晏陽(yáng)，廖清芬，胡靜竹，岑炳成，朱振山

(武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，武漢市 430072)

基于SNOP的主動(dòng)配電網(wǎng)多時(shí)間尺度優(yōu)化策略

晏陽(yáng)，廖清芬，胡靜竹，岑炳成，朱振山

(武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，武漢市 430072)

針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)(active distribution network, ADN)中分布式電源和負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)的特點(diǎn)，提出了基于軟常開(kāi)開(kāi)關(guān)(soft normally open point， SNOP)的主動(dòng)配電系統(tǒng)多時(shí)間尺度控制策略。考慮SNOP的運(yùn)行工作特性，提出了在長(zhǎng)時(shí)間尺度上通過(guò)配電網(wǎng)全局優(yōu)化策略實(shí)現(xiàn)對(duì)SNOP輸出進(jìn)行控制，在短時(shí)間尺度上通過(guò)引入電壓波動(dòng)遲滯控制實(shí)現(xiàn)對(duì)SNOP輸出參考值的動(dòng)態(tài)調(diào)整，以維持線路電壓平穩(wěn)，提升分布式電源的消納能力。在改進(jìn)的IEEE 33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中，進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間尺度全局優(yōu)化、短時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)調(diào)整分析，并對(duì)SNOP的安裝位置、容量和數(shù)量進(jìn)行了討論。結(jié)果表明，基于SNOP的主動(dòng)配電系統(tǒng)多時(shí)間尺度優(yōu)化策略是有效可行的，且統(tǒng)一潮流控制器(unified power flow controller, UPFC)型SNOP較背靠背(back to back，B2B)型有更小的容量需求。

主動(dòng)配電網(wǎng)(ADN)；隨機(jī)波動(dòng)；軟常開(kāi)開(kāi)關(guān)(SNOP)；多時(shí)間尺度；動(dòng)態(tài)調(diào)整；遲滯控制

0 引 言

未來(lái)配電網(wǎng)將發(fā)展為兼容多種發(fā)電方式和新技術(shù)，支持可再生能源發(fā)電、電動(dòng)汽車充放電及其他儲(chǔ)能裝置的靈活接入和退出，實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)資源的優(yōu)化管理和控制的配電系統(tǒng)[1-2]。多電壓等級(jí)、多層次環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)將很可能成為未來(lái)配電網(wǎng)的主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[1]，配電網(wǎng)的規(guī)劃、管理和運(yùn)行模式等方面將發(fā)生重大變化，形成全新的運(yùn)行模式[2-3]。

大量不可控分布式電源接入配電網(wǎng)后，會(huì)帶來(lái)峰值電流增大、電壓波動(dòng)大和饋線負(fù)載率不均等問(wèn)題[4]；此外，由于負(fù)荷種類的多樣化，不同饋線的負(fù)荷水平在1天內(nèi)將呈現(xiàn)不同的趨勢(shì)，這種分布式電源和負(fù)荷的波動(dòng)特性，使得同一線路在某些時(shí)刻過(guò)載而某些時(shí)刻負(fù)荷過(guò)輕。僅靠網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改善，難以消納大量分布式電源，需增加配電網(wǎng)絡(luò)的可控設(shè)備和資源[5]，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化運(yùn)行。

軟常開(kāi)開(kāi)關(guān)(soft normally open point， SNOP)能夠準(zhǔn)確控制其所連兩側(cè)饋線傳輸?shù)挠泄蜔o(wú)功功率[6]，參與配電網(wǎng)主動(dòng)控制，以提高新能源消納能力，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化。同時(shí)，SNOP的引入將改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)閉環(huán)設(shè)計(jì)、開(kāi)環(huán)運(yùn)行的方式[7]，避免聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)換位造成的安全隱患，使得配電網(wǎng)拓?fù)涓屿`活。文獻(xiàn)[8]分別建立了以輸出有功和視在功率最小為目標(biāo)的統(tǒng)一潮流控制器(unified power flow controller, UPFC)優(yōu)化控制策略，僅對(duì)一個(gè)時(shí)間斷面的優(yōu)化效果進(jìn)行了分析；文獻(xiàn)[9]對(duì)背靠背電壓源型SNOP的控制方式及其對(duì)配電網(wǎng)多時(shí)間斷面的潮流優(yōu)化作用進(jìn)行了分析。上述研究主要集中于SNOP在時(shí)間斷面上的潮流優(yōu)化，而根據(jù)潮流優(yōu)化策略得到的SNOP輸出參考值滯后于DG和負(fù)荷的變化，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)優(yōu)化。

