含柔性多状态开关的配电网分布式自适应控制EI北大核心CSCD

柔性多状态开关是一种具有潮流互济和电压支撑功能的新型电力电子装置。考虑到未来配电系统的较强随机性、快速变化性以及对主动优化和响应时间的需求,针对含柔性多状态开关的配电网,需要对分布式自适应控制技术进行研究。该文提出基于多智能体系统的分布式自适应控制基本思路,构建含柔性多状态开关的配电网控制总体架构;提出基于考虑约束条件的改进离散一致性算法和无模型自适应控制理论的控制策略,实现馈线负载率和电压的分布式自适应控制;通过改进的33节点配电网,验证了该方法的有效性,并进一步比较分析了控制效果以及控制策略的适用性。     

三端柔性多状态开关运行控制与示范应用

分布式能源的广泛接入可能会导致诸如配电网电压越限和网络堵塞等多种问题。柔性多状态开关（flexible distribution multi-state switch, FDS）是一种调节能力强、控制灵活性高的新型电力电子设备,可以有效解决间歇性分布式电源（distributed generators, DGs）高比例接入所引起的一系列问题。三端柔性多状态开关可以更安全、可靠和快速地调节系统潮流,通过对有功功率和无功功率的快速、精准控制,进一步实现馈线之间的柔性互联,从而改善系统电压水平,提高供电可靠性。介绍了广东佛山柔性多状态开关示范工程的基本情况,提出含柔性多状态开关的配电网故障自愈控制策略,建立含柔性多状态开关的配电网运行优化和自愈控制的统一模型,并在示范工程实际算例上分析了柔性多状态开关对改善配电网运行状态的作用。结果表明,柔性多状态开关的应用可以有效地改善配电网电压分布,同时提高供电可靠性。     

基于柔性多状态开关的配电网电压波动越限抑制方法

风电、光伏等可再生能源具有波动性和随机性,当其接入配电网时可能会造成配电网电压波动甚至越限。研究了含分布式电源的配电网电压越限问题的模型,以柔性多状态开关换流站示范工程为例,分析了柔性多状态开关的工作原理以及含柔性多状态开关的配电网对分布式电源的消纳能力。提出了在未知分布式电源出力和网络拓扑结构的情况下,采用由柔性多状态开关施加功率扰动的方法得到节点电压对有功功率和无功功率的灵敏度系数,进而调整流过柔性多状态开关各端口变流器的功率,使电压回到合理范围内。通过仿真验证了所提调控策略的有效性,解决了配电网电压波动越限的问题。     

基于柔性多状态开关的配电网电压波动平抑策略

由于分布式电源出力的波动性与随机性,其接入配电网后会造成电压波动问题。为此,提出了基于柔性多状态开关(flexiblemulti-stateswitch,FMSS)的电压波动平抑策略,利用柔性多状态开关的灵活调控能力对电压波动进行抑制。首先通过分析分布式电源与柔性多状态开关出力对配电网电压分布的影响,阐述了柔性多状态开关抑制电压波动的原理。然后建立了以配电网和柔性多状态开关运行状态为约束条件、以电压波动最小为目标函数的含柔性多状态开关的配网运行模型,通过粒子群算法(particleswarm optimization,PSO)进行优化求解,并提出了一种考虑时序电压变化量的电压波动指标。以三端口柔性多状态开关连接3个IEEE33节点网络为算例,通过仿真实验实现并验证了所提策略,检验了所提指标的可行性。仿真结果表明,所提策略在分布式电源接入情况下对配电网电压波动有良好的抑制效果。     

交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略

交直流配电网中受端弱交流配电网电压调节能力较弱,需要直流配电网提供功率支撑,而直流配电网受到自身和交流配电网的双重影响,导致直流电压偏差较大且低惯性特征更加明显.对此,文中引入柔性多状态开关(SNOP),并提出一种交直流电压自适应控制策略.首先,分析交流电网电压扰动对直流电压动态响应和惯性调节过程的影响机理,通过设计电压前馈控制方法有效抑制了扰动作用.其次,针对弱交流配电网调节能力不足的问题,设计自适应功率补偿控制方法,使得SNOP能够根据工作点处电压变化量自适应地补偿功率缺额,同时分析了该功率需求对于直流电压偏差的影响;在此基础上针对直流系统,综合考虑直流电压偏差与电压变化率设计了改进的自适应虚拟惯性控制方法,并分析主要控制参数变化对直流系统稳定性的影响,提升了直流系统惯性.最后,在MATLAB/Simulink中搭建交直流混合配电网仿真模型,验证了控制策略的有效性.     

