用于控制电力网络的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本文中描述的实施例总体涉及电力产生和输送系统，尤其涉及用于在包含可变发 电系统的电力网络中使用分布式能源OER)的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 由发电实体产生的电力通常经由输电电路和配电电路组成的电力网络或电网递 送给客户。通过电网控制系统密切地监测和控制电力产生和传输系统，所述电网控制系统 包含大量的单独子系统，所述子系统也可以包含多个部件。通常，将信息从许多所述子系统 /部件传输到控制系统以用来控制电网的操作。例如，一些发电实体利用能源管理系统或控 制中心。
[0003] 已知的能源管理系统包含与中央管理系统通信并且可以通过中央管理系统控制 的多个部件和子系统，所述中央管理系统通常位于发电实体处。所述部件和子系统可以分 布在电力网络的各个点处以方便电力传输。至少部分由于能源管理系统的大尺度以及可能 被包含的单独部件/子系统的数量，在对发电和输电的集中式管理中用到的管理系统处的 信息一般是繁多且复杂的。
[0004] 传统上，对于配电系统，已执行电压和无功功率（Volt-VAr)控制以通过所述系统 中存在的可控无功功率源来克服过压和欠压异常二者。通过控制所述系统中存在的无功功 率的产生、吸收和流动，Volt-VAr控制可以将电压分布维持在可接受极限内并且减少配电 系统损耗。传统的Volt-VAr控制通过重新配置可控装置来实现，例如用于电压控制的电压 调整器和变压器有载分接开关（LTC)以及用于VAr控制的并联电抗器和并联电容器。
[0005] 然而，馈线电压和无功功率流是紧密相关且独立的变量，对于所述变量，改变所述 变量中的一个变量的控制动作可以导致改变另一个变量的相反控制动作。例如，使用变电 站变压器LTC升高电压可以产生电压升高，所述电压升高可以致使电容器组控制使电容器 组停止服务，从而降低电压。类似地，将电容器组投入服务可以致使LTC降低变电站处的电 压。
[0006] 虽然此类相冲突的控制动作一般不会对馈线产生不可接受的电条件，但是它们确 实是产生了不那么有效率的条件。需要对电压和无功功率进行协调控制以确定并且执行真 正是最佳的volt-VAR控制动作。
[0007] 此外，基于已知配电管理系统（DMS)的VVC解决方案不是高度可伸缩的并且具有 高的实施和操作成本，这不利于发电实体采用。常规的本地volt-var控制技术不能够进行 电压整平、CVR、无功功率减少和单位功率因数，致使无法提高系统的效率。
[0008] -般来说，大部分的客户（即，负载）位于配电电路处。电力公司希望监测和控制 沿配电电路分布的部件。为此，一些电力公司利用被称作"智能电网"的事物。至少一些已 知智能电网包含与中央管理系统通信并且可以通过中央管理系统控制的多个部件和子系 统，所述中央管理系统通常位于发电实体处。所述部件和子系统可以分布在发电实体的配 电网络中的各个点处以方便电力配送给客户。至少部分由于智能电网的大尺度以及智能电 网中可能包含的单独部件/子系统的数量，在对智能电网的集中式管理中用到的管理系统 处的信息一般是繁多且复杂的。
[0009] 电力网络中的配电馈线上的电力损失是配电系统工程师的一个关注问题。配电 馈线上传输的电力中有约百分之三到约百分之八损失掉。电力损失包含欧姆损失、由无功 功率流导致的损失以及由于由系统的非线性负荷产生的谐波电流所致的损失。目前，有时 使用各种电压/Var控制方案来减少传输损失。在至少一个已知方案中，通过使用电容器组 来实施Var补偿，所述电容器组放置在电力网络系统的关键总线上以供应无功功率从而支 持并且尝试优化系统的电压分布。在某种程度上可以通过切换电容器组来实施实时控制动 作。然而，此类电容器组，包含切换电容器组，仅放置在电力网络的离散点处并且注入离散 电平的无功功率。此外，对切换电容器组的控制一般是基于特定切换电容器组本地的信息。
