青岛智能配电网建设中继电保护的配置及整定计算

青岛智能配电网建设中密集的继电保护配置方案,对其定值的整定计算提出了很高的要求。讨论了青岛智能配电网试点采用的继电保护配置方案,对其采用的智能快速面保护和分界负荷开关提出了相关定值整定计算原则。     

智能配电网层次化保护控制系统

具有交互和自愈特征的智能配电网使配电网的保护控制系统面临新的挑战,对此探讨了智能配电网的层次化保护控制系统,该系统可通过主站层、区域层、终端层之间层次化的协调配合,实现配电网故障时准确的定位、隔离和快速网络重构,提高配电网供电可靠性。研究了负荷开关条件下的故障快速隔离方法,该方法由跳闸判据和故障隔离判据构成,能瞬时切除故障,以最小范围顺序隔离故障区域,满足相应的选择性和灵敏度要求。同时,还分析了配电网区域备用电源自动投入方法,通过与分布式配电终端的配合,实现配电网故障处理后的快速自愈。     

智能配电网自愈相关技术及其框架研究

就智能配电网运行问题提出了智能配电网的自愈,重点研究了智能配电网自愈控制的相关技术,包括：故障定位、智能开关控制、重构和DFACTS等技术,最后给出了一种新型的智能配电网自愈框架体系,为我国智能配电网自愈的进一步研究和发展提供了很好的借鉴     

实现可靠自动转供的城市配电网改造规划

分析了目前中压配电网环网线路转供率不高的成因,提出了在中区内通过支路联络开关优化部分负荷的接入点、降低主干馈线负载率,以最小的改造代价即可满足转供安全校验条件的规划策略。以此构建了基于Distflow潮流的辐射状配电网馈线负荷均衡优化模型,满足馈线对"N-1"负荷校验约束及网络拓扑约束。通过二阶锥松弛技术对该混合整数非凸非线性规划进行凸松弛,使原问题转化为可高效求解的混合整数二阶锥问题进行求解。为验证该模型的可行性与有效性,采用68节点和34节点配电系统对该模型进行了仿真测试,表明仅通过重构的手段即可使馈线满足联络开关自动转供的要求,并在一定程度上提高了配电网运行的经济性。     

基于混合整数线性规划的配电网自愈优化方

为了实现配电网故障情况下的恢复重构,并使之经济、可靠运行,提出了一种智能配电网的自愈优化策略。该策略以开关状态和分布式电源功率为控制变量,建立基于基尔霍夫定律的电压、电流模型,模型中状态变量受物理条件的约束,使用多种方法将约束线性化。将负荷恢复优先级策略加入目标函数,而不是仅根据需求恢复负荷。将该方法作为一个混合整数线性规划(MILP)问题,通过数学方法求解,保证了解的全局最优性。将该策略应用在IEEE16和33节点系统中进行仿真分析,仿真结果验证了所提模型的合理性及有效性。     

考虑敏感负荷需求和直流故障恢复能力的交直流混合配电网开关配置

通过合理配置隔离开关和断路器可以提升交直流混合配电网的可靠性.提出一种综合考虑敏感负荷可靠性需求和直流故障恢复能力的交直流混合配电网开关优化配置方法.针对敏感负荷的可靠性需求,建立兼顾经济性、停电次数与停电时间的开关优化配置模型;根据交直流混合配电网中不同类型元件故障导致负荷点停运时间的差异,同时考虑电压源换流器控制模型切换以及直流线路中负荷极间切换的故障恢复方式,对最小割集法进行改进,增加元件划分类型并建立接线切换域,实现计及交直流混合配电网恢复能力的可靠性指标的准确计算.算例结果验证了所提方法的合理性与有效性.     

智能配电网自愈控制技术研究与应用

智能配电网自愈控制是在配电网不同层次和区域内实施充分协调并优化的控制策略,使其具有自我感知、自我诊断、自我决策和自我恢复的能力,实现配电网在不同状态下的安全、可靠与经济运行。对国家"863计划"课题"智能配电网自愈控制技术研究与开发"的主要研究内容、成果及示范应用情况进行了重点介绍。课题系统性地提出了智能配电网自愈控制理论和控制策略,研制了智能配电网自愈控制统一支撑平台与自愈控制系统,以及保护测控一体化终端和故障定位指示装置。以广东金融高新技术服务区为依托,建成含多种分布式电源及储能系统的智能配电网自愈控制示范区。现场模拟故障试验表明,自愈控制系统达到了预定目标,为智能配电网自愈控制技术在我国的推广应用奠了定坚实的基础。     