柔性配电网接入分布式电源的架构分析与仿真研究

能够接纳分布式电源的柔性配电网是将来智能配电网的主要特点。首先,建立了含柔性开关(SOP)的配电系统基本架构,依据各分布式电源的特点,把光伏、风机和储能装置接进配电网的交流或直流区域;然后,分析了SOP的数学模型及其主要运行控制策略;最后,通过变流器的控制模式和运行策略的灵活切换,基于柔性配电网做了如下仿真实验:馈线的出力优化均衡、不间断转供电及能量调度。仿真验证了含SOP的交直流柔性配电网系统架构具有能够接纳分布式电源和控制灵活等方面的优越性。     

交直流主动配电网多无功源协调的电压控制策略

为解决分布式电源高渗透率的交直流主动配电网因分布式电源出力波动及负荷变化等造成的电压越限问题,提出了利用柔性直流装置、分布式电源及离散无功设备等多无功源构建的主动配电网电压控制策略。将配电网电压运行状态划分为3种:(1)正常状态下进行全局优化,通过离散无功设备的静态无功功率置换出柔性直流装置的动态无功功率,提高配电网动态无功储备容量;(2)预警状态下通过多无功源就地控制与集中控制相互协调,实现轻度电压越限节点的校正控制;(3)紧急状态下利用柔性直流装置对电压越限节点快速紧急支援,实现配电网过渡到预警状态或恢复到正常状态。利用IEEE 33节点系统进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果表明该策略提高了系统的动态无功储备容量,实现了配电网电压的有效控制。     

柔性多状态开关在智能配电网中的应用

柔性多状态开关是一种代替传统联络开关的电力电子装备,它能够满足智能配电网分布式电源的消纳、高供电可靠性等定制电力需求。本文对实现配电网柔性互联的柔性多状态开关的数学模型和工作原理进行详细分析,提出实现双端配电网络柔性互联的控制方式,并对双端配电网络在不同电压等级、电网频率、电压、相位下的柔性互联进行仿真分析。仿真结果证明了柔性多状态开关的可行性和优越性。     

基于柔性多状态开关互联的配电网平滑转供策略

配电网主要以“闭环设计、开环运行”为主，一旦上级馈线发生故障，就极易造成分布式电源脱网和负载停电，影响配电网安全稳定运行。针对传统基于交流联络开关的配电网转供方式难以避免短时停电和转供冲击的问题，提出一种基于柔性多状态开关(Flexible Multi State Switch,FMSS)互联的配电网平滑转供策略，建立FMSS互联配电网转供模型，设计ESS协同FMSS的配电网平滑转供控制策略，FMSS由并网模式的恒功率控制切换至离网模式的恒频恒压控制，ESS采用全过程下垂控制，平抑切换过程中的频率电压波动。在PSCAD/EMTDC建立基于柔性多状态开关互联的配电网模型，对比无ESS和无平滑手段的方式，验证所提策略平抑转供冲击的有效性。     

考虑光储协调的配电网多阶段就地-分布式电压控制策略

针对高渗透率光伏并网点附近线路的电压越限问题,基于对含分布式电源配电网的功率调压原理的分析,提出了考虑光储协调的多阶段电压控制方法。采用切比雪夫多项式滤波方法改进基于一致性原理迭代的分布式控制方式,有效加快了分布式控制的收敛速度;提出了多阶段就地-分布式电压控制策略,包括光伏逆变器就地无功补偿的阶段Ⅰ调压、全网光伏逆变器分布式无功调节的阶段Ⅱ调压、全网储能一致性分布式有功调节的阶段Ⅲ调压。以改进的某实际55节点中压配电系统为算例进行仿真,验证了所提多阶段就地-分布式电压控制策略的有效性和优越性。     

