新型配电系统智能终端分布式控制通信方案

新型配电系统智能终端分布式控制通信方案

赵超阳 ,巴可热木·艾克拜尔 ,傅强

国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司  830022

摘要：随着可再生能源和分布式能源的渗透率不断提高，以高比例分布式可再生能源和微电网为重点的多元配电系统改变了传统配电网的形态，形成新型配电系统。新型配电系统需安装数量庞大的智能终端用以对分布式能源监控。急剧增加的监控信息不可避免地加重了配电系统数据传输、储存和分析负担。

关键词：新型配电系统；智能终端；分布式控制

引言

随着以新能源为主体的新型电力系统不断推进建设，新型电力系统将通过广泛互联互通推动传统电网向能源互联网转型。现代信息通信技术与传统电力自动化技术的深度融合将使得电力系统发、输、配、用等各领域、各环节实现智能化、互动化，多种形式的清洁能源、新型储能、电力辅助市场等将让电网的源、网、荷、储互动更加灵活智能，安全智能可控的技术手段将成为交流电网与直流电网、电网侧和用户侧协调发展的关键保障。

1基于端对端通信的充电桩无功响应DMPC框架

为汇聚各充电桩的闲置无功资源，实现配电网电压偏差协同优化，本文建立基于端对端通信的充电桩无功响应DMPC策略。其框架主要由控制算法与通信策略两部分组成。其特点在于将涉及充电桩集群多点控制变量的优化问题解耦为若干子问题，每个充电桩仅需求解自身的控制变量，并建立基于时间戳异步更替的通信策略，通过邻域端对端通信交互实现所有充电桩间的最优协同无功响应。在空闲时段，每个充电桩将定时获取配电网内所有节点的功率信息，并根据预存的线路参数，计算与更新灵敏度矩阵，其更新速率由配电网功率更新的频率决定。同时，检测充电桩所处节点的电压，若超过阈值，则发送指令，通知所有充电桩开始无功响应。在无功响应时段，首先，采样节点电压v和线路电流i，并从数据库读取其他充电桩的有功功率、无功功率、电压信息。然后，建立充电桩电流和电压的预测模型，进行DMPC计算，确定充电桩变换器的输出电压vs，同时采用滚动优化、反馈校正机制减小误差。最后，通过基于时间戳异步更替的邻域端对端通信策略，实时接收信息并更新数据库，同时向邻域充电桩发送信息，最终实现所有充电桩的整体最优协同响应。在整体电压偏差恢复正常后，各充电桩退出无功响应，重新进入空闲时段。实现上述无功响应功能要求充电桩满足一定配置条件，包括计量、通信与边缘计算功能，这些装置仅涉及二次系统，无须对电力电子交直流变换器本体进行改造。而且，除无功补偿外，充电桩还可以参与电力系统调峰、调频等辅助服务。相比于仅用于无功补偿的电容器、SVC、SVG等装置，充电桩改造的盈利模式更为多元。在调节特性上，投切电容器只能进行有级调节；SVC装置虽能连续输出无功功率，但仅限于容性或感性无功功率，无法双向输出；SVG装置的成本最高。以上常规电压治理装置普遍布置于线路首端，对分布式电源渗透、电压波动频繁的馈线末端补偿作用有限。

2智能终端入网配置

智能终端入网配置IEC61850标准定义了SSD（系统规范描述）文件、ICD（终端能力描述）文件、SCD（系统配置描述）文件、IID（实例化终端描述）文件、SED（系统交换描述）文件。通过智能终端的入网配置，每个位于馈线沿线并参与此馈线相关的终端，都会获取到通信接口和拓扑等信息，这些信息也可以提供给其他设备。

3馈线配置新加单个智能终端

如果将一个新的终端接入一个馈线，该馈线的部分设备已被现有的终端监控，系统配置器需要根据新导入的配电自动化功能、对其他终端的数据流、通信相关参数和拓扑信息创建一个新的SCD文件。也就是说，将集成现有的SCD文件和新的单独的ICD文件用以创建一个新的SCD文件，然后这个新的终端特定的CID文件将被提取并远程或本地上传到该终端。如果引入新的终端时增加了主要设备，也需要新的SSD文件。

4分布式控制技术

最优潮流是当今电网的主要控制技术，主要的控制方式和控制功能是调整发电机的有功、无功功率的注入。最优潮流还包括其他的控制处理，如移相变压器PST的设置，虽然控制决策通常由中央控制器发出，但是控制执行器如发电机和PST是分布在整个系统中的，通常认为，最优潮流是分布式控制。最优潮流设定点通常不会每隔五分钟改变频率。最优潮流的设置能提供足够的安全系数以适应突发事件，如负荷预测误差、可再生能源发电预测误差和突发事件。当电力线路或变压器突然脱机时也能进行应急处理。在不同的纵向整合和市场环境中实现最优潮流，通过直接改变发电机的输出功率改变潮流。在缺乏其他潮流控制技术的情况下，最优潮流不允许潮流中存在单条线路的控制。在垂直整合的环境中，实时程序负责发电、输电和配电给固定的地区。

5结束语

新型配电系统智能终端分布式控制通信方案，为分布式控制提出了更高效、更可靠的技术架构；使智能终端具备即插即用功能，可减少运维工作量；在海量分布式能源接入配电网后，可以通过智能终端高效交互，为分布式边缘数据计算提供实时可靠的高质量数据，为新型配电系统提供底层技术支撑。

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