Data-driven Online Voltage Regulation Strategy for Low-voltage Active Distribution Networks

SHEN Yatao; WANG Zijian; GU Ziwen; HUANG Chun

doi:10.7500/AEPS20250217003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Data-driven Online Voltage Regulation Strategy for Low-voltage Active Distribution Networks

Basic Research | 更新时间：2026-02-28

- Data-driven Online Voltage Regulation Strategy for Low-voltage Active Distribution Networks
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 22, Pages: 135-144(2025)
- 作者机构：
  
  湖南大学电气与信息工程学院，湖南省长沙市 470082
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Science and Technology Innovation Major Project of Hunan Province(2020GK1010)
- DOI：10.7500/AEPS20250217003
  CLC：
- Received：17 February 2025，
  
  Revised：2025-05-21，
  
  Online First：11 July 2025，
  
  Published：25 November 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
申亚涛,王子鉴,谷紫文等.数据驱动的低压有源配电网电压在线调控策略[J].电力系统自动化,2025,49(22):135-144.

SHEN Yatao,WANG Zijian,GU Ziwen,et al.Data-driven Online Voltage Regulation Strategy for Low-voltage Active Distribution Networks[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):135-144.
申亚涛,王子鉴,谷紫文等.数据驱动的低压有源配电网电压在线调控策略[J].电力系统自动化,2025,49(22):135-144. DOI： 10.7500/AEPS20250217003.

SHEN Yatao,WANG Zijian,GU Ziwen,et al.Data-driven Online Voltage Regulation Strategy for Low-voltage Active Distribution Networks[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):135-144. DOI： 10.7500/AEPS20250217003.

摘要

含高比例户用光伏的低压有源配电网面临严重的过电压问题。同时，拓扑结构和线路参数的缺失，进一步增加了电压优化调控难度。为此，提出一种数据驱动的电压在线调控策略。首先，通过数据驱动的方法，在线辨识与更新系统节点电压-功率方程中的参数，为动态估计节点电压提供基础。然后，建立以最大化光伏消纳为目标的电压优化调控模型，并根据模型求解结果，在控制光伏逆变器跟踪无功指令的同时，对有功输出进行动态限幅，从而实现电压的有效调控。算例结果表明，该策略不仅在无电气模型的条件下解决了节点电压估计问题，而且可以按照无功优先的原则有效治理过电压，实现光伏最大化消纳，验证了所提策略的有效性。

Abstract

Low-voltage active distribution networks with a high proportion of rooftop photovoltaic face severe overvoltage issues. Simultaneously

the lack of topological structure and line parameters further complicates voltage optimization and regulation. To address this

a data-driven online voltage regulation strategy is proposed. First

a data-driven method is employed to online identify and update the parameters in the system node voltage-power equation

providing a foundation for dynamically estimating node voltages. Then

a voltage optimization and regulation model aimed at maximizing photovoltaic accommodation is established. Based on the model solution results

while controlling the photovoltaic inverters to track reactive power commands

dynamic limiting of active power output is implemented to achieve effective voltage regulation. Case results demonstrate that this strategy not only resolves the issue of node voltage estimation without an electrical model but also effectively achieves overvoltage mitigation following the principle of reactive power priority

maximizing photovoltaic accommodation and validating the effectiveness of the proposed strategy.

关键词

Keywords

references

国家能源局 . 2024年前三季度光伏发电建设情况［EB/OL］.［ 2024-12-13 ］. https：//www.nea.gov.cn/2024-11/01/c_1310787081.htm https://www.nea.gov.cn/2024-11/01/c_1310787081.htm .

National Energy Administration . Construction of photovoltaic power generation in the first three quarters of 2024 ［EB/OL］. ［ 2024-12-13 ］. https：//www.nea.gov.cn/2024-11/01/c_1310787081.htm https://www.nea.gov.cn/2024-11/01/c_1310787081.htm .

杨龙月，任烜辰，蔡智鹏，等 . 高光伏渗透率配电网电压控制策略研究综述［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 12 ）： 5056 - 5070 .

YANG Longyue ， REN Xuanchen ， CAI Zhipeng ， et al . Review on voltage control strategies for high PV penetration distribution networks ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 12 ）： 5056 - 5070 .

栗峰，丁杰，周才期，等 . 新型电力系统下分布式光伏规模化并网运行关键技术探讨［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 1 ）： 184 - 199 .

LI Feng ， DING Jie ， ZHOU Caiqi ， et al . Key technologies of large-scale grid-connected operation of distributed photovoltaic under new-type power system ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 1 ）： 184 - 199 .

姜涛，张东辉，李雪，等 . 含分布式光伏的主动配电网电压分布式优化控制［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 9 ）： 102 - 109 .

JIANG Tao ， ZHANG Donghui ， LI Xue ， et al . Distributed optimal control of voltage in active distribution network with distributed photovoltaic ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 9 ）： 102 - 109 .

