主动配电系统分区分布式牵制群控技术研究

主动配电系统控制技术是实现海量接入多类型DGs、多元复合储能、多样化负荷、及其他设备主动协调管控的有效解决方案之一，也是提高系统安全性、可靠性、运行效率的关键技术。然而，间歇式新能源的不确定性、并网逆变器参与调控的需求、负荷的多样化发展趋势、以及用户对高品质供电的要求等，均给主动配电系统的运行控制带来了极大的挑战。依靠传统的集中式分层协调调控模式，已难以满足主动配电系统主动管控的技术需求，也难以发挥主动配电系统中多种可调资源的自适应调节控制能力。本研究致力于从分布式牵制控制和群一致趋同的角度寻求解决方案，通过微电网分区/虚拟电厂分区两种形式分区聚类划分及分区协调控制将主动配电系统的全局控制问题转化为基于群一致趋同的分区分布式牵制群控问题，从全新的角度以微电网分区/虚拟电厂分区的概念简化实现主动配电系统的全局协调（Global Coordination）、就地自治（Local Autonomous）、可靠运行（Reliability）、动态扩展（Scalability）、故障自愈（Self-healing）等多项功能，并兼容需求侧管理、微电网、虚拟电厂、牵制控制（Pinning Control）、多智能系统（Multi-Agent System，MAS）、分布式控制及优化（Distributed control and optimization）等多类型技术，有效降低主动配电系统控制的维度和复杂度，提升各类DGs的主动消纳能力，挖掘各类可调资源的利用潜能，加快电能低碳化转变，促进电网综合利用效率的全方位提高。 2100433B

随着能源革新及电网智能化战略的快速推进，配电系统变被动为主动将成为推动智能配电技术发展的核心，在未来电网的发-输-配-用电环节中发挥重要作用。然而，间歇性新能源的不确定性、逆变器参与调控的需求、负荷多样化发展的趋势、及用户对高品质供电的要求，均给主动配电系统的运行控制带来极大挑战。本项目致力于从分区牵制控制和群一致趋同的角度寻求解决方案，构建分区分布式群控架构，提出牵制趋同信息交互方法和分区分布式牵制群控策略，从全新的角度以微电网/虚拟电厂分区牵制群控的概念简化实现主动配电系统的全局协调、就地自治、可靠运行、动态扩展、故障自愈等多项功能，并兼容需求侧管理、牵制控制、多智能系统、分布式控制及优化等多类型技术，有效解决控制维度高、综合利用率低、拓扑结构复杂易变、运行状态频繁切换等一系列难题，提升可再生能源消纳能力，保障负荷高品质供给，为建立主动配电系统分布式群控体系提供理论支撑和技术支持。

直流配电系统的保护系统包含测量装置、继电器、出口断路器、隔离设备等。保护系统的设计应满足可靠性、速动性、选择性、经济性等要求。柔性直流输电保护系统针对各主要设备和故障类型，将系统划分为交流侧保护、换流器保护、直流侧保护(直流输电线路保护))3个区域。但与柔性直流输电系统不同的是，直流配电系统直流线路T接负载及分布式电源支路，故障类型要复杂得多。以中压直流配电系统为例，保护区域大体可以分为交流电源侧保护、变换器保护、直流网络保护、负载保护4部分，各区域可能发生的故障类型或不正常运行方式主要包括 ：

1)交流电源侧保护。交流电源侧可能发生各种类型的线路短路或者断线故障，同时也需要考虑交流变压器的保护。另外还包括由于操作或甩负荷引起的过电压、低电压、电压骤降及三相系统不平衡等不正常运行方式。直流配电系统保护设计需要考虑交流电源侧故障对直流网络运行及保护的影响。

2)变换器保护。直流配电系统中的变换器包括AC/DC换流器、DC/AC换流器及DC/DC变换器。变换器是直流配电系统的核心，也是保护设计关注的重要部分。变换器故障主要有阀短路、桥臂短路、变换器交流侧或直流侧出口短路、脉冲触发系统故障、冷却系统故障等。变换器的保护由装置自身保护和系统提供的后备保护实现，在直流配电系统保护设计中需要考虑变换器自身保护动作对系统保护的影响和与系统保护的配合。

3)直流网络保护。直流网络保护主要指直流母线和直流馈线的保护，是直流配电系统保护的核心。根据实际需要不同，直流系统接线可以采用单极接地或中性点接地，线路可以采用架空线或直流电缆。直流线路故障包括接地故障、极间故障及断线故障，另外还存在绝缘水平下降、低电压或过电压等不正常运行方式。电缆线路故障一般为永久性故障，对架空线路来说还会发生雷击、污闪等引起的暂时性故障。

4)负荷侧保护。直流配电系统同时存在直流负荷和通过逆变器接入的交流负荷，光伏、小型燃气轮机等分布式电源及储能也囊括在负载保护区域。负载保护区可能发生的故障有短路、过载等。储能电池通过双向换流设备接入直流网，在保护设计时需考虑其能量流动的双向性。

本项目以大型电子侦察卫星和通信卫星的索网式结构天线为研究对象，研究在轨环境下索网式空间结构变形控制的分布式主动控制理论和方法，并完成控制方法的实验验证。为新一代大型索网式星载天线结构设计和反射面变形的精准可靠控制提供理论基础和技术支撑。具体研究内容包括：建立面向分布式控制的索网式空间结构动力学模型；基于最优控制理论发展结构变形前馈控制方法；研究结构变形控制的分布式H2/H∞反馈控制方法；设计和搭建结构变形主动控制实验系统，并完成索网式结构变形分布式主动控制方法实验验证。