基于串补有功最小的双电源配电环网潮流优化控制策略的研究

双电源配电环网是实现配电网故障无缝自愈进而有效解决短时停电问题的基础,但配电环网中潮流呈自然分布且缺乏有效的调节手段。利用统一潮流控制器（UPFC）对双电源配电环网潮流控制方法进行研究。基于配电环网潮流分布与潮流控制规律,以负荷节点电压偏移与合环馈线功率输出极限为约束条件,推导出在功率调节量一定时UPFC输出有功功率最小的潮流优化控制策略。该方法能够在满足潮流灵活调节的前提下保证UPFC应用的经济性。针对两端出力不均的情况建立了双电源配电环网仿真模型,仿真结果证明了该方法的有效性。     

UPFC在双电源配电环网潮流控制中的应用研究

双电源配电环网是提高配电网供电可靠性的有效方法,但双电源配电环网的潮流控制相当困难。为此将UPFC应用于双电源配电环网的潮流优化控制,建立了以配电网有功损耗最小为目标、优化求解UPFC串联补偿电压的数学模型,并通过仿真试验验证了本文方法在双电源配电环网潮流优化控制中的有效性。     

基于统一潮流控制器的配电环网潮流优化控制策略

双电源配电环网是实现配电网故障无缝自愈、有效解决短时停电问题的基础,但配电环网中潮流呈自然分布,且缺乏有效的调节手段,统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)可对环网潮流进行控制,但需突破其经济性瓶颈.为此,在调节功率一定时,以负荷节点电压与环网两端馈线出力极限为约束条件,分别以 UPFC 输出的有功功率和视在功率最小为目标,提出了潮流控制策略.仿真结果表明2种优化控制策略能够满足配电环网潮流调度要求,且兼顾了 UPFC 应用的经济性     

基于串补电压最小的双电源配电环网潮流优化控制方法

针对双电源配电环网两端出力不均问题,初步提出采用统一潮流控制器进行出力调节的方法。分析了双电源配电环网潮流控制规律,推导出以负荷节点电压偏移以及合环馈线功率输出极限为约束条件、串联补偿电压最小为目标的潮流优化控制策略。仿真结果表明,在满足约束条件的前提下,采用该策略能够在一定程度上按预期目标均衡两侧有功出力。     

基于树木生长算法的含UPFC的最优潮流计算

最优潮流(OPF)计算是一个非凸优化问题,统一潮流控制器(UPFC)的引入增加了OPF问题的非凸程度,使得基于内点法的传统优化算法难以获取全局最优解。文中提出基于树木生长算法(TGA)的计及UPFC的最优潮流计算方法,将发电成本与有功网损、电压偏移加权作为目标函数,并考虑网络与UPFC设备的安全运行约束,优化了OPF模型。最后基于IEEE 30节点系统以及南京西环网116节点实际系统进行算例测试,对比TGA、粒子群与内点法的结果,并使用蒙特卡洛方法对不同的启发式算法分别进行50次计算,验证了TGA具有更好的求解精度与鲁棒性。     

隶属函数与欧氏距离相结合的配电网优化重构EI北大核心CSCD

基于模糊数学隶属函数和空间欧氏距离,提出一种配电网多目标优化重构方法。从降低网络有功功率损耗和提高系统静态电压稳定性2个角度,建立配电网多目标优化重构模型,得到可同时降低网络有功损耗、提高线路功率传输裕度、减少节点电压偏移的重构方案。采用隶属函数将不同属性、不同量纲的多个目标转换为单目标满意度,再与欧氏距离相结合确定整体模糊满足度,将复杂多目标优化问题简化为单目标问题,避免了传统多目标问题权重选择的不准确性。采用改进开关状态更新、自适应惯性权重的二进制粒子群算法,综合分析满足约束条件、目标函数达到综合最优的重构结果。通过IEEE 33节点系统仿真,结果表明该方法的可行性和有效性。     

