微电网电压/无功协调控制综述

黄维维，张安安，敬佳佳，陈雪松

（1．西南石油大学电气信息学院，四川成都　610500；2.中石油川庆钻探工程公司安全环保质量监督检测研究院，四川德阳　618000；3．国家电网四川洪雅供电有限责任公司，四川眉山　620300）



微电网电压/无功协调控制综述

黄维维1，张安安1，敬佳佳2，陈雪松3

（1．西南石油大学电气信息学院，四川成都610500；2.中石油川庆钻探工程公司安全环保质量监督检测研究院，四川德阳618000；3．国家电网四川洪雅供电有限责任公司，四川眉山620300）

摘要：简单介绍了微电网控制技术，对微电网电压/无功功率协调控制的基本情况进行了综述。具体给出了几种微电网电压/无功功率基本控制方法，重点介绍了几种微电网电压/无功功率组合控制策略；并对微电网优化控制方法进行了归类；指出了随着微电网的发展，微电网电压/无功协调控制当前存在的问题及有待于深入研究的几个方面。

关键词：微电网；综述；电压；无功功率；协调控制；下垂控制

Project Supported by National Natural Science Foundation of China（51107107）；China Postdoctoral Science Foundation（2014M562 335）；Scientific Research and Innovation Team of Sichuan Provincial Education Department（Natural Science）（15TD0005）.

保证系统供电的可靠性与稳定性是微电网建设的重要课题之一。近年来，随着社会经济的发展，电力负荷不断增加，微电网的应用也不断扩展。但大量微电网的应用，对大电网的冲击不断增加，电网出现电压崩溃并发展成为全网性事故的可能性也相应增加[1]。因此，对微电网进行电压/无功优化控制具有重大意义。本文对微电网电压/无功功率协调控制问题进行了简单总结。

微电网（microgrid，MG）是由小型分布式电源DG（distributed generation，DG）、负荷以及储能装置等结合而成的，有并网和孤网2种运行模式，向用户提供电能和热能的小型可控供电系统。它作为配电网和DG连接的纽带，由于其具有减轻环境污染、降低输配电资源和运行费用、减少线路损耗、改善电能质量和提高系统供电安全可靠性等优点，近年来受到广泛关注[2-3]。

研究表明，微电网的无功功率分配将会对微电网故障后系统内的电压恢复以及功率不足等问题产生影响[4]；同样，无功功率不均衡将导致电压不稳定，进而引起电网崩溃，影响电网的安全稳定运行[5-6]；对微电网的电压/无功进行优化控制，不但能提高电能质量、优化系统潮流，而且能降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，保证系统安全、稳定、经济运行[7-8]。

近来来，欧盟、美国、日本等多个国家均针对微电网的可靠性、灵活性以及可接入性等方面开展了试验示范工作研究，探讨系统的智能化、能量利用多元化等关键技术。我国也对微电网的2种运行状态进行了实验分析研究，试图找到更好的控制方式来提高微电网的利用率[9]。

但规划建设微电网必须满足许多限制条件，考虑将这些问题转化为优化问题进行求解具有比较好的应用前景。为此，本文首先对微电网电压和无功功率控制的基本方法进行归纳，然后对微电网的电压/无功协调优化控制的模型和方法进行介绍，对其国内外发展现状进行了概况和分析，并对微电网（以下简称微网）电压/无功功率协调控制进行了展望。

1　微网电压与无功控制基本方法

由于微网是一个多对象、多目标的复杂结合体，所以它的优化问题也是一个非线性、多目标的问题。国内外学者针对微网的电压稳定与无功分配问题进行了多方面的研究，提出了多种电压/无功优化控制策略。但在众多的电压无功控制方法中，基于大电网的下垂控制方法因其具有控制简单，不需要通信，且可靠性高、冗余度好等特点，成为使用最多且最简单的微电网电压、无功协调控制法[10-13]。本文将从微电网电压和无功控制的基本法，即下垂控制法方面进行归纳总结。

1.1微网下垂控制法

目前，国内外学者对微网的控制方式大多采用不需要网络通信，且控制较方便简单，即插即用的对等式控制方式[14-15]，其中对等控制的一个重要内容就是将传统电网中的功率下垂特性引入到微网中，形成了多种针对微网电压/无功控制的下垂控制形式，如功率-频率下垂控制[16-17]、电压-相角下垂控制[18-21]、电压-频率下垂控制[22-25]，电压-角频率下垂控制[26-30]，倒下垂控制[31]、电压/电压下垂控制[32-33]、改进的电压下垂控制[34]等，这些控制法或调整系统的电压、或调整系统的功率、或调整系统的频率，形成了微网中电压/无功控制的基本方法。

