基于一致性算法的柔性互联配电网负载均衡控制

传统配电网馈线负载均衡依赖网络重构来解决,但不能保障参与重构每回线路的负载动态均衡。强随机性分布式电源及冲击性负荷的高比例接入,加剧了配电网中馈线负载的实时不均衡,限制分布式电源接入容量。而网络重构动作过程的时间尺度较长,难以解决含高比例分布式电源的主动配电网负载不均衡问题。柔性互联配电网能够实现馈线间准确的潮流控制,显著有利主动配电网运行。为了解决有源配电网中馈线负载不均衡问题以及分布式电源的就地消纳,提出了一种动态调节的基于柔性互联的馈线经济负载率模型,提高了馈线运行的经济性的同时实现了分布式电源的就地消纳。同时将一致性算法与负载均衡控制策略相结合,避免了信息处理集中化的同时实现了非健全通信网络下系统的稳定运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建四端柔性互联配电网仿真模型验证了所提模型与控制策略有效性。     

下垂控制下柔性配电网有功功率调制技术

为解决传统配电网馈线负载不均衡情况,利用多端SOP构成柔性配电网,结合下垂控制提出一种基于均衡控制的功率调制技术;通过采集馈线送出功率实时调节下垂控制换流器的有功功率给定命令均衡接入多端SOP的各回馈线负载均衡.利用PSCAD/EMTDC搭建柔性配电网模型验证所提方法的有效性,对基于多端SOP的柔性配电网推广具有一定指导意义.     

基于智能直流配电中心的配电网有功功率调制技术

城市配电网的多回交流馈线通常采用闭环接线、开环运行模式,不具备线路相互之间的可控功率支持。利用背靠背多端换流器将多回10 k V线路柔性互联,可以将传统配电网的开环运行模式转变为闭环运行模式。本文针对采用直流配电中心柔性互联的多回10 k V线路,提出了一种基于负载均衡策略的直流功率实时调制技术,即利用馈线有功功率分配系数实现有功功率偏差控制,实现了多回线路之间的负载均衡。通过PSCAD/EMTDC仿真软件构建了一个含四端混合式子模块MMC的交直流柔性互联配电系统,并在主从控制的基础上,利用基于负载均衡策略的功率调制技术、改进了直流配电中心的控制策略。仿真结果表明,在减少系统负荷测量点的情况下,所提直流功率调制策略能跟随负荷的波动实时平衡馈线之间的负载,提高交流配电网的设备利用率及运行可靠性。     

配电网柔性互联系统多模式运行及其调控策略

针对基于柔性多状态开关的配电网柔性互联系统存在的多模式运行与切换、馈线负荷不均衡和主变重载问题,提出了基于虚拟同步机技术的负荷均衡调控策略和主变重载自动调控策略。首先,根据馈线与主变的负载状态,将系统进行运行模式划分;然后,针对系统的不同运行模式深入分析对应模式下的功率传输平衡关系和内在切换逻辑,应用调控策略得到多模式运行下的柔性多状态开关有功功率调控指令,实现了系统多模式稳定运行和自由切换、馈线负荷均衡以及主变重载自动调控,且无需进行控制策略切换。     

基于配网重构的交直流混联配电网可靠性分析

传统10 kV等级供电区域为开环运行,并且区域之间联络开关都处于冷备用状态,一旦发生变压器故障,在联络开关闭合前负荷供电中断。同时变电站的主变设备设计容量大,主变压器平均负载率较低。一种好的解决方法是在传统10 kV交流配网中加入多端柔性直流互联装置建立交直流混联配电网。根据交直流混联配电网的特点,提出了一种适合于交直流混联配电网的可靠性评估方法,在保证系统可靠性的基础上,研究是否可以减小变压器容量冗余。建立了考虑备用元件的多端柔性直流互联系统的可靠性模型,采用支路交换法在变压器故障时进行配电网重构为负荷恢复供电。通过对加入多端柔性直流互联装置的10 kV配电网算例进行可靠性评估,结果证明了多端柔性直流互联装置接入配电网后,可以提高系统可靠性,同时根据系统配网重构的结果证明系统主变压器的设计容量可以减小。     