隶属函数与欧氏距离相结合的配电网优化重构

基于模糊数学隶属函数和空间欧氏距离,提出一种配电网多目标优化重构方法。从降低网络有功功率损耗和提高系统静态电压稳定性2个角度,建立配电网多目标优化重构模型,得到可同时降低网络有功损耗、提高线路功率传输裕度、减少节点电压偏移的重构方案。采用隶属函数将不同属性、不同量纲的多个目标转换为单目标满意度,再与欧氏距离相结合确定整体模糊满足度,将复杂多目标优化问题简化为单目标问题,避免了传统多目标问题权重选择的不准确性。采用改进开关状态更新、自适应惯性权重的二进制粒子群算法,综合分析满足约束条件、目标函数达到综合最优的重构结果。通过IEEE 33节点系统仿真,结果表明该方法的可行性和有效性。     

计及UPFC的电力系统潮流控制及优化

建立采用附加节点的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)潮流计算模型,并通过潮流计算结果得到UPFC参数,为计及UPFC的潮流优化提供装置运行范围的约束条件。建立包含UPFC的潮流优化模型,将优化目标设定为各线路负载率的最大值最小,节点电压偏离期望值的程度最小,同时兼顾线路有功损耗的优化,并确定了各优化目标的协调方式。对上海一环网的算例结果表明,采用该优化模型,UPFC可有效消除输电瓶颈,优化电压水平,某些工况下也可降低有功损耗,同时验证各优化目标协调方式的合理性。     

基于NSGA Ⅱ算法的配电网串联补偿装置参数的多目标优化

为了更好地采用串联补偿装置解决供电半径过大的配电网末端电压偏差问题和网络损耗问题,研究了确定串联补偿装置阻抗值和安装位置的多目标优化算法。以线路电压偏离度和网络有功损耗最小为目标函数建立了配电网串联补偿装置的参数多目标优化模型。运用NSGA-Ⅱ算法求解多目标优化模型,并获得帕累托解集,再采用逼近理想解排序法(TOPSIS)在解集中求得最优解。通过IEEE 34节点配电网算例验证了模型的可行性和算法的有效性。结果显示,本文所建立的模型与采用的方法可以快速有效地确定串联补偿装置的安装位置和容抗值,并优于单目标优化的结果。此外,在不同负载条件下串联补偿装置的最佳安装位置不同,可以采用多点串联补偿方法来获得更好的效果。     

配电网固定串联补偿多目标优化

为了更好地利用固定串联补偿电容器改善网架薄弱、供电半径大以及长线路末端有重负荷配电网的电压偏差,研究了确定固定串联补偿电容器选址定容的多目标优化方法。以电压整体偏差、串联补偿容抗和有功网络损耗最小为目标建立配电网固定串联补偿多目标优化模型。基于灵敏度方法和固定串联电容器减小线路电压损耗的原理确定安装固定串联电容器候选线路和补偿容抗取值范围。运用带精英策略的快速非支配排序遗传算法求解建立的模型。算例验证了方法的可行性和有效性。结果表明串联电容器能够有效地提高电压质量和降低有功网络损耗。     

An overall cost based on optimal power flow control method of dual‐source distribution network with closed‐loop operation using UPFC

Supply reliability can be effectively improved by a normally closed‐loop operation of a distribution network with dual sources, in which there might be large circulating power flow. A unified power flow controller (UPFC) has the powerful capability to adjust the power flow, but it would face a technoeconomic bottleneck when applied to the distribution system. Based on the constant current load model, the power flow distribution of a normally closed‐loop distribution network with dual sources is analyzed, and the relationship between the network loss, the voltage deviation of load nodes, and the compensated voltage is deduced. Then, the optimal power flow control model is presented considering such economic factors as the network loss, the voltage deviation of load nodes, and the cost of the apparatus used to produce the compensated voltage. In order to simplify the problem of multiobjective optimization into a single‐objective optimization model, the fuzzy membership functions and their weight coefficients of the network loss, the voltage deviation, and the UPFC's cost are designed, and the weights are determined according to their contribution in economy. The optimal control model is solved with the global optimal algorithm. Simulation results based on PSCAD prove that this method can ensure overall economy of the system with balancing the power distribution, controlling the node voltage deviation, and decreasing the active power loss of the network effectively. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制技术

