含动态控制区域的有源配电网区域协同控制

基本信息
批准号:51777031
项目类别:面上项目
资助金额:59.00
负责人:窦晓波
学科分类:
依托单位:东南大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吴在军,肖华锋,胡秦然,全相军,胡文强,徐俊俊,常莉敏,葛浦东,齐宗强
关键词:
区域动态控制区域协同控制分布式控制有源配电网
结项摘要

Active distribution network (ADN) is the high dimensional nonlinear system with high randomness and low anti-interference. Dynamic control and multi-area control are considered as effective methods to improve the dynamic performance and reduce the control dimensions of control systems, respectively. Meanwhile, these two control methods can promote each other: multi-area control makes system-level dynamic control feasible for specific regions, while dynamic control improves the performance of multi-area control. Hence, this project proposes a novel multi-area coordinated control (MACC) strategy for ADN with the consideration of different control performances of different regions. Specifically, this research focuses on four issues as follows: 1) how to build and simplify the dynamic model considering control bandwidth and time delay; 2) how to realize the disturbances rejection and enhance the performance of dynamic control; 3) how to guarantee system dynamic performance in the stage of steady-state optimization; 4) how to quantitate the influence of dynamic control during the coordination process. .To tackle the issues above, this research will be conducted from the following four aspects: 1) the control-oriented method in dynamic regional control modeling and order reduction; 2) the dynamic regional control method based on mixed H∞/H2 control; 3) the regional steady-state optimization algorithm promising the dynamic stability of regions; 4) the distributed coordinated control among regions with different control performances. This research proposes: 1) the dominant mode modeling method for complex nonlinear system; 2) dynamic feedback control for complex nonlinear system with multi-source parameters perturbation and multiple constraints; 3) the influence mechanism of steady-state optimization method on dynamic performance; 4) the influence mechanism of dynamic performance among different regions. This research is expected to create a new theoretical basis for the future research on ADN control.

有源配电网是高随机、低抗干扰的高维非线性系统。项目考虑到动态控制和分区控制能提升系统动态性能和减少控制维数且两者互为促进,即分区控制使在特定区域开展系统级动态控制成为可能,而区域动态控制能提升分区控制的控制效果。提出区域动态控制与计及动态性能差异的有源配电网区域协同控制的新思路。针对如何根据控制带宽并考虑时滞建立和简化复杂控制对象的动态模型,如何设计能抑制扰动并提升性能的状态反馈控制律,如何实现稳态优化对动态性能的先验,如何量化区域控制性能对系统动态性能影响等难点问题;提出面向控制需求的区域动态模型,基于混合H∞/H2控制的区域动态控制,确保动态稳定性的区域稳态优化,计及区域动态性能差异的区域协同控制;揭示了复杂非线性系统主导模态提炼方法,多源参数摄动与多约束条件下状态反馈控制律设计,稳态优化对动态性能影响规律及优化机制,区域间动态性能影响机理。为有源配电网运行控制提供了新方法和理论依据。

项目摘要

本项目针对有源配电网高随机性、低抗干扰性、拓扑结构多变、运行工况复杂等特点,探索了出一套含动态控制区域的有源配电网区域协同控制新方法,增强了有源配电网控制的鲁棒性、灵活性、抗干扰性。在三年研究期间,按照项目预期进度,围绕立项所拟定降阶模型、动态控制、稳态优化、区域协同四个方面展开了一系列研究。1)在系统降阶建模方面,先后建立了分布式电源单元模型、主动配电网系统运行模型,已克服分布式电源、主动配电网模型阶数高、维数大对建模准确度的影响,熟练掌握了基于主导模态的降阶与简化的建模方法;2)在区域动态控制方面,先后设计了计及不确定时滞的无功电压鲁棒控制方法、面向电网辅助运行服务的系统动态控制方法、考虑区域功率互补的虚拟同步发电机控制方法以及基于统一结构的多变流器鲁棒自适应控制方法,已克服主动配电网中如功率扰动、参数摄动、通信延时等多类不确定性对系统运行控制的影响,熟练掌握了鲁棒控制技术在主动配电网动态运行控制中的应用;3)在区域稳态优化方面,先后提出了基于改进DMPC的有源配电网区域电压优化控制方法和基于OPF的有源配电网区域无功协调优化方法,克服了新能源不确定接入、运行对系统运行优化的影响;4)在区域协同控制方面,先后提出了计及区域动态性能差异的区域分布式协同控制方法和计及九区图控制策略的配电网协同调压方法,克服了动态控制和稳态优化在系统中的控制兼容问题。最后,基于基金所研究内容,开发了自动响应两级协同控制软硬件系统,实现了在配电台区两级系统中对基金项目所提控制方法有效性的验证。该项目从动态到稳态,从单机到系统,详细的讨论了有源配电网运行控制的难点,并针对现实重点关注的电压控制、电能质量、优化协同等问题进行创新方法的突破,为有源配电网进一步的发展和建设提供新方法和理论依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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