配电网不停电倒负荷技术研究与实现

目前配电网在进行线路检修或倒负荷操作时,通常是在停电的状态下进行操作。针对倒负荷操作需要进行线路停电的问题,提出了一种通过馈线终端监测合环点两侧线路电压差和相位差,以合环动作条件做为判据来实现不停电倒负荷的方法。该方法以辐射线路配电系统模型为基础,利用前推回代算法进行配电网环网潮流计算,利用叠加原理开展合环电流的计算,开展了以ARM处理器为核心的FTU馈线终端不停电倒负荷程序设计和逻辑判据研究。研究表明:具有不停电倒负荷功能的馈线终端在电压差及相位差整定值范围内,能够准确判别联络开关两侧的系统状态,实现可靠的合环控制,保障不停电倒负荷操作的正确性。     

10 kV配电网合环电流实用计算方法研究

目前,10 kV配电网合环倒负荷操作成为配电线路转移负荷的重要方法,而合环电流计算及分析是开展配电网合环操作的必要前提。合环电流主要受合环点两侧的电压差及环路总阻抗等因素影响,建立了配电网合环稳态电流计算模型,并考虑馈线负荷分布特性,提出合环稳态电流的实用计算方法。在此基础上提出合环冲击电流的工程计算方法。根据合环稳态电流及冲击电流计算结果,考虑10 kV配电线路所配置的三段式过流保护的原理,分析其对配电线路继电保护动作的影响。最后,通过对济源地区不同220 kV片区的10 kV线路合环算例进行理论计算,并与实际合环电流值进行比较分析,可以看出理论计算值与实测值接近,满足工程要求,同时继电保护动作情况理论与实际相符。以上验证了合环稳态电流及冲击电流计算方法的正确性和有效性。     

配电网合环分析与合环条件判断

为了方便配电网合环判断,结合相关电力设备的参数取值,对配电网合环暂态过程与稳态过程以及合环电流进行了分析,结果表明,经过电流保护Ⅱ段延时时间后,非周期分量一般已经衰减到很小,因此合环暂态过程只对瞬时速断保护有影响。得出对于联络开关两侧馈线来自于同一10kV母线的情形,只要合环前联络开关两侧馈线的负荷电流总和不超过馈线的最大容许载流量就可以合环。对于联络开关两侧馈线来自于不同10kV母线,给出了判断是否可以合环的简化判断条件。文中结合仿真实例和现场统计数据验证了所提出方法的可行性。     

计及负荷等值阻抗的配电网合环转供电分析模型

配电网合环转供电已经成为转移负荷的常用手段,配电网合环模型是进行合环分析的关键。现有的合环转供电分析模型大都忽略负荷阻抗,会导致合环电流的计算出现较大偏差。该文考虑负荷对合环稳态及暂态过程的影响,基于馈线首末端少量微型同步相量测量装置（μPMU）的实时量测信息对负荷进行等效处理,提出计及负荷等值阻抗的合环转供电分析模型。在该模型的基础上,利用叠加原理对合环稳态电流与冲击电流的计算进行了详细分析,针对目前求解合环冲击电流所存在的不足,提出基于最佳频率法求解合环冲击电流的一种有效方法。基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建具体的算例模型,验证了该文所提模型与计算方法的有效性。     

基于戴维南等值的配电网合环冲击电流计算

针对合环操作冲击电流可能越限的问题,提出一种基于戴维南等值的冲击电流计算方法。该方法以戴维南定理为基础建立数学模型,采用网络潮流计算求得其中的等值电势,采用节点阻抗矩阵求得其中等值阻抗,继而推导出冲击电流和稳态环流的对应关系,并利用电流分布系数法研究合环支路冲击电流对其它支路的影响。针对配电网没有馈线负荷量测的问题,将馈线负荷分别集中于两侧馈线的首末相异端,由潮流计算直接获取馈线合环稳态电流最大值,并进一步求得冲击电流的最大值。通过实际算例仿真,验证了所述方法的正确性和有效性,对实际配电网的调度运行具有一定的指导意义。     

计及分支负荷分布的配电网合环稳态电流计算

以防止合环操作而引起的线路过载或继电保护误动为目的,提出一种基于戴维南等值的合环稳态电流计算方法.该方法根据实时测量的负荷节点电压、电流相量,以戴维南定理为基础,将整个系统简化为两节点系统,在此基础上推导出稳态电流计算公式,并进一步引入负荷分支系数,将不同分布类型的分支负荷等值为相应的负荷阻抗,修正负荷等效阻抗,以消除配电网分支负荷分布对合环稳态电流计算的影响,使得合环稳态电流计算更加准确.上海某电网的实际计算分析表明本文所提方法实用有效.     

