區(qū)域分布式電源集群監(jiān)控系統(tǒng)

劉海波, 李 鵬, 顧 偉, 張雪松, 竇曉波, 付 明

(1. 東南大學(xué)電氣工程學(xué)院, 江蘇省南京市 210096; 2. 國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 浙江省杭州市 310014; 3. 國(guó)電南瑞科技股份有限公司, 江蘇省南京市 211106)

0 引言

近年來,分布式電源以其資源豐富、接入方式靈活、清潔無污染等優(yōu)勢(shì)得到廣泛關(guān)注及迅猛發(fā)展。分布式電源通常是指發(fā)電功率在幾千瓦至幾兆瓦的小型模塊化、分散式及布置在用戶附近的高效、可靠的發(fā)電單元。分布式電源的優(yōu)勢(shì)在于,可以充分開發(fā)利用各種可用的分散存在的能源,以及提高能源的利用效率。但同時(shí),分布式電源具有較強(qiáng)的間歇性、隨機(jī)性和波動(dòng)性,將其接入中壓或低壓配電網(wǎng),將改變配電網(wǎng)的傳統(tǒng)運(yùn)行模式,對(duì)配電網(wǎng)的安全產(chǎn)生較大的影響[1]。

配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度能夠合理配置配電網(wǎng)內(nèi)的電力資源,有效降低配電網(wǎng)有功損耗,充分消納可再生能源發(fā)電,降低分布式電源接入配電網(wǎng)后造成的負(fù)面影響[2-4]。文獻(xiàn)[5]從主動(dòng)配電網(wǎng)的角度,分析了配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度策略,并提出了一種考慮分布式電源特性的優(yōu)化調(diào)度模型,該模型以調(diào)度周期內(nèi)的配電網(wǎng)運(yùn)行成本最小為調(diào)度目標(biāo),以可控分布式電源和網(wǎng)絡(luò)開關(guān)為調(diào)度量,模型采用智能單粒子優(yōu)化算法(ISPO)進(jìn)行求解。文獻(xiàn)[6]提出了含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)前兩階段優(yōu)化調(diào)度模型,兩階段分別確定分布式電源的有功與無功出力。

大量分布式電源接入配電網(wǎng)后,傳統(tǒng)調(diào)控系統(tǒng)采用的順控方式效率低、通信要求高,控制效果一般。分布式電源集群是同一類型同一運(yùn)行控制方式、電壓相關(guān)的分布式電源廠站集合,集合具備調(diào)控功能,具備自治能力且能實(shí)現(xiàn)信息匯總、信息交互功能[7]。采用分布式電源集群控制方案,調(diào)控系統(tǒng)直接與集群管控裝置進(jìn)行信息交互,可以有效提高調(diào)控效率。

目前,國(guó)內(nèi)外集群控制相關(guān)研究大多集中在大規(guī)模集中式接入的風(fēng)電和光伏電站層面,在集群控制架構(gòu)策略研究方面,國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究包括:文獻(xiàn)[8]提出了風(fēng)電集群3層/4層控制架構(gòu),并對(duì)架構(gòu)內(nèi)各層功能劃分和控制目標(biāo)進(jìn)行了定義和說明,同時(shí)文章還針對(duì)不同調(diào)度特性的風(fēng)電場(chǎng),提出了集群有功功率協(xié)調(diào)控制策略;文獻(xiàn)[9]提出了風(fēng)電場(chǎng)群的無功電壓協(xié)調(diào)控制思路, 以風(fēng)電場(chǎng)群的匯集站為電壓中樞點(diǎn), 以各風(fēng)電場(chǎng)升壓變壓器的高壓側(cè)電壓為約束, 協(xié)調(diào)各風(fēng)電場(chǎng)的無功調(diào)節(jié)裝置動(dòng)作。