1）功率-频率下垂控制方程为：

式中：m为下垂系数；f（t）为在时间t时刻的电网电压频率；Q（t）为t时刻的无功功率；f0和Q0分别为初始频率和初始无功功率。这种方式只适用于微电网中简单且调节幅度较小的稳定性控制。

2）电压-相角下垂控制方程为：

式中：mu、nδ分别为电压幅值下垂系数和相角下垂系数；分别为DG单元输出电压参考值和相角参考量；U0ref、δref分别为DG单元空载时输出电压参考值和相角参考值；P0、Q0分别为初始有功功率、无功功率。这种方式适用于微电网低压运行时，系统中会经常增减负载的情况。

3）电压-角频率下垂控制方程为：

式中：mu、nω分别为电压、角频率的下垂系数；分别为DG单元的电压、角频率参考量；U0ref、ωref分别为DG单元空载时电压、角频率参考值；P0、Q0分别为初始有功功率、无功功率。这种控制方式适用于微电网系统频率能自身调节，而孤岛运行时就地控制单元不能自动跟踪负荷变化维持系统电压和频率稳定的情况。

4）电压-频率下垂控制方程为：

式中：mp、nq分别为有功功率和无功功率下垂系数；ui、fi分别为电压和频率；分别为电压基准值和频率基准值；分别为有功功率和无功功率基准值；Pi、Qi分别为初始有功功率、无功功率。这种控制方式适用于微电网并网的情况。

5）倒下垂控制。为了使DG单元补偿微电网中含非线性不平衡负荷，并能够自动承担解决从并网到孤网时微电网中功率不足、转换过程中频率波动的问题，提出增加倒下垂控制的方式：

式中：m1和n1为设置的下垂系数；ΔP、ΔQ分别为电压源逆变器（VSI）测量的电压幅值和频率变化得到的有功和无功功率修正值；V0、f0分别为公共连接点电压幅值、频率；f为微电网的实际频率；V为DG单元的有效电压值。

6）电压/电压下垂控制。使用电压/电压下垂控制（即Vg/Vd）来平衡微电网中的有功功率。控制器使用初始电压源的直流母线电压Vdc作为生产的直流电源和传送的交流电源的差值度量，使Vg保持在耐受电压带内。这种方式只适用于系统中有功和电压的微调。

7）改进的电压下垂控制器。除了针对微电网的下垂控制方法外，还有基于电压下垂控制的改进下垂控制法，该方法的下垂特性曲线基于局部载荷无功功率消耗而动态变化，数学模型为：

式中：n为下垂系数；Eref、E0分为基准电压、DG单元的标准电压；QDG为输出的无功功率；Qlocal为通过LPF获得的平均局部无功功率；nd为无功功率导数增益；式（6）中，n值定义为：

式中：Qmax为DG单元能够注入电网的最大无功功率；ΔE为标准电压限制在5%内的电压偏移。

对DG单元低频模型增加局部无功功率情况进行零极点图分析，当下垂曲线斜率n增加时，分布式发电单元感性无功功率补偿减少到Qmax－Qlocal，电容性无功功率增加到Qmax+Qlocal。通过这样的方式改变下垂曲线特性，达到无功功率重新分配的目的。

但单一的下垂控制法对微网电压与无功的调节作用不明显，并且不能快速响应，系统存在频率容易发生偏移，输出功率易受到频率和电压波动的影响，微网电能利用率低等问题。

1.2微网下垂控制组合法

国内外学者在对微网进行控制时除了考虑使用单纯的下垂控制法以外，更有的学者综合考虑几种无功协调控制方法，将下垂控制法与其他控制法相结合，形成微网中电压/无功功率组合协调控制方案，共同调节微网中的电压/无功功率。下面介绍几种具有代表性的微网电压/无功组合优化方法。

1.2.1下垂控制与PQ控制或与VSI控制组合法

微网中的微电源通过逆变器产生交流电，从而形成接入微电网的DG单元，其中的换流装置一般采用PQ控制或电压源逆变器（VSI）控制。采用PQ控制的逆变器可以等效为电流源，输出功率由设定的功率值决定，不受系统内部功率变化影响。VSI控制的逆变器可以等效为电压源，其输出功率随微电网内部功率变化[18，24]。

PQ控制器主要由功率计算单元、锁相环、电流环控制和坐标转换组成。而VSI控制器主要由功率计算单元、功率控制、电压电流双环控制和坐标转换等部分组成。通过2种控制器作用就能得到下垂法控制中需要的调节参数，最终恒定微网中的电压值和无功功率值，使之达到动态平衡，以保持电网稳定可靠运行。