馈线的等效负荷密度模型

提出了6种基本负荷分布形式。通过求解馈线两端的电压方程和馈线沿线损耗方程，分别获得6种负荷分布的特征值和相似系数，并计算出6种负荷分布的加权系数，从而不需要量测馈线沿线的各个负荷，也能得出馈线电压降落和沿线线损，在此基础上建立了配电馈线的等效负荷密度模型，并进一步发展了离散负荷密度模型。文中给出了若干实例，并与不简化的计算法、负荷均匀分布法和集总参数等效负荷模型的计算结果进行了比较，结果表明了所提方法的可行性。     

采用等效负荷简化配电网

提出了一种通过馈线两端电压和流过馈线两端开关的功率反映馈线上的负荷及其分布情况的配电网简化分析方法。这种方法只需对变电站的出线开关、馈线的分段开关和联络开关进行量测，而不必量测馈线上的配电变压器，就能得到满意的分析结果，并论述了简化分析的基本原理，讨论了带有支线的馈线处理方法，采用支路电流法验证了该方法的可行性，并给出了应用实例。     

考虑合环电流约束的主动配电网转供优化模型

配电网合环操作是实现负荷不停电转供的必要手段,但其可能产生较大合环电流并导致负荷转供失败。为充分挖掘分布式发电(DG)在主动配电网的调控潜力,首先分析了含DG配电馈线合环功率分点的主动调整条件,获得含DG配电馈线合环的稳态和暂态电流约束。然后结合配电网功率平衡和辐射型结构约束、变电站转供容量限制,以开关总动作次数最少为目标,建立配电网转供方案优化模型;再考虑合环稳态和暂态电流约束,以DG出力变化量最小为目标,建立合环电流约束校验及DG出力调节优化模型;并将前述模型整合,形成考虑合环电流约束的主动配电网转供优化模型。最后通过实际配电网算例分析,验证了该文模型的有效性。     

基于超导储能装置的电磁合环环流抑制技术研究

当线路检修或设备故障时,合环是解决不断电倒负荷的重要手段。目前对于合环的操作,调度都是基于经验法进行操控,往往因为合环两侧的电压差,相位差等造成馈线中出现较大的合环电流,影响负荷的正常工作,严重的甚至引起停电故障。为解决合环线路中的环流问题,提出一种基于超导储能装置(Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES)的电磁合环环流抑制方案,并在PSCAD中搭建了仿真模型,分别验证了SMES在合环两侧负荷不同和变压器参数设置不同情况下,SMES对合环后馈线中电磁环流的抑制效果,最后仿真验证了所提方案的可实施性。     

基于潮流估计和分块负荷削减的配电网可靠性评估算法

基于中压配电网闭环设计、开环运行的特点,以及元件电压降落、功率损耗及树状网络潮流分布的特点,推导出了节点电压、支路传输功率与支路阻抗的关系。在节点负荷矩基础上推导出了计算和修正节点负荷矩的等值阻抗和等值功率计算公式;提出了配电网故障解析中负荷转移后的电压估计模型、送端馈线潮流估计模型和受端馈线潮流估计模型,提高了可靠性评估中元件故障状态下潮流计算的效率。以分块链表简化配电网的结构并给出分块负荷削减的模型,实现了计及潮流约束的配电网可靠性评估。IEEE 33节点系统和工程算例仿真表明,文中提出的负荷削减模型与潮流估算模型相结合可快速、准确地实现中压配电网的可靠性计算,具有较高的工程实用价值。     

考虑负荷特性和馈线分段的配电网供电能力评估

计算配电网最大供电能力(total supply capability,TSC),除了可得出各个主变压器的负载率,还可准确描述各条馈线和各个馈线段的负荷分布。首先分析了负荷同时率对于TSC计算的影响,在此基础上建立了考虑负荷特性和馈线分段的TSC模型,该模型考虑了N-1校验和馈线段现状负荷约束。采用MATLAB线性规划函数求解TSC模型后,进一步以馈线期望负荷偏差最小为目标函数建立馈线负荷分布优化模型,采用MATLAB二次规划函数求解得出各个馈线段分配负荷值。结合馈线段现状负荷,计算馈线段可供新接入配电变压器的场景。算例结果表明本文算法能够合理均衡地分配各条馈线和各个馈线段的负荷,能够指导新用户的有序接入。数据表明现状负荷约束不仅可能改变负荷分布,还可能降低TSC值。     

