基于拓扑分区并行的高压配电网优化重构

高压配电网备供线路多、网架结构灵活,利用网架重构能够提高系统运行的经济性与安全性,有效降低电网阻塞风险。为实现高压配电网拓扑放射性约束的在线实时判别,针对其拓扑结构特点对其进行分区,同时考虑网络拓扑放射性约束的必要条件与不可开断支路缩小分区网络拓扑可行解搜索空间,提出快速判别算法。构造了以网损率、110 kV线路负载率均方差、220 kV变电站负载率差异度均方差的高压配电网多目标优化重构模型,以支路通断状态为控制变量应用非支配排序遗传算法（NSGA-II）求解,并将分区网络支路集合作为遗传算法交叉与变异的操作对象,加快智能算法的寻优速度。以某城市电网为例进行仿真分析,结果表明,所提模型能够有效降低网损,提高系统全局的负荷均衡性,消除局部输电阻塞,同时拓扑约束分区判别能够有效提高算法的求解效率,满足在线实时重构的要求。     

考虑弹性裕度的城市输电网安全概率评估

为评估计及风电出力和电动汽车负荷随机性的城市输电网运行安全,提出了一种以高压配电网重构为手段的220kV输电网安全概率评估模型。基于相关变量的联合概率分布得到含电动汽车的负荷概率模型描述负荷的波动性,定义弹性安全距离作为安全裕度评估指标,将可用传输容量与拓扑结构结合起来刻画输电网的安全裕度;然后利用三点估计法将不确定性评估问题转化成确定性数学问题求解,再用Cornish-Fisher展开级数得到评估结果的概率特性。最后以某城市局部高压配电系统为算例验证模型的有效性,算例结果表明,高压配电网重构产生弹性裕度是提高城市输电网安全概率的有效调节方式,评估结果可为实际电网调度提供决策依据。     

计及储能及负荷转供协同调度的城市电网弹性运行策略

随着多种新型负荷的不断增长及新能源的大规模接入,城市配电网输电阻塞问题日益频繁,严重威胁电网安全运行和可靠供电。利用高压配电网网架重构以及储能电站充放电特性,实现负荷及发电的时间-空间转移,可有效缓解城市输电网局部阻塞问题,降低负荷损失,保证供电可靠性。因此,提出了一种同时考虑高压配电网重构和储能电站充放电协同控制的弹性运行策略。首先,建立了储能电站充放电功率调度模型及高压配电网可重构模型。然后,定义安全距离作为安全裕度指标,将线路传输容量和网络拓扑结构结合,以全面评估所提协同控制策略对提升220 kV电网运行安全的效果。最后以我国某城市局部高压配电系统为算例验证所提协同控制的有效性。结果表明,所提方法能有效均衡大尺度时空范畴内的源荷分布,改善城市输电网运行阻塞问题,提升220 kV输电网安全裕度。     

基于高压配电网变电单元分组重构的城市电网输电阻塞管控模型及算法

利用网架重构实现大规模潮流转移,是消除110~220kV城市电网运行阻塞的重要手段,传统重构算法主要面向深度放射状馈线网络,缺乏适用性。分析了110kV变电站站内结构及站间联络,提出高压配电网变电单元组拓扑表示方法,基于单元组内部可行拓扑状态集实现单元组分组重构。基于所定义的负载均衡函数,构建完整城市电网阻塞控制模型。利用某大型城市电网局部系统算例验证方法有效性,结果表明,所提模型实现了大规模多环态非深度网络的快速重构问题,通过构建的阻塞管控模型,有效控制高峰时期城市电网出现的负载分布不均,局部输电阻塞情况,保证连续断面下各个局部都留有充足的供电裕度。此外,模型中的拓扑处理方法避免了智能算法在寻优过程中产生的拓扑不可行解,提高了求解效率,适宜在线应用。     

城市高压配电网负荷转供辅助决策关键技术与系统

城市电网灵活性不足是造成系统调峰与输电阻塞问题的根本原因,为解决这一问题,提出了一种考虑城市高压配电网负荷转供及储能充放电策略的协同优化策略,并开发了一套可实现高压配电网灵活运行调度的在线辅助决策系统。通过分析城市高压配电网的拓扑特点,在其变电单元简化拓扑建模的基础上,分别以最小化220 kV输电网运行成本和110 kV高压配电网负荷削减成本为上、下层目标,建立时序双层优化模型,通过上下层模型的不断交替迭代,实现对高压配电网拓扑状态及储能运行状态的求解;基于高压配电网标准化站内接线的电气拓扑聚合通用方法,开发了一套可满足高压配电网灵活调度的运行控制与决策支持系统,以实现城市高压配电系统分布式新能源和储能广泛发展的运行方式优化以及调峰与负荷转供策略制定。最后,以某地区电网为例进行方法建模和实用性分析,测试并验证了所提方法的可行性与应用前景。     