针对城市电网分层分区网架供电能力不足、负载不均衡、安全可靠性差等问题,提出一种支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制策略。首先,针对城市电网安全经济运行需求建立了稳态和暂态优化控制目标;其次,建立了计及负载均衡和网络损耗的综合评价指标,采用逐步逼近法快速求解柔性直流最优功率,以实现稳态下城市电网潮流最优控制;设计了基于换流站功率裕度的多端柔性直流自适应下垂控制策略,合理分配故障后各分区紧急功率支援,同时减小直流电压偏差。以郑州城市电网实际算例仿真验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

计及统一潮流控制器的无功优化研究

以统一潮流控制器(UPFC)为代表的灵活交流输电系统(FACTS)技术可以实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性。基于内点优化方法,提出了计及UPFC的无功优化模型,以系统网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行了优化分析。在IEEE-14节点系统测试中发现,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性。算例就系统网损对装设UPFC前后进行了比较,并给出了最后控制方案下UPFC的参数值,结果表明该方法是可行、有效的。     

计及UPFC的电力系统无功优化

以统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)为代表的灵活交流输电技术(flexible AC transmission system,FACTS)可实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性。该文基于内点优化方法,提出计及UPFC的无功优化模型,以系统有功网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行优化分析。在IEEE-30节点系统测试中发现,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性。算例就系统网损和电压指标对装设UPFC前后进行比较,并给出最优控制方案下UPFC的参数值。结果表明该方法是可行的、有效的,取得很好的效果。     

阻抗隔离型中压并联式UPS控制策略研究

UPS作为高敏感、大容量负荷的电力保障设备,能在电网受到扰动或发生故障时为负荷提供安全可靠的供电。提出了一种适用于并联连接至中压配电网的阻抗隔离型UPS的控制设计思路。为使UPS外部输出特性兼具响应速度和抗扰性能,内部三相逆变器采用了基于电压控制型虚拟同步发电机技术的功率控制及电压电流双闭环控制,配合电网电压和频率偏差响应,保证负载电压稳定,并实现网侧接近单位功率因数运行;设计了电网故障的隔离及故障恢复后的准同步并网控制策略,实现UPS系统离并网过程的无缝切换。最后在PSCAD/EMTDC上搭建了UPS系统运行的仿真模型,验证了所研究拓扑及控制策略的有效性和可行性。     

基于断面负载均衡度的统一潮流控制器潮流优化控制方法

区域间断面的输电能力主要受限于重载通道的热稳极限,同时关键输电断面对于电网的安全稳定运行具有重要意义。文中提出一种针对断面输电能力受限和潮流分布不均的统一潮流控制器(UPFC)控制方法。定义了断面负载均衡度这一指标,为评估UPFC的潮流控制效果、UPFC对断面潮流分布的优化作用提供了可量化的指标。以江苏省苏州市500 kV UPFC科技示范工程为例,从三相永久性N-1故障、稳态运行和锦苏直流闭锁3种工况提出了相应的UPFC控制方法。仿真结果表明,基于所提指标的UPFC控制方法可以达到改善断面输电能力和潮流分布的目的,同时提高电网的安全稳定性。     

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。     

统一潮流控制器在风电机组并网运行中的应用

大规模风电并网改变了原来电网的潮流分布、线路传输功率以及电网故障时的暂态特性。将统一潮流控制器(UPFC)应用于异步风电机组并网的环形输电网络模型中,研究UPFC改善风电并网的性能。通过设计UPFC并联侧的双闭环反馈控制,设置风电输出线路三相短路故障来研究UPFC提高风电场低电压穿越能力。再建立UPFC串联侧有功与无功的独立控制系统,向输电线路输出补偿电压,研究其优化风电并网系统的潮流分布能力。在Matlab/Simulink软件中建立模型,仿真结果表明基于UPFC强大的无功补偿能力与潮流控制能力,UPFC能够显著提高风电并网的低电压穿越能力和优化潮流分布。