主动配电网背景下无功电压控制方法研究综述

介绍了主动配电网(ADN)背景下分布式电源(DG)接入对配电网电压分布和电压稳定性影响,从电网结构优化调压措施、电网设备的调压措施、电力系统无功优化调度调压措施等方面阐述了ADN无功电压控制方法。基于当前研究现状,总结了现有关于ADN无功电压控制研究存在的不足,并指出了在未来亟待解决的几个问题。     

主动配电网中分布式发电系统接入技术及其进展

大量分布式可再生能源的接入给现代配电网的运行控制带来了巨大的挑战。主动配电网是智能配电网技术发展的高级阶段,是内部具有大量分布式电源,具有主动控制和运行能力的有源配电网,其核心是解决配电网中分布式电源接入消纳问题。针对分布式电源的特点,结合主动配电网的定义及其特征,从分布式发电系统接入电网的拓扑方式、控制策略方面,分析总结了配电网下分布式电源接入并参与电网运行关键问题与技术,并对未来的研究方向进行了探讨和展望。     

含分布式电源的配电网分区和主导节点选取方法研究

为了应对分布式电源及柔性负荷大规模接入给配电网电压控制带来的困难,提出一种基于改进的粒子群优化算法的配电网分区方法,通过分区使分布式电源主动参与到配电网的控制过程中。引入评价分区结果优劣的四个指标,综合考虑分区内无功/有功储备、区域内强耦合和区域间弱耦合,并结合无功/有功可控性和电压可观性,构建主导节点选取公式。该方法将分区转化为优化求解问题,使得分区结果能根据分布式电源运行参数和配电网结构的变化进行灵活调整。通过仿真证明了该分区科学合理,在该方法基础上的分布式电压控制能有效缓解柔性负荷大规模接入所带来的节点电压越限等问题,具有实际应用价值。     

新能源配电网多运行指标协同的灵敏性分析方法

配电网电压和网损指标协同控制一直受到高度重视。在新能源环境下,配电网电压和网损指标协同控制的难度更大并更具挑战性。根据配电网中各个物理量之间的变化关系与交互作用特性,将物理量分为独立参数变量、状态变量和控制变量3种类型,建立配电网在新能源环境下电压和网损运行指标,构建针对分布式电源和传统无功补偿装置的配电网潮流分布、节点电压和网损的灵敏度矩阵。以局部电压稳定指标作为分布式电源接入电网后电压和无功分布的技术指标,以分布式电源的投资和运行维护成本作为经济指标,分析分布式电源大规模接入电网后对电压和网损造成的影响。以IEEE 30系统为实例,通过仿真计算对所建的模型和算法进行了验证。     

分布式电源接入下配电网电压无功控制效果分析

分布式电源的接入对配电网的运行状况会有很大的影响,尤其是配电网的电压分布以及网络损耗方面。首先给出了分布式电源和负荷的详细模型,通过准确建模真实模拟电网潮流变化情况。然后引入一种基于规则的电压无功控制方法,以加入分布式电源和具体负荷的IEEE13节点典型馈线系统作为仿真算例,通过电压变化曲线和系统消耗功率等指标验证该算法在分布式电源接入情况下的有效性,并分析接入分布式电源的配电网的电压无功连续控制效果。     

分布式电源接入的配电网无功电压特性分析

正传统辐射型配电网的特点是闭环设计、开环运行,其网络只有一个电源点,节点电压沿着馈线潮流方向逐渐降低。分布式电源接入配电网后,辐射型的网络变为一个遍布电源与用户互联的网络,分布式电源接入会使得馈线上传输的有功功率和无功功率减少,降低了线路的电压降落,从而不同程度地抬高了各负荷节点电压,提高了配电网承载负荷的能力。甚至在分布式电源集中接入的部分地区还会发生功率倒送的情况,末端节点电压高于首端节点。因此,本文通过分布式电源接入对配电网无功电压的影响分析,为配电网无功电压控制提供参考。     

交直流主动配电网多无功源协调的电压控制策略

为解决分布式电源高渗透率的交直流主动配电网因分布式电源出力波动及负荷变化等造成的电压越限问题,提出了利用柔性直流装置、分布式电源及离散无功设备等多无功源构建的主动配电网电压控制策略。将配电网电压运行状态划分为3种:(1)正常状态下进行全局优化,通过离散无功设备的静态无功功率置换出柔性直流装置的动态无功功率,提高配电网动态无功储备容量;(2)预警状态下通过多无功源就地控制与集中控制相互协调,实现轻度电压越限节点的校正控制;(3)紧急状态下利用柔性直流装置对电压越限节点快速紧急支援,实现配电网过渡到预警状态或恢复到正常状态。利用IEEE 33节点系统进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果表明该策略提高了系统的动态无功储备容量,实现了配电网电压的有效控制。     

基于电压稳定的分布式电源最大允许接入容量分析

分布式电源接入对配电网电压的影响是目前分布式电源接入最重要的课题之一.为适应未来分布式电源快速发展的接入需求,从现实情况出发,研究了分布式电源接入配电网时的影响因素,分析了分布式电源自身功率因数调节、无功补偿、储能装置等辅助措施对分布式电源最大允许接入容量的影响.计算结果表明,分布式电源自身功率因数调节有助于提高分布式电源允许接入容量,但效果不明显;采用无功补偿装置和储能装置可较大幅度提高分布式电源允许接入容量,是未来适应分布式电源发展的有效措施.     