这种组合方式可有效加快控制系统的动态调节速度，抑制负荷变化带来的电压和频率波动，适用于微电网2种运行方式切换的情况，但这2种组合法参数依赖微网实际参数值，当微网电压波动较大时，引起控制参数不稳定，降低了系统的稳定性。

1.2.2下垂控制与引入虚拟阻抗组合法

微网中引入虚拟电阻可以抑制系统中的逆变器并联运行时产生的环流；引入虚拟电抗可以实现有功功率和无功功率的解耦，同时能够减少硬件投资[35]。国内外许多学者在对微网的控制进行研究时，常将下垂控制方法与引入虚拟阻抗方法进行组合，共同调节微网的电压和无功功率。这种组合方式适用于DG单元输出电压有差别的情况。

在微网DG单元的控制结构中引入虚拟阻抗回路，逆变器的等效输出阻抗就按照输出电压基准vref和输出电流i0成比例下降而改变[29]：

式中：v0为电路内环的输入参考电压；为逆变器引入虚拟阻抗后新的等效输出阻抗；Rd为线路中随频率变化的输出电阻；Z0（s）为输出阻抗传递函数。

文献[23]中，使用逆变器输出的电流与虚拟阻抗计算电压降，并从指令电压中减去该电压降，得到实际阻抗：

1.2.3下垂控制与数学算法组合法

有关电力系统的许多研究都有仿真建模的部分，建立系统元件的数学模型是电力系统仿真的基础。有效的数学算法是仿真快速、稳定及平衡的基础，将一些有效的数学算法添加入微网下垂控制中，能快速找到系统电压/无功控制的平衡点。

其中粒子群算法（particle swarm optimization，PSO）因为其高速的寻优能力和快速的收敛性，多被引用于微电网无功优化控制中，如文献[31]中将PSO智能搜索算法添加到DG单元的电压-频率下垂控制中，将当前找到的最好的参数值作为初始值，同时能够将系统中的多个参数都设定为控制目标，实时自动调整功率控制参数，保证微电网处于最佳功率控制状态。粒子群迭代方程为：

式中：c1和c2分别为[0，2]之间的系数；r1和r2为对每个速度更新产生的随机值；Xkpbest和Xkgbest分别为目前在取得群精益基础上全局获得的最好位置和目前基于自己最好位置而取得的本地最好位置；Vki和Xki为i粒子的速度和位置。

与下垂控制组合的众多的数学算法中，粒子群算法是最常使用的，也有一些其他算法与下垂控制法相组合，如文献[36]中提出一种基于dq坐标瞬时功率理论的补偿算法，计算出VSI的参考电流，能实现微电网不同运行方式的平滑转换，保证系统中的功率平衡。文献[37]中将包含风电的微电网最佳运转计划中的其他单元处理成混合整数二次规划问题，能够有效控制发电机组和存储系统，保证系统中电压稳定以及无功平衡。

1.2.4其他与下垂控制组合的方法

在对微电网进行控制时，除了1.2.1～1.2.3 3种组合法外，学者们还提出了许多其他与下垂控制组合的方式。

为了抑制由于微网中输出电压幅值差异而形成的微源间无功换流，文献[38]将电压幅值反馈控制策略引入到下垂控制中，有效提高微网运行的稳定性。为了适应孤网运行的微网小规模和大数量的间歇式电源，文献[17]中提出增加一些灵活的附加装置来提高电能质量，如将存储元件控制技术添加到下垂控制中，有利于系统中对DG单元的协调整合，也有利于微电网中对功率的协调控制。

考虑在微网中引入虚拟阻抗解决了功率解耦问题，专家学者也考虑引入其他虚拟部分来解决一些其他问题，如文献[32]中在逆变器输出端增加虚拟电容器来调整输出的无功功率，再与下垂控制法结合，使系统达到动态平衡状态；文献[19]中提出虚拟频率的概念，使更容易确定系统中的控制系数，实现微网中功率平衡，提高电能质量；文献[22]中引入虚拟发电机，实现了直接调节虚拟发电机功角，即可对DG输出功率的进行解耦控制，避免了解耦控制期间复杂的中间步骤；文献[39]设计虚拟的同步发电机解决了微电网逆变器输出阻抗小、阻尼小的问题，提高了系统稳定性。

2　微网电压/无功优化控制方法

微网的无功协调控制问题其本质也属于无功优化分配问题，国内外学者提出了多种将无功控制的问题转化为无功优化问题进行求解的方法，并针对其不同的优化算法角度，大致归纳为以下几大类。