為此，本文提出基于SNOP遲滯控制的多時(shí)間尺度配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略。首先，分析背靠背型和統(tǒng)一潮流控制器型SNOP的控制模式和運(yùn)行特性；其次，提出基于SNOP的多時(shí)間尺度優(yōu)化策略，引入實(shí)時(shí)電壓滯環(huán)控制彌補(bǔ)全局優(yōu)化策略存在調(diào)度周期的缺陷；最后，分析多時(shí)間尺度優(yōu)化策略的優(yōu)化效果，驗(yàn)證上述策略的有效性和可行性。

1 SNOP的工作原理

饋線I上任意節(jié)點(diǎn)滿足如下平衡：

Pi=Pi-1-PLoss(i-1,i)-PLD,i

(1)

Qi=Qi-1-QLoss(i-1,i)-QLD,i

(2)

(3)

接入SNOP后滿足邊界條件：

(4)

(5)

圖1 SNOP接入示意圖Fig.1 Schematic diagram of SNOP access

1.1 背靠背電壓源模型

B2B VSC由2個(gè)電壓源型逆變器組成，中間通過(guò)直流母線電容連接，如圖1(b)所示。正常運(yùn)行時(shí)，其中一個(gè)逆變器控制直流電壓和本側(cè)交流電壓(UdcUac/UdcQ控制)，另一個(gè)控制本側(cè)輸出有功和無(wú)功功率(PQ/UacQ控制)，2個(gè)逆變器均能實(shí)現(xiàn)四象限內(nèi)的有功、無(wú)功功率調(diào)節(jié)，B2B VSC型SNOP的對(duì)外傳輸功率為：

(6)

(7)

SNOP的傳輸損耗只占其傳輸功率的5%左右[6]，忽略不計(jì)，SNOP的輸出應(yīng)滿足有功功率平衡、電壓約束、VSC輸出容量限制：

(8)

(9)

1.2 統(tǒng)一潮流控制器模型

不同于B2B VSC，UPFC的一個(gè)串聯(lián)側(cè)逆變器經(jīng)變壓器串聯(lián)在交流線路中，另一個(gè)并聯(lián)逆變器通過(guò)變壓器并聯(lián)到線路中，2個(gè)逆變器通過(guò)直流母線電容相連[10]，如圖1(c)。其串聯(lián)側(cè)VSC通過(guò)調(diào)節(jié)注入電壓的幅值Us和相角ρ靈活調(diào)節(jié)線路傳輸?shù)挠泄蜔o(wú)功，而并聯(lián)側(cè)VSC為串聯(lián)部分提供有功功率支撐，UPFC也可以在4個(gè)象限內(nèi)靈活運(yùn)行。

(11)

(12)

(13)

(14)

Us=rUiejρ

(15)

式中：θij為SNOP兩輸出端的電壓相角差；Xs為串聯(lián)側(cè)逆變器的等效電抗。注入的串聯(lián)電壓Us由式(15)決定；r為UPFC的調(diào)節(jié)半徑，有0

UPFC調(diào)節(jié)滿足的功率平衡方程、端電壓約束、并聯(lián)VSC的容量限制和B2BVSC類似，特別地，其串聯(lián)VSC的容量限制為

(16)

2 基于SNOP的主動(dòng)配電系統(tǒng)運(yùn)行控制優(yōu)化

對(duì)主動(dòng)配電系統(tǒng)的運(yùn)行控制，是一個(gè)全局優(yōu)化管理和局部動(dòng)態(tài)調(diào)整相結(jié)合的過(guò)程[11]。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全局優(yōu)化時(shí)，是控制中心以下一調(diào)度周期的負(fù)荷預(yù)測(cè)[12]、DG出力預(yù)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)信息為基礎(chǔ)，根據(jù)最優(yōu)潮流算法，分析得到各可控資源的最優(yōu)調(diào)度策略，并發(fā)出控制指令。由于信息量大、信息采集周期不等、算法速度和精度限制，全局優(yōu)化策略適用在長(zhǎng)時(shí)間尺度上進(jìn)行[13]。針對(duì)DG和負(fù)荷需求的實(shí)時(shí)波動(dòng)，會(huì)對(duì)全局優(yōu)化策略的決策帶來(lái)干擾，各可控資源需根據(jù)自身的控制模式和局部量測(cè)信息，進(jìn)行一定幅度的短時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，以修正負(fù)荷預(yù)測(cè)和DG出力預(yù)測(cè)造成的偏差。

