含源网荷的智能配电网运行仿真平台研究及应用

考虑配电网存在的源网荷不对称现象、特殊网络结构的基础上,建立了配电网常规元件及分布式电源的稳/暂态模型。针对智能配电网三相不对称的特性,研究了智能配电网相关的三相潮流算法、三相短路电流算法以及三相时域仿真算法。最后,开发了基于OPEN3200系统接口的智能配电网运行仿真平台,并在南京河西新城进行了成功应用,验证了所提方法及研制系统的合理性、有效性。     

适应城市配电网源网荷三重不对称的智能配电网运行仿真平台研究与应用

城市配电网源网荷三重强不对称性日益凸显,配电网粗放式经验型调度亟待解决,尤其是故障自愈和负荷转供路径选择缺乏有效依据,因此,在建立配电网常规元件及分布式电源的稳/暂态全三相模型的基础上,研究智能配电网相关的三相潮流、三相短路电流算法以及三相时域仿真算法,采用新型软件平台图模一体化开发方案开发适应城市配电网源网荷三重不对称的"智能配电网运行仿真平台",利用三相潮流计算获取网络状态、三相静态电压稳态仿真技术判断网络稳定性、时域仿真技术研究源网荷各种扰动下的暂态过程、基于边界条件和矩阵变换的节点电压短路计算模拟网络故障,为主动配电网的运行方式安排和故障处理提供风险预警和决策依据。最后,在南京河西新城建成的智能配电网精细化调度示范工程中进行了成功应用,验证了所提方法及研制系统的合理性、有效性。     

计及分布式电源接入的不平衡配电网潮流计算

随着分布式电源的不断接入配电网运行,提出一种适应于分布式电源接入趋势的三相不平衡配电网潮流计算分析方法。针对于分布式电源大量并网运行的需求,首先分析了分布式电源接入对整个配电网络中潮流分布的影响,并在此基础上建立含有分布式电源的三相不平衡配电网潮流计算模型。然后根据建立的潮流计算模型,采用牛顿-拉夫逊迭代方法进行求解,同时给出三相不平衡配电网中节点导纳矩阵和雅可比矩阵的分析。最后通过在仿真系统进行算例分析,验证所提出潮流计算方法的正确性和有效性。     

考虑分布式电源低电压穿越特性的配电网短路电流计算方法

随着并入配电网的DG容量逐渐增加,DG对配电网短路电流的影响不宜忽略。为了获得更加准确的短路电流计算结果,提出了一种含分布式电源配电网的通用短路电流计算方法。该方法基于换流器型分布式电源在配电网故障后的低电压穿越输出特性,得到了通用的低电压穿越故障等效模型;基于该模型,对传统的基于节点电压方程的短路电流计算方法进行了改进,满足了配电网对三相对称和不对称短路电流计算方法的通用性要求。最后,利用仿真算例验证了所提短路电流计算方法的正确性。     

面向逆变器型分布式电源的快速建模与仿真方法

在利用数值仿真方法研究逆变器型分布式电源大规模接入配电网的特性和影响时,采用详细模型因涉及非线性的电力电子器件,仿真步长需选取很小,致使仿真速度缓慢,而采用过于简化的模型又不能完整反映系统的动态特性,因此有必要研究准确、高效的分布式电源建模方法。在正负序分离控制的基础上,详细分析了逆变器型分布式电源的动态相量建模方法,并且在PSCAD/EMTDC中建立了分布式电源的电磁暂态模型,同时在MATLAB/Simulink中建立了等效动态相量模型。通过仿真比较,结果表明采用的动态相量模型在配电网电压对称、不对称工况及故障情况下均能准确地反映系统运行的动态过程,并显著加快仿真速度,适合应用于逆变器型分布式电源高渗透率下配电网运行特性的快速仿真。     

基于有功-无功协调优化的主动配电网过电压预防控制方法

分布式发电接入配电网,可能引起过电压从而限制其并网能力。针对配电网的运行特点,文中提出了采用三相配电网模型的过电压预防控制方法。首先,采用电压对节点注入功率的三相灵敏度,分析了配电网中利用有功—无功协调控制电压的必要性;然后,基于三相模型,提出了综合调度分布式发电(DG)和无功补偿设备的优化模型。最后,采用IEEE 123节点三相标准测试系统的数值仿真表明,文中方法可以满足不对称主动配电网的运行要求,有效提高配电网消纳DG出力的能力。     

含多类型分布式电源的主动配电网三相潮流计算

随着不同并网方式和控制策略的分布式电源大量接入,传统配电网的潮流算法不再适用于含大量分布式电源的主动配电网。首先建立了不同控制方式和接线方式下同步发电机、异步发电机、电力电子逆变器和双馈感应风机的三相序分量稳态模型,并在此基础上采用序分量三相解耦潮流算法对含分布式电源的主动配电网进行三相潮流计算,同时考虑了分布式电源运行中的限值约束条件。通过对IEEE 33节点三相不平衡配电系统算例进行仿真,表明该算法能有效处理各种类型分布式电源及其在运行中的限值约束,具有良好的收敛性。     

分布式电源三相稳态模型

低压配电网通常运行在三相不平衡状态。接入不平衡配电网的分布式电源在不同控制方式下,表现为不同的外特性。为了正确计算含分布式电源的主动配电网三相潮流,需要采用详细的三相分布式电源模型。采用统一的建模方法,建立不同控制方式下4类主要分布式电源(包括同步电机、异步电机、电力电子接口并网、双馈电机)的稳态模型,并将所建模型与已有模型进行对比分析,证明所建模型的正确性。文中建立的三相模型适用于分布式电源不平衡情况下的稳态建模,同时也适用于柔性输变电设备的建模分析。     

基于连续潮流的配电网供电能力评估

随着非全相运行的分布式电源大量接入配电网,配电网固有的三相不平衡特征更加突出,传统配电网供电能力评估因忽略配电网三相不平衡特征导致结果不准确。为了准确分析三相不平衡特征对配电网最大供电能力评估的影响,建立了以配电网供电负荷参数最大为目标函数,考虑了支路热约束和节点电压等状态变量和分布式电源的有功和无功功率等控制变量的含分布式电源三相不平衡配电网供电能力评估模型。选择电压跌落情况最严重的相作为连续参数,确保预测-校正过程的的连续潮流法求解的结果更加精确。最后,采用拓展的IEEE33节点配电系统进行仿真验证,表明文中所提的模型和求解方法是有效的。     

考虑分布式电源控制方程的中低压配电网三相潮流计算

针对中低压配电网网络拓扑结构特点,将分布式电源三相稳态模型引入潮流计算中,提出了考虑分布式电源控制方程的基于注入电流型牛顿拉夫逊三相潮流计算方法。该方法通过在迭代过程中将同步发电机和逆变电源的控制方程与注入电流偏差方程相结合,采用牛顿迭代解法对异步发电机和双馈式发电机控制方程中的待求变量进行求解,实现了控制方程与潮流计算的结合。通过在含多种分布式电源的72节点系统验证了所提方法的正确性及有效性。仿真结果表明,该方法能够反映多种节点类型、不同分布式电源出力的控制特性,适用于计算含多种分布式电源的中低压配电网三相潮流。