肖传亮，彭克，陈佳佳，等 . 基于多利益主体划分的配电网互动博弈电压优化控制［J/OL］. 电网技术［ 2024-12-13 ］. https：//link.cnki.net/doi/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1783 https://link.cnki.net/doi/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1783 .

XIAO Chuanliang ， PENG Ke ， CHEN Jiajia ， et al . Multiple stakeholder partition based interactive-game voltage control for distribution networks ［J/OL］. Power System Technology ［ 2024-12-13 ］. https：//link.cnki.net/doi/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1783 https://link.cnki.net/doi/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1783 .

苏向敬，彭赫，米阳，等 . 基于线性规划的中低压不平衡配电网电压无功实时优化［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 11 ）： 4719 - 4731 .

SU Xiangjing ， PENG He ， MI Yang ， et al . Linear programming-based real-time volt-var optimization of unbalanced MV-LV distribution networks ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 11 ）： 4719 - 4731 .

杜红卫，尉同正，夏栋，等 . 基于集群动态划分的配电网无功电压自律-协同控制［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 10 ）： 171 - 181 .

DU Hongwei ， WEI Tongzheng ， XIA Dong ， et al . Reactive voltage self-regulation and coordination control in distribution networks based on cluster dynamic partition ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 10 ）： 171 - 181 .

NOUSDILIS A I ， KRYONIDIS G C ， KONTIS E O ， et al . An exponential droop control strategy for distributed energy storage systems integrated with photovoltaics ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 4 ）： 3317 - 3328 .

GERDROODBARI Y Z ， RAZZAGHI R ， SHAHNIA F . Decentralized control strategy to improve fairness in active power curtailment of PV inverters in low-voltage distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2021 ， 12 （ 4 ）： 2282 - 2292 .

ROSTAMI S M ， HAMZEH M ， NAZARIPOUYA H . Distributed cooperative reactive power control of PV systems with dynamic leader ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2024 ， 20 （ 6 ）： 8972 - 8982 .

张博，唐巍，蔡永翔，等 . 基于一致性算法的户用光伏逆变器和储能分布式控制策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 2 ）： 86 - 94 .

ZHANG Bo ， TANG Wei ， CAI Yongxiang ， et al . Distributed control strategy of residential photovoltaic inverter and energy storage based on consensus algorithm ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 2 ）： 86 - 94 .

祝泳琪，刘友波，唐志远，等 . 基于数据驱动预测控制的有源配电网电压控制策略［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 20 ）： 100 - 108 .

ZHU Yongqi ， LIU Youbo ， TANG Zhiyuan ， et al . Voltage control strategy for active distribution network based on data-enabled predictive control ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 20 ）： 100 - 108 .

杨浩，王佳怡，易文飞，等 . 知识-数据融合驱动的配电网光伏逆变器电压/无功优化自适应控制［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2024-12-05 ］. https：//link.cnki.net/doi/10.13334/j.0258-8013.pcsee.241838 https://link.cnki.net/doi/10.13334/j.0258-8013.pcsee.241838 .

YANG Hao ， WANG Jiayi ， YI Wenfei ， et al . Hybrid knowledge-data driven adaptive voltage/var optimization control of photovoltaic inverters in distribution networks ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2024-12-05 ］. https：//link.cnki.net/doi/10.13334/j.0258-8013.pcsee.241838 https://link.cnki.net/doi/10.13334/j.0258-8013.pcsee.241838 .

全欢，彭显刚，刘涵予，等 . 基于深度强化学习的配电网实时电压优化控制方法［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 5 ）： 2029 - 2039 .

QUAN Huan ， PENG Xiangang ， LIU Hanyu ， et al . Voltage optimal control of distribution network based on deep reinforcement learning ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 5 ）： 2029 - 2039 .

徐杰，高红均，王仁浚，等 . 面向三相配电网电压控制的物理模型辅助式深度强化学习方法［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 5 ）： 2137 - 2146 .

XU Jie ， GAO Hongjun ， WANG Renjun ， et al . A physical model assisted deep reinforcement learning approach for voltage control in three-phase distribution networks ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 5 ）： 2137 - 2146 .

冯昌森，汤飞霞，王国烽，等 . 基于融合经验安全强化学习的配电网电压控制［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 8 ）： 169 - 177 .

FENG Changsen ， TANG Feixia ， WANG Guofeng ， et al . Volt-VAR control for distribution network based on safe reinforcement learning with mixed experiences ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 8 ）： 169 - 177 .

吉亚娟，王江波 . 基于在线潮流反馈优化的配电网光伏电源功率公平分配策略［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 11 ）： 4503 - 4513 .

JI Yajuan ， WANG Jiangbo . Fair distribution strategy for photovoltaic power in distribution networks based on online power flow feedback optimization ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 11 ）： 4503 - 4513 .

