低代码控制技术应用初探（二）：配网电压自动控制
基于低代码控制技术降低配网电压自动控制的应用难度和成本。
1. AVC概念
电力系统自动电压控制AVC（Automatic Voltage Control）是指电力系统实时监视和控制系统的运行状态信息，实时分析电网的电压无功运行状况，在此基础上给出电压无功调整策略，使电网尽可能地运行在最优状态，提高电网运行的经济性和安全性。
AVC在数学上可以描述为一个非线性规划问题，可以提高电网运行的经济性为优化目标，以电网运行的安全性和控制变量的调整范围为约束条件，实现全网电压和无功的优化控制。
2. 为什么要实施配电网AVC
2021年3月15日，中央财经委员会第九次会议强调把碳达峰碳中和纳入生态文明建设整体布局，指出要构建以新能源为主体的新型电力系统。新能源发电具有随机性、间歇性和波动性，高比例并入配电网会引起电压波动、电压稳定性问题。此外，新能源在用户侧分散接入后，若其不能完全由本地负荷消纳将会导致反向潮流和电压升高甚至越限，直接影响用户的正常用电，同时造成网损增加。
传统的调压控制对象主要为带有载调压分接头(OLTC)的变压器和电容器，调节方式是离散、粗颗粒的，且无快速无功调节能力，无法适应新能源导致的电压波动；同时感性无功设备的缺乏使得传统电压控制难以应对电压偏高问题。
在上述背景和问题下，将配电网纳入AVC协调控制的范围内，充分发挥海量分布式新能源装置内含的无功调节能力，是提升新型电力系统电压稳定性的重要措施。
3. 传统配网AVC技术的局限性
传统的配网AVC架构如下图所示。前置机由高性能的PC服务器组成，对AVC自动控制进行逻辑控制判别，并进行优化计算，生成最优的调节策略，通过网络向受控设备下发调节命令。
但该种控制架构在配网分布式电源大量接入后主要存在以下两个问题：
1）集中计算建模难、求解难。大量分布式电源的接入，使得配电网中可控设备数量大幅增加。如果依然采用传统的数据采集-上传-统一求解-结果下发的AVC控制模式，则需要对大量的分布式电源进行精确建模，需要耗费大量的人力物力。即使完成了设备建模，由于AVC计算是一个非线性优化问题，对大量的分布式电源同时进行求解容易造成维数灾，难以及时准确地获得结果。
2）无功本地性强，统一集中计算求解的计算结果可能不尽准确，如果能直接在本地进行平衡，可以取得更好的效果。
4. 低代码控制技术与配网AVC相结合
低代码控制技术结合配网AVC的控制架构如下图所示。
低代码控制技术在配网AVC中的应用，主要具有以下3个优点：
1）分布式平衡，易于建模求解。低代码控制模块以台区为单位，对无功数据进行采集、通信、优化求解、下发指令等操作。上层只需计算控制策略，具体控制指令由低代码控制模块计算，实现了无功功率就地平衡与电压自动控制。由于低代码控制模块将配网AVC以台区为单位进行切割，每个台区所拥有的分布式电源相对有限，辅以低代码控制器的高性能计算设备，有效避免了传统控制架构的建模难、求解难这一问题。
2）无需编程，便于运维人员维护。低代码控制技术采用AOE有向图进行控制，通过提供通用数学运算操作具体实现数学模型。因此理论上仅需用户对可变的控制数学模型部分采用接近数学公式的形式进行低代码配置即可实现控制功能，而无需进行复杂的程序编写。这一特点不仅易于布置，更便于后期运维人员进行维护。
3）成本低，细颗粒调节。低代码控制技术由浙江大学SGOOL团队研发，经过大量项目使用，具有极强的通用性与扩展性。相较于投入大量成本时间研发一套独立系统，采用成熟的低代码控制技术可以有效控制成本。相较于大系统，低代码控制模块分布式控制也可以对无功功率进行更细颗粒度的调节。
5. 低代码的配网AVC功能配置
低代码控制技术基于事件驱动和AOE技术实现，其理论基础是：所有的控制策略均可以抽象为数学模型，所有实际的控制过程可以体现为控制器对控制对象和环境状态变化的事件做出的响应，且实际的控制均有一定的实施流程，因此采用事件驱动的AOE网可对实际控制流程进行描述，其中将控制对象的测点信息与数学模型相关联完成事件驱动，通过提供通用数学运算操作具体实现数学模型，因此理论上仅需用户对可变的控制数学模型部分采用接近数学公式的形式进行低代码配置即可实现控制功能，而无需进行复杂的程序编写。
配网AVC的一个典型AOE网络结构如下图所示，该网络为有向无环图，其中每个节点表示一个事件，每条边表示一个动作，边的方向表示节点所表示的事件之间的递进和迁移关系。进一步，在AOE控制网络中，节点表示事件，其中首节点事件的发生由被控对象的状态变化引起，边表示对事件的响应控制操作。
基于低代码控制技术，将控制策略转化为AOE网络形式后即可在文本文件中按照标准化格式对网络进行配置，无需进行编程。这种方式能够灵活适用于配网AVC复杂多样的控制场景，清晰地显示控制逻辑，提升控制策略设计效率，方便业务人员应用，降低研发人力成本。
后续，团队将继续致力于研究低代码控制技术与配网AVC的结合应用，为研制高可靠性、应用简单、功能全面、扩展性强、低成本的配网AVC终端提供技术支持。
SGOOL团队
2021年12月1日
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