2.1数学解析法

数学解析法是认识世界的基本工具，也是国内外学者在研究微网时使用最多的工具，如用数学模型建立微网仿真分析系统运行的多种情况，用数学计算解析系统的控制参数，用归纳法分析计算结果，找到能以点带面的关键因子，最终达到控制系统电压/无功功率、使系统保持平衡状态的目的。

文献[40]首先探讨了无功功率在微电网孤网运行时担任稳定系统的重要角色，并将灵敏度因子的概念应用于弱负荷节点的电压调节上，最终将微网中微源的无功功率最优分配表述为一个线性规划问题，这样就能够针对微网变化较多的情况实现实时快速控制。但在考虑无功最优分配时，将微网考虑为线性问题是不符合实际情况的，因为微网是一个复杂的非线性系统。

文献[41]则基于含有风力发电的微网，提出一种从柔性交流传输系统（FACTS）设备到风电场之间无功功率进行规划的方法，将粒子群算法（PSO）应用到寻找无功功率规划的最优方案中，能快速确定定位风电场和FACTS设备的最优位置，并且在微网中添加补偿装置，用于确定无功功率的注入量，提高了暂态电压稳定性，减少了有功功率损耗以及无功注入源。

2.2物理补偿方法

在微网中，有时仅凭借调节参数来改变系统的电压值和功率值不能满足系统要求快速达到稳定平衡的目的，这时就需要在某些位置添加无功补偿装置。如文献[8]提出了一种在含有微网的配电网中通过静止同步补偿器（DISAICOM）与微网构成无功电压协同控制系统的方法，系统由较小容量的DSTATCOM作为连续子系统进行快速连续无功调节，并由微网作为离散子系统提供较大容量的无功功率，协同实现对配网中无功功率的分配管理。文献[42]提出在微网孤网运行时，一种由分布式发电单元和DSTATCOM协调控制无功功率的方法，并针对该无功补偿方法设置回路简单通信，达到对系统快捷有效的无功调节。文献[32]提出在DG单元的逆变器输出端并联电容器实现对无功功率的调整控制。

微网孤网与并网运行之间的平滑转化问题的目的在于，减少微网并网时对大电网的冲击与损耗，属于物理补偿的另一方面，国内外学者在研究这个问题时提出了多种并网技术，如文献[43]用用户自定义的光伏阵列控制元件和最大功率追踪控制元件来控制三相光伏并网发电系统。文献[44]针对同步发电机的同步逆变器，将同步发电机的准同步并网技术与同步逆变器相结合而实现逆变器的快速友好并网。文献[45]为解决光伏并网发电系统的能源利用率低、对电网冲击大的问题，提出一种将光伏阵列经DC-DC电路与模块化多电平换流器子模块相连而构成的并网逆变系统。

2.3随机优化方法

含风电场或含光伏发电的微网中不确定因素很多，它的无功功率调度问题和分配问题对电网正常供电都有很大影响。国内外学者在研究这一问题时，也提出了不少方法来调试存在众多不定因子的微网。

文献[46]提出一种随机编程算法，该算法首先找到当风速是一个概率变化时，每个分布式发电在V-Q曲线中的最优运行点，再用仿真方法找到分布式发电的最优运行策略，最后确定PSO为该随机编程算法的最优方法。文献[47]根据不同类型电源出力概率模型，采用蒙特卡洛法模拟电源出力，结合确定性潮流算法建立随机潮流计算方法，并采用PSO求解，得到不同电源配置方案下孤岛微网的节点电压越限率，以此评价方案的可靠性。PSO在处理目标函数问题时因其易实现、数学逻辑基础简单及目标函数有较强的灵敏性等优点，在随机优化时倍受专家学者的关注。

2.4多目标优化技术

微网是一个复杂的非线性系统，含有微网的配电网更加复杂多变，在对它们进行分析处理时，不能够简单地统一为线性问题，使用多目标优化技术是当前解决非线性问题的有效方法[41，48]。并且在求解微网或含微网的配网中的最优问题时，针对多目标函数的处理，国内外学者提出多种方式。如将多目标函数转化为单目标函数进行求解。文献[49-50]通过模糊理论将多目标转化为单目标函数，再采用智能优化方法求解。文献[51-52]通过权重法将多目标转化为单目标后求解最优值。

也有直接用多目标优化方法求解多目标函数最优值的方法，如文献[53-54]提出构建含DG的配电网多目标无功优化模型，运用自适应多目标粒子群（AMOPSO）算法求解其无功优化最优值。文献[41]中针对MG中考虑定速风力发电机的不确定性提出一种多目标优化无功功率策略，利用粒子群优化算法与模糊目标函数有效解决了4阶段多目标优化问题。