2.1 長(zhǎng)時(shí)間尺度全局優(yōu)化模型

對(duì)接入DG、SNOPs的配電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)潮流優(yōu)化，以T時(shí)段內(nèi)的總網(wǎng)絡(luò)損耗和電壓偏移量最小為優(yōu)化指標(biāo)。

(1)網(wǎng)絡(luò)損耗

(17)

式中：T為總時(shí)間集；i為時(shí)段編號(hào)；n為總支路數(shù)；j為支路編號(hào)。

(2)最大平均電壓偏差

h2=max(mi%)，i=1，…，T

(18)

(3)綜合評(píng)估指標(biāo)

將上述2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行歸一化后利用權(quán)重系數(shù)將其合成單一綜合指標(biāo)：

(19)

式中：H1、H2分別為初始運(yùn)行條件下h1、h2的值，ω1、ω2分別代表運(yùn)行損耗和電壓偏差2個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。實(shí)際配電網(wǎng)運(yùn)行中，可根據(jù)調(diào)度運(yùn)行的需求取值，本文取ω1=ω2=0.5。

上述目標(biāo)綜合考慮了配電網(wǎng)的運(yùn)行成本和用戶對(duì)電能質(zhì)量的需求，同時(shí)，分布式電源出力采用最大功率跟蹤模式，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電系統(tǒng)的可再生資源利用最大化。

(4)約束條件

優(yōu)化模型的約束條件包括系統(tǒng)潮流約束、運(yùn)行電壓水平約束、支路電流限制約束：

Pi=PDGi+PSNOPi-PLDi

(20)

Qi=QDGi+QSNOPi-QLDi

(21)

Uimin≤Ui≤Uimax

(22)

(23)

對(duì)于SNOP，則應(yīng)滿足式(8)—(10)的運(yùn)行邊界約束。

長(zhǎng)時(shí)間尺度優(yōu)化的決策變量為SNOP兩端的輸出有功、無(wú)功功率，根據(jù)SNOP實(shí)際控制模式的不同，優(yōu)化模型給SNOP的參考值有所區(qū)別。以B2BVSC為例，VSC1采用PQ控制時(shí)，優(yōu)化模型的決策值PQ即為VSC的輸出功率參考值Pref、Qref，VSC1采用PUac控制模式時(shí)，則將決策結(jié)果中VSC1電壓作為其電壓參考值，即Pref、Uref。這2種控制模式，均能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間尺度的優(yōu)化，但其適應(yīng)功率波動(dòng)的能力存在差別，這一點(diǎn)將在3.1節(jié)中進(jìn)行論述。

2.2 短時(shí)間尺度控制策略

長(zhǎng)時(shí)間尺度優(yōu)化策略得到的VSC決策量難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)最優(yōu)，本節(jié)提出基于電壓波動(dòng)的短時(shí)控制策略，根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況對(duì)VSC的參考功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正。

在SNOP的短時(shí)控制策略中加入電壓波動(dòng)滯環(huán)控制模塊，用以屏蔽微小的擾動(dòng)信號(hào)，避免控制器頻繁動(dòng)作，如圖2所示。圖中Uh1和Uh2分別為電壓波動(dòng)偏差控制器的電壓波動(dòng)上限值和電壓波動(dòng)恢復(fù)值；K為電壓波動(dòng)比例系數(shù)。

圖2 電壓波動(dòng)遲滯系數(shù)Fig.2 Voltage fluctuation hysteresis coefficient

長(zhǎng)時(shí)間尺度優(yōu)化除給出調(diào)度周期SNOP的參考量外，同時(shí)給出短時(shí)尺度控制需維持的觀測(cè)點(diǎn)的電壓參考量U1ref。對(duì)各測(cè)量點(diǎn)電壓進(jìn)行比較，篩選出電壓與基準(zhǔn)值偏差最大者作為觀測(cè)點(diǎn)電壓U1。在一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)，當(dāng)DG和負(fù)荷功率波動(dòng)而引起觀測(cè)點(diǎn)電壓波動(dòng)超過(guò)閾值h1時(shí)，電壓滯環(huán)控制環(huán)節(jié)作用，控制器發(fā)出調(diào)整信號(hào)，疊加在全局優(yōu)化目標(biāo)功率調(diào)節(jié)量上，以維持線路電壓平穩(wěn)。當(dāng)電壓波動(dòng)降低到h2以下時(shí)，不再輸出調(diào)整信號(hào)?；赟NOP的主動(dòng)配電網(wǎng)(active distribution network, ADN)多時(shí)間尺度優(yōu)化控制框架如圖3所示。