含高渗透率光伏的配电网分布式电压控制

随着分布式光伏在配电网中渗透率的不断提高,配电网电压越限问题日益受到关注。高光伏发电功率与低负荷需求间的不平衡易造成潮流倒送,进而引起线路过电压问题。在深入分析分布式光伏系统电压调节能力的基础上,提出了配电网分布式电压控制策略,通过光伏系统的无功协调补偿和有功优化缩减实现了电压的低成本快速控制。所发展的控制方案具备配电网拓扑变化下的自适应能力。通过对改进的IEEE 33节点系统算例进行仿真验证了所提电压控制策略的有效性。     

分布式光伏就地自适应电压控制策略研究

随着分布式光伏发电系统规模化、多点接入配电网,其对配电网的运行控制、调度管理等方面的影响也逐渐凸显,其中无功电压控制问题是较为显著的问题之一。分布式光伏发电系统的输出电能受到光照、气候等自然因素的影响,具有较强的随机性、间歇性与波动性,难以准确预测。另外,分布式光伏海量接入,难以对所有光伏额外整合测量设备和控制设备,部分光伏难以观测和控制。鉴于此,针对分布式光伏规模化并网场景,综合考虑并网分布式光伏的不可控和不可调度特性,提出分布式光伏就地自适应电压控制策略。针对配电网多种运行工况提出电压期望值自适应调整方案,进而采用就地的、智能的自适应方法来调节电压。利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台,在多种仿真场景下仿真分析和比较了就地自适应电压控制策略的电压控制恢复效果,验证了所提电压控制策略的有效性和鲁棒性。     

基于柔性多状态开关的分布式电源 消纳技术评述

随着分布式电源(Distributed Generation,DG)在配电网中渗透率的不断提升,现有配电网结构、调控手段等限制了分布式电源的接入,降低了分布式电源的消纳能力。而柔性多状态开关的应用使配电网的调控能力、灵活度等多方面得到提高,因此对基于柔性多状态开关(Soft Open Point,SOP)背景下的分布式电源消纳技术进行研究具有十分重要的意义。文章介绍了常规消纳方法;从SOP的拓扑结构、数学模型、工作原理出发,在此基础上分析其控制策略;综述了基于SOP分布式电源消纳技术的优化策略;展望了消纳技术发展的新趋势以及当前研究所面临的挑战。     

光伏并网配电网中柔性环网开关的优化运行控制策略研究

分布式光伏发电的快速普及,使得配电网中光伏发电的比例日益提高。但大量光伏发电的并网运行却给配电网带来了一系列的电能质量问题。如何解决光伏大量接入带来的电压越限问题已经成为一个重点研究方向。柔性环网开关可以主动调节配电网的潮流,本文主要研究在光伏并网配电网中柔性环网开关的优化运行控制策略,重点解决电压越限问题。本文首先介绍了基于电压源型变流器的柔性环网开关的原理,分析了柔性环网开关稳定运行的约束条件,提出了一种基于扰动观察法的柔性环网开关实时优化运行控制策略,该方法不需要预先知道配电网的拓扑结构和参数,具有一定的工程实用价值。最后通过两个算例,验证了柔性环网开关有助于将光伏并网配电网的电压维持在正常水平内。     

柔性多状态开关新型复合控制策略

分布式电源的大量接入和电动汽车的快速普及成为现今配电网面临的双重挑战,同时当前配电网普遍存在闭环设计、开环运行的现象,导致配电网内馈线功率失衡现象严重。为解决上述问题,文中研究了用于配电网馈线互联的柔性多状态开关控制技术。基于柔性多状态开关接入方式和拓扑分析,分析了柔性多状态开关与两侧馈线进行功率交换的原理。然后提出了一种新型复合控制策略,直流母线电压由所有变流器共同控制,能够实现装置同时独立进行有功潮流调节和无功补偿两种功能。搭建了仿真模型和原理样机实验平台,进行了配电网两条馈线潮流控制和无功补偿功能验证。仿真和实验结果显示,所提出的控制策略有效可行。     