3　结语

本文关于国内外微网电压/无功协调控制问题的研究现状和重要成果进行了综述。由综述可知，针对微网的研究涉及范围还比较狭隘，分布式电源的无序接入对电网电压和供电质量等方面带来了许多问题，微电网技术无疑是解决这些问题的有效方法，国内外许多学者都针对其并网和孤网2种运行状态下的电压和无功功率平衡问题进行了研究，但研究内容大多集中于微网或含微网的配电网中，对含微网的多区域网络间无功功率控制问题少有提及。含微网的多区域网络间无功协调控制是一个有待解决的复杂问题。微电网能有效降低或消除分布式电源直接接入大电网所产生的负面影响，为新能源及可再生能源并网发电提供了有效的途径；并且目前微电网技术在我国已经兴起[54]，因此对微电网进行深入研究具有重大意义。

中国是一个大国，针对各地环境或政策等差异，将大电网等值成多个区域进行研究更实际可行。目前已有许多这样的多区域等值法，有的是根据电网电压等级来进行划分，也有的根据地区来划分，但将微电网考虑为多区域中的一部分进行等值研究的情况还比较少，这不仅是多区域等值法研究的重要部分，也是对微网进行深入研究的重要方面，具有比较实际的意义。

参考文献

[1] GHIANI E，MOCCI S，PILO F. Optimal reconfiguration of distribution networks according to the microgrid paradigm[C]. Netherland: International Conference on Future Power Systems，2005，11（18）：1-6.

[2]沈沉，吴翔宇，王志文，等.微电网实践与发展思考[J].电力系统保护与控制，2014，41（5）: 1-11. SHEN Chen，WU Xiangyu，WANG Zhiwen，et al. Practice and rethinking of microgrids[J]. Power System Protection and Control，2014，41（5）: 101-106（in Chinese）.

[3] JIAYI H，CHUANWEN J，RONG X. A review on distributed energy resources an microgrid[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews，2008，12（9）：2472-2483.

[4]张建华，黄伟.微电网运行控制与保护技术[M].北京:中国电力出版社，2010.

[5] ZHAO Junhui，SHI Di. Microgrid reactive power management during and subsequent to islanding process[C]. IEEE PES T&D Conference and Exposition，April 2014，1（5）: 14-17.

[6]党存禄，张宁，邵冲.电力系统无功优化研究综述[J].电网与清洁能源，2014，38（1）: 8-14，26. DANG Cunlu，ZHANG Ning，SHAO Chong. Review of reactive power optimization in power system[J]. Power System and Clean Energy，2014，38（1）: 8-14，26（in Chinese）.

[7]刘畅，袁荣湘.微电网运行与发展研究[J].南方电网技术，2010，4（5）: 43-47. LIU Chang，YUAN Rongxiang. Research on microgrid operation and development[J]. Southern Power System Technology，2010，4（5）: 43-47（in Chinese）.

[8] VASILJEVSKA J，PECAS LOPES J A，MATOS MA. Evaluating the impacts of the multi-microgrid concept using multicriteria decision aid[J]. Electric Power Systems Research，October 2012，91（1）: 44-51.

[9]王成山，周越.微电网示范工程综述[J].供用电，2015，31（1）: 16-21. WANG Chengshan，ZHOU Yue. Overview on micro-grid demonstration project[J]. Distribution & Utilization，2015，31（1）: 16-21（in Chinese）.

[10]郑永伟，陈民铀，李闯，等.自适应调节下垂系数的微电网控制策略[J].电力系统自动化，2013，37（7）: 6-11. ZHENG Yongwei，CHEN Minyou，LI Chuang，et al. A microgrid control strategy based on adaptive drooping coefficient adjustment[J]. Automation of Electric Power Systems，2013，37（7）: 6-11（in Chinese）.

[11]王成山，肖朝霞，王守相.微网综合控制与分析[J].电力系统自动化，2008，31（7）: 98-103. WANG Chengshan，XIAO Zhaoxia，WANG Shouxiang. Synthetical control and analysis of microgrid[J]. Automation of Electric Power Systems，2008，31（7）: 98-103（in Chinese）.

[12] LASSETTE R，AKHIL A，MARNAY C，et al. Integration of distributed energy resources: the CERTS microgrid concept [EB/OL]. [2002 -04]. http://certs. Lzbl. Gov/ certsderpubs. html.

[13]王成山，肖朝霞，王守相.微网中分布式电源逆变器的多环反馈控制策略[J].电工技术学报，2009，24（2）: 100-107. WANG Chengshan，XIAO Zhaoxia，WANG Shouxiang. Multiple feedback loop control scheme for inverters of the micro source in microgrids[J]. Transactions of China Electroerchnical Society，2009，24（2）: 100-107（in Chinese）.

