主動配電系統(tǒng)分區(qū)分布式牽制群控技術(shù)研究

主動配電系統(tǒng)控制技術(shù)是實現(xiàn)海量接入多類型DGs、多元復(fù)合儲能、多樣化負(fù)荷、及其他設(shè)備主動協(xié)調(diào)管控的有效解決方案之一，也是提高系統(tǒng)安全性、可靠性、運(yùn)行效率的關(guān)鍵技術(shù)。然而，間歇式新能源的不確定性、并網(wǎng)逆變器參與調(diào)控的需求、負(fù)荷的多樣化發(fā)展趨勢、以及用戶對高品質(zhì)供電的要求等，均給主動配電系統(tǒng)的運(yùn)行控制帶來了極大的挑戰(zhàn)。依靠傳統(tǒng)的集中式分層協(xié)調(diào)調(diào)控模式，已難以滿足主動配電系統(tǒng)主動管控的技術(shù)需求，也難以發(fā)揮主動配電系統(tǒng)中多種可調(diào)資源的自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制能力。本研究致力于從分布式牽制控制和群一致趨同的角度尋求解決方案，通過微電網(wǎng)分區(qū)/虛擬電廠分區(qū)兩種形式分區(qū)聚類劃分及分區(qū)協(xié)調(diào)控制將主動配電系統(tǒng)的全局控制問題轉(zhuǎn)化為基于群一致趨同的分區(qū)分布式牽制群控問題，從全新的角度以微電網(wǎng)分區(qū)/虛擬電廠分區(qū)的概念簡化實現(xiàn)主動配電系統(tǒng)的全局協(xié)調(diào)（Global Coordination）、就地自治（Local Autonomous）、可靠運(yùn)行（Reliability）、動態(tài)擴(kuò)展（Scalability）、故障自愈（Self-healing）等多項功能，并兼容需求側(cè)管理、微電網(wǎng)、虛擬電廠、牽制控制（Pinning Control）、多智能系統(tǒng)（Multi-Agent System，MAS）、分布式控制及優(yōu)化（Distributed control and optimization）等多類型技術(shù)，有效降低主動配電系統(tǒng)控制的維度和復(fù)雜度，提升各類DGs的主動消納能力，挖掘各類可調(diào)資源的利用潛能，加快電能低碳化轉(zhuǎn)變，促進(jìn)電網(wǎng)綜合利用效率的全方位提高。 2100433B

隨著能源革新及電網(wǎng)智能化戰(zhàn)略的快速推進(jìn)，配電系統(tǒng)變被動為主動將成為推動智能配電技術(shù)發(fā)展的核心，在未來電網(wǎng)的發(fā)-輸-配-用電環(huán)節(jié)中發(fā)揮重要作用。然而，間歇性新能源的不確定性、逆變器參與調(diào)控的需求、負(fù)荷多樣化發(fā)展的趨勢、及用戶對高品質(zhì)供電的要求，均給主動配電系統(tǒng)的運(yùn)行控制帶來極大挑戰(zhàn)。本項目致力于從分區(qū)牽制控制和群一致趨同的角度尋求解決方案，構(gòu)建分區(qū)分布式群控架構(gòu)，提出牽制趨同信息交互方法和分區(qū)分布式牽制群控策略，從全新的角度以微電網(wǎng)/虛擬電廠分區(qū)牽制群控的概念簡化實現(xiàn)主動配電系統(tǒng)的全局協(xié)調(diào)、就地自治、可靠運(yùn)行、動態(tài)擴(kuò)展、故障自愈等多項功能，并兼容需求側(cè)管理、牽制控制、多智能系統(tǒng)、分布式控制及優(yōu)化等多類型技術(shù)，有效解決控制維度高、綜合利用率低、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜易變、運(yùn)行狀態(tài)頻繁切換等一系列難題，提升可再生能源消納能力，保障負(fù)荷高品質(zhì)供給，為建立主動配電系統(tǒng)分布式群控體系提供理論支撐和技術(shù)支持。

