直流配网线路供电能力分析

随着用电负荷密度逐步增大及大量分布式电源的接入,目前配电网面临着供电能力不足的问题。直流配电网供电容量、线路损耗、各类电源与负荷接入适应性等方面与交流配电网络均有差别。通过对交流供电线路供电能力的分析,推导出直流供电线路在不同约束条件下的供电能力的计算模型,并在假设的不同电压等级及典型负荷分布形式下,分别对常用导线进行了负荷矩与供电距离的比较。由分析可知在计算供电线路供电能力时电压约束和线路损耗约束在交、直流系统中所起作用不同,提出交、直流配电网络线路供电能力计算选取依据,为今后的研究提供参考。     

一种中压直流短路故障下不间断运行的MMC-SST拓扑及控制

多端口固态变压器是多电压形态多电压等级的交直流混合电网的核心设备,模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)型固态变压器(solid state transformer,SST)具有中压直流端口,可接入中压直流配电网,构成多区域交流配电网的柔性互联,提升区域网络间功率灵活调节能力。而采用传统的MMC-SST拓扑及控制,中压直流线路短路故障会引起低压端口供电中断。文中提出一种混合型MMC-SST的拓扑及控制,其具备中压交流、中压直流和低压交直流端口,通过控制使其具有中压直流短路故障耐受能力,同时故障期间保持中压交流和低压端口的不间断功率交互,从而提升低压用户供电可靠性。分析MMC-SST在正常运行和中压直流故障不间断运行控制下内部能量平衡机理,提出中压直流短路故障下电容电压平衡及不间断运行控制策略,实现MMC-SST中压直流短路故障时不间断稳定运行。通过理论分析,仿真与物理动模实验,验证了所提拓扑及控制的可行性及有效性。     

基于矩阵算法的主动配电网交直流混合网络供电恢复策略研究

考虑到直流输电技术的发展,直流配电应用于配电网中是未来配电网的研究重点。本文为解决主动配电网交直流混合网络的供电恢复问题,提出含直流配电线路的主动配电网供电恢复方案,当交流配电线路出现故障时,考虑直流侧配电线路网损、换流器以及分布式电源影响下的供电恢复方案;当直流配电线路出现故障时,考虑转换直流侧运行方式或让失电的直流负荷转入计划孤岛运行模式,以保证直流侧重要负荷的持续供电,分别提出交流侧和直流侧约束条件,并在约束条件下选取网络损耗、线路末端电压越限节点个数以及开关操作次数作为指标构建目标函数,依据矩阵算法对供电恢复过程的不同恢复方案进行大数据分析与处理,得出最优方案。通过改进的IEEE123节点算例证明,提出的方案能够有效的解决主动配电网的供电恢复问题。     

10kV交流配电网升级改造不同方案的对比分析

选择20kV配电电压等级和采用中压直流配电在现有线路上进行改造升级都能够解决当前国内10kV交流配电网供电能力不足的问题,但每种方案的特点和适用情况各有不同。文中对配电网升级改造的不同方案进行对比分析。首先根据线路的电气绝缘配合要求选择±10kV和±15kV作为待研究的直流配电电压等级。然后,以辐射状配电网为例比较了分别采用10kV交流、20kV交流、±10kV和±15kV直流配电等4种方案时的供电能力,分析了采用不同方案时运行效率随总负荷、供电半径、中压直流负荷及分布式电源并网功率等的变化情况。对4种方案的经济性进行了初步的分析。     

交直流同线配电方案研究

针对电力系统面临的新问题和配电网含多条馈线的特殊结构,提出一种基于Zigzag变压器的中压配电网交直流同导线配电方案,设计出交直流同线配电网络拓扑图。在不改变原有线路参数和结构的前提下,分析交流直流叠加方法,计算实现线路最大功率配送的条件,仿真验证了方案的可行性。考虑电源和负荷交流直流分量不同比例情况下,对比分析交直流同线配电与传统交流配电方案的经济性。仿真结果表明,利用Z(Zigzag曲折绕组)型变压器实现中压配电网交直流同线配电方案可行;算例分析表明方案能够提升线路配电容量,缓解现存交流配网供配电紧张的局面,经济性分析结果为交流直流电源和负荷并存的配网采用何种配电方式提供了依据。此方案为分布式电源和逐渐增多的直流负荷接入配电网提供了一种思路。     