[14] TULADHAR A，HUA Jin. Control of parallel inverters in distributed AC power systems with consideration of line impedance effect[J]. IEEE Transactions on Industry Applications，2000，36（1）: 131-138.

[15] AHN S J，PARK J W. Power-sharing method of multiple distributed generators cxonsidering control modes and configurations of a microgrid[J]. IEEE Transactions on Power Delivery，2010，25（3）: 2007-2016.

[16] HE Jinwei，LI Yunwei，BLAABJERG F. An accurate autonomous islanding microgrid reactive power，imbalance power and harmonic power sharing scheme[C]. IEEE Energy Conversion Congress and Exposition（ECCE），2013 （7）: 1337-1343.

[17] TINE L，VANDOORNL. Control of storage elements in an islanded microgrid with voltage-based control of DG units and loads[J]. International Journal of Electrical Power & Energy Systems，2015，64（1）: 996-1006.

[18]郜登科，姜建国，张宇华.使用电压—相角下垂控制的微电网控制策略设计[J].电力系统自动化，2012（5）: 29-34. GAO Dengke，JIANG Jianguo，ZHANG Yuhua. Design of microgrid control strategy using voltage amplitude and phase angle droop control[J]. Automation of Electric Power Systems，2012（5）: 29-34（in Chinese）.

[19]高春凤，杨仁刚，王江波，等.基于虚拟频率的微电网下垂控制策略设计[J].电网技术，2013，36（12）: 3331-3335. GAO Chunfeng，YANG Rengang，WANG Jiangbo，et al. Droop control strategy design of microgrid based on virtual frequency[J]. Power System Technology，2013，36（12）: 3331-3335（in Chinese）.

[20] ABDOLLAH SHOKRI，HUSSAIN SHAREEF，AZAH MOHAMED，et al. A novel controller for a voltage controlled voltage source inverter to mitigation voltage fluctuations measured at the point of common coupling[J]. Measurement，2015，59（1）：216-226.

[21] JOHANNES SCHIFFER，ROMEO ORTEGA，ALESS -ANDRO ASTOLFI，et al. Conditions for stability of droop-controlled inverter-based microgrids[J]. Automatica，2014，50（10）：2457-2469.

[22] HAMZEH M，MOKHTARI H，KARIMI H. A decentralized self -adjusting control strategy for reactive power management in an islanded multi-bus MV microgrid[J]. Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering，2013，36（1）: 18-25.

[23]程军照，李澍森，吴在军，等.微电网下垂控制中虚拟电抗的功率解耦机理分析[J].电力系统自动化，2012 （7）: 27-32. CHENG Junzhao，LI Shusen，WU Zaijun，et al. Analysis of power decoupling mechanism for droop control with virtual inductance in a microgrid[J]. Automation of Electric Power Systems，2012（7）: 27-32（in Chinese）.

[24]刘建华，杨洪耕，张洁，等.基于等效参考电流控制的低压微电网控制策略[J].电网技术，2014，38（6）: 1529-1535. LIU Jianhua，YANG Honggeng，ZHANG Jie，et al. An equivalent reference current based control strategy for lowvoltage microgrid[J]. Power System Technology，2014，38 （6）: 1529-1535（in Chinese）.

[25] SALEH AHMADI，SHORESH SHOKOOHI，HASSAN BEVRANI. A fuzzy logic-based droop control for simultaneous voltage and frequency regulation in an AC microgrid[J]. International Journal of Electrical Power & Energy Systems，2015，64（1）: 148-155.

[26] HE Jinwei，LI Yunwei. Microgrid reactive and harmonic power sharing using enhanced virtual impedance[C]. Applied Power Electronics Conference and Exposition （APEC），2013.

[27]黄春燕.引入虚拟电抗的独立运行微电网改进下垂控制[J].江苏电机工程，2014，33（4）: 39-43，47. HUANG Chunyan. Improved droop control based on virtual impedance for isolated microgrid[J]. Jiangsu Electrical Engineering，2014，33（4）: 39-43，47（in Chinese）.

[28] LI Yunwei，KAO Chingnan. An accurate power control strategy for power-electronics-interfaced distributed generation units operating in alow-voltage multibus microgrid[J]. IEEE Transactions on Power Electronics，2009，24（12）: 2977-2988.

[29] LIU Yancheng，ZHANG Qinjin. A control strategy for microgrid inverters based on adaptive three-order sliding mode and optimized droop controls[J]. Electric Power Systems Research，2014，117（1）: 192-201.

