[發明專利]一種自治電力系統架構及其運行控制方法

有效

• 申請號: 201410359528.8
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104124683B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 劉廣一;高波;張凱;舒彬;周彤;曲延濱;楊占勇;范士雄;楊洋
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;北京電力經濟技術研究院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

1.一種自治電力系統架構，其特征在于，所述系統架構包括控制層、物理層和干擾層；

所述控制層包括頂層自治控制單元和底層自治控制單元；

所述頂層自治控制單元包括頂層控制中心、目標分配單元和子目標對應自治單元；

所述底層自治控制單元包括自治管理器、自治區域、傳感器和效應器；

所述物理層為實際的自治電力系統，其包括與發電、輸電、配電和用電相關的設備；

所述干擾層為實際的自治電力系統之外的干擾因素，其包括人為干擾因素、自然干擾因素；

所述頂層自治控制單元通過頂層控制中心、目標分解單元和子目標對應自治單元分配單元的協調配合，給出某一時刻的頂層目標對應的自治單元相應子目標；所述自治管理器為一種基于知識庫的“監控-分析-規劃-執行”運行架構；

所述自治單元的傳感器用于反饋自治單元運行狀態；

所述自治管理器的傳感器用于監控自治區域的實時運行狀態，包括對故障或干擾的監控、與實現子目標相關的物理量的監控；

所述自治單元的效應器用于執行頂層目標分配的相關運行控制子目標；所述自治管理器中的效應器用于執行自治單元的運行控制命令。

2.如權利要求1所述的一種自治電力系統架構，其特征在于，所述底層自治控制單元中的自治單元根據頂層自治控制單元產生的子目標，選擇相應控制策略、確定控制區域的優化配置并確定其他相關自治單元的協調方案。

3.一種自治電力系統運行控制方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)自治電力系統頂層控制中心設定頂層目標；

(2)目標分配單元根據目標指令及電網實時監控信息，將頂層目標進行分解；

(3)目標分配單元將子目標分配給相應的自治單元；

(4)底層自治單元根據子目標，確定自治單元控制目標、最優自治區域、自治單元協調方案及自治運行方案并執行；

(5)反饋自治電力系統的實時運行狀態，根據自身需求，自治單元自主完成自治區域的自配置、自優化、自保護和自修復，由自治單元自身以及頂層控制中心來檢驗目標是否完成。

4.如權利要求3所述的一種自治電力系統運行控制方法，其特征在于，所述步驟(1)中所述頂層目標為電力系統運營商根據電力市場運行需求而實時設定的目標。

5.如權利要求3所述的一種自治電力系統運行控制方法，其特征在于，所述步驟(2)包括將頂層目標分解為1～N個子目標，其子目標包括智能電網輸配電電能質量控制、潮流優化管理及需求側響應。

6.如權利要求3所述的一種自治電力系統運行控制方法，其特征在于，所述步驟(4)中所述自治單元控制目標，為自治單元結合頂層控制中心分配的子目標并結合自治單元自治管理器對自治區域的監控信息做出的智能決策；

所述最優自治區域，為一種自治單元在物理層中對應的最優自治區域，其在約束條件下，利用圖論和復雜網絡理論相關的優化算法確定實現子目標所對應的最優自治區域，包括輸配電網及相關電力設備的最優配置，所述最優自治區域的確定是自治電力系統自配置、自優化的結果；

所述自治單元協調方案，為自治單元根據目標需要，在選定其自治運行任務的同時，確定相關其他自治單元的協調控制，包括對分布式發電和儲能，以及電網電壓、功率，需求側響應的協調控制；

所述自治單元自治運行方案，為自治單元根據內部自治機制完成當前運行控制任務，包括智能電網輸配電電能質量控制，潮流優化管理，及需求側響應。

7.如權利要求3所述的一種自治電力系統運行控制方法，其特征在于，所述步驟(5)中所述自治區域的自配置、自優化、自保護和自修復包括：

1)自配置：指自治單元根據頂層控制中心分配的子目標進行電網物理層資源的自我重新配置；對反饋的電網運行信息和自治單元內部需求智能分析的基礎上確定是否需要資源重新配置；

2)自優化：指自治單元根據系統在不同時刻的運行狀態及響應的自配置行為，利用最優控制理論對其進行資源配置的最優化；

3)自保護：指在電力系統因內部運行故障或者外界干擾而發生連串運作失敗時，執行相關保護措施保護系統；

4)自修復：自治電力系統應能夠在自保護失敗而出現故障情況下，基于知識庫并利用智能診斷算法進行自我診斷并進行自配置和自優化，使得系統盡可能地得到修復并恢復運行。

8.如權利要求3所述的一種自治電力系統運行控制方法，其特征在于，所述步驟(5)中目標校驗包括：

自治單元自校驗，以確定其相應控制目標是否實現，由相應傳感器實時反饋該自治區域的實時運行狀態，包括各節點電壓、各節點有功功率，并由自治單元判斷是否完成相應目標，包括響應節點電壓是否控制在允許范圍內，如未完成目標，則繼續自身的自治運行直至相應目標完成；

頂層控制中心根據自治單元反饋的實時運行狀態，確定頂層目標的實現是否符合要求，直至符合要求。