基于线路运行状态的智能电网调度自适应控制研究.pdf

电力自动化自动化应用基于线路运行状态的智能电网调度自适应控制研究王辰（国网吉林供电公司电力调度控制中心，吉林吉林132 0 0 0）摘要：现有的电力系统调度方法往往忽视了线路工况对电力系统性能的影响，且现有的电力系统的适应性调节方法有一定局限性。本文从自然老化、健康状况和负荷等角度全面研究了电力系统的工作状况，在此基础上，结合电力系统并网和孤岛条件下的电力系统潮流最优控制，构建电力系统的电力系统调度模型，通过对电力系统的区域参数设定，实现电力系统的电力系统调度问题的有效解决，还提出了一种基于时间区间和时间区间的自适应调节方法，以使各区域的参数保持不变。通过算例验证，本文提出的调度模型能有效兼顾电网运行工况，动态调整智能电网的运行，保证智能电网的可靠稳定运行。关键词：线路运行状态，智能电网，调度，自适应控制中图分类号：TM734Research on Adaptive Control of Smart Grid Dispatching Based on Line Operation Status(State Grid Jilin Power Supply Company Power Dispatching Control Center,Jilin,Jilin 132000,China)Abstract:Existing power system scheduling methods often overlook the impact of line conditions on power systemperformance,and existing adaptive adjustment methods for power systems have certain limitations.This paper conducts acomprehensive study on the working conditions of the power system from the perspectives of natural aging,health status,andload.On this basis,combined with the optimal control of power system flow under grid connection and islanding conditions,apower system dispatch model is constructed for the power system.By setting regional parameters of the power system,theeffective solution to the power system dispatch problem is achieved.A self-adaptive adjustment method based on timeintervals and time intervals was proposed to keep the parameters of each region unchanged.Through example verification,thescheduling model proposed in this project can effectively balance the operating conditions of the power grid,dynamicallyadjust the operation of the smart grid,and ensure the reliable and stable operation of the smart grid.Key words:line operation status,smart grid,dispatch,adaptive control文献标识码：AWANG Chen0引言从目前国内外智能电网调度控制的研究现状来看，大部分调度优化模型仅考虑了电力系统的物理层，而忽视了电力系统的信息层；因此，在智能电网调度控制中,应充分考虑线路运行状态因素，科学、合理地研究智能电网调度控制。传统的智能电网调度控制方法中，通常采用基于模型预测控制的智能电网调度模型，利用预测结果进行控制，但在实际应用中，该方法只考虑了线路潮流的影响因素，忽略了线路运行状态的影响因素。而基于线路运行状态的自适应控制，一方面考虑了线路运行状态对潮流的影响，另一方面充分考虑了线路运行状态的因素，增强了智能电网调度控制的效果。作者简介：王辰，男，19 8 8 年生，中级工程师，研究方向为电网调度运行。