分布式光伏电源与配电网协调控制策略研究

针对分布式光伏电源的消纳问题和接入中低压配电网引起的配电网安全运行问题,研究了分布式光伏电源的模型及控制机制,并对配电网电压的控制方法进行了分析;在此基础上,提出了一种分布式光伏电源有功-无功解耦和对配电网电压分区控制的协调控制策略;最后在DigSilent软件平台上搭建了含分布式光伏电源的IEEE33节点配电网模型对策略进行了仿真验证。该策略对提高分布式光伏电源的消纳能力,保证配电网的安全运行,有一定的参考价值。     

基于分布式电源接入的配电网无功控制策略研究

随着经济不断发展,光伏、风电等分布式电源得到了广泛应用。分布式电源接入配电网,提高了电网的可靠性和灵活性,但因分布式电源间歇性和随机性的特点,配电网电压分布和线路损耗会受到影响,有效的电网电压无功控制对其稳定运行至关重要。本文提出一种基于规则的电压无功控制策略,建立分布式电源的数学模型,从而降低了分布式电源接入配电网带来的负面影响,实现了电网电压无功控制和补偿。该方法的推广应用为电网的稳定运行提供了可靠保证,有效提高了电网的电能质量,具有很好的应用前景和现实的应用价值。     

主动配电网现状与未来发展

随着分布式电源和电动汽车等规模化发展,将给传统配电网带来诸如电压越限、双向潮流等问题,配电网由被动控制过渡到主动控制是未来的发展模式和方向之一,将成为智能配电网发展的核心。总结了近年来主动配电网的相关研究成果,主要包括:主动配电网的控制方式、分布式电源的优化规划、电压管理、电动汽车的主动管理、需求侧管理、主动配电网的保护和故障定位等,并进一步提炼了为主动配电网提供支撑的相关新兴技术。最后,提出了未来可能会影响主动配电网发展的新技术和新概念。     

含柔性多状态开关的主动配电网有功-无功协调动态优化

多端柔性多状态开关(FDS)作为可实现功率实时调控的装置,有利于实现主动配电网的运行优化。文中基于FDS接入配电网的拓扑和运行数学模型,建立含FDS支路的配电网有功-无功协调动态优化运行模型:构建多时间尺度有功-无功调度架构,以最优网损和电压均衡为目标函数,并考虑计及系统安全和断面动作限制的运行约束条件。为提高多断面潮流模型的求解效率和松弛精度,提出针对二阶锥规划和非线性规划的模型求解优化方法,并利用求解工具集SCIP等算法包获取测试结果。最后,依托实际工程数据,在含三端FDS主动配电网系统中展开仿真测试,结果呈现了FDS接入对主动配电网电能质量改善、运行策略优化和潮流智能分配的积极影响,并验证了所述方法的寻优稳定性和计算高效性。     

主动配电网技术及其进展

主动配电网是实现大规模间歇式新能源并网运行控制、电网与充放电设施互动、智能配用电等电网分析与运行关键技术的有效解决方案。文中重点研究了主动配电网的定义及其特征,分析了主动配电网的研究现状及其关键技术,包括:含间歇式可再生能源及储能装置的主动配电网综合规划技术、基于配电网主动机制的分布自治与全局优化相结合的协调控制技术、功率及能量灵活可调的主动配电网全局优化能量管理技术以及主动配电网多目标经济性评估等。     

Integrated Reactive Power Optimization Method for Active Distribution Networks Based on a Quantum Krill Herd Algorithm

Abstract

Aiming at the problem that the reactive power optimization of traditional distribution network can’t adapt to the active distribution network (ADN) of large-scale distributed power access, a comprehensive reactive power optimization method based on quantum krill herd algorithm for ADN is proposed. Firstly, a reactive power optimization model of ADN based on proportional coefficient is proposed by analyzing the characteristics of active control and active management. Secondly, the krill herd algorithm is easy to fall into local optimum when solving optimization problems. To overcome this shortcoming, a quantum krill swarm algorithm is proposed. The algorithm uses the probability amplitude of quantum bits to represent the information of particle position, uses quantum revolving gate to increase population diversity and generates new population through chaotic crossover, which improves the convergence accuracy of the algorithm. Finally, simulation experiments are carried out on the modified IEEE33 node and IEEE 69 node to verify the effectiveness of the proposed model and algorithm.     

