基于SNOP的配电网运行优化及分析

智能配电网的发展逐渐推动着配电网供电模式的改革,SNOP(soft normally open point)是代替联络开关的一种电力电子装置,它的引入彻底改变了配电网供电方式,给配电网的运行带来了诸多益处。首先,对SNOP的功能和原理进行详细介绍;然后,描述了SNOP的运行边界,提出含SNOP的配电网运行优化模型;最后,将SNOP优化效果和网络重构进行详细对比分析,从静态潮流优化、动态潮流优化、实时调整3个方面验证了SNOP的优势和潜在效益。     

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。     

含SNOP的柔性互联配电网无功优化技术研究评述

分布式电源、储能装置和电动汽车充电桩的接入不可避免地加剧了柔性互联配电网的电压和负荷波动,并参与了配电网的运行优化与控制,SNOP(soft normally open point,SNOP)的引入有效地提高了对分布式电源和波动负荷的消纳能力,因此对含SNOP的柔性互联配电网研究分析也显得尤为重要。首先分析柔性互联配电网系统拓扑;其次在对SNOP原理和功能详细介绍下,分析不同情况SNOP的运行控制方式和特点;然后建立了多端SNOP在计及和忽略损耗下的约束条件及优化模型,分析对比了含SNOP的柔性互联配电网无功优化关键技术;最后提出了含SNOP的柔性互联配电网无功优化中的问题和研究方向。     

城市配电网柔性互联系统故障重构研究

柔性电力电子开关(Soft Normally Open Point,SNOP)用于替代传统配电网中的联络开关,文中对SNOP单侧交流系统故障后进行恢复重构研究。SNOP在配电网故障后可提供电压支撑作用,在配电网故障恢复重构研究时,除了要考虑系统运行约束条件外,还需考虑SNOP的运行特性。文中首先建立了SNOP的潮流稳态模型;通过牛拉法潮流计算去掉不符合系统运行约束条件的开关组合;然后以二进制粒子群算法(Binary Particle Swarm Optimization,BPSO)为基础,建立以重要失电负荷最少、网损最小、开关操作数最少为目标函数,设置潮流、电压、电流等约束条件,寻求故障重构的最优开关组合。最后以两个IEEE33节点算例互联为例用matlab仿真,验证所建立模型和算法的可行性。     

兼顾网损优化效益与投资成本的SNOP容量规划方法

智能软开关（soft normally open point, SNOP）在配电网潮流控制方面具有强大能力,但是SNOP极高的投资成本限制了其在配电网的应用。提出一种综合考虑SNOP网损收益及投资成本的最优规划方法。首先,基于SNOP寿命周期,按时间序列合理构建电网运行场景,根据SNOP及系统运行状态约束,分析不同容量条件下SNOP的降损收益;其次,根据模块化多电平换流器拓扑结构对SNOP成本进行详细分析,对SNOP容量与成本关系进行线性拟合;最后,充分考虑日常运营中降网损收益与SNOP投资运行成本,给出SNOP最优安装位置与容量配置的规划方案。仿真算例表明,受SNOP高投资运行成本限制,在大多数仿真条件下配电网仅安装一个SNOP为可行规划方案,可为主动配电网规划提供参考。     

基于SNOP的主动配电网多时间尺度优化策略

针对主动配电网（active distribution network, AND)中分布式电源和负荷随机波动的特点,提出了基于软常开开关（soft normally open point, SNOP）的主动配电系统多时间尺度控制策略。考虑SNOP的运行工作特性,提出了在长时间尺度上通过配电网全局优化策略实现对SNOP输出进行控制,在短时间尺度上通过引入电压波动迟滞控制实现对SNOP输出参考值的动态调整,以维持线路电压平稳,提升分布式电源的消纳能力。在改进的IEEE 33节点系统中,进行了长时间尺度全局优化、短时间尺度动态调整分析,并对SNOP的安装位置、容量和数量进行了讨论。结果表明,基于SNOP的主动配电系统多时间尺度优化策略是有效可行的,且UPFC型SNOP较B2B型有更小的容量需求。     

基于网络重构与SNOP协调控制的交直流混合高压配电网阻塞管控模型

传统交流系统的负荷转供依赖倒闸重构操作,机械过程响应速度慢、操作流程复杂,已经无法有效地缓解结构复杂、负荷快速大幅波动的城市高压配网中的局部运行阻塞,交直流混合配电网具有拓扑灵活、潮流可控的优势,可以利用电力电子换流设备加入可控直流环节提升线路的传输能力,实现负载均衡和连续快速转供,提出将城市配网中的部分交流联络开关改造为背靠背电压源型换流器(VSC)控制的智能软开关(SNOP),这种交直流组网方式在融入可控直流环节的同时最大限度的保留了原有交流配电系统的存量资产,在此基础上建立SNOP端口功率控制与高压配电网供电路径转换的联合运行优化模型,算例验证数据表明此方案充分利用了SNOP对线路潮流的灵活控制,根据负荷变化动态建立传输路径,有效缓解了局部运行阻塞,同时控制成本更低,还能减少备供线路的投资。     