配电系统二线短路时故障电流抑制效果的模拟

研究了在配电系统中引入限流器后的系统行为。假设二线短路故障分别发生在电源侧母线出口和负荷馈线末端,在三点分别设置了限流器,利用ＥＭＴＰ软件对限流器的故障电流抑制效果进行了模拟。结果表明限流器的引入具有明显的限流效果,并可改善因故障引起的母线电压瞬时降低。     

A LRT Control Method Using Sensor Information in Distribution Systems with a Large Amount of PVs and EVs

It is of prime importance to maintain voltage profile within the proper range in distribution systems with a large amount of photovoltaics and electric vehicles (EVs). In particular, there is a possibility that line drop compensation (LDC) logic, which is utilized for the control of load ratio tap transformer (LRT) does not work properly when reverse power flow is included partially. Hence, in this paper, we have developed a new LRT control method based on the sensor information supposing that some section switchgears with sensors are introduced in the future distribution systems. Specifically, the extreme value of voltage profile is estimated by convergence calculation in the section between the section switchgear with sensor and LRT. Moreover, the voltage at the end node can be estimated by LDC method using sensor information of section switchgear. The proposed method was tested using a distribution system model and its effectiveness was shown.     

Distribution feeder loss analysis by using an artificial neural network

This paper proposes an artificial neural network (ANN) based feeder loss analysis for distribution system analysis. The functional-link network model is examined to form the artificial neural network architecture to derive various loss calculation models for distribution feeders with different configurations. The ANN is a feedforward network that uses a standard back-propagation algorithm to adjust the weights on the connection path between any two processing elements. The typical daily load curve of the study feeder for each season is derived to field test data. A three-phase load flow program is then executed to create the ANN training sets to solve the exact feeder loss. A sensitivity analysis is performed to determine the key factors of feeder loss, which are feeder loading and power factor, primary and secondary conductor length, and transformer capacity. The above key factors form the variables of the ANN input layer. By applying the artificial neural network with pattern recognition capability, this study has developed the seasonal loss calculation models for both an overhead and an underground distribution feeder. Two practical feeders in the Taiwan Power Company (Taipower) distribution system have been selected for computer simulation to demonstrate the effectiveness and accuracy of the proposed ANN loss models. By comparing the loss models derived by the conventional regression technique, it is found that the proposed loss models can estimate feeder loss in a very effective manner and provide a better tool for distribution engineers to enhance system operation efficiency.     

基于电压电流复合型成套装置的10kV架空馈线自动化实现方案的研究与应用

由于传统的电压型馈线自动化模式已不能满足配电网实际发展需求,珠海许继电气有限公司研发了一种基于电压电流复合型成套装置的10kV架空馈线智能终端,配合断路器或负荷开关实现馈线自动化。介绍了电压电流复合型柱上开关成套装置的组成及各部分的功能,以典型应用系统为例阐述分段断路器、分段负荷开关和用户分界负荷开关的工作原理,分析当主干线分段断路器电源侧、负荷侧或分支线上发生故障时的动作过程。该装置在广州供电局有限公司投入使用,通过改造前后的效果对比,说明基于电压电流复合型成套装置的10kv架空馈线自动化实现方案优于传统的电压型馈线自动化模式。     

总线型低压开关柜的元器件选择

介绍了如何配置总线型低压开关柜内的元器件。阐述了开关柜中受电回路、母联回路、馈电回路、电动机回路、无功补偿和控制电源的配置方案。选择智能型低压元器件设计总线型低压开关柜可提高开关柜整体性价比。     

城市配电网DG消纳能力曲线的计算方法与分析应用

为了完整描述城市配电网的分布式发电（DG）消纳能力（TAC），探究DGTAC曲线的提升措施，提出一种城市配电网DGTAC曲线的计算方法。介绍安全域和安全边界；建立考虑馈线负荷实际情况和电压约束的TAC曲线模型，该模型利用日负荷曲线确定状态空间，通过对边界点进行电压校验得到TAC曲线。算例验证了所提方法的有效性。通过分析TAC曲线的负荷影响因素发现，只有瓶颈馈线段（组）下游负荷对TAC曲线有影响，提出增加瓶颈馈线段（组）下游负荷和瓶颈馈线段（组）扩容2种TAC曲线提升措施。提出TAC曲线在指导DG和负荷接入、导线更换方面的应用方法。