相比于單一電源形式的大型風(fēng)電場(chǎng),分布式電源集群的地域分布更分散,電源暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)條件下輸出差異也相對(duì)較大[10]。分布式電源的集群控制形式上是對(duì)區(qū)域內(nèi)分布式電源進(jìn)行整合,但區(qū)別于虛擬電廠內(nèi)部電源的多樣性,集群控制對(duì)象一般為同種類型或出力特性近似的分布式電源,同時(shí)分布式電源區(qū)域集群控制強(qiáng)調(diào)對(duì)電源本體的協(xié)調(diào)控制[11]。并且,中國(guó)配電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)尚未形成專門針對(duì)規(guī)?；植际诫娫吹膶Ｓ谜{(diào)控功能,目前只有較少部分中壓接入分布式電源實(shí)現(xiàn)了可監(jiān)測(cè)、可調(diào)度,而配電網(wǎng)調(diào)度尚未形成專門針對(duì)分布式電源應(yīng)用的專用控制功能[12]。

有鑒于此,本文在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上,針對(duì)分布式電源高滲透率接入配電網(wǎng)后帶來的影響,提出了分布式電源集群控制技術(shù)體系和方法。本文的主要貢獻(xiàn)如下。

1)設(shè)計(jì)開發(fā)了集群動(dòng)態(tài)劃分方法、多目標(biāo)優(yōu)化策略和集群控制策略等。其中,多目標(biāo)優(yōu)化策略以總網(wǎng)損最小、光伏棄光量最小和電壓偏差最小為優(yōu)化目標(biāo),提高了分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行后配電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性;集群快速管控策略采用事件觸發(fā)方式,根據(jù)實(shí)時(shí)電壓變化,計(jì)算各個(gè)集群的無功需求量,體現(xiàn)了與配電網(wǎng)友好互動(dòng)的能力。

2)設(shè)計(jì)開發(fā)了區(qū)域分布式電源集群控制系統(tǒng)的主站架構(gòu)和功能體系,實(shí)現(xiàn)了區(qū)域分布式電源集群的優(yōu)化協(xié)調(diào)控制。運(yùn)用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器(RTDS)在不同測(cè)試場(chǎng)景下驗(yàn)證系統(tǒng)的有效性。其最終研發(fā)的系統(tǒng)已于浙江寧波杭州灣電網(wǎng)示范應(yīng)用。

1 分布式電源集群監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

分布式電源集群監(jiān)控系統(tǒng)采用面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)設(shè)計(jì),按功能由集群監(jiān)控主站、集群管控裝置、前置服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)、高級(jí)應(yīng)用子系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 集群監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Architecture of cluster monitoring system

系統(tǒng)以集群監(jiān)控主站作為系統(tǒng)信息處理中心,與系統(tǒng)各模塊通過系統(tǒng)總線完成信息交互,集成了操作平臺(tái)、數(shù)據(jù)服務(wù)、高級(jí)應(yīng)用等;系統(tǒng)以集群管控裝置收集集群內(nèi)分布式電源信息,對(duì)群內(nèi)所有設(shè)備、分布式電源采用標(biāo)準(zhǔn)化建模,基于信息交換模型將群內(nèi)信息上送給集群監(jiān)控主站,集群管控裝置接收集群監(jiān)控主站下發(fā)的運(yùn)行控制策略,將指令分解給各個(gè)場(chǎng)站,協(xié)調(diào)調(diào)度分布式電源集群中的發(fā)電單元。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

分布式電源集群監(jiān)控系統(tǒng)功能如圖2所示。系統(tǒng)完成分布式電源集群的數(shù)據(jù)采集與處理、綜合評(píng)價(jià)分析、發(fā)電功率預(yù)測(cè)等集群控制支撐功能,并在分布式電源海量數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，完成狀態(tài)估計(jì)、集群劃分、集群控制策略部署、集群與組成元素動(dòng)態(tài)展示等功能。

圖2 系統(tǒng)功能部署Fig.2 Deployment of system functions

根據(jù)分布式電源集群數(shù)據(jù)的獲取、處理、應(yīng)用,可將分布式電源集群控制系統(tǒng)分為三個(gè)層次:基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、展示層?；A(chǔ)數(shù)據(jù)層完成數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)庫的管理;應(yīng)用層完成各種高級(jí)應(yīng)用功能包括集群劃分、全局優(yōu)化、集群控制等;展示層完成集群屬性和控制效果的動(dòng)態(tài)展示。

2 分布式電源集群監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 集群劃分技術(shù)