钱立群，魏卿，胡鹏飞，等 . 基于数据驱动预测控制的低感知度配电网在线无功优化方法［J/OL］. 电力系统自动化［ 2025-01-27 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20250326.2056.006.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20250326.2056.006.html .

QIAN Liqun ， WEI Qing ， HU Pengfei ， et al . Online reactive power optimization method based on data-driven predictive control for low situational awareness distribution network ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ［ 2025-01-27 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20250326.2056.006.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20250326.2056.006.html .

CAO D ， ZHAO J B ， HU W H ， et al . Model-free voltage control of active distribution system with PVs using surrogate model-based deep reinforcement learning ［J］. Applied Energy ， 2022 ， 306 ： 117982 .

PEI Y S ， YE K T ， ZHAO J B ， et al . Visibility-enhanced model-free deep reinforcement learning algorithm for voltage control in realistic distribution systems using smart inverters ［J］. Applied Energy ， 2024 ， 372 ： 123758 .

ZABIHINIA GERDROODBARI Y ， PENGWAH A B ， RAZZAGHI R ， et al . A method to control distributed energy resources in distribution networks using smart meter data ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2023 ， 153 ： 109293 .

DEAKIN M ， GREENWOOD D ， WALKER S ， et al . Hybrid European MV-LV network models for smart distribution network modelling ［C］// 2021 IEEE Madrid PowerTech ， June 28-July 2 ， 2021 ， Madrid， Spain .

张勇军，羿应棋，李立浧，等 . 双碳目标驱动的新型低压配电系统技术展望［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 22 ）： 1 - 12 .

ZHANG Yongjun ， YI Yingqi ， LI Licheng ， et al . Prospect of new low-voltage distribution system technology driven by carbon emission peak and carbon neutrality targets ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 22 ）： 1 - 12 .

国家能源局 . 关于印发《分布式光伏发电开发建设管理办法》的通知［EB/OL］.［ 2025-02-08 ］. https：//www.nea.gov.cn/20250123/112c5b199c5f45dd8e7ac93c9f5e4eaf/c.html https://www.nea.gov.cn/20250123/112c5b199c5f45dd8e7ac93c9f5e4eaf/c.html .

National Energy Administration . Notice on the issuance of administrative measures for the development and construction of distributed photovoltaic power generation ［EB/OL］. ［ 2025-02-08 ］. https：//www.nea.gov.cn/20250123/112c5b199c5f45dd8e7ac93c9f5e4eaf/c.html https://www.nea.gov.cn/20250123/112c5b199c5f45dd8e7ac93c9f5e4eaf/c.html .

申亚涛，谷紫文，李文美，等 . 基于电压和功率数据的有源低压台区用户相别辨识方法［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 24 ）： 145 - 154 .

SHEN Yatao ， GU Ziwen ， LI Wenmei ， et al . Phase identification method for customers in active low-voltage transformer area based on voltage and power data ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 24 ）： 145 - 154 .

国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 . 电能质量供电电压偏差： GB/T 12325—2008 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2008 .

General Administration of Quality Supervision ， Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Power quality— deviation of supply voltage ： GB/T 12325—2008 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2008 .

LI X S ， WEN H Q ， ZHU Y X ， et al . A novel sensorless photovoltaic power reserve control with simple real-time MPP estimation ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2019 ， 34 （ 8 ）： 7521 - 7531 .

DataforLVADNControlPaper . mat ［EB/OL］. ［ 2025-02-12 ］. https：//drive.google.com/file/d/188mKg3oYa83mgvoX7zvl1hOB5-KAftTA/viewusp=sharing&usp=embed_facebook https://drive.google.com/file/d/188mKg3oYa83mgvoX7zvl1hOB5-KAftTA/viewusp=sharing&usp=embed_facebook .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Real-time Active Power Regulation and Control Strategy for Wind-Photovoltaic-Hydro-Thermal-Storage Integrated Energy Base

Fault Restoration Method for Active Distribution Network Considering Fault Evolution Under Extreme Ice and Snow Weather

Medium- and Low-voltage Collaborative Optimal Operation Strategy in Active Distribution Network Based on Double-layer Reinforcement Learning

Real-time Stochastic Dispatch Method for Active Distribution Network Using Fuzzy Neural Network Pre-decision

Related Author

SONG Guishan

XIAO Xianyong

HU Wenxi

SONG Xinyue

WU Haodong

HUANG Xiaoyi

LI Bin

LU Guangzhen

Related Institution

College of Electrical Engineering, Sichuan University

Guangxi Key Laboratory of Power System Optimization and Energy Technology (Guangxi University)

College of Electrical Engineering and Automation, Shandong University of Science and Technology

College of Energy Storage Technology, Shandong University of Science and Technology

Key Laboratory of Power System Intelligent Dispatch and Control of Ministry of Education (Shandong University)

⁰