高渗透清洁能源的城市高压配电网转供调度策略

提出一种基于多维度概率评估的网络拓扑风险分析新方法,据此构建了城市电网转供双层优化模型,以解决光伏电站非均匀接入电动汽车高渗透地区电网所造成的局部消纳与阻塞问题。在上层模型中,以提高光伏的消纳为主要目标,确定110 kV网络的可行拓扑状态。在下层阻塞管控模型中,为缓解电动汽车高渗透下的电网局部重载状况,以均衡变电站负载率、降低重载支路为目标进行优化。为提高算法效率,以单元组可行拓扑状态选择变量代替传统编码建模,有效降低求解维度。算例结果表明,所提以网络拓扑风险性评估为指导的方法,通过高压配网可重构性协调光伏能源调节系统局部阻塞,可实现清洁能源大规模接入下城市电网运行的安全管控。     

基于公共信息模型对象聚合的高压配电网功能单元信息模型

110kV高压配电网的自动化信息模型及其高级应用仍沿用输电网设备描述准则,缺乏针对自身特点的特殊处理。从自动化信息模型与高级应用示例2个角度出发,针对调度员所关注的高压配电网运行特点构建其功能结构化模型。分析了现有公共信息模型(CIM)对高压配电网结构与运行特点支撑不足,提出面向CIM的对象聚合封装方法,将高压配电系统以重新定义的功能单元类予以结构化描述,聚合后的信息模型按功能,可划分为描述110kV系统结构的配电容量单元和描述负荷位置与状态的实际负载单元,任意拓扑与状态均能通过这2种对象准确表述,并结合设备实时参数完成计算模型交互,在信息模型降维的同时生成研究态数据,以支撑地区电网能量管理系统高级应用。以某地区电网的实例测试表明了所提方法的有效性与前景。     

计及变压器短期急救负载的城市高压配电网负荷优化分配

为深度挖掘变压器在N-1故障短时过载工况下的紧急支撑能力，保障城市电网在该工况下的供电可靠性，提出一种计及变压器短期急救负载的城市高压配电网负荷优化分配模型。首先，推导变压器的绕组热点温度、顶层油温参数计算式。在此基础上，引入变压器短期急救负载耐受时间及约束，构建短期急救负载下以负载系数、耐受时间为决策变量的变压器过载能力非线性约束，利用凸包方法将其线性化。结合高压配电网典型拓扑约束、有功功率平衡约束等组成约束集，以变压器短期急救负载耐受时间和最大、110 kV线路开关操作次数及220 kV变压器有功切负荷量最小为目标函数，提出计及变压器短期急救负载的城市高压配电网负荷优化分配模型。该模型为混合整数线性规划问题，采用Cplex工具箱进行求解。最后，通过实际220 kV/110 kV城市电网仿真分析，验证了所提模型的有效性。     

高渗透率风电接入下地区高压电网转供模型

中等规模风电通常经35 k V及以上电压等级系统直接并入地区电网,具有非均匀接入特性及不确定性,易导致地区电网出现局部消纳困难与局部负荷重载并存的现象,造成阻塞风险甚至消纳困境。基于高压配电网的拓扑重构能力,提出以110 kV变电单元组的可行拓扑状态为控制对象的高压配电网机会约束转供模型,利用风电-负荷误差的概率密度函数对随机变量进行多状态建模,以源荷功率均衡分布为目标,构建不确定性条件下以拓扑重构为手段的高压电网运行优化技术。实际算例测试表明,所提方法能有效疏导高渗透率风电非均匀接入后地区高压电网的消纳矛盾,并有助于提升高压电网资产的利用效率以平抑阻塞风险。     

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。     

考虑高压配电网转供能力的储能电站双层规划模型

城市化进程的加快使得当前城市电网面临日益严重的运行阻塞问题,传统利用负荷转供进行阻塞管控的调节方式灵活性较差,单一管控方式不具适应性。文章利用储能可平移负荷时空分布的特点,并考虑运行策略对规划方案的影响,提出计及高压配电网(high voltage distribution network, HVDN)转供能力的储能电站双层规划模型。上层构建储能投资收益的规划模型,下层构建多场景下以拓扑重构为主、储能充放为辅的运行优化模型,由于运行控制和规划配置间相互影响,将不同时间尺度的内外层优化置于同一框架内,以系统节点切负荷量、储能电站配置位置、容量及功率为耦合变量交替迭代,采用粒子群算法及CPLEX求解器进行迭代求解。最后以某城市电网局部系统为例,验证所提模型的有效性和求解方法的可行性。     