系統(tǒng)通過部署在主站的高級(jí)應(yīng)用進(jìn)行自動(dòng)分群?；静襟E如下:首先基于電壓主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)選擇并計(jì)算等值網(wǎng)絡(luò)電壓敏感矩陣,再根據(jù)敏感度進(jìn)行分群聚集。

主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓不僅要反映其所在區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的電壓水平,而且要易于進(jìn)行電壓調(diào)控。即對(duì)于每個(gè)分區(qū)應(yīng)該選取最具備可控能力,同時(shí)又能代表該區(qū)域電壓水平的節(jié)點(diǎn)為主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)。基于節(jié)點(diǎn)的可控性和可觀性兩個(gè)指標(biāo),對(duì)該區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的綜合靈敏度Si進(jìn)行計(jì)算。綜合靈敏度最高的節(jié)點(diǎn)即為主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)。綜合靈敏度計(jì)算方程可表示為:

(1)

電壓靈敏度計(jì)算方程可表示為:

(2)

然而,節(jié)點(diǎn)電壓無法直接改變,可通過賦予該節(jié)點(diǎn)很小的無功變量以改變其節(jié)點(diǎn)電壓。電壓靈敏度計(jì)算方程可改寫為:

(3)

無功電壓靈敏度計(jì)算方程可表示為:

(4)

由于電壓靈敏度與無功電壓靈敏度二者數(shù)量級(jí)不同,因此在實(shí)際算例中需對(duì)二者進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算再相加。

而有功功率—電壓靈敏度和無功功率—電壓靈敏度計(jì)算公式為:

(G+P)]-1

(5)

(B-Q)]-1

(6)

式中:JP和JQ分別為有功功率—電壓靈敏度矩陣和無功功率—電壓靈敏度矩陣;G和B分別為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中的電導(dǎo)和電納部分。

2.2 多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)

多目標(biāo)優(yōu)化功能主要根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果、負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果等信息,對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行給出優(yōu)化調(diào)度策略,提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性[13]。

以電壓偏差最小、總網(wǎng)損最小和光伏棄光量最小為優(yōu)化目標(biāo),構(gòu)造多目標(biāo)優(yōu)化模型,如下式所示:

(7)

式中:a,b,c為影響權(quán)重因數(shù),a+b+c=1;n為區(qū)域配電網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù);Ui和Ui,ref分別為節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值和電壓幅值期望值;集合v(i)表示區(qū)域配電網(wǎng)中以節(jié)點(diǎn)i為首端節(jié)點(diǎn)的支路的末端節(jié)點(diǎn)集合;rij為支路i-j的電阻;Iij為支路i-j電流幅值;Pi,PVpre為節(jié)點(diǎn)i處光伏電站預(yù)測(cè)有功出力;Pi,PV為節(jié)點(diǎn)i處光伏電站經(jīng)過控制后實(shí)際向電網(wǎng)提供的有功出力。

約束條件主要有以下幾種。

1)節(jié)點(diǎn)功率平衡約束

(8)

(9)

式中:集合u(j)為以節(jié)點(diǎn)j為末端節(jié)點(diǎn)的支路的首端節(jié)點(diǎn)集合;Pij和Qij分別為支路i-j首端有功和無功功率;Pj和Qj分別為節(jié)點(diǎn)j注入電網(wǎng)的有功和無功功率;Pj,PV和Qj,PV分別表示光伏電站向節(jié)點(diǎn)j注入的有功和無功功率;Pj,d和Qj,d分別表示節(jié)點(diǎn)j處負(fù)荷的有功和無功功率;xij為支路i-j的電抗;Uj為節(jié)點(diǎn)j的出口電壓幅值,對(duì)于支路i-j有

(10)

2)光伏有功、無功出力約束

光伏電站經(jīng)有功、無功控制后，實(shí)際向集群提供的有功出力不應(yīng)超過其預(yù)測(cè)有功出力值，即

0≤Pi,PV≤Pi,PVpre

(11)

光伏電站中的光伏電池主要通過能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)接入電網(wǎng),PCS可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)光伏電站的有功和無功出力,其有功和無功出力的關(guān)系式可以表示為:

(12)

