以完善的控制功能加强配电网融合终端智能化
配电网融合终端的智能化需要强大的数据采集和控制功能。
配电网面临的形势
在以新能源为主体的新型电力系统建设背景下，亟需加强低压配电网的可测可控性，提升配电网电量自平衡能力，充分发挥配网侧及用户侧对电网运行和新能源消纳的支撑作用。目前，配电网智能化发展仍存在如下问题：
- 配电网终端的标准化、可靠性、集成度水平亟待提升，现有各类监测设备硬件独立、软件固化，数据采集及其通信方式随制造厂家不同而各成一家，扩展性、灵活性差、业务需求响应不及时，滞缓数字化配网发展进程；
- 配电网终端智能分析和控制功能不完善，现有的配电网融合终端实现主要侧重于集成数据采集功能，而智能分析、边缘计算和控制能力不足，难以应对新能源高比例接入情形下配网电压波动、三相不平衡等问题；
- 配电网终端的部署应用及运维等工作量大，现有配电网终端需要专业技术背景人员编写所需通信和控制功能程序，不便于业务人员应用，研发人力成本较高，限制了其“泛在接入”、“即插即用”能力。
浙江大学SGOOL团队研发的低代码控制技术可集通信和控制功能于一体，除了支持现有可编程控制器的逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等功能，还支持方程组求解和优化模型求解功能，可实现复杂的控制策略。针对配电网智能化应用场景，在现有配电网融合终端中结合低代码控制技术，能够增强其数据采集功能全面性、赋予其强大的数学计算和控制功能，弥补现有终端在控制功能方面的不足。
融合终端应用场景
结合低代码控制技术的新型配电融合终端可集用电信息采集、设备运行状态监测、智能控制等功能于一体，满足配电台区基础运行信息监测分析、电能质量监控、台区需求侧管理、低压配网运维管控、多主站终端协同控制等要求，目前团队已对低代码控制技术与配电融合终端结合应用进行了初步技术探索。
电能质量协调治理
自律协同无功电压控制
配电网无功电压控制通过采集实测电压值、上级优化电压值等，对有载调压变和线路调压器进行调节。配电融合终端采用低代码控制技术后，可以事件驱动的AOE网络对控制策略进行标准化建模和配置，如下图所示：
以上AOE网络表示的控制策略为：当实测电压大于优化电压上限值且小于考核电压上限，且持续一段时间，同时负荷处于上升趋势中，则不调档；当实测电压大于优化电压上限值且小于考核电压上限，且持续一段时间，同时负荷处于下降趋势中，则降档降压；当实测电压大于考核电压上限，且持续一段时间则降档降压。其中变量flag可起到避免AOE网络被反复触发的作用。电压偏低时的控制策略设计方法与电压偏高时类似。
当出现大范围低电压情况时，由于线路调压器调节范围广，应先于有在调压变动作，即线路调压器控制的动作延时设置比有载调压变短。为避免线路调压器与有载调压变之间的“投切振荡”，线路调压器的动作定值范围设置比有载调压变宽。
换相开关三相不平衡控制
换相开关三相不平衡控制通过采集台区三相电流、负载率，以及换相开关处三相电压、负荷电流等数据，制定三相不平衡控制策略，控制负荷换相开关进行换相，实现台区各分支线三相功率平衡。基于事件驱动AOE网络的换相开关三相不平衡控制策略如下：
营配融合数据支撑
分路分段线损分析
分路分段线损分析通过采集馈线侧与表箱侧的电能量数据、台区总电能量数据，通过汇总、对比，分级、分层进行线损分析和管理，便于查找线损点和窃电点。基于事件驱动AOE网络的分路分段线损计算如下图所示：
低压分相可开放容量分析
低压分相可开放容量分析利用配电侧数据、台区台账信息、用户侧负荷数据，计算台区分相可开放容量，AOE网络设计如下：
充电业务有序管理
通过对充电桩输出功率进行控制，使得台区总负荷更加平稳，抑制配变负载越限，AOE控制网络设计如下：
当台区负载率超过75%启动紧急控制策略，计算充电桩输出功率限值使配变负载率降至70%以下，在台区负载率超过90%时停止充电桩功率输出；在正常情况下以总负荷曲线相对平稳为目标在时间维度上把充电桩总充电能量分配到负载曲线上，对应的计算可利用融合终端的优化求解功能实现。
可以看出按照事件驱动AOE网络设计并表示控制策略，能够灵活适用于配电网复杂多样的控制场景，清晰地显示控制逻辑，同时使用该融合终端无需编程，只要按照AOE网络将控制策略以接近数学公式的形式写入配置文件即可导入终端，可提升控制策略设计效率，方便业务人员应用。
技术先进性
与现有的配电网终端相比，采用低代码控制技术的配电网融合终端具有如下几点技术先进性：
- 实现通信和控制功能几乎不用编写代码，只需要按照标准化格式编写配置文件，其中分析计算和控制策略可按照类似于数学公式的形式进行编写，大大缩短了控制设计环节的时间，并可显著降低终端部署应用和运维工作量。
- 支持以太网通讯、RS485和RS232串口通讯，支持目前流行的Modbus、IEC 104、MQTT等通信规约，集成了现有各种配电终端的数据采集和通信功能，可实现遥测、遥信、遥控和遥调功能，并与上级调度通信。
- 基于事件驱动技术和边活动网（AOE）对控制策略进行建模，可快速地对配电网中的各类事件进行响应，同时提供了一种通用化控制策略设计框架，可适应各种控制场景，有助于应用人员清晰把握控制逻辑，提升控制策略设计效率。
- 支持更加丰富的数学运算，特别是方程组求解和优化控制模型求解，这在电力控制领域中是常见的运算形式。
- 支持arm和x86架构的处理器，支持多种操作系统和低性能硬件，支持国产芯片硬件移植，具备跨平台运行的能力。
后续，团队将继续致力于研究低代码控制技术与配电网融合终端的结合应用，为研制高可靠性、应用简单、功能全面、扩展性强、低成本的配电网融合终端提供技术支持，通过实现完善的控制功能弥补现有终端的不足，提升配电网融合终端智能化水平。
SGOOL团队
2021年10月9日
版权声明：本文由SGOOL团队创作和发表，转载或引用本文内容请注明作者及出处。