柔性配电系统故障区间鲁棒优化恢复

柔性多状态开关(soft normal open points,SNOP)接入配电网可实现负荷的不间断供电,而且能改善故障期间网络的电能质量。该文首先建立SNOP的数学模型,分析在正常状态下SNOP控制方式和潮流方向,以及故障状态下与配电自动化相配合的过程。然后,建立两阶段故障恢复模型,第一阶段以失负荷风险最小为目标函数,求解获得开关状态与SNOP各端口功率变化范围;不改变网络拓扑,第二阶段引入区间数描述分布式电源和负荷预测的不确定性,将鲁棒优化应用于故障恢复期间的运行状态优化,并对不满足约束的情况进行拓扑调整后重新优化。最后,以三端SNOP连接的3个IEEE33节点系统作为测试算例,分析误差,分布式电源渗透率和SNOP单端容量/线路容量对优化策略的影响。     

一种联络开关和智能软开关并存的配电网运行时序优化方法

智能软开关(soft normally open point,SNOP)是一种取代传统联络开关的新型智能配电装置,SNOP的应用将极大地提高配电系统运行的灵活性和可控性。但考虑到接入和运行成本,未来的配电系统运行可能要面临同时考虑SNOP和联络开关的情形。首先,研究联络开关和SNOP并存时配电网运行的时序优化模型,该问题在数学上属于混合整数非线性优化问题;进而提出一种基于模拟退火(simulated annealing,SA)和锥优化(conic programming,CP)的混合优化算法进行求解,算法利用SA实现开关状态的快速求解,利用CP实现SNOP传输功率的准确计算,能够实现大规模混合整数非线性优化问题的快速、准确求解,并满足时序优化问题的计算需求。最后,在IEEE 33节点算例上,对所提出的运行优化模型和求解算法进行分析和验证。     

基于改进差分灰狼算法的主动配电网优化重构

为提高主动配电网（Active Distribution Network,ADN）重构的经济性和稳定性，以主动配电网有功网络损耗最小和系统电压偏移指数最低作为目标函数，建立了主动配电网优化重构模型，利用目标规划法构建适应度函数，将多目标优化问题转化为单目标进行求解。采用差分进化算法和Tent混沌映射对灰狼优化算法进行改进，以提高算法的优化性能。运用改进差分灰狼优化算法（Improved Differential Grey Wolf Optimization,IDEGWO）对主动配电网优化重构模型进行求解，并与其他算法对比，算例分析结果表明，改进差分灰狼优化算法在迭代次数和收敛精度方面均优于其他算法，按照IDEGWO算法优化方案重构后的有功网络损耗和系统电压偏移指数分别为57.91 kW和0.785 6，主动配电网系统重构后的经济性和稳定性均得到了显著提升，验证了模型的正确性及求解方法的优越性。     

含分布式电源优化调度的配电网络重构

配电网络重构是配电网优化的重要措施,分布式电源（DG）接入配电网将改变网络潮流分布,直接影响网络重构结果,而网络重构引起的DG相对位置变化也将引起DG最优输出功率的变化,进行单个优化不能达到整体最优的效果。针对这一问题提出了一种含分布式电源优化调度的配电网络重构方法。采用改进最小生成树算法和改进粒子群算法将网络重构和DG的优化调度相结合进行交叉迭代。首先,进行DG的优化调度;其次,进行网络重构。只要网络结构发生变化,就需要重新进行DG优化调度,直到重构和DG优化调度均无操作时算法收敛,停止计算。实际算例表明,该方法能有效降低配电网的网络损耗、改善电压质量,可以达到配电网总体最优。     

基于引力搜索算法的含分布式电源配电网重构

分布式电源接入配电网将直接改变潮流分布,而网络重构通过改变开关的开合状态以提高供电的可靠性和经济性。以降低网损和缺供电量为目标,以可调度DG的有功输出和开关状态为优化变量,建立多目标协调优化的配电网络重构的数学模型。将引力搜索算法、Pareto最优解理论和模糊决策理论相结合,提出了求解上述模型的多目标混合优化方法,以实现配电网结构和DG出力的协同优化。通过对IEEE33节点测试系统的仿真结果,表明所提出方法能够实现DG出力和网络重构的综合优化和多目标优化,并且在全局寻优能力和收敛速度上表现出色。     

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。     

基于前推回代法的多供区互联配电网潮流计算

随着柔性多状态开关(SNOP)的出现和应用,现代配电网多电压等级、多平衡节点的供区互联运行模式将成为常态。这将使得配电网出现合环且多环运行,也使得在线优化调度运行成为可能,因此,对于多供区多馈线互联的大规模配电网的潮流计算方法提出了新的需求。文中通过将实际工程中采用SNOP互联合环运行的大规模多平衡节点配电网络,依据每个平衡节点所辐射区域对多环进行拆解,进而实现对配电网的分块处理,然后基于广度优先搜索算法对节点进行分区分层编号,同时,采用改进的前推回代法,针对SNOP的PV运行模式,通过无功分摊法预估PV节点的无功功率初值,再由功率相加法得到PV节点的无功功率变化量,将其转化为前推回代法可处理的PQ节点。最后,通过某地实际396节点配电网的潮流计算结果表明所提方法有效且快速。     

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。     

三相不平衡有源配电网鲁棒动态重构

考虑配电网的三相不平衡运行和注入功率不确定性可以提高网络重构方案的优化效果和应用价值。首先,对考虑不确定性的分布式电源和负荷注入功率进行仿射数建模,划分重构时段,以有功网损最优为目标函数,基于三相Distflow潮流方程建立含不确定性预算的配电网两阶段鲁棒动态重构数学模型。为高效求解该模型,引入最佳等距分段线性逼近法对模型进行精度可控的线性松弛,并使用列约束生产算法迭代求解。采用标准化配电测试系统验证所提鲁棒动态重构模型的可行性和有效性,通过控制不确定性预算可进一步调节重构方案的保守性和鲁棒性。