电力系统分层控制

电力系统分层控制指根据电力系统管理体制、组织、电网结构和电压等级，各级调度按职责和任务及其管辖范围，对电网的有功-频率、无功-电压、线路潮流进行的控制和管理。

中文名称

电力系统分层控制

英文名称

hierarchical control of power system

定　　义

根据电力系统管理体制、组织、电网结构和电压等级，各级调度按职责和任务及其管辖范围，对电网的有功-频率、无功-电压、线路潮流进行的控制和管理。

应用学科

电力（一级学科），调度与通信、电力市场（二级学科）

借助现代计算机技术和通信技术实现电力系统调度分级管理的技术手段。在应用现代微电子技术、计算机技术、通信技术和控制理论的基础上，按调度分级管理划分的范围，实现电力系统信息收集和交换、安全监视和控制、经济运行以及保证各层控制功能的自动协调。辅助调度人员指挥电力系统的生产运行。2100433B

为了对复杂系统进行完善的管理和控制就必须对这些系统所具有的分层结构有意识地加以利用，因为要一举设计一个巨大的系统是很困难的。一般来说，多数分层方式是根据系统的物理结构来进行分层的。但也可以根据控制的复杂程度和控制目的，把控制过程从功能上进行分层，控制系统看作是由这些功能联系起来构成的。

分层控制有以下鲜明的特点 ：

（1）当控制系统发生局部故障时，分层结构可有效地对故障进行隔离，将故障影响限制在局部范围内，这样就更易于保证整个系统的可靠性。

（2）)对于经常变更和扩大控制对象的大规模系统，如果把它作为子系统的集合来看时，则容易应对局部系统的变更和扩大，因此分层控制结构具有适应系统发展的灵活性。

（3）各子系统为达到其控制目的可能会出现互相排斥或矛盾的情况，必须对各子系统及其功能进行统筹和协调。

（4）若分层系统层次过多，会造成处理时间产生延迟，影响整个系统运行效率。

主流的微电网容量相对较小，但电源种类较多，间歇性能源比例较高。利用分层控制结构在不同的时间尺度上分别实现电气量控制、电能质量调节以及经济运行控制，有助于实现微电网的标准化。外国一些学者将不同层次上的微电网控制定义为：初级控制、二级控制以及三级控制。

微电网的分层控制可分为3层 。每层控制的主要功能如下:第一层控制为最低的控制层，一般采用下垂控制方法，底层控制包括分布式电源和负荷控制，通过控制DG的逆变器来提供有功功率和无功功率，实现分配DG的功率与负荷均衡并达到功率分配最优化。第二层控制是通过第一层所发送出的控制信号来调控逆变器的输出频率和电压幅值，实现功率的平衡和主电网系统的稳定。与此同时，第二层控制能够确保微电网和主电网之间的同步，最大限度地减少影响微电网系统稳定性的因素。第三层控制的功能为调控微电网和主电网的功率流动方向，以确保微电网运行的稳定性和经济性。图1、图2分别是分层控制结构图和第一层控制结构图。

在图1、图2中，微电网中分布式电源的接口方式可分为两类：第一类为同步电机接口，如燃气轮机、小型柴油发电机，内燃机多用同步电机接口；第二类为通过逆变器接口并网的电源。其中，第二类微电源又分为两种：一种是直流电源，如光伏电池、燃料电池等；另一种为交流电源，如微型燃气轮机、风力发电机等，须先经过整流，所得直流电压再经逆变器转换成工频交流电压。本文假定所有分布式电源己经整流为直流电源，因此微电源并网须经过逆变器，逆变器的交流输出还须经LC滤波器以滤除其中的高次谐波分量。