[發(fā)明專利]一種自治電力系統(tǒng)架構(gòu)及其運行控制方法

有效

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• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104124683B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;中國電力科學(xué)研究院;北京電力經(jīng)濟技術(shù)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(chǎn)權(quán)代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)運行控制技術(shù)，具體講涉及一種自治電力系統(tǒng)架構(gòu)及其運行控制方法。

背景技術(shù)

為了應(yīng)對能源枯竭，未來電力系統(tǒng)中將構(gòu)建龐大的可再生能源網(wǎng)絡(luò)和可控單元系統(tǒng)以實現(xiàn)系統(tǒng)的低碳、高效的運行。帶有大量可再生發(fā)電單元、儲能單元、移動充放電裝置以及電力電子裝置成為未來電力系統(tǒng)的主要特征，這種先進的未來電網(wǎng)配置也將使其運行控制具有更大的不確定性和復(fù)雜性，系統(tǒng)中的不確定性主要來源于負荷側(cè)雙向互動、電動車和微網(wǎng)的接入等，而復(fù)雜性主要來源于電力系統(tǒng)里面大量的交互行為。

為了應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，國內(nèi)外學(xué)者提出了微網(wǎng)、主動配電網(wǎng)等新型電力系統(tǒng)理念以及多Agent系統(tǒng)的新型電網(wǎng)運行控制方法。然而，這些理念和方法并不能很好的應(yīng)對未來高復(fù)雜性和不確定性電網(wǎng)。因此，亟需研究設(shè)計一種新的電力系統(tǒng)運行控制架構(gòu)，以適應(yīng)這種復(fù)雜電力系統(tǒng)特性。

任何復(fù)雜系統(tǒng)都具有一定的自治特性，電力系統(tǒng)也不例外。隨著電網(wǎng)智能化水平逐步提高，電力系統(tǒng)將進一步具備高度自治的基礎(chǔ)，各單元(單個智能設(shè)備)、各區(qū)域(局部電網(wǎng))可以利用自身的權(quán)限自主應(yīng)對電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種問題，不同級別的調(diào)控擁有相應(yīng)的權(quán)限，與上下級間通過規(guī)約與協(xié)議交互，該模式將充分體現(xiàn)電網(wǎng)分層自治運行理念，減輕中央調(diào)度中心的工作負擔(dān)。因此，急需設(shè)計一種具有自治能力的電力系統(tǒng)，將自主計算理念與電力系統(tǒng)運行控制相結(jié)合，進而實現(xiàn)各區(qū)域的安全、穩(wěn)定、可靠運行。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種自治電力系統(tǒng)架構(gòu)及其運行控制方法，本發(fā)明是以自治單元為基礎(chǔ)，采用目標(biāo)引導(dǎo)技術(shù)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)頂層目標(biāo)的實時動態(tài)分配，自治單元子目標(biāo)的智能選擇，自治單元協(xié)調(diào)、自治運行，進而實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)的自治運行控制。

目標(biāo)引導(dǎo)機制是一種適用于復(fù)雜系統(tǒng)分布式運行的新型控制機制，是新型智能電網(wǎng)架構(gòu)自治運行控制的實現(xiàn)的前提和重要保障，其主要包括頂層目標(biāo)分解、子目標(biāo)控制區(qū)域及相應(yīng)控制策略的選擇。這種機制可以快速、有效地分解電力系統(tǒng)控制目標(biāo)，并在復(fù)雜多變的電網(wǎng)環(huán)境下，根據(jù)已有的知識庫對目標(biāo)進行分解，確定實現(xiàn)各個子目標(biāo)的控制區(qū)域及采用的控制策略。其具體執(zhí)行是在各個自治單元中進行。

自治單元作為這種新型智能電網(wǎng)架構(gòu)的核心單元，其構(gòu)成包括自治管理器、電網(wǎng)物理層、傳感器、效應(yīng)器以及相應(yīng)的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。自治管理器的原理是根據(jù)上層目標(biāo)需求，在對知識庫學(xué)習(xí)、分析的基礎(chǔ)上，完成所選定的電網(wǎng)控制區(qū)域信息狀態(tài)的自我監(jiān)控和上層控制目標(biāo)的自我分析、自我規(guī)劃、自我執(zhí)行。

這種新型控制架構(gòu)通過對復(fù)雜電網(wǎng)自治區(qū)域的劃分而實現(xiàn)整個智能電網(wǎng)的自治運行，其可快速、有效地實現(xiàn)電網(wǎng)控制的實時目標(biāo)，大大降低了各層級之間的信息交換，大大提高了電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性，進而實現(xiàn)智能電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行。自治電力系統(tǒng)實現(xiàn)了各部分的“自我管理”，有效減少了各信息層間的信息交換，提高了復(fù)雜系統(tǒng)的自適應(yīng)性、可靠性，同時提供了可適應(yīng)電力系統(tǒng)演變發(fā)展過程的且覆蓋整個電力系統(tǒng)的自主網(wǎng)絡(luò)管理和運行控制技術(shù)，成為一種更高級、更完善、更靈活的智能電網(wǎng)。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種自治電力系統(tǒng)架構(gòu)，其改進之處在于，所述系統(tǒng)架構(gòu)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(biāo)分配單元和子目標(biāo)對應(yīng)自治單元；

所述底層自治控制單元包括自治管理器、自治區(qū)域、傳感器和效應(yīng)器；

所述物理層為實際的自治電力系統(tǒng)，其包括與發(fā)電、輸電、配電和用電相關(guān)的設(shè)備；

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

優(yōu)選的，所述頂層自治控制單元通過頂層控制中心、目標(biāo)分解單元和子目標(biāo)對應(yīng)自治單元分配單元的協(xié)調(diào)配合，給出某一時刻的頂層目標(biāo)對應(yīng)的自治單元相應(yīng)子目標(biāo)。

優(yōu)選的，所述底層自治控制單元中的自治單元根據(jù)頂層自治控制單元產(chǎn)生的子目標(biāo)，選擇相應(yīng)控制策略、確定控制區(qū)域的優(yōu)化配置并確定其他相關(guān)自治單元的協(xié)調(diào)方案。

優(yōu)選的，所述自治管理器為一種基于知識庫的“監(jiān)控-分析-規(guī)劃-執(zhí)行”運行架構(gòu)；

所述自治單元的傳感器用于反饋自治單元運行狀態(tài)；

所述自治管理器的傳感器用于監(jiān)控自治區(qū)域的實時運行狀態(tài)，包括對故障或干擾的監(jiān)控、與實現(xiàn)子目標(biāo)相關(guān)的物理量的監(jiān)控；

所述自治單元的效應(yīng)器用于執(zhí)行頂層目標(biāo)分配的相關(guān)運行控制子目標(biāo)；

所述自治管理器中的效應(yīng)器用于用來執(zhí)行自治單元的運行控制命令。