1线路运行状态输电线路运行状态的影响因素主要包括自然老化、健康状态以及负载电流等。自然老化与线路健康状态对线路运行状态影响较大，线路运行状态随着时间变化，会导致线路健康状态发生变化。负载电流会直接影响线路的输送功率，导致输电线路的输送功率产生不同变化，造成负荷分布不均现象，增加了电力系统稳定运行风险。1.1线路健康状态线路健康状态评分与故障率关系的表达式为：Onc(PM(At,T)=S,exp(S2nm)+S;式中：8 Hc为线路在健康状态条件下的故障率;S1、S2 和S3为线路数据的拟合参数；m为线路健康指数;PM为线路老化条件下的故障率；t为故障时间范围;T为线路状态。2023|16期/51(1)自动化应用电力自动化线路在健康条件下的故障概率PHc与故障分布函数FHc的表达式为：PHc(nHr,t)=1-e x p P(t,T)(n m)A t Frc(n,t)=1-expP(t,T)(n m)t 由式(2)和式(3)可知,输电线路健康指数核运行时间对线路故障的影响较大,且呈现正态分布规律。1.2自然老化状态输电线路老化与线路寿命关系式为：Kmax=K(P(t)-e x p(Ci+Cl n(L)+C,T.)J I式中：Kmx为线路最大抗拉强度损失；K为线路抗拉强度损失;P为线路运行过程出现故障的概率;Ci、C2 和Cs为线路材料及尺寸参数；T。为线路温度；L为线路使用寿命。输电线路运行过程中，随着运行时间和使用年限的延长,其发生故障的概率也增加2 1.3负载电流利用分段函数计算输电线路运行过程中的复杂电流影响因素造成的故障,其表达式为：IIlLc(1)=F,exp(F,I)IhIIr式中：oic为负载电流下线路故障率；1为线路负载电流；lh为线路跳闸设定值；I为线路负载电流限值；Fi、F2 为线路负载电流参数。在考虑线路运行过程中出现负载电流的情况下，线路故障率Pic和分布函数Fic为：Pic(I,At)=1-exp(-OLc(I)At)(Fc(I,t)=1-exp(-Otc(I)t)2智能电网调度模型以输电线路负载电流为控制目标，建立智能电网调度模型。在建立模型的过程中,线路负载电流为负荷的实际需求值，即负荷预测值，可用来估计线路负载电流；同时考虑到线路负载电流随时间变化的特性，以及线路负载电流与线路老化、健康状态、天气条件、地理位置等因素之间的关系，将线路负载电流的变化与线路老化的关系定义为“变量”,将“变量”作为优化控制目标，建立智能电网调度模型3。传统的智能电网调度模型为单目标模型,不能同时满足线路负载电流与线路老化、健康状态以及地理位置等因素之间的约束条件。基于此,本文将单目标模型转化为多目标模型，并利用模型预测控制方法中的域参数设为线路潮流设定值4。在智能电网调度运行过程中,提高线路潮流设定值可避免线路出现大波动潮流，其表达式(2)为：(3)L2Qm-Li(Z,m+2,0)i=1当智能电网输电线路潮流值在式(7)范围内时，输电线路可以稳定安全运行。2.2孤岛时调度优化(4)当智能电网在孤岛状态下运行时，其线路潮流通常为0,则电网负荷功率和电源输出功率关系式为：Q=ZQup-(Z,Q,+2,0,)la为降低电源峰值负荷变化引起的线路潮流较大的影响，假设电源输出功率达到最大值，此时智能电源在孤岛运行情况下额潮流值为：(5)F(t)=min(Z.)=Z Q-Z,0)max=1利用以上两种方法优化智能电网调度，可以减轻电源负担，保证智能电网稳定运行4。3自适应控制方案智能电网调度的自适应控制主要是针对控制时域长度及自适应控制间隔长度进行研究。在传统的智能电网调(6)度方法中，采用时间的自适应控制，而对于自适应控制间隔长度，主要是针对智能电网调度中的稳定性问题，利用模型预测控制方法进行研究。在自适应控制方法中引入域参数,能有效提高智能电网调度的稳定性5。但其自适应控制过程存在两个问题：（1)在进行模型预测控制时，由于没有充分考虑研究的线路运行状态，导致域参数在选取时存在不合理性，所求的模型预测控制器不具有自适应性；(2)在实际运行过程中,线路运行状态不断发生变化,其控制器适用的时域长度也会发生变化。因此，为解决上述问题，可通过以下两个方面实现自适应控制6 3.1自适应控制时域长度综合考虑智能电网调度优化时间的控制时域和预测误差，以达到自适应调整时域长度的目的，其表达式为：V(7)(8)(9)max(10)置，求解智能电网调度模型2.1并网时调度优化当智能电网中包含n个电源时，利用分布式电源线路潮流恒定方法对其进行计算。