基于集成深度神经网络的配电网联络关系辨识技术

随着城市配电网络规模不断扩大,配电网实时拓扑难以获取已成为观测其运行状态的主要瓶颈。为了解决传统拓扑辨识方法噪声敏感性高、在线运行难等问题,提出了一套基于集成深度神经网络的配电变压器(简称配变)联络关系辨识方案。首先,依据配电网测量的横纵连续性,对历史数据进行二维小波阈值去噪,降低噪声对辨识结果的影响。为提高深度学习算法的精度上限,采用搜索、生成与评价的策略对数据进行特征提取与选择。然后,以选择的特征为输入,构造交叉熵深度神经网络,通过网格搜索优化深度神经网络的超参数。采用集成学习的策略训练同质深度神经网络,保证模型的在线拓扑辨识能力。最后,通过在TensorFlow上进行的实验验证了提出的集成深度神经网络模型在配变联络关系辨识中的精确度与鲁棒性。     

柔性直流配电网在深圳电网的应用研究

为解决深圳市配电网所面临的线路扩容、电能质量治理、分布式电源并网发电以及直流负荷用电需求增大等问题,分析了柔性直流配电技术的优势特点和解决深圳配网上述问题的可行性与有效性,并针对深圳宝龙工业城交流配网现状,分布式电源、负荷和储能的实际情况,设计了柔性直流配网示范工程的拓扑网架和运行方式。最后对柔性直流配网技术领域有待进一步解决的问题和未来发展方向进行了简要说明。     

一种考虑低压侧直供潜力的输配电网规划方法研究

针对电网规划中输配电网协调性不足和资源利用率不高的问题,将直供负荷纳入电网规划中,以合理利用高电压等级变电站的容量,并充分利用变压器低压侧直供潜力来提高电网的供电能力。通过引入反馈变量,建立输电网与配电网连接处功率耦合关系,实现输电网规划模型和配电网规划模型的分布式求解,在优化配置模型求解过程中,由于目标函数比较复杂且为非线性函数,采用群体最优值交叉操作的量子粒子群算法（CR-QPSO）对其进行求解,并建立粒子记忆集以加快模型收敛速度案例分析验证了所提方法的有效性。     

基于深度强化学习的城市配电网多级动态重构优化运行方法

随着配电网分布式电源的大量接入以及城市区域负荷的快速发展,使得配电网运行环境愈发复杂。同时由于配电网重构涉及大量的开关状态二进制零散变量,现有优化方法很难求解大规模城市配电网重构问题。基于此,提出一种基于深度强化学习的城市配电网多级动态重构方法。首先,建立基于深度学习的配电网多级重构快速判断模型,通过该模型实现对重构级别在线决策,并对智能体动作空间进行降维。其次,使用含参数冻结和经验回放机制的深度Q网络对预测负荷、光伏能源输出功率等环境信息进行学习。以运行成本、电压偏移度以及负荷均衡度最优为目标,通过习得的策略集对配电网进行动态重构与运行优化。建立多智能体强化学习模型,对各个时段的不同重构主体进行联合优化。最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性。     

适用于大中城市电网的无功规划原则

总结了目前我国大中城市电网无功设备配置、运行和管理等方面存在的主要问题,提出了适应于大中城市电网无功规划的技术原则,分别给出了城市主网、城市高压配电网、城市中压配电网无功规划的方法和步骤。指出对于已形成500kV超高压骨干网架、负荷密度集中、外受电力比重大的特大型城市电网,应提高无功规划的深度,在工频过电压、潜供电流计算和正常的无功平衡分析的基础上,进行无功配置方案优化分析、电压稳定分析评价和动态无功补偿配置方案研究以及无功电压控制措施的研究。     

省地电网协同运行策略与实践

近年来国内发生多起电网事件,事后分析都与省地运行方式安排不当有关。为保证电网安全可靠运行,深入分析了省调度中心与各地区调度中心现有运行方式工作模式的缺陷,将分散在省调和地调的全电压等级在线数据进行统一整合,实现了多时序电网拓扑模型自动拼接。基于全联通遍历算法自动搜索薄弱接线方式并对负荷损失进行精确评估,进而快速识别高危客户供电风险。对实时电网运行控制对策进行省地联合分析,构建了未来电网协同模型并给出不合理重叠检修方式智能排查方法,实现了省地电网联合决策,可用于指导省级电网运行方式协同决策平台建设。通过在省级电网中实际系统的应用表明,提出的策略能有效避免省地运行方式冲突并实现对电网的协同决策。