力工业 分类号:TM614TM732 手机阅读
    • 韩伟;李峰;王轩;徐子鲲;蒋海峰;张曼
    • 期刊

    分析平坦地形和复杂地形下风电机组间尾流效应对风电场输出功率的影响;建立两状态等值风电机组以及五状态断路器、三状态变压器等集电系统元件的可靠性模型,考虑集电系统元件故障对风电场输出功率的影响。运用威布尔分布模拟风速概率分布,对风速、等值风电机组状态、集电系统元件状态等进行非序贯蒙特卡洛抽样,基于MATLAB平台仿真计算。结果表明,尾流效应和集电系统元件故障对风电场的输出功率都有不可忽视的影响,综合考虑二者的风电场可靠性模型提高了对风场输出功率计算的真实性和准确性,评估风电场并网可靠性指标时更为精确、贴近实际。

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  • 3.继电保护系统故障的智能定位方法研究

    • 关键词:
    • 继电保护故障主要类型;继电保护系统故障模拟;故障定位矩阵;深度神经网络;智能定位
    • 郦阳;王宝华
    • 《电力系统保护与控制》
    • 2022年
    • 02期
    • 期刊

    为了解决传统继电保护系统故障定位依赖人工且耗时耗力的问题,开展了继电保护智能定位方法研究工作。首先分析了智能变电站继电保护系统故障的主要类型,为模拟故障实验提供理论支撑。随即使用PCS-978装置模拟继电保护故障,采集故障实验数据组成数据库,为继电保护智能定位方法提供数据支撑。然后根据故障实验设计了继电保护故障定位矩阵和故障定位表。最后提出了一种基于深度神经网络,并结合合成少数类过采样技术和随机森林算法的智能定位方法。验证结果表明,智能定位方法可以提高智能变电站保护系统故障的诊断效率,帮助继电保护人员快速准确定位故障,具有较好的实用性。

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  • 4.of translation:继电保护系统故障的智能定位方法研究

    • Li, Yang ; Wang, Baohua
    • 《Dianli Xitong Baohu yu Kongzhi/Power System Protection and Control》
    • 2022年
    • 50卷
    • 2期
    • 期刊

    To solve the problems of time consuming and manual work in fault location of the traditional relay protection system, the paper presents research on an intelligent positioning method for relay protection. First, the main types of faults in the relay protection system of a smart substation are analyzed, providing theoretical support for fault simulation experiments. Secondly, the faults are simulated using PCS-978, and the data from experiments are collected to build a database, providing data support for the intelligent positioning method. Then, based on the experiments, the fault location matrix and table are designed. Finally, an intelligent positioning method based on a deep neural network is proposed, incorporating SMOTE and a random forest algorithm. The empirical results demonstrate that the intelligent location method can improve the efficiency of fault diagnosis in a smart substation protection system, can help relay protection technicians locate faults quickly and accurately, and is practical. © 2022 Power System Protection and Control Press.

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  • 5.An intelligent fault location method for a relay protection system

    • 关键词:
    • Relay protection;Gasoline;Location;Electric power system protection;Decision trees;Matrix algebra;Fault location matrix;Fault's simulations;Intelligent positioning method;Location matrix;Location method;Main type of the relay protection fault;Positioning methods;Relay protection fault' simulation;Relay protection systems;Smart substations
    • Li, Yang;Wang, Baohua
    • 《Dianli Xitong Baohu yu Kongzhi/Power System Protection and Control》
    • 2022年
    • 50卷
    • 2期
    • 期刊

    To solve the problems of time consuming and manual work in fault location of the traditional relay protection system, the paper presents research on an intelligent positioning method for relay protection. First, the main types of faults in the relay protection system of a smart substation are analyzed, providing theoretical support for fault simulation experiments. Secondly, the faults are simulated using PCS-978, and the data from experiments are collected to build a database, providing data support for the intelligent positioning method. Then, based on the experiments, the fault location matrix and table are designed. Finally, an intelligent positioning method based on a deep neural network is proposed, incorporating SMOTE and a random forest algorithm. The empirical results demonstrate that the intelligent location method can improve the efficiency of fault diagnosis in a smart substation protection system, can help relay protection technicians locate faults quickly and accurately, and is practical.
    © 2022 Power System Protection and Control Press.