式中:Sj,PCS，max為節(jié)點(diǎn)j處可調(diào)的光伏電站PCS的最大容量。

同時(shí),光伏電站的有功、無功出力還應(yīng)滿足功率因數(shù)不小于0.95的要求,即

(13)

3)節(jié)點(diǎn)電壓約束

Ujmin≤Uj≤Ujmax

(14)

式中:Ujmax和Ujmin分別為節(jié)點(diǎn)j電壓幅值的上、下限。

考慮到式(8)和式(9)的強(qiáng)非凸形式,上述問題屬于非確定性多項(xiàng)式(NP)難題,難以獲得最優(yōu)解。于是利用二階錐技術(shù)對(duì)其作一步松弛,定義變量節(jié)點(diǎn)電壓幅值平方v2,i和支路電流幅值平方i2,ij為[14]:

(15)

(16)

然后經(jīng)過等價(jià)變形,將式(10)寫成標(biāo)準(zhǔn)二階錐的形式,即

‖[2Pij2Qiji2,i-v2,i]T‖2≤i2,i+v2,i

(17)

2.3 分布式電源集群控制策略

系統(tǒng)設(shè)定的分布式電源集群控制策略包括:警戒調(diào)度策略和緊急調(diào)度策略。

2.3.1分布式電源集群警戒調(diào)度策略

設(shè)定電壓正常工作區(qū)間為0.97Un～1.03Un,其中Un為額定電壓。當(dāng)電壓超過該區(qū)間但與正常區(qū)間偏差不超過±0.07Un時(shí),將觸發(fā)分布式電源集群警戒調(diào)度策略[15]。其策略步驟如下。

步驟1:量測(cè)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻電壓。

步驟2:計(jì)算主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓偏差,判斷電壓是否越界,若無越界事件,則不作策略切換;若存在越界,且偏差量不超過±0.07Un,則根據(jù)當(dāng)前電壓與0.97Un及1.03Un的偏差絕對(duì)值,確定最小恢復(fù)電壓。

步驟3:計(jì)算主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)相關(guān)集群對(duì)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓的靈敏度系數(shù)矩陣。

步驟4:根據(jù)集群靈敏度系數(shù)矩陣,計(jì)算各集群的有功、無功功率調(diào)整量。

步驟5:下發(fā)給各集群管控裝置主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓及場(chǎng)站靈敏度系數(shù)矩陣。

步驟6:集群管控裝置根據(jù)場(chǎng)站靈敏度比例關(guān)系計(jì)算集群內(nèi)各場(chǎng)站的功率分配值并下發(fā)給各場(chǎng)站。

2.3.2分布式電源集群緊急調(diào)度策略

當(dāng)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓偏差超過±0.07Un時(shí),系統(tǒng)處于緊急狀態(tài),分布式電源集群主站切換至集群緊急調(diào)度策略。其策略步驟如下。

步驟1:系統(tǒng)參數(shù)配置,初始化調(diào)節(jié)次數(shù)累加器。

步驟2:量測(cè)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻電壓Upilot(t)。

步驟3:計(jì)算主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓偏差,判斷是否超過±0.07Un,若未超過則根據(jù)實(shí)際電壓偏差選擇警戒調(diào)度策略或定時(shí)(15 min)執(zhí)行多目標(biāo)優(yōu)化策略,將調(diào)節(jié)次數(shù)累加器置0;若超過該界限,則判斷累加器是否為2,若不是,則計(jì)算各主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)相關(guān)集群內(nèi)場(chǎng)站無功調(diào)整量,若是,則需要配電自動(dòng)化系統(tǒng)完成故障隔離。

步驟4:集群主站下發(fā)集群控制器相關(guān)場(chǎng)站無功調(diào)整量,進(jìn)行主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)。

步驟5:將調(diào)節(jié)次數(shù)累加器加1,轉(zhuǎn)步驟2。

3 系統(tǒng)平臺(tái)展示及應(yīng)用算例

3.1 區(qū)域分布式電源集群監(jiān)控主站界面展示

區(qū)域分布式電源集群監(jiān)控主站集成了應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存儲(chǔ)單元等硬件設(shè)備,同時(shí)集成了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)相關(guān)軟件和高級(jí)應(yīng)用軟件[16-17]。