[30] MOHAMMAD A. Abusara，SULEIMAN M. et al. Guerrero. Improved droop control strategy for grid-connected inverters[J]. Sustainable Energy，Grids and Networks，15，1（1）: 10-19.

[31] WALEED Al-Saedi，STEFAN W，Lachowicz，et al. Voltage and frequency regulation based DG unit in an autonomous microgrid operation using particle swarm optimization[J]. International Journal of Electrical Power & Energy Systems，2013，53（1）: 742-751.

[32] VANDOORN T L，RENDERS B. Reactive power sharing in an islanded microgrid[C]. 2010 45th International: Universities Power Engineering Conference（UPEC），2010.

[33] QUESADA J，SEBASTIAN R. Control of inverters in a low-voltage microgrid with distributed battery energy storage[J]. Part II: Secondary Control，Electric Power Systems Research，2014，114（1）: 136-145.

[34]金鹏，艾欣，孙英云.考虑原动机特性的下垂控制策略研究[J].华北电力大学学报，2013，40（6）: 7-12，20. JIN Peng，AI Xin，SUN Yingyun. Research on droop control strategy associated with characteristics of prime movers[J]. Journal of North China Electric Power University，2013，40（6）: 7-12，20（in Chinese）.

[35] MOHAMMADREZA Mazidi , ALIREZA Zakariazadeh . Integrated scheduling of renewable generation and demand response programs in a microgrid[J]. Energy Conversion and Management，2014，86（1）: 1118-1127.

[36]朱珺敏，李鹏，王阳，等.基于改进下垂特性的微网功率控制方法[J].电网与清洁能源，2012，28（6）: 29-33. ZHU Junmin，LI Peng，WANG Yan，et al. Micro-grid control methed based on improved droop characteristics[J]. Power System and Clear Energy，2012，28（6）: 29-32（in Chinese）.

[37]周念成，池源，王强钢.含非线性及不平衡负荷的微电网控制策略[J].电力系统自动化，2011，35（9）: 61-66. ZHOU Niancheng，CHI Yuan，WANG Qianggang. Control strategies for microgrid containing non-linear and unbalanced loads[J]. Automation of Electric Power Systems，2011，35（9）: 61-66（in Chinese）.

[38] KHODR H M，HALABI EL N，GARCIA-GRACIA M. Intelligent renewable microgrid scheduling controlled by a virtual power producer: A laboratory experience[J]. Renewable Energy，2012，48（1）: 269-275.

[39]苏虎，曹炜，孙静，等.基于改进下垂控制的微网协调控制策略[J].电力系统保护与控制，2014，40（11）: 92-98. SU Hu，CAO Wei，SUN Jing，et al. Micro-grid coordinated control strategy based on improved droop control[J]. Power System Protection and Control，2014，40（11）: 92-98（in Chinese）.

[40]张玉治，张辉，贺大为，等.具有同步发电机特性的微电网逆变器控制[J].电工技术学报，2014，29（7）: 261-268. ZHANG Yuzhi，ZHANG Hui，HE Dawei，et al. Control strategy of micro grid converters with synchronous generator characteristic[J]. Transactions of China Electrotechnical Society，2014，29（7）: 261-268（in Chinese）.

[41]黎金英，艾欣，邓玉辉.微电网的电能质量及改善方法研究[J].电力科学与工程，2015，31（1）: 54-60，71. LI Jinying，AI Xin，DENG Yuhui. Study on power quality of microgrid and improvement methods[J]. Electric Power Science and Engineering，2015，31（1）: 54-60，71（in Chinese）.

[42] MONICA Alonso，HORTENSIA Amaris，CARLOS Alvarez-Ortega. A multiobjective approach for reactive power planning in networks with wind power generation[J]. Renewable Energy，2012，32（1）: 180-191.

[43] MAJUMDER R. Reactive power compensation in singlephase operation of microgrid[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics，2013，60（4）: 1403-1416.

[44]姚致清，张茜，刘喜梅.基于PSCAD/EMTDC的三相光伏并网发电系统仿真研究[J].电力系统保护与控制，2010，38（17）: 76-81. YAO Zhiqing，ZHANG Qian，LIU Ximei. Research on simulation of a three-phase grid-connected photovoltaic generation system based on PSCAD/EMTDC[J]. Power System Protection and Control，2010，38（17）: 76-81（in Chinese）.

[45]姚致清，赵倩，刘喜梅.基于准同步原理的逆变器并网技术研究[J].电力系统保护与控制，2011，39（24）: 123-126，131. YAO Zhiqing，ZHAO Qian，LIU Ximei. Research on grid-connected technology of inverter based on quasi synchronous principle[J]. Power System Protection and Control，2011，39（24）: 123-126，131（in Chinese）.