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  • 6.考虑配网电压越限风险的光伏接入规划研究

    • 关键词:
    • 电压越限;风险评估;配网规划;多目标优化算法
    • 史恒逸;王宝华
    • 《电测与仪表》
    • 2021年
    • 03期
    • 期刊

    光伏的接入会对配网的结构和运行方式产生改变,造成系统节点电压越限的风险提升,对配网系统安全稳定的运行造成了不利影响。为此,提出了一种改进的粒子群多目标优化算法,通过引入遗传算法对粒子群算法进行了改进。利用该算法对目标系统进行规划后,既能完成光伏寻址的目的,又可实现在保证系统电压越限风险相对较低的同时,尽可能地接入更多的光伏提升经济效益的功能。通过仿真对比实验证明,该算法相比于传统的遗传算法,规划的结果更加优异。这是因为改进的粒子群算法使得规划方案可以在光伏的接入和配电网电压越限风险之间找到一个平衡,既能尽可能多地接入光伏提升经济效益,又可以保障配网的电压越限风险较低。

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  • 7.考虑综合需求响应的港口能源系统优化运行

    • 关键词:
    • 港口综合能源系统;综合需求响应;多能耦合转换;优化运行
    • 普月;纪历;刘皓明
    • 《电力需求侧管理》
    • 2021年
    • 01期
    • 期刊

    为满足港口日益增长的能源需求,改善港口地区环境污染问题,港口能源供应方式逐渐由传统燃油、煤电供能逐渐向涵盖冷、热、电、天然气在内的综合能源供能方式转变。港口岸电建设及设施电气化改造工程的持续推进,使得港口电能需求进一步增加。针对这一现状,提出了一种考虑综合需求响应的港口综合能源系统优化运行方法,通过分析系统内各设备间的能量转换耦合联系,构建了基于能源集线器的港口综合能源系统多能耦合转换模型,并根据港口可调负荷特性,建立了港口综合需求响应模型。在此基础上,综合考虑能源价格、环境污染、能量损耗等因素对系统运行的影响,以系统运行成本最低为目标,建立了考虑综合需求响应的港口综合能源系统运行优化模型。算例结果验证了该优化方法可有效降低港口综合能源系统的运行成本,减少港口用电高峰时段的电力负荷需求。

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  • 8.含逆变型分布式电源的配电网自适应电流保护

    • 关键词:
    • 逆变型分布式电源;配电网;故障特性;自适应电流保护;整定
    • 祁言嘉;王宝华
    • 《科学技术与工程》
    • 2021年
    • 17期
    • 期刊

    含逆变型分布式电源(inverter interface distribution generator, IIDG)的配电网故障时,IIDG由于受到控制策略及出力随机性的影响,其短路电流具有很强的非线性,这给配电网的保护整定带来了困难。针对该问题分析了含IIDG配电网不同故障情况下短路电流与IIDG输出功率的关系,并指出其对现有传统保护的影响,提出了根据故障类型采用不同定值的自适应电流保护方案。以MATLAB/Simulink中建立的一个含IIDG的10 kV配电系统为例,验证了该保护方案在不同故障情况下具有良好的选择性与灵敏性。

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  • 9.基于深度森林的变压器故障诊断方法

    • 关键词:
    • 变压器;深度森林;无编码比值;故障诊断
    • 刘可真;吴世浙;李鹤健;骆钊;王科;徐肖伟;赵勇军
    • 《电力科学与工程》
    • 2020年
    • 09期
    • 期刊

    针对变压器传统故障诊断方法准确率低以及难以有效处理故障特征信息的问题,提出了一种基于深度森林(deep forest,DF)的变压器故障诊断方法。考虑到油中溶解的特征气体与故障类型的相关性,首先将油中溶解特征气体的无编码比值作为深度森林模型的特征参量,再通过多粒度扫描提取更多的变压器故障特征信息,最后经过级联森林的训练达到诊断效果最优。通过算例分析了不同特征参量和不同样本规模下DF模型的诊断效果,并与多类传统诊断方法相比较。实验结果表明,以无编码比值作为DF模型的特征参量,可有效提高变压器故障诊断的准确率。

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  • 10.考虑需求响应与光伏不确定性的综合能源系统鲁棒优化

    • 关键词:
    • 综合能源;多源信息融合;不确定性;鲁棒优化;需求响应;多元储能
    • 翟晶晶,;吴晓蓓;傅质馨;朱少杰;刘皓明
    • 《中国电力》
    • 2020年
    • 08期
    • 期刊

    光伏接入和用电负荷需求响应给能源系统运行带来了诸多的不确定性,增加了综合能源系统优化调度的复杂度。基于多源信息融合的综合能源系统,可以实时收集和处理海量运行数据,实现终端供能系统高效经济运行。在介绍基于多源信息融合的综合能源系统基础上,建立了用电负荷需求响应模型,用来描述可平移负荷需求响应特性,针对光伏出力不确定性,采用拉丁超立方采样和K-均值场景缩减技术生成典型场景集,以此确定光伏出力不确定性区间。建立了综合能源系统的典型设备数学模型,构建考虑用电负荷需求响应的综合能源系统经济运行鲁棒优化目标函数,并采用鲁棒优化算法进行求解。案例仿真结果显示,鲁棒优化在提高系统运行安全性的同时,增加了系统运行费用;同时,考虑需求响应后区域综合能源系统运行经济性得到提升,用户需求响应参与度越高,经济性提升效果越明显。

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