含SOP的配电网多阶段供电恢复优化策略

作为电力电子装置的智能软开关(SOP)能够代替传统配电网的联络开关,它的应用提高了配电网运行的灵活性.针对含SOP的配电网供电恢复问题,提出了 SOP和联络开关协调恢复供电的策略.该策略通过动态规划确定恢复过程中联络开关的操作顺序,并在动态规划的每个阶段采用二阶锥规划解决SOP的控制模式切换问题.采用IEEE 33节点...     

含柔性软开关的有源配电网故障恢复策略

随着智能配电网的发展,新型的电力电子装置柔性软开关(SOP)替代配电网中传统的联络开关(TC),可增加配电网运行控制的灵活性。分析了含SOP的有源配电网正常运行和故障情况下的SOP控制模式。对于配电网中部分失电区域由于严重故障致使无法通过联络开关连接到端电源的情况,文中将该失电区域称为失联侧子网,将其余可以通过联络开关与上级网络相连的区域称为联网侧子网,并据此提出了由SOP和分布式电源协同供电的故障恢复策略。该策略考虑了联网侧子网的转供能力,可为失联侧子网恢复运行提供相应的约束。通过设定SOP为Vf控制模式,以总失电负荷加权值最小、脱离主网分布式电源最少,以及网络损耗最小为目标函数,建立了含SOP的配电网故障恢复模型,优化变量为联络开关状态及SOP的出口电压,采用混沌蚁群联合优化算法进行求解。采用含SOP的单回IEEE 33节点系统、手拉手双回IEEE 33节点系统作为测试算例,从恢复策略和负荷波动适应性两个层面验证了所提故障恢复策略的有效性,仿真结果表明该恢复策略不仅能实现配电网失联侧最大恢复供电,还能保证配电网联网侧的正常运行。     

考虑环间接入模式及可靠性影响的有源配电网软开关规划

针对当前软开关(SOP)规划方法未涉及馈线环间的接入模式以及配电网可靠性影响等问题,提出了一种考虑故障损失成本的SOP在馈线环内与环间的位置选择及容量配置方法.首先,分析SOP两种接入模式对配电网运行的效益,并针对环内接入提出了混合式SOP及将SOP与联络开关联动控制的方案.其次,构建了计及配电网正常、故障运行效益的双层规划框架与模型,规划层以系统年综合成本最小为目标,正常运行层考虑SOP的三相潮流调节作用优化网络状态,故障运行层基于序贯蒙特卡洛模拟可靠性评估方法计算故障成本.再次,面对该模型的离散、连续变量混合整数规划的非线性特性,提出了基于改进粒子群优化和锥规划的求解方法.最后,通过算例验证了所提方法的有效性.     

基于改进灵敏度分析的有源配电网智能软开关优化配置

随着大量间歇性分布式电源(DG)不断渗透到配电网中,电压越限和双向潮流等问题变得越发严重.智能软开关(SOP)是一种柔性电力电子装置,安装在配电网中用来替代传统联络开关,可以实现快速电压调节和准确潮流控制,从而有效解决DG所带来的相应问题.然而,SOP的投资成本较高,使得SOP选址定容问题显得尤为关键.文中提出一种基于改进灵敏度分析的有源配电网SOP优化配置方法.首先,结合DG出力的时序变化特性,从改善电压分布的角度采用改进灵敏度分析方法优化SOP选址;其次,采用二阶锥规划算法求解在改进灵敏度计算下的SOP选址定容优化模型;最后,在改进的IEEE 33节点配电系统上,对文中提出的优化方法进行分析与验证.算例结果表明,采用文中提出的方法对SOP进行优化配置可有效节省配电网年度综合运行成本和改善系统电压,有利于提高有源配电网运行的经济性和可靠性.     