1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理。區(qū)域分布式電源集群控制系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理界面是一個(gè)通用的視窗風(fēng)格的人機(jī)界面,它利用了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的訪問接口,為用戶及程序員提供一個(gè)直觀的錄入、查詢、修改和維護(hù)界面。附錄A圖A1所示為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫界面[18]。

2)監(jiān)控平臺(tái)。開發(fā)了區(qū)域分布式電源監(jiān)控平臺(tái),集成了分布式電源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、集群多目標(biāo)優(yōu)化、集群快速優(yōu)化等高級(jí)應(yīng)用,管理員可以通過平臺(tái)直接對(duì)分布式電源集群進(jìn)行監(jiān)控。附錄A圖A2所示為監(jiān)控系統(tǒng)主站平臺(tái)界面。

3.2 應(yīng)用算例驗(yàn)證及結(jié)果分析

針對(duì)上述系統(tǒng),選取已經(jīng)投運(yùn)該系統(tǒng)的浙江杭灣工業(yè)園區(qū)中某實(shí)際10 kV饋線作為算例,驗(yàn)證系統(tǒng)的正確性及可靠性。選用RTDS作為信源向被測(cè)系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的模擬信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)。RTDS現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境如附錄A圖A3所示。

3.2.1基于RTDS的網(wǎng)架建模

如圖3所示,RTDS針對(duì)被測(cè)網(wǎng)架建立的數(shù)字仿真模型包括:網(wǎng)架中的電源點(diǎn)、光伏、負(fù)荷、母線、輸電線路、有載調(diào)壓開關(guān)(OLTC)等設(shè)備。RTDS通過外部接口與被測(cè)終端實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的實(shí)時(shí)交互,為測(cè)試系統(tǒng)提供了精確、靈活的電氣環(huán)境模型[19]。其中,OLTC、負(fù)荷及光伏調(diào)節(jié)規(guī)則設(shè)置如附錄A表A1所示。設(shè)置公共連接點(diǎn)(PCC)測(cè)點(diǎn)、并網(wǎng)點(diǎn)及負(fù)荷接入點(diǎn)如圖3中所標(biāo)識(shí),其中節(jié)點(diǎn)17,19,20,23,27,28處接入光伏,額定功率如圖中所示;圖中綠色三角形位置節(jié)點(diǎn)接入負(fù)荷。運(yùn)行系統(tǒng)集群劃分功能,確定主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)17,19,27,根據(jù)集群劃分結(jié)果,所有光伏被劃分成3個(gè)集群。

3.2.2算例仿真及分析

在3.2.1節(jié)所搭建網(wǎng)架系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真。為了驗(yàn)證本文所提出的區(qū)域分布式電源集群監(jiān)控系統(tǒng)的有效性和可靠性,結(jié)合配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的情況,本文設(shè)定了兩種場(chǎng)景。場(chǎng)景1:運(yùn)行時(shí)間45 min(短時(shí)間尺度負(fù)荷變化),母線電壓變化周期5 min的短時(shí)間尺度,驗(yàn)證系統(tǒng)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的策略投入情況;場(chǎng)景2:運(yùn)行時(shí)間295 min(兩倍周期長(zhǎng)時(shí)間尺度負(fù)荷變化),母線電壓變化周期5 min的長(zhǎng)時(shí)間尺度,驗(yàn)證系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間尺度運(yùn)行下的可靠性。

圖3 測(cè)試算例Fig.3 Test case

算例仿真是在Linux環(huán)境下運(yùn)行區(qū)域分布式電源集群監(jiān)控系統(tǒng),RTDS通過交換機(jī)向系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)、精確的網(wǎng)架數(shù)據(jù)。

1)場(chǎng)景1結(jié)果分析

在本場(chǎng)景中,測(cè)試算例系統(tǒng)的母線電壓、光伏出力和負(fù)荷變化曲線如附錄A圖A4所示,其中母線電壓通過OLTC動(dòng)作調(diào)整,光伏出力是按額定功率比例變化,負(fù)荷是按附錄A表A2中負(fù)荷比例變化。