直流配電系統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)包含測量裝置、繼電器、出口斷路器、隔離設(shè)備等。保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足可靠性、速動性、選擇性、經(jīng)濟(jì)性等要求。柔性直流輸電保護(hù)系統(tǒng)針對各主要設(shè)備和故障類型，將系統(tǒng)劃分為交流側(cè)保護(hù)、換流器保護(hù)、直流側(cè)保護(hù)(直流輸電線路保護(hù)))3個區(qū)域。但與柔性直流輸電系統(tǒng)不同的是，直流配電系統(tǒng)直流線路T接負(fù)載及分布式電源支路，故障類型要復(fù)雜得多。以中壓直流配電系統(tǒng)為例，保護(hù)區(qū)域大體可以分為交流電源側(cè)保護(hù)、變換器保護(hù)、直流網(wǎng)絡(luò)保護(hù)、負(fù)載保護(hù)4部分，各區(qū)域可能發(fā)生的故障類型或不正常運(yùn)行方式主要包括 ：

1)交流電源側(cè)保護(hù)。交流電源側(cè)可能發(fā)生各種類型的線路短路或者斷線故障，同時也需要考慮交流變壓器的保護(hù)。另外還包括由于操作或甩負(fù)荷引起的過電壓、低電壓、電壓驟降及三相系統(tǒng)不平衡等不正常運(yùn)行方式。直流配電系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計需要考慮交流電源側(cè)故障對直流網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行及保護(hù)的影響。

2)變換器保護(hù)。直流配電系統(tǒng)中的變換器包括AC/DC換流器、DC/AC換流器及DC/DC變換器。變換器是直流配電系統(tǒng)的核心，也是保護(hù)設(shè)計關(guān)注的重要部分。變換器故障主要有閥短路、橋臂短路、變換器交流側(cè)或直流側(cè)出口短路、脈沖觸發(fā)系統(tǒng)故障、冷卻系統(tǒng)故障等。變換器的保護(hù)由裝置自身保護(hù)和系統(tǒng)提供的后備保護(hù)實現(xiàn)，在直流配電系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計中需要考慮變換器自身保護(hù)動作對系統(tǒng)保護(hù)的影響和與系統(tǒng)保護(hù)的配合。

3)直流網(wǎng)絡(luò)保護(hù)。直流網(wǎng)絡(luò)保護(hù)主要指直流母線和直流饋線的保護(hù)，是直流配電系統(tǒng)保護(hù)的核心。根據(jù)實際需要不同，直流系統(tǒng)接線可以采用單極接地或中性點接地，線路可以采用架空線或直流電纜。直流線路故障包括接地故障、極間故障及斷線故障，另外還存在絕緣水平下降、低電壓或過電壓等不正常運(yùn)行方式。電纜線路故障一般為永久性故障，對架空線路來說還會發(fā)生雷擊、污閃等引起的暫時性故障。

4)負(fù)荷側(cè)保護(hù)。直流配電系統(tǒng)同時存在直流負(fù)荷和通過逆變器接入的交流負(fù)荷，光伏、小型燃?xì)廨啓C(jī)等分布式電源及儲能也囊括在負(fù)載保護(hù)區(qū)域。負(fù)載保護(hù)區(qū)可能發(fā)生的故障有短路、過載等。儲能電池通過雙向換流設(shè)備接入直流網(wǎng)，在保護(hù)設(shè)計時需考慮其能量流動的雙向性。

本項目以大型電子偵察衛(wèi)星和通信衛(wèi)星的索網(wǎng)式結(jié)構(gòu)天線為研究對象，研究在軌環(huán)境下索網(wǎng)式空間結(jié)構(gòu)變形控制的分布式主動控制理論和方法，并完成控制方法的實驗驗證。為新一代大型索網(wǎng)式星載天線結(jié)構(gòu)設(shè)計和反射面變形的精準(zhǔn)可靠控制提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。具體研究內(nèi)容包括：建立面向分布式控制的索網(wǎng)式空間結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型；基于最優(yōu)控制理論發(fā)展結(jié)構(gòu)變形前饋控制方法；研究結(jié)構(gòu)變形控制的分布式H2/H∞反饋控制方法；設(shè)計和搭建結(jié)構(gòu)變形主動控制實驗系統(tǒng)，并完成索網(wǎng)式結(jié)構(gòu)變形分布式主動控制方法實驗驗證。