假设Q为电源峰值负荷功率，Qu为线路负荷功率，Q为电源最大输出功率，L,为电源潮流，Q:为电网输出功率，Q，为输出功率设定值，L=1hi(ki)=k1,/k1,t.max(MP=MPlhi(ki1,)式中：k1,为智能电网预测电压误差；u为节点i在t时间的电压预测值；u为节点i在t时间的电压实际值；h为ki1,的函数值;ki.,max为最大电压预测误差值;MP为预测时(11)52I自动化应用电力自动化自动化应用域。由式(11)可知,智能电网在运行过程中,hi与k1,成正电压稳定性较强，电流和电压输出波形无畸变情况,并且相关，在预测时域过程中,若预测方法精准度较高，可适当与智能电网实际输出电流和电压基本一致9。由此可见，调整控制时域长度,以确保智能电网稳定运行7 本文构建的智能电网调度控制模型可控制电网孤岛和并3.2自适应控制间隔长度网时的电流潮流,并且控制效果相对较强，能进一步减轻自适应控制误差受自适应间隔的影响，当控制间隔较分布式电源的负担，达到较好的电网调度效果。长时，自适应控制方法无法处理电力负荷所产生的电压越10090F限问题，该问题进一步增加了电网运行危险性；若控制间80隔较短，则电网优化频率增加，电网调度所产生的控制误差也增加8。根据智能电网电压自适应调整需求,建立自适应控制间隔调整模型,其表达式为：(u-)(T,)mo=1UuUV(12)mi0=1式中：m,为自适应控制间隔;U为电压最大值；U为电压最小值。根据自适应时域和间隔长度的控制，得到优化后的智能电网自适应控制模型Z：Z=Z Z P,P(At)+F(t)Ati=1t=o利用以上调度优化和自适应控制模型，可根据智能电网运行需要自动调整时域和间隔长度，实现智能电网调度和控制。4实例分析以某智能电网为例,该电网包含31个节点，为10 kV电网。该智能电网包含分布式电源、变流器和逆变器，电网拓扑结构如图1所示。分支a变电站A-00-00-001(1)(2)(3)Y4)(516)7Y(8)(29)(25)(27)(23)(21T(19)31-(28)(26)(24)(22)1.（18)继电器B分支b1分支b2分支6 3图1实验拓扑图利用本文构建的智能电网调度自适应控制模型模拟分析电网电流和电压状态，并对比实际电网运行结果，智能电网调度电压和电流测试结果如图2 所示。由图2 可知,利用本文构建的智能电网调度自适应控制模型对电网调度和控制时，电网逆变器电流和电压输出实际输出电压标准输出电压0100200300400500600700800运行时间/ms(a）电压输出波形图2 智能电网电压和电流输出测试结果5结语M=1分支继电器A分支(11(9(12）Q(13)Q(14)Q(15)(20)(16)(17)50045151050100200300400500600700800运行时间/ms(b）电流输出波形本文主要介绍了智能电网调度中的自适应控制方案，该方案采用模型预测控制方法，针对智能电网调度的稳定性问题，提出了自适应控制时域长度和自适应控制间隔长度两种自适应控制方案。该模型利用并网时调度优化和孤岛时调度优化两种方法进行自适应调整，可实现智能电网(13)的稳定运行。该模型在实际应用中，可根据智能电网运行需要自动调整时域和间隔长度，实现智能电网调度和控制。此外，本文还提供了一个实例分析,以证明该模型在智能电网调度中的有效性和实用性。参考文献1徐忠文，韦洪波,齐鹏辉，等.一种智能电网新型协同调度控制策略模型J.武汉理工大学学报（信息与管理工程版）,2 0 2 3,45(1):67-72+88.2蒋庆明,周南菁，杨宝通，等.基于改进遗传算法的智能电网多目标优化调度研究J.电工技术,2 0 2 3(3)：10 0-10 2.3吴龙腾，蔡新雷，李嘉铭，等.电网智能调度命令票系统的运行状态识别方法J.电子设计工程,2 0 2 2,30(2 4)：16 2-16 5.4俞海猛，隋仕伟，张云凯.面向智能电网的5g高可靠低时延下行链路资源调度方法J.科技视界，2 0 2 2(33)：11-13.5王振丹，马小鹏，代崇辉.智能电网调度运行面临的关键技术研究J.现代工业经济和信息化,2 0 2 2,12(10)：19 6-19 7+2 0 4.6张延宇,饶新朋,周书奎，等.基于深度强化学习的电动汽车充电调度算法研究进展J.电力系统保护与控制,2 0 2 2,50(16)：179-187.7张捷,唐强，刘朔晗,等.智能电网中基于优先级的预约式电动汽车充电管理研究J.计算机科学,2 0 2 2,49(6)：55-6 5.8郭琦，袁少卿，吕小凡，等.基于机器学习的电网调度指令智能交互技术研究J.电子设计工程，2 0 2 2,30(9)：153-157.9贾晓，汪悦生,江千军，等.智能电网调度技术系统人机界面优化设计J.电子设计工程，2 0 2 0,2 8（8)：10 4-10 7+113.实际输出电压-标准输出电压（责任编辑：黄霞）2023|16期|53