運(yùn)行區(qū)域分布式電源集群監(jiān)控系統(tǒng),利用RTDS的記錄數(shù)據(jù)功能記錄所有光伏的出力情況、負(fù)荷大小、光伏接入點(diǎn)電壓及母線電壓變化情況。利用系統(tǒng)集群劃分功能選取集群1中的節(jié)點(diǎn)17、集群2中的節(jié)點(diǎn)19和集群3中的節(jié)點(diǎn)27作為主導(dǎo)節(jié)點(diǎn),計(jì)算其實(shí)際電壓和母線電壓的差值,驗(yàn)證系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化效果。

圖4所示為場(chǎng)景1下的系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果,本文所設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)有功資源和無功資源,保證網(wǎng)絡(luò)的電壓安全性?？梢钥闯?隨著母線電壓、光伏出力及負(fù)荷大小的變化,光伏出力情況也在不斷隨之變化。以集群1調(diào)控結(jié)果為例,在t=15 s時(shí),主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)17節(jié)點(diǎn)電壓嚴(yán)重越限,因此在15～16 s期間各集群光伏發(fā)出最大無功,經(jīng)過調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)17電壓降至正常值范圍。圖4(d)中的壓差變化情況體現(xiàn)了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能,將節(jié)點(diǎn)17實(shí)際電壓的變化情況與壓差進(jìn)行對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn)兩者趨勢(shì)基本相同,由此體現(xiàn)出本系統(tǒng)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的有效性。

圖4 場(chǎng)景1測(cè)試結(jié)果Fig.4 Testing results in case 1

2)場(chǎng)景2結(jié)果分析

在本場(chǎng)景中,測(cè)試算例系統(tǒng)的母線電壓、光伏出力和負(fù)荷變化曲線如附錄A圖A5所示。

運(yùn)行區(qū)域分布式電源集群監(jiān)控系統(tǒng),利用RTDS的記錄數(shù)據(jù)功能記錄所有光伏的出力情況、負(fù)荷大小、光伏接入點(diǎn)電壓及母線電壓變化情況。利用系統(tǒng)集群劃分功能選取集群1中的節(jié)點(diǎn)17、集群2中的節(jié)點(diǎn)19和集群3中的節(jié)點(diǎn)27作為主導(dǎo)節(jié)點(diǎn),計(jì)算其實(shí)際電壓和母線電壓的差值,驗(yàn)證系統(tǒng)的優(yōu)化效果。

圖5所示為場(chǎng)景2下的系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果,場(chǎng)景2考察的是系統(tǒng)的可靠性,因此重點(diǎn)觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況,以集群1主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)17節(jié)點(diǎn)為例,在t=0～70 min,90～250 min,260～295 min區(qū)間內(nèi),主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)17節(jié)點(diǎn)電壓處于警戒電壓范圍;在t=70～90 min和250～260 min區(qū)間內(nèi),節(jié)點(diǎn)17電壓處于正常電壓范圍。而壓差變化曲線與實(shí)際電壓曲線趨勢(shì)大致相同,體現(xiàn)了系統(tǒng)在不同工況下的調(diào)節(jié)能力,驗(yàn)證了系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)下的可靠性。

圖5 場(chǎng)景2測(cè)試結(jié)果Fig.5 Testing results in case 2

4 結(jié)語

有源配電網(wǎng)的發(fā)展離不開完善的配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。本文針對(duì)浙江杭灣工業(yè)區(qū)分布式電源監(jiān)控的實(shí)際需求,研發(fā)了一套區(qū)域分布式電源集群監(jiān)控系統(tǒng)。算例驗(yàn)證的結(jié)果表明:與傳統(tǒng)直接對(duì)分布式電源進(jìn)行調(diào)控的方式相比,以集群為單位構(gòu)建的分布式電源監(jiān)控系統(tǒng),可以有效減少配電網(wǎng)調(diào)度節(jié)點(diǎn)、提高調(diào)控效率。本文的研究成果也為后續(xù)集群動(dòng)態(tài)劃分、分布式電源集群與配電網(wǎng)交互機(jī)制的研究提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

附錄見本刊網(wǎng)絡(luò)版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

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