分布式電源調(diào)控方法及調(diào)試技術(shù)分析

何明宇

【摘 ?要】隨著國家的發(fā)展，對能源的消耗不斷增大，能源緊缺、環(huán)境污染、氣候惡化等問題的日益嚴峻，加快開發(fā)利用可再生能源已成為國際社會的共識，大力發(fā)展可再生能源已成為我國的重要能源戰(zhàn)略措施。中國作為世界上能源消耗量和需求量都非常大的發(fā)展中國家，政府高度重視能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展可再生清潔能源。

【關(guān)鍵詞】分布式電源調(diào)控;調(diào)試技術(shù)

引言

隨著近年來分布式電源的迅速普及，其在電網(wǎng)中的比重也越來越大。而對于配電網(wǎng)，分布式電源的接入將會帶來一系列問題。

1配電網(wǎng)分布式協(xié)同電能質(zhì)量治理控制策略研究

在主動配電網(wǎng)體系下，依據(jù)全局優(yōu)化、分層協(xié)同、區(qū)域自治的原則，研究基于主導節(jié)點的智能區(qū)域分割技術(shù)，進而基于弱通信交互的分布式協(xié)同電能質(zhì)量治理控制策略，全面提升配電網(wǎng)的電能質(zhì)量指標。主動配網(wǎng)體系下，各類電能質(zhì)量治理設(shè)備種類繁多，包括各類分布式電源、配變無功補償、有載調(diào)壓配變、有源濾波器、電抗器等，研究主動配電網(wǎng)下電能質(zhì)量治理設(shè)備標準通信規(guī)約，依托統(tǒng)一標準規(guī)范，進而實現(xiàn)對配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理設(shè)備的綜合管理和協(xié)調(diào)控制。

1.1控制策略

基于三級協(xié)調(diào)的配電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化方法，主要涉及10kV無功補償設(shè)備控制、10kV線路調(diào)壓器控制、配變低壓無功補償控制等方面，每層控制時都需要考慮其對電壓和無功造成的影響。配電網(wǎng)電壓預(yù)算的方法是自下而上的判斷，電壓校正控制是自上而下的策略，并按照下述原則進行控制：電壓超過限制時，啟動電壓校正功能，并對負荷波動變化情況進行分析，生成相應(yīng)的遙控命令。電壓校正實時控制流程圖如圖1所示。

1.2ConsistentHashing分布式算法

考慮對于多臺計算機的分布式計算，在每臺工作站上實現(xiàn)負載平衡，在增加計算節(jié)點和節(jié)點故障退出的情況下能維持系統(tǒng)的穩(wěn)定，確保系統(tǒng)的不間斷運行。系統(tǒng)在分布式任務(wù)分配上采用ConsistentHashing算法，確定統(tǒng)一的Hash函數(shù)，確保Hash值在0-2之間。首先對各個工作站節(jié)點的哈希值進行計算，配置到0-2圓上，然后使用相同的方法將計算群落鍵的哈希值計算出來，并將其映射至圓上，再根據(jù)映射位置進行查找，找到第一個節(jié)點后對數(shù)據(jù)進行保存。如圖2所示。

考慮對圖2的圓增加一臺工作站（節(jié)點），只會影響新增節(jié)點逆時針方向的計算群落，對鍵的重新分布造成了非常大的抑制，維持了計算體系的穩(wěn)定性。接入分布計算節(jié)點如圖3所示。考慮到一般的Hash函數(shù)，節(jié)點映射地點分布情況不均勻，所以各工作站按其計算能力申請了100～200個虛擬節(jié)點。可以使分布不均勻的情況得到抑制。增加工作站時，在新工作站上分配的數(shù)據(jù)實際來自多臺工作站，而有工作站故障退出時，其負荷也會分擔到多個工作站上。ConsistentHashing算法可以確保在工作節(jié)點數(shù)量變更時能自如適應(yīng)，實現(xiàn)計算任務(wù)的負載均衡，而不會導致計算任務(wù)的大批量重新分配。因此，分布式電源接入的主動配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，旨在確立分布式電源接入的主動配網(wǎng)電能質(zhì)量治理所需的數(shù)據(jù)，如節(jié)點電壓、負荷狀態(tài)、分布式電源出力、潮流、諧波含量等，掌握不良數(shù)據(jù)檢測、辨識及修正機理;綜合考慮分層分區(qū)電壓控制及功率特性、無功控制裝置動作特性等，考慮分布式電源、負荷的波動規(guī)律和隨機性，構(gòu)建主動配網(wǎng)電能質(zhì)量治理信息數(shù)據(jù)庫。在主動配電網(wǎng)體系下，依據(jù)全局優(yōu)化、分層協(xié)同、區(qū)域自治的原則，研究基于主導節(jié)點的智能區(qū)域分割技術(shù)，進而研究基于弱通信交互的分布式協(xié)同電能質(zhì)量治理控制策略，全面提升配電網(wǎng)的電能質(zhì)量指標。