基于SNOP的柔性配电网中分布式电源最大准入容量计算

分布式电源高比例接入配电网,将会引起配电网潮流越限等问题,影响配电网安全运行。基于智能软开关的柔性配电网为提高分布式电源消纳能力提供了新的思路。智能软开关的动态双向功率调节能力,有助于改善配电网中电压瓶颈节点和传输容量瓶颈支路的运行状态,实现全网潮流主动协同管理,从而提高柔性配电网中分布式电源准入容量。首先建立了柔性配电网中分布式电源最大准入容量模型,基于配电系统的多节点特性,该模型属于高维非线性优化问题。然后根据实际场景和参数设置的不同,分为传统配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源自由接入3种情况进行分析,并采用多种群遗传算法求解得到全局最优解。最后使用IEEE 33节点配电系统进行算例分析,结果验证了柔性配电网中智能软开关的应用对分布式电源接入能力的提升作用。所提方法在获得柔性配电网中分布式电源准入容量的同时,可从规划角度得到分布式电源接入的最优容量和位置。     

基于FMSS的配电网馈线互联控制策略

现有的电力系统配电网亟需解决分布式电源大规模接入的问题,由于目前配电网一般设计时采用闭环方式,运行时采用开环方式,造成配电网内部会出现严重的馈线功率不平衡问题,常规开关等传统调控方法难以有效解决这类问题,而柔性多状态开关可以有效平衡馈线负载分配。针对这一问题,文中提出一种基于柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)的配电网馈线互联控制策略。在探讨了FMSS接入配电网原则与拓扑结构的基础上,研究了开关和两边馈线实现功率交换的机理,设计了相应的控制策略使得FMSS可以同步实现配电网有功潮流调节与无功补偿。搭建了FMSS的仿真模型与试验平台,从而对配电网馈线互联控制策略的可行性与有效性进行验证。试验结果表明,文中提出的基于FMSS的配电网馈线互联控制策略能够较好地实现有功潮流调节与无功补偿。     

柔性互联微网模式紧急切换平滑控制策略

微电网与柔性多状态开关构成的柔性互联多微网是构建以分布式电源为主的新型配电网的主要途径之一。为解决互联微网紧急状态下模式切换产生的冲击,提出微网和柔性多状态开关协调控制的平滑切换策略。分析功率调节、过渡状态、紧急控制3个阶段的特点,提出微网储能自适应下垂系数控制方法,解决切换时延过程源荷失衡造成的电压与频率稳定问题,提出协同相角补偿-协同控制切换-预同步的柔性多状态开关平滑切换方法,平抑切换瞬间柔性多状态开关初始相角和控制方式突变造成的冲击。利用PSCAD/EMTDC建立柔性互联微网仿真模型,验证所提策略可有效抑制微网模式紧急切换冲击,实现微网的持续安全稳定运行。     

基于储能型柔性多状态开关的直流微电网与交流配电网柔性互联策略

柔性多状态开关大多采用"刚性"的变流控制策略,导致其端口惯性与阻尼不足,直流微电网通过其接入时难以与交流配电网进行柔性互联,无法响应交流配电网调频调压.为此,提出一种基于储能型柔性多状态开关的直流微电网与交流配电网柔性互联策略,交直流端口统一采用虚拟电机控制,通过模拟电机的惯性和阻尼特性使交直流端口呈现柔性特性,同时针对馈线负荷不均衡问题提出一种考虑直流微电网功率交互的负荷均衡策略.仿真结果表明,所提策略能够降低直流微电网波动对交流配电网的冲击,增强直流母线电压的稳定性,主动响应交流配电网调频调压,实现了馈线负荷均衡,提升了柔性多状态开关的调控灵活性.     

考虑分布式储能参与的直流配电网电压柔性控制策略

针对多节点直流配电网电压稳定性差且控制困难的问题,提出一种考虑分布式储能参与的直流配电网电压柔性控制策略。首先,分析直流配电网的拓扑结构,指出了现有控制策略在多节点电压调节方面的不足以及分布式储能参与调压的可行性。其次,推导配电网中交直流接口的电压-频率耦合关系以及双向直流接口的级联下垂特性。针对配电网端口交直流断面,将交流电网的频率波动经虚拟惯性作用与直流电压波动建立联系,生成虚拟电压差以控制储能响应频率波动,减小直流配电网的接入对交流电网的影响。针对配电网-微网变流器断面,依据接口类型的不同设计分布式储能单元的控制策略,使其响应配电网节点电压的变化,增强功率波动时直流电压动态稳定性,减小配电网运行模式切换的可能性。该策略仅需本地节点信息,无需通信,可扩展性好。最后,建立典型的两端直流配电网的仿真模型,通过系统仿真证明了所提柔性电压控制策略的有效性。