考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法

智能软开关(SOP)具有较强的潮流控制能力,在配电网正常运行场景下和故障环境中均能有效发挥作用,在规划层面应兼顾其对于配电网供电可靠性与运行经济性提升所带来的综合收益。文中综合考虑了SOP接入对配电网供电可靠性和运行经济性的影响,建立了智能软开关规划模型;采用快速搜索和发现密度峰聚类方法对年负荷数据进行聚类,生成配电网典型运行场景以计算其对运行经济性的提升收益;采用基于关联约束的支路故障率计算方法,考虑线路电流负载率、节点电压以及线路长度对支路故障率的影响,生成动态预想故障集以计算供电可靠性收益;采用模拟退火与二阶锥规划相结合的混合算法对上述规划模型进行求解,最后,在PGE 69节点算例上验证了所提规划模型的有效性。结果表明,面向配电网可靠性与经济性的SOP规划方法能够有效降低配电网综合成本,实现投资效益的最大化。     

含智能软开关的配电网重要负荷恢复方法

针对含多个智能软开关(SOP)的有源配电网大面积停电场景下的重要负荷恢复问题,文中提出了两步式负荷恢复方法.首先,求解混合整数二阶锥规划(MISOCP)确定各时段最优恢复策略.然后,根据第2步所提出的恢复操作规则确定相邻时段间运行状态转化的开关操作次序和SOP的控制模式.其中,MISOCP以最大化加权负荷供电时间为目标,考虑了配电网、SOP与电源的运行约束等.恢复操作规则以尽可能快速优先恢复重要负荷供电为目标,根据第1步最优恢复策略与SOP在系统中的作用进行开关操作和SOP控制模式切换.算例测试采用改进的手拉手配电网进行对比验证,结果验证了所提两步式负荷恢复方法的有效性和优越性.     

含高渗透率可再生能源的主动配电网两阶段 柔性软开关与联络开关协调优化控制

主动配电网要求配电网满足灵活可控、弹性坚强的要求,然而高渗透率可再生能源(REG)的接入给主动配电网的经济安全运行带来了很大的挑战。针对REG出力的时序性与随机性,考虑REG预测误差,建立两阶段柔性软开关(SOP)与联络开关协调优化控制架构。在日前阶段以网损最小、弃风弃光最少为综合目标建立了SOP与联络开关时序协调优化模型;在日内滚动优化阶段,基于模型预测控制建立SOP反馈滚动优化控制模型,以减少REG出力随机性对配电网运行的影响。提出网络重构约束的二阶锥模型转化方法,以实现利用混合整数二阶锥规划方法统一求解SOP与网络重构的协调优化。算例结果表明,通过日前、日内滚动两阶段协调优化控制能充分考虑REG出力的波动性与随机性,增强配电网对REG的消纳能力,在提升配电网电压水平的同时改善配电网的经济效益,保障配电网经济安全运行。     

基于网架结构综合分析的开关布点优化规划

传统的配电网开关位置及数量的优化规划是将系统整体的可靠性指标及成本作为目标函数,对分段开关与联络开关的位置及数量进行优化,并没有通过寻找薄弱环节而达到快速有效提升系统可靠性的目的。将网架结构对可靠性的影响划分为"环节、联络和相互影响"3个方面,量化计算3个方面对不同负荷点可靠性的影响程度。将计算结果与分枝定界法相结合,得出基于网架结构综合分析的开关布点优化方法。针对供电可靠性的薄弱环节开展分析应用,结果表明,该方法使得开关的布点规划方案更贴近用户,更实用。     

配电网分段和联络开关的优化规划

提出一种配电网分段开关和联络开关的数量和安放位置的优化规划方法。根据建设费用确定拟增建开关的数量范围；针对不同的开关数量，以供电可靠性最大为目标函数，循环调用基于新颖的压缩编码的改进遗传算法的优化子过程对开关的安放位置进行优化，并将优化结果作为待选方案；将供电可靠性大于允许下限的待选方案中开关数量最少的规划方案作为最优方案，达到投资净效益最大的实际效果。对IEEE RBTS-2母线系统的优化结果表明提出的方法是可行的。     

基于智能软开关的有源配电网供电恢复方法

智能软开关(soft open point,SOP)是安装于传统联络开关处的电力电子装置,能够快速、准确地控制自身功率流动,改变系统功率分布,进而改善整个配电系统的运行状态。在配电网发生故障并隔离后,SOP可以为失电区域提供有效的电压支撑,提高配电系统的供电恢复能力。首先,对SOP的主要功能和数学模型进行阐述,给出考虑SOP的配电网故障恢复流程;其次,提出基于SOP的有源配电网供电恢复模型,这一模型本质上属于大规模非线性规划模型,采用二阶锥规划方法进行模型转化和求解;最后,在IEEE 33节点测试算例上进行分析验证,得到影响SOP供电恢复能力的因素,并在不同的分布式电源条件下进行对比分析,验证所提模型的正确性和有效性。     