面向配电网弹性提升的智能软开关鲁棒优化

研究了自然灾害场景下提升配电网弹性的智能软开关(SNOP)优化配置问题。综合考虑SNOP的功能特性与运行边界,建立了面向配电网弹性提升的SNOP配置三层防御-攻击-防御优化模型,并提出了求解该模型的两阶段鲁棒优化方法——列约束生成(CCG)算法。以IEEE 33节点为例,对所述模型和求解算法进行验证,结果表明所得的SNOP优化配置与运行方案可显著提升灾害场景下的配电网弹性,降低供电负荷损失量。     

智能配电网自愈控制技术

自愈是智能配电系统的重要特征。智能配电网自愈控制是解决中国配电网长期以来存在的设备利用率低、供电可靠性低、线损率高等关键问题的核心技术。首先介绍了智能配电网自愈控制的目标、技术方案与实施条件,在此基础上介绍了自愈控制研究与示范中的关键科学问题,包括智能配电网仿真、分析与试验,智能决策与网络重构,故障特性与保护,关键负荷保障等技术。最后,分析了智能配电网自愈控制技术研究与应用面临的问题与挑战。     

智能配电网应用差动保护技术相关问题研究

差动保护技术应用于智能配电网,存在配电网拓扑变化频繁导致相关参数配置维护工作量大和配电网多等通信方式。馈线中既有断路器又有负荷开关混合组网的适应性的问题。对上述问题进行了分析研究,提出了相应的解决方案,分别提出了拓扑变化自适应,多种通信方式下的全网数据同步和对时、断路器负荷开关混合组网的故障处理。基于提出的解决方案,研制了应用于智能配电网的差动保护设备样机,在基于RTDS的仿真测试环境和示范工程应用中验证了提出的相应问题解决方案的可行性。     

基于超短期负荷预测的智能配电网状态估计

状态估计作为智能配电网自愈控制的数据出口和态势感知工具的核心板块,需要在1个数据采集周期内对全网进行1次状态估计计算,传统的配电网状态估计算法不能满足以上要求,需要研究高效的配电网状态估计算法。提出了一种基于超短期负荷预测的智能配电网的状态估计方法,为自愈控制状态评估模块和潮流计算模块提供所需数据。该算法将预测速度快、预测精度高的超短期负荷预测技术引入智能配电网状态估计,实时预测节点负荷,实现了配电系统节点负荷的实时跟踪;采用指数函数抑制不良数据的影响,提高了状态估计的精度;利用配电网潮流计算的前推回代算法计算状态变量的初始幅值和相角,提高了算法的收敛性;考虑了分布式电源接入,体现了智能电网透明开放的特点。基于IEEE36节点标准算例的计算分析,验证了算法的有效性。     

智能配电网自愈控制系统技术研究与设计

对自愈、自愈能力、自愈控制、智能配电网自愈控制等智能配电网自愈控制系统相关的概念进行了介绍。围绕智能配电网自愈控制系统的目标和实现策略,介绍了智能配电网自愈控制系统相关的关键技术,分析了智能配电网自愈控制系统应具有的功能,对智能配电网自愈控制系统的架构、接口和相关指标进行了设计。所设计开发的智能配电网自愈控制系统已经成功应用于示范工程现场。示范工程现场实际应用表明,所设计开发的智能配电网自愈控制系统能够满足智能配电网自愈控制的实际需求。     

应对极端灾害的韧性配电网自动开关优化配置

以台风灾害为例研究了考虑配电网抗灾韧性的自动开关优化配置模型。首先考虑台风风场、配电系统故障状态、系统负荷的不确定性,生成随机场景。其次分析台风灾害期间的配电网故障处理及供电恢复过程中的负荷区域供电状态,将自动开关优化配置问题进行建模,转换为两阶段的混合整数线性规划框架,第一阶段获取以投资运维费用和韧性成本的总费用最小为目标的自动开关配置方案,第二阶段求解以台风期间系统韧性指标最小为目标的负荷区域供电状态。最后,以IEEE 33节点系统为算例进行仿真分析,仿真结果表明所提出的模型应用自动开关配置方案后,具有较好的经济效益和韧性提升效率。     