2分布式電源調(diào)試技術(shù)的應(yīng)用

2.1分布式電源調(diào)試技術(shù)的原理

分布式電源接入的主動配網(wǎng)電能質(zhì)量治理大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)研究，是確立主動配網(wǎng)電能質(zhì)量治理所需的

數(shù)據(jù)，構(gòu)建主動配網(wǎng)電能質(zhì)量治理信息數(shù)據(jù)庫，為電能質(zhì)量綜合治理技術(shù)的研究提供基礎(chǔ)和依據(jù)。主動配電網(wǎng)分布式協(xié)同電能質(zhì)量治理控制策略，研究基于主導節(jié)點的智能區(qū)域分割技術(shù)，進而研究基于弱通信交互的分布式分區(qū)協(xié)同電能質(zhì)量治理控制策略，是電能質(zhì)量綜合治理技術(shù)的實現(xiàn)手段。主動配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理設(shè)備標準通信規(guī)約的研究，實現(xiàn)了主動配網(wǎng)下的電能質(zhì)量治理設(shè)備的綜合統(tǒng)一管理，依托統(tǒng)一標準規(guī)范，才能實現(xiàn)對配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理設(shè)備的綜合管理和協(xié)調(diào)控制。主動配電網(wǎng)分布式智能控制裝置研發(fā)及其應(yīng)用示范，基于主動配電網(wǎng)分布式協(xié)同控制策略，開發(fā)分布式智能控制裝置，利用這些裝置才能實現(xiàn)分層分區(qū)架構(gòu)下，分布式光伏、小水電等多種分布式電源接入的電能質(zhì)量綜合治理，滿足主動配電網(wǎng)對生產(chǎn)管理、電能質(zhì)量提升、降損節(jié)能等各方面的要求。同時，根據(jù)工程應(yīng)用的實際建設(shè)和運行管理經(jīng)驗制定相關(guān)規(guī)范，以驗證研發(fā)裝置的有效性。

2.2分布式電源調(diào)試技術(shù)的具體步驟

通過調(diào)研的形式，為該項目的開展提供基礎(chǔ)資料;在已掌握的技術(shù)基礎(chǔ)上，進一步進行工程應(yīng)用研究，包括硬件設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，基礎(chǔ)理論研究，以及上層數(shù)據(jù)平、控制系統(tǒng)的建設(shè)研究;最終形成完整的系統(tǒng)體系，并建設(shè)一套立體的基于多智能技術(shù)的電能智能動態(tài)治理控制系統(tǒng)。具體步驟如下：（1）進行調(diào)研，掌握區(qū)域配電網(wǎng)損耗、功率平衡與節(jié)能控制的現(xiàn)狀。（2）進行硬件設(shè)備的研究，包括電力電子電路拓撲的結(jié)構(gòu)研究、控制方法研究、電路器件選型研究，并試制樣機，進行實驗室的試驗測試研究。（3）安排專門人員對硬件設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)與制造技術(shù)研究。硬件設(shè)備應(yīng)能適應(yīng)電力系統(tǒng)的各種工況，符合電磁兼容性要求。同時，具備人機界面及與自動化系統(tǒng)接口技術(shù)的研究，明確分散控制與中央控制間的相互關(guān)系。（4）對上層數(shù)據(jù)平臺和控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行研究，充分結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)可觀測（能監(jiān)測所有設(shè)備的狀態(tài)）、可控制（能控制所有設(shè)備）、完全自動化（可自適應(yīng)并實現(xiàn)自愈）和系統(tǒng)綜合優(yōu)化平衡，從而使電力系統(tǒng)更加清潔、高效、安全、可靠。在控制過程中，先將分布式電源根據(jù)控制量及數(shù)據(jù)類型進行分層，然后建立不同層和同層之間控制量間的聯(lián)動協(xié)調(diào)策略，同時控制量隸屬于具體的分布式電源發(fā)電設(shè)備，達到協(xié)調(diào)控制的目的。整個系統(tǒng)同時具備了負荷預(yù)測、數(shù)據(jù)采集、協(xié)調(diào)優(yōu)化控制、發(fā)電功率預(yù)測等功能，實現(xiàn)了綜合評價報告、協(xié)調(diào)控制、運行狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)挖掘、負荷預(yù)測等高級應(yīng)用功能，保證了分布式電源的安全運行。

結(jié)語

本文以配電網(wǎng)分布式協(xié)同電能質(zhì)量治理控制策略研究，分布式電源調(diào)試技術(shù)的應(yīng)用進行分析。

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（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）