圖3 多時(shí)間尺度優(yōu)化策略框架Fig.3 Multi time scale optimization strategyFrame

2.3 模型求解

本文采用生物地理學(xué)優(yōu)化(Biogeography-based optimization, BBO)算法進(jìn)行全局優(yōu)化模型的求解，BBO優(yōu)化求解的適應(yīng)度指標(biāo)為綜合評(píng)估指標(biāo)OPF，適應(yīng)指數(shù)變量為SNOP的輸出有功、無(wú)功，并采用余弦遷移模型和基于柯西分布的變異算子對(duì)其進(jìn)行改善[14]?；诟倪M(jìn)生物地理學(xué)優(yōu)化(improved Biogeography-based optimization, IBBO)算法的全局優(yōu)化求解步驟如圖4所示。

圖4 全局優(yōu)化求解步驟Fig.4 Global optimization solving process

3 算例分析

未來(lái)配電網(wǎng)將很可能采用多層次環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)于某一電壓等級(jí)配電網(wǎng)，則會(huì)形成雙端、多端供電和網(wǎng)狀拓?fù)?。?duì)IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)[15]進(jìn)行改進(jìn)，將節(jié)點(diǎn)18經(jīng)變壓器與主網(wǎng)連接，節(jié)點(diǎn)10-11之間增加聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)TS6，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)，改進(jìn)后的33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 改進(jìn)的33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)Fig.5 Modified IEEE33 bus system

節(jié)點(diǎn)11、22、25、33接入500 kW光伏發(fā)電，節(jié)點(diǎn)9、28接入500 kW風(fēng)電，DG的功率因數(shù)隨機(jī)設(shè)置為0.9(超前)到0.9(滯后)，DG不主動(dòng)參與平衡系統(tǒng)負(fù)荷和電壓調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)的日負(fù)荷預(yù)測(cè)和DG出力預(yù)測(cè)曲線如圖6所示，日總運(yùn)行網(wǎng)損為1.448 9 MW·h，最大電壓偏差為-6.74%。

圖6 負(fù)荷、分布式電源日預(yù)測(cè)曲線Fig.6 Daily forecasting curves of load and distributed generation

3.1 長(zhǎng)時(shí)間尺度優(yōu)化分析

3.1.1 全局優(yōu)化策略效果

以在TS4處安裝SNOP為例，進(jìn)行全局優(yōu)化，分析全局優(yōu)化策略的效果。得到優(yōu)化后日運(yùn)行網(wǎng)損為0.711 7 MW·h，最大電壓偏差為-2.44%，此時(shí)各節(jié)點(diǎn)不同時(shí)刻的電壓曲線如圖7所示。

圖7 優(yōu)化前后電壓曲面Fig.7 Voltage surfaces before and after optimization

取調(diào)度時(shí)段t=21進(jìn)行分析，此時(shí)各節(jié)點(diǎn)電壓的情況與優(yōu)化前對(duì)比如圖8所示，SNOP兩端輸出功率分別為0.602 2 MVA、0.897 9 MVA，未優(yōu)化時(shí)網(wǎng)絡(luò)損耗為0.116 MW，優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)損耗為0.059 MW，極大程度地改善了運(yùn)行網(wǎng)損。初始狀態(tài)下電壓較低點(diǎn)集中在支路29-33、6-10，SNOP作用后這2條支路的電壓提升明顯，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)電壓分布情況得到了顯著改善。

圖8 各節(jié)點(diǎn)電壓分布Fig.8 Voltage distribution of each bus

3.1.2 SNOP位置的影響

為了比較SNOP在不同位置時(shí)全局優(yōu)化的效果，在各TS處安裝SNOP1—SNOP6，計(jì)算其優(yōu)化效果和SNOP最小需求容量，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 SNOP安裝位置結(jié)果比較