基于最大供电能力的智能配电网规划与运行新思路

探讨了智能电网背景下的配电网建设规划和运行新模式,提出了配电系统高效规划建设与运行的理念。首先,指出快速网络转供能力是未来智能配电网一个新的边界条件,并介绍了计及该边界条件的供电能力理论。然后,在此基础上对目前中国配电网发展面临的问题进行了探讨:大量建设改造后的配电网具备很大的供电能力挖掘空间,通过网架优化能达到降低容载比和大量节约电网投资的效果;配电自动化等二次系统投资的主要效益在于提高一次系统的利用率;复杂的联络配电网络存在简化的必要性和可行性;网架结构和导线型号在标准化的同时也应具有个性化特点;智能配电网调度运行的发展方向是建立基于安全监视、报警、控制及优化安全框架的高效运行体系。最后,提出了适用于成熟配电网的基于供电能力优化的新规划思路,并给出示例。其特点是优先利用已有网络消纳新增负荷,其次再考虑新增变电容量。     

智能变电站过程层用交换机的研制

简述了目前智能变电站的常用网络架构,从电源、存储转发时延、温度范围、吞吐量、强电磁干扰下的零丢包技术、环网自愈时间、组播流量控制和优先级、网络安全控制几方面分析了智能变电站过程层对过程层交换机的需求。提出了一种智能变电站过程层交换机的研制方案,并从组网方式设计、硬件实现和软件实现3个方面详细阐述了该方案,介绍了软件架构...     

基于多代理技术的有源配电网供电恢复策略

针对有源配电网发生故障后的快速供电恢复需求,提出基于多代理技术的自愈恢复系统。该系统采用分层协调的恢复模式,由下层区域代理为本区域发起供电恢复进程,上层馈线代理协调处理下层代理间的冲突。提出功率平衡度和转供容量裕度指标,基于该指标,当配电网故障隔离后,非故障失电馈线被分解为多个独立的区域,自愈系统能通过微网聚合恢复失电区域的供电,还可利用联络开关对孤岛区域进行负荷转供,达成综合恢复供电的目标。在供电恢复过程中,同时考虑馈线电压和电流的约束限制,保证系统在故障恢复后的安全稳定运行。在DIgSILENT软件上搭建含分布式电源的4馈线配电系统,仿真结果验证了所提策略的可行性和有效性。     

基于改进的自适应遗传算法的智能配电网重构研究

配电网故障恢复重构是智能配电网实现自愈功能的控制手段。采用改进的自适应遗传算法进行配电网故障后的恢复重构：根据接入分布式电源的配电网的特点提出基于环路的编码策略,可以减少表示孤岛的不可行解;自适应的交叉率、变异率使算法可以根据种群进化情况改变,保护优秀个体;自适应的种群规模是基于个体寿命和规模控制,可以提高遗传算法的收敛性能。通过IEEE33节点配电网络中对算法进行仿真验证,表明分布式电源的接入可以有效地降低网络损耗;对比其他算法,具有更快的收敛速度和更好的稳定性。     

基于贪心流量调度的智能变电站过程层网络拓扑高可用无缝冗余配置方法

泛在电力物联网背景下,智能变电站中负责运行状态上传与控制命令下达的过程层网络负载将急剧升高。传统IEC61850标准协议中的高可用性无缝冗余(High-Availability Seamless Redundancy,HSR)通信链路配置方法由于数据副本在存在环路的网络内循环产生额外流量与额外传输延时,存在信息传输实时性差的缺点。因此,提出基于贪心流量优化算法的过程层网络拓扑高冗余无缝配置方法。首先,在分析采用HSR技术的智能变电站过程层网络工作原理的技术上,提出两种高可用性无缝冗余配置方案:交叉(Cross-Links,CLs)方案与四连通环(Four-Connected Rings,FCRs)方案。其次,为避免过程层网络在流量汇聚时易产生拥塞导致传输时效性变差,提出基于贪心算法的流量调度策略。最后,基于Opnet的变电站仿真算例表明,与传统网络拓扑配置方案相比,所提方案的数据平均传输跳数与传统拓扑方案比下降50%,而采用贪心算法的过程层网络流量调度策略在数据拥塞时的传输延时、丢包率和吞吐量衰退服务分别降低32.7%,63.5%和33.3%。因此,所提方案能够显著提升智能变电站过程层网络性能。