Page 34 - 电力与能源2024年第一期

28 徐东旭，等：基于混合控制策略的主动配电网韧性提升方法

频率，保持功率平衡。当需求平衡发生变化时，传 高负荷运行。在分布式控制器中引入微分反馈，
统下垂控制会引起稳态电压/频率偏差，二次控制 获得整个分布式系统的简化滑模结构，使控制性
可有效解决上述偏差。二次控制可分为集中控制 能易于确定，控制稳定性易于证明，较之传统控制
和分布式控制两种方式。传统的集中控制需要在 器具有更好的抗干扰能力。利用统一的分布式控
一个控制中心收集 DG 的信息，通信较为复杂。 制方法使所有 DG 共享一个通信网络。

相比之下，分布式控制为消除配电网的频率和电
1 并网逆变器建模
压偏差提供了更好的解决方案。稀疏通信网络和
分布式安装控制器显著减少了通信时间和计算复 1.1 构网型逆变器
杂度。本地安装的控制器也可以提高响应速度， 基于电压控制电压源逆变器（VCVSI）的原
并立即压制干扰引起的偏差。 理如图 1 所示。参考电压 v VCi，ref 由二级控制器给

国内外学者针对配电网的控制算法进行了大 出。VCVSI 的动态信号模型可表示为：
量研究，以提高系统的稳定运行能力。现有研究
ì x ̇ VCi = f VCi ( x VCi )+ k VCi ( x VCi ) D VCi +
ï ï
通过将分布式算法与其他先进方法相结合，解决 ï ï
í g VCi ( x VCi ) v VCi，ref + υ VCi ( x VCi ) （1）
了有限时间收敛、通信延迟、模型不确定、低惯性、 ï ï od
ï ï y VCi = v VCi = h VCi ( x VCi )
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传感器故障等诸多问题。现有针对配电网稳定性
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式 中 x VCi=［δ VCi，P VCi， Q VCi， i VCi， i VCi， v VCi， v VCi，
控制的研究大多数在构网型或跟网型控制方面，
od
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i VCi， VCi ］ ——状态向量，δ VCi 为频率变化量；P VCi，
还未见同时兼顾构网和跟网控制的研究。为了保
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Q VCi——有功功率和无功功率；i VCi，i VCi——i VCi 的
证 DG 接入后配电网的即插即用和高效率运行，
od
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d 轴和 q 轴分量；v VCi，v VCi——v VCi 的 d 轴和 q 轴分
构网模式和跟网模式下 DG 的稳定运行是孤岛微
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量； i VCi， i VCi——i VCi 的 d 轴和 q 轴分量； i VCi——负
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电网必不可少的组成部分。文献［4］提出了构网
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荷 电 流 ； v VCi—— 电 源 节 点 电 压 ； i VCi—— 电 源 电
型和跟网型 DG 的多目标分布式控制框架，但两
流 ；F VCi （x VCi ）=f VCi （x VCi ）+k VCi （x VCi ）D VCi （x VCi ）+
类 DG 的控制器设计需在两个不同层中，要求具
υ VCi （x VCi ）——输入变量相关性的动态描述；υ VCi_
有独立的通信网络，其复杂的控制设计给配电网
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主控层中其他未建模的控制动态参数； VCi （x VCi ），
中多个 DG 的协调带来了困难。文献［5］针对构
k VCi，h VCi——可参考文献［6］得到。
网型和跟网型 DG 提出了一种分布式前馈控制，
但两类电源的控制目标不同，构网型控制目标是
电压/频率恢复，而跟网型控制目标是功率平衡。
文献［6］针对构网型和跟网型电源提出了统一无
下垂分布式二次控制，对两类电源进行了统一控
制，但两类 DG 的分布式控制器的通信网络存在
图 1 VCVSI 的控制原理图
耦合，导致通信网络结构复杂，同时所采用的平均
由于控制方式不同，在基于 dq 轴的模型中很
电压调节并不能保证总能得到期望的电压分布。
难考虑 DG 中一些集成控制过程。因此，为了避
针对现有构网型和跟网型分布式配电系统协
同控制研究的上述局限性，本文提出一种基于混 免失去一般性，将难以建模的控制过程表示为与
合控制策略的主动配电网韧性提升方法。将构网 运行状态相关的过程 υ VCi （x i ）。此过程可进一步
型和跟网型的不同内部动力学特性统一重构为相 打包到难以计算的过程中，并扩展成为一个扩展
同 的 二 阶 输 入 —— 母 线 电 压 控 制 模 型 ，使 不 同 状态，可以在后续设计中进行分离。
DG 能够协同达到相同的控制目标，将控制状态收 基 于 反 馈 线 性 化 方 法 ，可 将 式（1）线 性 化
敛到给定的参考范围，避免不必要的无功调节和 如下：