Table 1 Comparison of SNOP installation positions

結(jié)果表明，分別在TS1—TS6處單獨(dú)安裝SNOP均能減少系統(tǒng)網(wǎng)損和改善線路電壓水平，安裝位置不同，SNOP的改善作用不同，其容量需求也不同。以B2B VSC為例分析，在TS3處安裝SNOP時(shí)，SNOP需求容量最小，同時(shí)運(yùn)行目標(biāo)改善效果最小，TS1處安裝SNOP時(shí)需求容量最大，而其對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的改善比TS4處要小。因此需要根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況選擇適當(dāng)?shù)腟NOP安裝位置，在合理容量的SNOP下實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化運(yùn)行。在本算例中，TS4處的SNOP容量需求較為合理，同時(shí)優(yōu)化目標(biāo)改善效果最好，安裝單臺(tái)SNOP時(shí)應(yīng)選在TS4處。

另外由表1可知，B2B VSC和UPFC型SNOP均能實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)目標(biāo)，而其容量需求是不同的。相對(duì)于B2B VSC型，UPFC型SNOP并聯(lián)側(cè)逆變器容量需求較大而串聯(lián)側(cè)逆變器容量需求則顯著減小，UPFC具有一定的容量?jī)?yōu)勢(shì)，但其帶來(lái)了需要安裝串聯(lián)變壓器的問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)綜合考慮2種類型SNOP的成本效益進(jìn)行選擇。

3.1.3 SNOP安裝數(shù)量的影響

在不同位置同時(shí)安裝SNOP，分析多臺(tái)SNOP的聯(lián)合優(yōu)化效果，仿真結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 多SNOP優(yōu)化效果比較

Table 2 Comparison of multi SNOP optimization

可以看出，多個(gè)SNOP作用下，網(wǎng)損和電壓水平改善程度進(jìn)一步提升，但提升效果有限。隨著SNOP數(shù)量的增加，新接入的SNOP優(yōu)化效果卻逐步下降。因此需根據(jù)成本效益分析SNOP的具體安裝數(shù)量和位置，下文僅針對(duì)單臺(tái)SNOP時(shí)的短時(shí)控制策略進(jìn)行討論。

3.2 短時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整

研究表明，光伏發(fā)電功率瞬時(shí)波動(dòng)不超過(guò)其最大輸出功率的一半[16]，而負(fù)荷的瞬時(shí)波動(dòng)性較小?？紤]最極端的情況，在短時(shí)間尺度自適應(yīng)控制中，模擬DG功率100%隨機(jī)波動(dòng)，同時(shí)負(fù)荷功率保持不變，如圖6所示。UPFC型SNOP安裝在TS4處，長(zhǎng)時(shí)間尺度優(yōu)化策略下t=16：00時(shí)的SNOP參考值見(jiàn)表3，線路26—33為電壓觀測(cè)點(diǎn)。設(shè)定觀測(cè)點(diǎn)電壓基準(zhǔn)值為1.010，電壓波動(dòng)調(diào)整閾值和回落值分別取±0.004和±0.002。在Digsilent中進(jìn)行短時(shí)動(dòng)態(tài)仿真，分析本文提出的短時(shí)控制策略的有效性，不同VSC控制模式下，節(jié)點(diǎn)29電壓波動(dòng)情況見(jiàn)圖9。

表3 全局優(yōu)化參考值

Table 3 Global optimization reference value

圖9 節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)情況Fig.9 Voltage fluctuations of bus

可以看出，當(dāng)VSC采用PQ(UdcQ)控制時(shí)，SNOP向兩側(cè)輸出的功率能夠維持在Pref、Qref，不具備動(dòng)態(tài)調(diào)整線路電壓的能力。當(dāng)VSC采用PUac(UdcUac)控制時(shí)，SNOP能夠調(diào)節(jié)輸出無(wú)功，維持傳輸?shù)挠泄β屎蛢蓚?cè)電壓幅值恒定，因而同一線路上觀測(cè)點(diǎn)的電壓波動(dòng)范圍也適當(dāng)減小。