中压配电电压序列技术特性分析

从线路传输容量、供电电压质量、供电半径及传输距离、线路功率损耗4个方面对中压配电电压序列10 kV,20 kV,35 kV进行了技术特性分析,得出结论:中压配电网采用较高的电压等级,可以提高线路输送功率、降低电压损耗、增大供电半径、减少线路走廊。     

交直流混合配电网结构优选和设备容量优化

交直流混合配电网是未来配电网的重要发展方向,该文基于供电能力对其结构和设备容量进行了优选优化。首先,分析了交直流混合配电网N-1故障下的负荷转供方式,并提出其供电能力的各类指标。然后以交流供电能力最大和直流供电能力最大为目标建立了多目标优化模型,对供电能力进行准确计算。进而提出了基于供电能力的结构优选和设备容量优化方法。最后通过算例分析发现交流和直流供电能力存在着近似线性的关系,并对比分析了不同结构配电网的供电能力,针对不同负荷场景,对系统结构和变电站内设备和交直流馈线容量进行了优选优化。通过该方法能够准确计算交直流混合配电网的供电能力,并在规划阶段指导电网结构和设备容量的选择。     

基于柔性直流技术的一种交直流混合配电网可行性研究

随着配电网中负荷的快速增长和分布式电源迅速发展,传统配电网需要进行一定的升级改造才能满足新增负荷和分布式电源的需求。立足于“手拉手”式接线的传统中压配电网结构,提出了利用柔性直流技术构建交直流混合配电网的改造方案,对其网架结构和控制策略进行了介绍分析。之后,以辽宁省某供电区域为例,对建设交直流混合配网、增建交流配电网和增建直流配电网三种配电网改造方案的经济性进行了对比分析。分析证明交直流混合配电网具有最低的系统运行损耗,当配电网运行年数超过5年时,建设交直流混合配电网具有最低的总投资费用。最后,分析总结了交直流混合配电网的综合优势和发展前景,证明了交直流混合配电网能够成为配电网改造的可行方案。     

基于输配全局的城市电网供电能力研究

提出一种基于输配全局的城市电网供电能力分析模型。采用基于直流潮流的线性规划模型对城市电网输电网络供电能力进行求解并将其作为系统上层约束;将传统配电网模型细化至中压馈线,分别构建高、中压配电网供电能力模型;计算N-1安全约束下高压配电线路、中压配电变压器及中压配电线路在不同转供方式下对应的最大供电能力,选取其中最小值作为系统最大供电能力。算例结果表明：基于输配全局的分析方法可以有效量化输电网对城市电网供电能力的影响,同时根据不同转供方式下的供电能力差异能够直观地对变压器故障情况下的负荷转移方式做出选择,验证了所提模型的有效性。     

含分布式电源的交直流混合配电网潮流分析

随着电力电子技术的不断发展,直流输出型分布式电源不断接入不同等级配电系统,伴随着交直流敏感负荷数量的显著增加,急需研究一种满足分布式电源接入的交直流混合配电网潮流分析方法。针对具有多端点结构的交直流混合配电网,通过分析VSC(电压源变换器)损耗和直流、交流线路损耗对配电系统的影响,并考虑因换流站数量增加所导致的不可忽略的换流站损耗,提出混合交直流配电网连续潮流计算方法,建立混合交直流配电网模型,设计2种不同的混合交直流配电网的拓扑结构,并对其进行仿真分析。仿真结果表明,考虑网络损耗和网络内换流器数量较多的变换器损耗,特别是考虑到交流或直流母线占主导地位的网络,会导致网络间的潮流解和功率转移有很大的不同。     

考虑城市场景需求的中压直流配电网规划选优分析方法

针对城市配电网规划中多个中压直流配电网的建设优先次序尚无量化分析方法的问题,提出一种考虑城市场景需求的中压直流配电网规划选优分析方法.从供电质量提升需求、城市场景需求和配电网经济性3个层面建立了一套城市中压直流配电网规划选优综合指标体系,在供电质量提升需求方面考虑与目标水平之间的差距,在城市场景需求方面考虑中压交流配电网的建设局限性与中压直流配电网的建设驱动力,在经济性方面关注缺电损失成本严重性.通过云模型对定性指标量化,基于德尔菲-熵权法的层次加性加权计算各配电网综合评价值,并以此排序,在年度总投资约束下,以方案总体综合评价值最大为目标实现规划对象选优,从而安排多个中压直流配电网的建设优先级.以某地区配电网为例,验证了所提方法的实用性.     