[0010] 在增添了快动态分布式能源（DER)的情况下，需要额外的控制以处理来自DER的 估计控制输入。例如，许多慢动态机电装置能够在相对较长的时段内控制电网上的电压。此 类旧式装置能够处理大体上具有明显特征的日常负荷变化，例如由于重电力负荷增加（由 于工厂在早上开工）和负荷减少（由于工厂和其它大型负载在晚上停工）所致的负荷变 化。然而，DER的功率、无功功率和电压支持能力可能会在非常短的时间间隔内发生变化。 光伏设备可能会被经过收集场的云影响，或者风电场可能会被不定风影响。
【发明内容】
[0011] 在一个实施例中，一种用于控制电力网络的系统包含f禹合到所述电力网络的多个 慢动态机电装置和多个快动态DER装置。所述系统包含经配置以确定用于所述多个慢动态 机电装置和所述多个快动态DER装置的一个或多个优化参数的集成Volt-VAr控制（IVVC) 部件。所述慢动态装置是通过所述电力网络的当前状态以及电压升高表和基于功率流的 完全优化例程中的至少一项来进行控制，其中所述电压升高表是使用命令输出来实时地自 适应更新，所述基于功率流的完全优化例程用于为传统的可控资产和至少一些所述快动态 DER装置产生最佳设定点。所述快动态装置是在远程控制更新之间使用以下各项中的至少 一项来在本地进行控制：1).使用基于IVVC设置的分布式能源（DER)无功功率贡献的控制 算法，2).使用基于可变发电电厂有功功率变化的DER无功功率贡献的控制算法，3).使用 基于功率因数的DER无功功率贡献的控制算法，以及4).使用基于本地电力网络的电压的 DER无功功率贡献的控制算法。
[0012] 在另一实施例中，一种控制电力网络的方法包含a).对所述电力网络进行建模 以确定对第一电力网络状态，即，与所述电力网络的部件的第一配置有关的状态的预期电 压响应，b).确定所述电力网络的第二状态，所述第二状态是在第一状态之后的预定时间 发生，c).接收所述电力网络的历史状态数据，所述历史状态是在第一状态发生之前发生， d).基于所述模型、第二网络状态和历史网络状态数据来确定所述电力网络的部件的第二 配置，e).向所述部件传输命令以实现所述第二配置，以及f).在预定时段之后重新执行步 骤a)至e)。
[0013] 在又一实施例中，一种电力网络控制系统包含：网络模型部件，所述网络模型部件 包括电耦合以形成输电和配电网络的电部件的模型；测量部件，所述测量部件经配置以从 多个传感器接收与所述网络的所测量参数有关的数据并且经配置以确定所述电力网络的 当前状态；记事器（historian)部件，所述记事器部件经配置以接收所述传感器数据并且 存储所述传感器数据中的至少一些传感器数据；估计器部件，所述估计器部件经配置以使 用所述传感器数据中的所述至少一些传感器数据来确定所述电力网络上的系统负荷的估 计值和耦合到所述电力网络的可再生源的发电量的估计值；集成Volt-VAr控制（IVVC)部 件，所述集成Volt-VAr控制（IVVC)部件经配置以确定用于耦合到所述电力网络的慢动态 装置和快动态装置的一个或多个优化参数，其中所述慢动态装置经配置以在一时段内能够 以所述一个或多个优化参数中的单个值来操作，所述时段相较于所述快动态装置能够以所 述一个或多个优化参数中的单个值操作的相对较短的时段来说较长；以及调配命令部件， 所述调配命令部件经配置以：接收所述优化参数；确定电容器组装置的最佳承担额、分布 式能源OER)无功功率基线值以及电压调整器和有载分接开关（LTC)的分接设置中的至少 一项；以及将调配消息发出给连接到所述电力网络的所述装置。
【附图说明】
[0014] 图1到图10示出了本文中描述的方法和系统的示例实施例。
[0015] 图1是示例性电力产生和递送系统的框图。
[0016] 图2是图1中所示的管理系统的示例框图。
[0017] 图3是结合到IVVC优化控制中的本地DER控制的过程的流程图。
[0018] 图4是简单地图示了图1中所示的较复杂系统的总线系统的示意性单线图。
[0019] 图5是用作PV发电量的日常预报的PV分布的图，该图包含在从（例如）11点到 16点的五小时时段内PV的较快速变化。<