[發(fā)明專利]無功電壓分布式控制方法、服務(wù)器、控制器及存儲介質(zhì)

在審

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• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115377993A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳文傳;劉昊天;王彬;孫宏斌;郭慶來;孫峰洲;林毅;薛靜瑋;陳浩
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;清華大學(xué);國網(wǎng)福建省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J13/00
• 代理公司: 北京知聯(lián)天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張迎新

本發(fā)明提供一種無功電壓分布式控制方法、服務(wù)器、控制器及存儲介質(zhì)，方法采用在線聯(lián)邦學(xué)習(xí)與分布式控制并行的控制架構(gòu)，包括：在本地控制器上部署多智能體深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法；通過本地控制器與集中服務(wù)器之間的邊際變量交換，本地控制器學(xué)習(xí)得到各本地控制器的控制策略；各本地控制器基于控制策略和本地量測數(shù)據(jù)，執(zhí)行電網(wǎng)無功電壓控制；其中，所述集中服務(wù)器用于協(xié)調(diào)各個本地控制器上的智能體的學(xué)習(xí)過程。本發(fā)明無需被控配電網(wǎng)的精確模型即可實(shí)現(xiàn)近似最優(yōu)的無功電壓控制，各個本地控制器可以快速執(zhí)行控制策略，進(jìn)而保證了高速的本地控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無功電壓分布式控制方法、服務(wù)器、控制器及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

大規(guī)模分布式電源(DG，Distributed Generation)已成為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，如果缺乏有效的協(xié)調(diào)控制，海量DG并網(wǎng)會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。DG通常由電力電子變流器并入配電網(wǎng)，具有快速的控制性能，結(jié)合人工智能、5G通信等新技術(shù)，可以成為受端電網(wǎng)調(diào)控的靈活性資源，主動參與電網(wǎng)調(diào)控，支持新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建。在此背景下，高DG滲透率配電網(wǎng)的各類先進(jìn)運(yùn)行控制手段的價值日益凸顯。其中，無功電壓控制一直是配電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的重要組成，能夠通過對配電網(wǎng)中各類無功資源的合理配置，消除配網(wǎng)電壓越限等安全隱患，并提升配電網(wǎng)運(yùn)行效率。

傳統(tǒng)無功電壓控制方法往往采用了基于模型的集中優(yōu)化架構(gòu)，即在配網(wǎng)控制中心處收集全配網(wǎng)狀態(tài)信息，通過事先建立的配網(wǎng)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)優(yōu)化，并將優(yōu)化后的控制指令下發(fā)到各個被控設(shè)備。然而，這種基于模型的集中優(yōu)化架構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中常面臨以下兩方面問題，限制了基于模型的集中無功電壓控制方法的應(yīng)用。一方面，集中式架構(gòu)存在單點(diǎn)失效、通訊與計算負(fù)擔(dān)高、受通信時延影響嚴(yán)重、難以保護(hù)各主體隱私等關(guān)鍵問題。這是由于在高滲透率配電網(wǎng)中，被控DG眾多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通訊條件難以支撐快速的DG控制。工程實(shí)踐中，常采用虛擬電廠(Virtual Power Plant，VPP)的形式對DG進(jìn)行聚合，在配電網(wǎng)內(nèi)部形成多個主體。各主體之間的不僅需要進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，還需要保證各主體的隱私。因此，業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了大量分布式無功電壓控制方法，在各個VPP上設(shè)置本地控制器，旨在實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信條件或無通訊條件下的無功電壓控制。相比于集中式方法，分布式方法往往對通信條件的要求更弱，控制速度更快，適用于大規(guī)模DG的控制。另一方面，海量DG并入配電網(wǎng)，其模型難于精確和及時維護(hù)，這是由于龐大的設(shè)備規(guī)模和頻繁的變動導(dǎo)致配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型維護(hù)成本巨大，實(shí)際上基本采用理論參數(shù)，精度低。由于配電網(wǎng)的理想模型難以獲得，傳統(tǒng)基于模型的優(yōu)化控制方法無法保障控制效果，往往出現(xiàn)控制指令遠(yuǎn)離最優(yōu)點(diǎn)、電網(wǎng)運(yùn)行在次優(yōu)狀態(tài)的情況。因此，業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了一批基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的無模型無功電壓優(yōu)化方法，能夠通過對控制過程產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)在線學(xué)習(xí)，自適應(yīng)地獲得最優(yōu)無功電壓控制策略。

結(jié)合上述兩個方向的改進(jìn)，業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了一類基于多智能體深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的無功電壓控制方法，能夠通過“集中學(xué)習(xí)-分散控制”的方式，兼具無模型自適應(yīng)的全局優(yōu)化能力和分散控制的高速靈活本地控制能力，提升了無功電壓控制在海量DG場景下的實(shí)用性。然而，現(xiàn)有基于多智能體深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的無功電壓控制方法，要求將各個本地控制器中的運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳到集中服務(wù)器進(jìn)行學(xué)習(xí)，并將學(xué)習(xí)好的策略下發(fā)到各個本地控制器，該過程不僅需要耗費(fèi)大量的通訊資源，還造成了各個VPP隱私的泄露。

因此，有必要提出一種低通訊、高隱私保護(hù)性的控制方法，在兼具全局無模型自適應(yīng)優(yōu)化能力和本地快速控制能力的同時，僅使用少量通訊帶寬，節(jié)省通訊成本并保護(hù)各主體隱私。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種無功電壓分布式控制方法，采用在線聯(lián)邦學(xué)習(xí)與分布式控制并行的控制架構(gòu)，包括：

在本地控制器上部署多智能體深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法；

通過本地控制器與集中服務(wù)器之間的邊際變量交換，本地控制器學(xué)習(xí)得到各本地控制器的控制策略；

各本地控制器基于控制策略和本地量測數(shù)據(jù)，執(zhí)行電網(wǎng)無功電壓控制；