主动配电网多场景直流改造经济性评估方法

直流配电方式具有高供电能力、低损耗、控制灵活等优势,随着电力电子技术的不断成熟,交直流混合配电网逐渐成为新的研究热点和发展趋势。提出了考虑高密度负荷与分布式电源接入下城市配电网直流改造经济性评估模型,并采用换流器最小安装容量计算模型及其优化控制策略优化投资成本和运行成本。在模型中考虑了改造前后弃风弃光、切负荷成本以及运行成本变化产生的减损收益。在多场景下,将直流改造与其他改造方式进行了技术性对比,并分析了分布式电源渗透率、直流负荷占比对直流改造投资经济性的影响。仿真结果验证了所提经济性评估方法的有效性,并表明当配电网对供电能力和分布式电源消纳能力有较高需求时,直流改造方案具有一定的技术及经济可行性。     

直流配电电压等级及负荷距分析

与交流配电相比,直流配电技术在可靠性、供电能力、供电距离和经济性等方面具有明显优势。该文首先从各类分布式电源、典型直流负荷、国内外直流微网系统和相关电压标准等方面分析了直流配电电压等级及研究现状;通过分析影响直流配电电压等级选择的主要因素,提出相关约束条件,根据交、直流配电系统输送能力匹配原则,提出直流配电系统电压等级;根据所提出约束,从输送容量、输送距离和直流配电设备适用性等方面进行校核分析,验证所提出电压等级的有效性;为便于规划设计人员开展工作,分析了所提出直流配电电压等级满足线路末端10%电压偏差时各典型导线截面的直流负荷距。     

中低压配电网综合效益评估方法研究

现有配电网仍以交流配电为主,未能涵盖交流、直流及交直流混合3种类型的配电形式,并且对配电网综合效益的评估方法主观性较强。提出一套中低压配电网的综合效益评估体系。该指标体系分为技术性、经济性、适应性、社会性及环保性5个方面,每一方面包含多个具体的指标。对于典型交流、直流和交直流混合的配电方式,采用一种基于模糊熵权的综合评价方法,实现综合效益评估。通过算例分析,对所提出的方法进行了验证。     

柔性中压直流配电网线路加速纵联保护

分布式能源蓬勃发展和城市直流负荷快速增长,进一步夯实柔性直流配电网在城市的重要地位.文中以四端柔性中压直流配电网为研究对象,针对架空线频发的瞬时故障,提出具有速动性工程需求的加速纵联保护方案.该保护方案由启动方案、重合闸后瞬时性故障判别、永久性故障类型和故障区域识别组成.为降低加速保护第1次动作造成的误动,设计启动方案用于避免干扰、断线和功率翻转等情况.直流断路器在故障后1～2 ms内启动跳闸,确保换流器中电力电子器件不受破坏且故障后不闭锁.重合直流断路器后识别为永久性故障时,利用重合后的电压电流故障信息,准确识别出故障类型和故障区域.在PSCAD上搭建四端直流配电网进行大量仿真测试,仿真结果表明所提加速保护方案可靠有效.     

城市中压环网供电方式的探讨性研究

对城市中压配电网的"手拉手"、"N供1备"、"多分段多联络网格式"等接线模式下开闭所的配置和衔接环网供电进行了分析和探讨,提出开闭所在不同环网接线中的配置数量、接线方式、设计容量、负荷开关与断路器的选择应用和建议,充分利用已有环网接线资源优化配置开闭所,衍生改组网络,挖掘环网配置潜力,可使开闭所互联互供并有效地分配电力,最大限度地提高电缆线路负载率,优化环网结构,对推迟新建项目具有潜在的投资效益。     

基于模块化LLC谐振变换器的光伏中压直流并网方案

与传统光伏大规模接入交流系统和分布式并入低压直流电网的形式不同,面向中压直流配电网的光伏并网系统在传输效率、容量、电压稳定性和电能质量等方面均具有一定的优势,是未来发展直流配电网所需要的一种能源汇集技术。提出了一种适用于中、大容量光伏发电系统接入直流配电网的新型技术方案,设计了并网系统的详细拓扑结构。根据光伏电池特性,设计了发电单元及子模块的参数,并分析了模块化变换器的运行特性。在此基础上,设计了模块化LLC谐振变换器的控制策略,在维持子模块均压均流的同时,实现了对光伏发电单元的最大功率跟踪。最后,通过仿真验证了所设计光伏直流并网方案的可行性和控制系统的有效性。