配电网稳定性的分析（Python代码实现）

目录

一、概述

二、通过 DER 进行分布式潮流管理

三、激励性案例研究

四、Python代码实现

五、结果

 

一、概述

传统上，电力由大型发电厂在输电电压水平上发电，而中低压配电网（DNs）则被视为电源汇。然而，在过去几十年中，大量分布式能源（DER），如分布式发电机和新型可控负载已经并正在安装在DNs中。配电系统运营商（DSO）面临的最重要现代挑战之一是控制潮流，以避免违反电能质量约束。为了缓解这些关键的电能质量问题并实现更高效的电网利用，可以控制大多数DER，如住宅光伏（PV）机组。

               

二、通过 DER 进行分布式潮流管理

根据可用的通信和监控基础设施，DER 控制方案可以大致分为“集中式”、“分布式”和“本地”。在集中式方案中，来自传感器的测量数据由一个中央控制单元收集，该中央控制单元分别计算每个 DER 的最佳设定点，并传达命令信号。分布式控制方案需要有限的通信，并且可以在没有任何集中计算单元的情况下实现接近最优的系统性能。通信链路只能在关键节点之间使用，与集中式方案相比，这种方法更实惠。然而，主要的控制架构规定了不需要任何通信的本地控制方案，并且包含在 DN 中实现的最具可扩展性和实用性的解决方案。每个 DER 依靠本地测量来根据某些预定规则调整自己的设定点。我们在本文中提出的分析适用于具有完全分散架构的本地 DER 控制方案。在展示我们的结果时，我们特别关注旨在控制无功功率流和避免违反电压幅度约束的策略。本地 Volt/VAr 控制器在控制算法和所需的本地测量方面有所不同。在这项工作中，我们考虑了图 1 中表示的一般策略类别，其中电压幅度测量用作输入，以通过静态下垂函数得出 DER 无功功率注入的所需设定点。该设定点可以在用作功率逆变器控制器的参考之前进行过滤。图 2 报告了这种用于无功功率控制的纯局部反馈定律的一个简单示例。

           

                                                  图2

 

三、激励性案例研究

为了进一步激励我们的研究，并强调拟议分析的重要性，我们简要调查了图2中报告的标准化电压/无功曲线的稳定性，其中我们根据多个现代电网规范的建议确定了设计参数。根据这些标准，高（低）本地电压幅值将触发无功消耗（注入）。无功功率的吸收（产生）缓解了局部过压（欠压）。然而，正如以下示例所示，该反馈模式在运行区域不稳定：让我们考虑图3所示的基准配电网1，其特点是四台分布式发电机（DG）连接到Cigre基准低压测试系统。我们将所有有功和无功负荷以及有功功率馈入设置为将所有 19 个节点的 PV 设置为恒定值。通过将初始 DG 无功功率注入设置为某个随机值来初始化模拟，然后根据控制曲线进行调整。因此，在接下来的潮流计算中，所有节点都被视为 PQ 节点。如图 4 所示，无功功率注入不收敛，它们处于持续的极限循环中。选择更新步骤之间的时间间隔，以便所有逆变器动态在后续设定值更新之间衰减。这个简单的例子激发了我们对这种局部伏特/无功控制方案稳定性的研究。重要的是要注意，在本示例以及本文的其余部分中，我们假设 DER 根据其测量值定期调整其无功功率注入，并且 t 是此类迭代更新的索引。两次迭代之间的实际绝对时间不会影响我们的分析，只要该时间长于功率转换器的稳定时间和电网动态即可。

                                                          图4

四、Python代码实现

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五、结果