[46]李莉华，李宾皑.微电网技术的研究与应用前景[J].电力与能源，2011（2）: 124-126，130. LI Lihua，LI Bin’ai. Microgrid research and application prospects[J]. Power and Energy，2011（2）: 124-126，130 （in Chinese）.

[47]卢洋，卢锦玲，石少通，等.考虑随机特性的微电网电源优化配置[J].电力系统及其自动化学报，2013，25 （3）: 108-114. LU Yang，LU Jinling，SHI Shaotong，et al. Optimal siting and sizing of distributed generation planning in microgrid by considering stochastic characteristic[J]. Proceedings of the CSU-EPSA，2013，25（3）: 108-114（in Chinese）.

[48]王守相，王慧，蔡声霞.分布式发电优化配置研究综述[J].电力系统自动化，2009，33（18）: 110-115. WANG Shouxiang，WANG Hui，CAI Shengxia. A review of optimization allocation of distributed generations embedded in power grid[J]. Automation of Electric Power Systems，2009，33（18）: 110-115（in Chinese）.

[49] MALEKPOUR A R，TABATABAEI S，NIKNAM T. Probabilistic approach to multi-objective Volt/Var control of distribution system considering hybrid fuel cell and wind energy sources using improved shuffled frog leaping algorithm[J]. Renewable Energy，2012，39（1）: 228-240.

[50] NIKNAM T. A new HBMO algorithm for multiobjective daily Volt/Var control in distribution systems considering distributed generators[J]. Appl Energy，2011，88（3）: 778-788.

[51]魏希文，邱晓燕，李兴源，等.含风电场的电网多目标无功优化[J].电力系统保护与控制，2010，38（17）: 107-111. WEI Xiwen，QIU Xiaoyan，LI Xingyuan，et al. Multiobjective reactive power optimization in power system with wind farm[J]. Power System Protection and Control，2010，38（17）: 107-111（in Chinese）.

[52] ALONSO M，AMARIS H，ALVAREZ-ORTEGA C. A multiobjective approach for reactive power planning in networks with wind power generation[J]. Renewable Energy，2012，37（1）: 180-191.

[53]程杉，陈民铀，黄薏宸.含分布式发电的配电网多目标无功优化策略研究[J].电力系统保护与控制，2013（10）: 45-50. CHENG Shan，CHEN Minyou，HUANG Yichen. Multiobjective reactive power optimization of distribution system penetrated with distributed generation[J]. Power System Protection and Control，2013（10）: 45-50（in Chinese）.

[54]武星，殷晓刚，宋昕，等.中国微电网技术研究及其应用现状[J].高压电器，2013（9）: 142-149. WU Xing，YIN Xiaogang，SONG Xin，et al. Research on microgrid and its application in China[J]. High Voltage Apparatus，2013（9）: 142-149（in Chinese）.

黄维维（1990—），女，硕士研究生，研究方向为微电网仿真与控制；

张安安（1977—），男，博士（后），副教授，IEEE会员，青年专家，主要研究方向为电压无功优化和海上电气系统控制；

敬佳佳（1983—），男，博士（后），主要从事海洋油气装备检测及完整性评估技术研究工作。

（编辑董小兵）

An Overview on Micro-Grid Voltage/ Reactive Power Coordinated Control

HUANG Weiwei1，ZHANG An’an1，JING Jiajia2，CHEN Xuesong3
（1. College of Electrical and Information Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，Sichuan，China；2. Safety and Environmental Quality Supervision and Inspection Institute of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Company，Deyang 618000，Sichuan，China；3. State Grid Sichuan Hongya Power Supply Company Limited，Meishan 620300，Sichuan，China）

ABSTRACT：This paper，first of all，makes a brief introduction to the micro-grid control technology and then presents a summary of the voltage/reactive power coordinated control of the micro-grid. The paper gives several specific micro-grid voltage/ reactive power control methods with focus on several combined control strategies of the micro-grid voltage/reactive power，and classifies the micro-grid optimization and control methods. Furthermore，the paper highlights the existing issues and some aspects to be further studied in the micro-grid voltage/reactive power coordinated control with development of micro-grid.

KEY WORDS：micro-grid；overview；voltage；reactive power；coordinated control；droop control

作者简介：

收稿日期：2015-04-20。

基金项目：国家自然科学基金（51107107）；中国博士后基金（2014M562335）；四川省教育厅科研创新团队（自然科学）（15TD0005）资助项目。

文章编号：1674- 3814（2016）03- 0050- 08

中图分类号：TM61；TM712

文献标志码：A