面向有源配电网运行经济性的智能储能软开关规划

在可再生分布式电源大量接入的背景下,结合智能软开关(soft open point, SOP)的功率调节能力和储能系统(energy storage system, ESS)的电能储存特性,智能储能软开关(SOP integrated with ESS, ESOP)可以从时间与空间2个维度优化有源配电网潮流分布,提升运行经济性。考虑到智能储能软开关物理结构复杂、投资成本较高,因此,在规划阶段应选择合理的换流器与储能电池容量配置方案以提升有源配电网综合效益。首先介绍了智能储能软开关的物理结构与数学模型;其次,以有源配电网年综合费用最小为规划目标,考虑智能储能软开关运行约束以及有源配电网运行约束,建立了提升有源配电网运行经济性的智能储能软开关规划模型;最后采用二阶锥规划算法对上述规划模型进行求解,并以改进的IEEE 33节点测试算例验证了所提规划模型的有效性。结果表明,提出的智能储能软开关规划方法能够有效降低有源配电网综合成本,提升有源配电网的运行经济性。     

混合型背靠背智能软开关技术

基于背靠背电力变换器的智能软开关(SOP)能柔性、快速、精确调控配网潮流,实现配网电压、网损等多控制目标统一优化管理,同时具备故障隔离和故障恢复功能。但该型SOP的供电恢复范围受限于其自身容量,难以满足全部停电用户供电需求。文中提出了一种由小功率背靠背电力变换器与负荷开关并联组成的低成本混合型SOP。正常工作模式下,仅由背靠背电力变换器调控系统潮流及电压分布;线路故障模式下,由负荷开关承担供电恢复功能,且故障清除后通过灵活调控背靠背电力变换器实现闭环运行工况下负荷开关的零电流开断,增加负荷开关使用寿命,降低成本。最后,通过仿真验证了混合型SOP的供电恢复能力以及零电流开断技术的有效性和可行性。     

有源配电网分布式电源与智能软开关三层协调规划模型

当前配电系统调节能力的欠缺严重限制了高比例可再生分布式电源(DG)的广泛并网。在以智能软开关(SOP)为代表的电力电子装置接入系统的趋势下,考虑系统规划与运行优化相结合,协调DG运营商与配电公司的利益需求,提出一种有源配电网DG与SOP三层协调规划模型。上层以DG运营商单位容量收益最大化为目标进行DG规划,中层以配电公司年综合成本最小化为目标进行SOP规划,下层以场景内运行成本最小化为目标优化系统运行状态,决策DG消纳量返回上层与中层模型。采用场景分析法解决DG与负荷的随机性问题,基于并行遗传算法和锥规划的混合算法求解模型。最后以IEEE 33节点系统为例,与仅规划DG,DG和SOP先后规划的情况对比,结果表明兼顾系统运行优化的DG与SOP协调规划有利于满足不同主体的利益需求,提高规划方案可行性。     

柔性多状态开关改进型下垂控制策略

柔性多状态开关(soft open point,SOP)作为可在配电网中替代传统联络开关的新型柔性一次设备,已成为主动配电网领域的研究热点。针对基于模块化多电平变流器(modularmultilevelconverter,MMC)的SOP装置,提出了一种改进型下垂控制策略,将具有功率分配特性的可调下垂系数与基于虚拟惯量的惯性下垂系数相结合。该控制策略可以根据换流站输出功率的变化相应地改变可调下垂系数以改善各端换流站的功率分配能力,提高系统稳定性。此外,该改进型下垂控制策略通过直流电容动态方程将系统频率与直流电压进行耦合,通过快速调整下垂系数调节各端MMC的输出功率,实现对弱交流电网的频率支撑,提高系统可靠性。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了四端SOP系统模型,验证了所提控制策略的正确性与有效性。     