基于负序电流的主动配电网单相断线故障保护方法

随着分布式电源(DG)的接入以及主动配电网(ADN)的迅速发展,网络结构日趋复杂,断线故障频发,严重威胁设备与人身安全,影响电力系统稳定运行。由于受DG和可变拓扑的影响,ADN断线故障的识别面临较大的挑战,现有研究存在一定的空白,因此提出了一种基于负序电流的ADN单相断线故障保护方法。首先解析分析了DG上、下游发生单相断线故障时故障馈线与非故障馈线序电流以及ADN中性点电压的变化特征。在此基础上,以中性点电压和负序电流作为保护特征量构造了保护判据,提出了中性点经小电阻接地的ADN断线故障保护方法。理论分析和仿真结果表明,该保护方法不受负荷分布、故障位置、网络拓扑的影响,具有灵敏度和可靠性高、适用范围广以及易于实现的优点。     

基于模糊动态时间弯曲算法的主动配电网电压运行状态评估

主动配电网(ADN)电压运行状态评估能够有效集成运行产生的多源异构数据表征ADN电压运行状态。为了客观反映关键节点的电压控制能力、互联分区的无功互动支撑和配电网全局的无功平衡水平,构建“点-区-网”多颗粒度评估指标体系;提出一种融合模糊识别和动态时间弯曲的模糊动态时间弯曲(FDTW)评估算法,将电压运行状态评估问题转化为模糊序列模式识别问题,并采用最小弯曲距离比较待评估样本与参考样本的相似度。以某ADN为应用实例,验证了所提指标体系和FDTW评估算法的有效性。     

主动配电网中多代理模拟技术与应用研究

针对主动配电网(active distribution network,ADN)中分散式、主动性元件种类及数量的大幅增加,网络结构复杂管理控制难度日趋困难的问题,提出多代理技术是增加ADN中多类型主动性元件协调合作的新手段。该文综述了近年来国内外基于多代理系统对ADN中分布式能源管控、主动元件的协调控制、故障快速恢复以及区域自治的市场仿真4个方面的研究现状与成果,分析了多代理技术应用在ADN中的管理结构、通讯机制及适应于ADN发展的Agent模型。从ADN的主动性规划、多能流系统模式、博弈性市场机制及负荷主动管理能力等方面的发展趋势,展望了在未来如何更好地利用多代理技术,提高主动配电网的供电可靠性与经济性。     

Research on optimal schedule strategy for active distribution network using particle swarm optimization combined with bacterial foraging algorithm

Comparing with the traditional distribution network, a significant feature of the active distribution network (ADN) is that the performance of distributed generation (DG) units, energy storage units and micro-grid (MG) in the network is controllable for the distribution network operator. Considering the characteristics of the distributed power supply and micro-grid, and giving full play to the advantages of distributed generation technology in the economic, environmental and energy aspects, this paper highlights an environmental protection and energy saving optimal schedule model for ADN. The scheduling model focuses on the minimum network loss, minimum voltage deviation and minimum difference between peak and valley load. In addition, the two stage algorithm is presented to solve the proposed multi-objective scheduling model of ADN. First, a set of Pareto solutions are obtained by using the proposed particle swarm optimization combined with bacterial foraging algorithm (PSO-BFO) to solve multi-objective optimization problems, then the optimal schedule strategy of ADN is gained through evaluating the Pareto solutions with entropy weight decision-making method. To avoid the search falling into local optimal solution, the two-value crossover operator is introduced to exchange the information among subpopulations and update the position of related particles. Meanwhile, the adaptive adjusting inertia constant strategy is used to improve the algorithm convergence speed. Finally, the case study results demonstrate the rationality of the proposed optimal schedule model and the validity of its solution algorithm for ADN.     

考虑主动管理与需求侧管理的主动配电网分布式光伏最大准入容量计算方法

为了在确保配电网安全、稳定运行的同时,促进配电网分布式光伏消纳,文章提出了一种主动配电网分布式光伏最大准入容量计算方法。以最大化分布式光伏准入容量为目标,计及系统潮流方程、节点电压、支路电流等多个电气约束,采用有载调压、无功补偿、储能充放电、网络重构、负荷削减等主动管理措施和需求侧管理措施,提升了“源荷”不确定性最不利条件下分布式光伏最大准入容量,建立了二阶段鲁棒优化模型。将原模型分解为主问题与子问题后,转化为混合整数二阶锥形式,使用列与约束生成算法求解。在改进的IEEE 33节点算例上对模型与算法的有效性进行检验,得到了主动配电网分布式光伏最大准入容量,并验证了主动管理与需求侧管理对其的提升作用。