配电网多端柔性互联协调控制策略

随着社会经济的快速发展和新型电力系统建设的加快推进,柔性互联逐渐成为配电网网架升级和灵活调控能力提升的重要技术手段。针对多端柔性互联系统的功率控制需求,提出了一种面向工程应用的功率协调控制策略,包括在部分馈线重载时合理分配功率的重载限制控制,以及在所有馈线重载时优化潮流分布的功率均衡控制。基于所提策略开发了柔性互联协调控制装置并应用于实际工程。基于电网真实数据的案例分析和工程实测数据验证了所提策略能够应对不同负荷/电源特性的配电网柔性互联场景,有效解决配电网中馈线重载和光伏倒送的问题,提高配电网的供电效率和安全性。     

含恒功率负载的交直流混联配电系统稳定性分析

交直流混联配电系统的稳定性分析方法是评价系统能否安全稳定运行的关键技术。传统稳定性分析方法通常以直流级联系统和直流微电网作为研究对象,而对于含恒功率负载的交直流混联配电系统稳定性分析和评价较少涉及。基于这一问题,提出了适用于交直流混联配电系统的阻抗匹配稳定性分析方法,建立了柔性互联装置、光伏发电单元、恒功率负载以及?型线路的状态空间小信号模型。在多端柔性互联装置采用主从和下垂控制情况下构建了交直流混联配电系统的戴维南等效电路,利用奈奎斯特稳定判据确定了负阻抗稳定边界,并且采用Simulink仿真工具搭建了详细物理模型,通过仿真结果和奈奎斯特曲线对比分析验证了所提稳定性分析方法的可行性。     

背靠背柔性直流输电技术在中心城区电网中的应用研究

背靠背柔性直流输电技术,可以联结两个或多个不同的交流系统,也可以将不同的配网馈供区域以直流为母线进行联结。该技术充分应用既有交流输电线路,挖掘既有交流电网能力,通过直流母线互联进行负荷转移,从而实现负荷在既有交流电网的均衡分布;同时在故障方式下,能够智能灵活实现负荷转移,减少现有交流电网的切负荷量。在同一站址内建设整流站和逆变站,形成两端或多端柔直结构,实现多个分区互联,背靠背柔直技术可节省各端之间直流互联线路的成本,节约总占地面积以及投资。本文通过分析南京中心城区电网在“十四五”期间面临的挑战,提出了应用背靠背柔性直流输电技术解决南京中心城区电网发展问题的方案,论证了该技术在中心城区电网应用的技术优势和推广前景。     

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。     

含柔性多状态开关的配电网分区方法

柔性多状态开关是一种新型智能配电装置。结合柔性多状态开关的功能特点,提出了含柔性多状态开关的配电网分区条件。以多层图分割理论框架为基础,提出了由粗化、分区和还原阶段构成的分区方法。在粗化过程中,提出了基于最短电气距离的粗化方法,使用贪婪图生长算法完成初始分区,并在还原阶段提出了基于路径搜索的还原方法。分区方法不仅能够优化配电网的运行指标,还能够提高配电网的可控性和灵活性。通过IEEE 118节点配电网算例对所述分区方法进行了说明和验证,并结合柔性多状态开关的调控对分区效果进行了进一步分析。结果表明,该方法能够改善配电网的日均馈线负载均衡度,并能够和柔性多状态开关的调控相配合,进一步改善配电网每一时刻的馈线负载均衡度和电压分布。     

基于柔性多状态开关的主动配电网双层负荷均衡方法

分布式电源(DG)的大量接入使得配电网源荷不确定性与随机性增大,而柔性多状态开关(FMS)的应用使得供区间互联不再受制于电压等级和相位,主动配电网(ADN)多供区联合优化运行将成为新常态,也为改善负荷不均衡现象、提高供电水平提供了基础.利用FMS灵活互联的特点,以供区层和馈线层负荷均衡指数加权最小为目标函数,建立了ADN双层嵌套负荷均衡模型,并采用改进粒子群和二阶锥规划的混合优化算法求解网络重构拓扑方案与FMS出力.整体算法外部对合环配电网进行简化和等效,减小网络重构的粒子群算法的粒子规模,加快计算速度;内部采用最佳等距分段线性逼近法(OEPLAA)对目标函数进行线性化,将FMS出力优化问题进行二阶锥转化.最后,通过某实际配电网对所提出的负荷均衡方法进行了分析和验证.     

