Abstract Voltage deviation (VD) and voltage flicker (VF) are considered common operational problems associated with high photovoltaic (PV) penetrated distribution systems. In this paper, an optimal control strategy is proposed for minimizing VD and VF in PV-rich distribution systems. The control strategy is based on proposed analytical expressions that minimize both voltage problems by optimizing the smart functions of the PV inverters and control devices simultaneously. The proposed analytical expressions are formulated based on voltage sensitivities with respect to the active and reactive power injections of PV. Specifically, a three-level control strategy with different time resolutions is proposed to significantly alleviate voltage deviation/flicker while minimizing PV active power curtailments and tap movements for transformers. These control levels are (1) local control (LC), (2) area control (AC), and (3) coordinated control (CC). LC provides rapid local control actions to minimize VD and VF, AC minimizes VD within the corresponding area individually, and CC plays a vital role to coordinate between the various control units. The proposed control strategy is assessed using high PV penetration with realistic high-resolution very-variable solar radiation datasets (10 ms). To demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed analytical expressions, the calculated results have been compared with existing methods. Results demonstrate that the proposed control strategy effectively coordinates between the various voltage control units while minimizing VD and VF.

中文翻译：

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最小化富光伏配电系统电压偏差和闪烁的三级控制策略

摘要 电压偏差 (VD) 和电压闪烁 (VF) 被认为是与高光伏 (PV) 穿透配电系统相关的常见操作问题。在本文中，提出了一种优化控制策略，以最小化富含 PV 的配电系统中的 VD 和 VF。控制策略基于提出的分析表达式，通过同时优化 PV 逆变器和控制设备的智能功能来最小化这两个电压问题。建议的分析表达式是基于对 PV 的有功和无功功率注入的电压敏感性制定的。具体而言，提出了一种具有不同时间分辨率的三级控制策略，以显着减轻电压偏差/闪烁，同时最大限度地减少光伏有功功率缩减和变压器抽头运动。这些控制级别是 (1) 本地控制 (LC)、(2) 区域控制 (AC) 和 (3) 协调控制 (CC)。LC 提供快速的本地控制动作以最小化 VD 和 VF，AC 分别最小化相应区域内的 VD，CC 在各个控制单元之间的协调中起着至关重要的作用。所提出的控制策略是使用高 PV 渗透率和逼真的高分辨率非常可变的太阳辐射数据集 (10 ms) 进行评估的。为了证明所提出的解析表达式的准确性和效率，计算结果已与现有方法进行了比较。结果表明，所提出的控制策略在各种电压控制单元之间有效协调，同时最小化 VD 和 VF。LC 提供快速的本地控制动作以最小化 VD 和 VF，AC 分别最小化相应区域内的 VD，CC 在各个控制单元之间的协调中起着至关重要的作用。所提出的控制策略是使用高 PV 渗透率和逼真的高分辨率非常可变的太阳辐射数据集 (10 ms) 进行评估的。为了证明所提出的解析表达式的准确性和效率，计算结果已与现有方法进行了比较。结果表明，所提出的控制策略在各种电压控制单元之间有效协调，同时最小化 VD 和 VF。LC 提供快速的本地控制动作以最小化 VD 和 VF，AC 分别最小化相应区域内的 VD，CC 在各个控制单元之间的协调中起着至关重要的作用。所提出的控制策略是使用高 PV 渗透率和逼真的高分辨率非常可变的太阳辐射数据集 (10 ms) 进行评估的。为了证明所提出的解析表达式的准确性和效率，计算结果已与现有方法进行了比较。结果表明，所提出的控制策略在各种电压控制单元之间有效协调，同时最小化 VD 和 VF。所提出的控制策略是使用高 PV 渗透率和逼真的高分辨率非常可变的太阳辐射数据集 (10 ms) 进行评估的。为了证明所提出的解析表达式的准确性和效率，计算结果已与现有方法进行了比较。结果表明，所提出的控制策略在各种电压控制单元之间有效协调，同时最小化 VD 和 VF。所提出的控制策略是使用高 PV 渗透率和逼真的高分辨率可变太阳辐射数据集 (10 ms) 进行评估的。为了证明所提出的解析表达式的准确性和效率，计算结果已与现有方法进行了比较。结果表明，所提出的控制策略在各种电压控制单元之间有效协调，同时最小化 VD 和 VF。