SOP在实际配电网规划中的应用研究

实际配电网在网络参数、联络开关数量、负荷转供能力等方面与标准算例有着明显区别,为解决实际配电网中联络开关和柔性软开关(Soft Ppen Point,SOP)配合供电问题,采用有源配电网柔性软开关规划方法对西部某地区实际算例进行分析,以安装柔性软开关容量、网损以及经济性为目标函数,优化配电网中柔性软开关安装位置和容量,在正常运行时柔性软开关将配电网柔性互联,在故障情况下能提供故障电流,使故障迅速隔离,提高供电可靠性。     

基于动态GA编码的柔性多状态开关选址策略

采用新型电力电子技术的柔性多状态开关(soft open point, SOP)具有多种运行模式和调控功能,能够有效缓解当前我国配网下游线路电压低、重要负荷供电保障力度不足等问题。针对SOP选址问题,建立了互联配电网电压偏差最小化目标优化模型,继而考虑SOP运行模式的多样性和可切换性提出了适用于互联配电网二端口SOP的动态编码策略,并应用改进后的定制化遗传算法对该复杂的混合整数非线性规划问题进行求解。仿真结果表明,所提算法在求解速度和优化效果上均优于传统遗传算法,优化所得的SOP选址方案具有更小的系统电压偏差量和更少的失电负荷功率,验证了SOP在电能质量改善、负荷柔性转供等方面的优越性和有效性。     

基于复合换相开关的配电网三相负荷不平衡智能调节方案研究

随着我国配电网建设投入不断加大和接入负荷日趋复杂,对配电网三相不平衡调节功能提出了更高的要求。文章分析了配电网三相不平衡的原因及危害,对比了三相不平衡常规调节方案,提出了基于复合换相开关的智能调节方案。为了防止换相期间的相间短路,首先基于多种开关配合实现硬件闭锁技术,设计了复合换相开关的拓扑结构。其次配合防止相间短路的软件闭锁技术,设计了复合换相开关的工作方式和控制策略。经试验验证,该方案可自适应多种复杂工况,可有效调节三相负荷不平衡、提高供电质量。     

中压配电系统线路开关多目标联合优化规划

线路布局和配电开关配置是配电网网架规划的2个主要方面,对网架的技术经济性和供电可靠性有重要影响。为此,建立了配电网线路与开关的多目标联合优化规划模型。利用Pareto最优理论,通过基于指定接线模式的个体初始化、单亲遗传操作和供电分区修正策略,提出了该模型的求解算法,实现了符合指定接线模式和满足分区供电要求的配电网线路开关联合优化规划。算例结果验证了该方法的有效性。     

基于量子进化算法的配电网开关优化配置研究

配电网的开关配置对系统的供电可靠性具有重要影响,因而对配电网的开关配置进行优化设计,使系统在满足一定可靠性指标的前提下开关总投资成本和维护成本最小很有意义。文中研究了配网开关的优化规划问题,建立了计及可靠性和经济性的开关优化规划模型,以配电网开关投资成本和维护成本最小作为优化目标,采用平均供电有效度(ASAI)作为可靠性指标。为了提高规划计算的速度,提出了一种自动开关分区段的快速求取可靠性指标方法。介绍了量子进化算法(Quantumevolutionalgorithm,简称QEA),该算法相比传统的进化算法具有更加丰富的种群,能保持优良的多样性和全局寻优能力,文章结合配网的特点,提出了基于QEA的开关优化规划求解算法。在某一系统中进行了测试,表明文中提出的方法是可行的和有效的。     

兼顾微配网运行经济性与可靠性的智能软开关选址优化

以多微网经智能软开关(SOP)互联的主动配电网整体经济性为目标,开展选址研究.首先建立含SOP主动式配电网在正常工况下的约束模型,并充分计及实时电价、SOP和储能电池的运行维护费用建立目标函数.通过将原始的非凸非线性约束进行松弛和线性化处理,转化得到二阶锥规划模型,实现了对该非线性规划问题的高效求解.最后在约束条件下求解目标函数,综合对比不同方案下的配电网日运行经济性和节点电压偏移指标,得到最佳的SOP选址方案,证明了SOP在提升微配网经济性和可靠性方面的显著优势.