配电网故障判断与负荷均衡化

提出一种配电网简化模型 :将馈线开关当做节点 ,将馈线当做弧 ,从负荷的角度描述配电网 ,并采用邻接表的数据结构加以描述。在此基础上发展了配电网故障区域判断方法 ,讨论了以最少的开关操作隔离故障区域的方法。提出一种以联络开关为核心的用于负荷均衡化的配电网络重构方法 ,将每个联络开关对应的两条馈线看做馈线偶 ,分别定义了馈线偶和配电网的负荷均衡率 ,并以此作为网络重构的评价函数 ,配电网络重构过程由若干馈线偶内负荷均衡化过程组成 ,这种方法具有迭代次数少和不需要量测馈线配电变压器参数等优点。文中给出了典型实例     

考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法

现有弹性配电网负荷恢复研究较少考虑到接入的分布式新能源出力不确定性及其动态更新对负荷恢复策略的影响,同时新兴的动态微电网技术能根据不确定因素的预测曲线灵活调整网络拓扑,进一步提升系统弹性。为此,提出了一种考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法。建立了基于高斯Copula的不确定因素预测概率分布滚动修正模型,并提出了基于切片采样法的场景生成方法形成分布式新能源出力和负荷的典型场景;在考虑动态微电网划分的基础上,建立了配电网多时段负荷恢复模型;将滚动修正与负荷恢复模型相结合,建立了弹性配电网在线负荷恢复决策框架。所提方法在改进的IEEE 37节点馈线测试系统中得到了验证,算例结果表明其能充分考虑动态变化的不确定性以及灵活的配电网拓扑对负荷恢复策略的影响,从而有效提高系统的恢复能力。     

东北-华北联网高岭背靠背直流工程动态性能研究

东北-华北联网高岭直流输电工程是目前世界上容量最大的背靠背工程。为了验证和评估直流系统的动态响应性能,专题开展了高岭直流输电工程的动态性能研究工作。文中以2008年冬季大负荷方式作为研究的基本方式,仿真分析了直流控制系统的小信号稳定性和暂态响应,以及交流系统和直流系统发生严重故障时控制系统的响应性能。结果表明高岭背靠背直流输电系统具有良好的动态特性。     

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。     

含多端柔性多状态开关的智能配电网供电能力评估

多端FMS(柔性多状态开关)彻底改变了传统配电网的网架结构和运行方式,进而影响配电网的供电能力。根据馈线N-1安全准则,分析了常规馈线组与含FMS的智能配电馈线组的区别与联系。建立含FMS的智能配电网供电能力评估模型,该模型考虑了FMS运行约束和馈线N-1运行场景,并计及多种传统配电网的运行约束。通过等价变换消去原模型约束中的离散变量,将原混合整数非线性模型转化为一个非线性模型,优化求解获取含FMS的智能配电网的供电能力。在含三端FMS接入的智能配电网示范工程上仿真表明:该模型方法适用于多端FMS应用场景的供电能力评估,并能有效保障系统运行安全。     

应用于配电网三端柔性互联的三角形交交变换器

针对配电网三端柔性互联,提出了一种三端口三角形交交变换器.首先,介绍了三端口三角形交交变换器的电路拓扑,其与三端口背靠背模块化多电平换流器相比桥臂数量减少了一半.然后,分析了三端口三角形交交变换器的工作原理,建立其数学模型,并采用相量图法研究其运行特性.之后,结合柔性多状态开关的应用需求设计了控制策略,利用第3个桥臂的电流调节特性,在满足输出馈线功率需求的基础上,实现了2条输入馈线上的功率灵活分配.最后,采用仿真验证了所提出的三端口三角形交交变换器拓扑和数学模型的正确性及其控制策略的有效性.     

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。