當(dāng)引入電壓滯環(huán)控制進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整后，PQ控制模式下，節(jié)點(diǎn)29的電壓在多個(gè)時(shí)刻超出了電壓波動(dòng)閾值h1，滯環(huán)控制環(huán)節(jié)輸出調(diào)節(jié)信號(hào)，對(duì)SNOP的無(wú)功功率參考值進(jìn)行修正，直至SNOP的電壓波動(dòng)回落到h2以下，控制電壓在微小范圍內(nèi)波動(dòng)。采用PUac控制時(shí)，滯環(huán)控制環(huán)節(jié)輸出調(diào)節(jié)信號(hào)，對(duì)SNOP的端電壓參考值進(jìn)行修正，使得VSC不再只維持該輸出點(diǎn)的電壓恒定，同時(shí)兼顧了維持多觀測(cè)點(diǎn)電壓的能力，線路的電壓波動(dòng)情況得到明顯改善。值得注意的是，PUac控制時(shí)，短時(shí)間尺度控制策略的動(dòng)作次數(shù)少于PQ控制的情況，其配合短時(shí)間尺度控制策略后整體的電壓波動(dòng)幅度更小，線路電壓分布更佳。

需要指出，當(dāng)全局優(yōu)化調(diào)度周期足夠短即能夠?qū)崟r(shí)更新SNOP輸出參考量時(shí)，線路電壓波動(dòng)同樣可以得到明顯改善，如圖9所示。但是實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，全局優(yōu)化的調(diào)度周期需依托于電網(wǎng)中的信息采集和監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及算法的速度，因而需要配合短時(shí)就地控制策略進(jìn)行多時(shí)間尺度的優(yōu)化。上述仿真結(jié)果表明，本文所提基于SNOP的主動(dòng)配電網(wǎng)多時(shí)間尺度優(yōu)化控制策略是合理可行的。

4 結(jié) 論

(1)基于SNOP的多時(shí)間尺度優(yōu)化策略是有效可行的，在長(zhǎng)時(shí)間尺度上通過(guò)控制SNOP的輸出可實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化，在短時(shí)間尺度上引入電壓滯環(huán)控制可減小分布式電源功率和負(fù)荷波動(dòng)引起的電壓波動(dòng)。

(2)長(zhǎng)時(shí)間尺度優(yōu)化效果與SNOP的位置、數(shù)量有關(guān)，且UPFC相較B2B型SNOP最小容量需求更小。

(3)SNOP的短時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整效果與其控制模式有關(guān)，PV控制模式下能夠更好地維持電網(wǎng)平穩(wěn)，從而提升未來(lái)配電系統(tǒng)對(duì)分布式電源的消納能力。

實(shí)際配電系統(tǒng)中采集的數(shù)據(jù)是局部的、間斷的，根據(jù)局部量測(cè)信息制定優(yōu)化策略，是下一步的研究方向。

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(編輯 張媛媛)

Multi-Time Scale Optimization Strategy of Active Distribution Network Based on SNOP

YAN Yang, LIAO Qingfen, HU Jingzhu, CEN Bingcheng, ZHU Zhenshan

(School of Electrical Engineering, Wuhan University,Wuhan 430072, China)

According to the stochastic volatility characteristics of distributed generation and load in active distribution network, this paper proposes the multi-time scale optimization strategy for active distribution network based on soft normally open point (SNOP). With considering the operating characteristics of SNOP, we control the output power of SNOP through the global optimization strategy of distribution network on long-time scale, and realize the dynamic adjustment on the output reference value of SNOP through voltage fluctuation hysteresis control on short-time scale, which can maintain the line voltage stable, and enhance the absorptive capacity of the distributed generation. In the improved IEEE-33 bus system, we analyze the global optimization on long-time scale and the dynamic adjustment on short-time scale, as well as discuss the installation position, capacity and number of SNOP. The results show that the multi-time scale optimization strategy of active distribution network based on SNOP is feasible and effective, and UPFC-type SNOP has a smaller capacity requirement than that of B2B-type.

active distribution network(ADN); stochastic volatility; soft normally open point (SNOP); multi-time scale; dynamic adjustment; hysteresis control

國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(5211011400BT)

TM 712

A

1000-7229(2016)02-0125-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.02.018

2015-09-15

晏陽(yáng)(1991)，男，碩士，研究方向?yàn)橹鲃?dòng)配電網(wǎng)、電力系統(tǒng)運(yùn)行分析與控制；

廖清芬(1975)，女，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析與運(yùn)行；

胡靜竹(1990)，女，碩士，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行分析與電磁兼容;

岑炳成(1990)，男，碩士，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行與控制;

朱振山(1989)，男，博士，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行與控制。