基于柔性环网控制装置的10 kV配电网运行方式

以4端口柔性环网控制装置为例,系统地分析了柔性环网控制装置在10 k V交流配电网中的组网方式和运行控制策略,并进行了系统仿真。在仿真过程中,为了解决复杂电力电子装置在电力系统大时间尺度仿真时速度较慢的问题,采用了一种柔性环网控制装置的简化模型。研究和仿真结果表明,柔性环网控制装置的应用有助于提高配电网的性能,如能够实现交流配电线路的闭环运行、对潮流的优化控制、系统故障时不停电负荷转移、对负荷的就地无功补偿和降低系统备用容量。     

基于多端SOP的柔性配电网拓扑仿真分析

对一种基于多端智能软开关(SOP)的柔性配电网拓扑结构进行了研究,旨在利用多端SOP实现城市配电网柔性闭环运行。首先对实现柔性配电网的关键设备,即电压源换流器的拓扑选择进行了分析,选择具备直流故障阻断能力的混合子模块型MMC作为柔性配电网换流器拓扑;其次分析了基于多端SOP的柔性配电网的控制策略,选择了可靠性较高的下垂控制作为柔性配电网的整体控制策略;最后利用PSCAD/EMTDC搭建基于多端SOP的柔性配电网仿真模型,分析柔性配电网正常运行时和发生直流侧故障时的运行特性,仿真结果验证了基于多端SOP的柔性配电网的可行性。     

基于柔性环网控制装置的交直流混合配电网接线模式研究

随着分布式电源、电动汽车等直流电源和直流负荷的大规模接入及用户对供电可靠性要求的提高,柔性直流技术在配电网中的应用越来越广泛。该文研究了含多端柔性环网控制装置的交直流混合配电网的典型网架结构;提出了传统交流配电网向交直流混合配电网的过渡目标、过渡原则、过渡过程,并给出了几种典型网架的过渡方式;最后,以三端柔性环网控制装置为例,通过对运行方式的划分,明确了含柔性环网控制装置的交直流混合配电网的运行方式及转换过程,为传统配电网向交直流混合配电网的升级提供理论依据。     

基于MMC的多端柔性直流配电网控制与保护

为提高多端柔直配电网系统的稳定运行能力,本文首先对分割的城市中压配电网进行互联设计了多端柔性直流混合配电网,对主要换流设备选型进行实例设计;基于下垂控制策略并结合功率参考值平移的曲线特性,将考虑电压限值的直流电压斜率控制方法应用于多端柔直配网,并制定本文设计案例的换流器保护配置策略。在PSCAD/EMTDC中完成10 kV多端柔直配网应用案例的搭建,最后仿真验证直流电压斜率控制策略及保护配置方案的有效性。     

柔性配电网的最大供电能力模型

提出了柔性配电网(FDN)的最大供电能力(TSC)模型与计算方法。首先,提出了FDN的概念,FDN利用电力电子开关构成的柔性开闭站(FSS)将多回馈线联络组网,采用能灵活控制潮流的柔性闭环运行方式。其次,提出了FDN的TSC模型与求解方法,模型计及了FSS对负荷的柔性转带策略。最后,搭建典型组网形态下不同情况的FDN验证所述方法。与传统配电网TSC对比发现:FDN的TSC总量既有提升的情况也有不变的情况,文中分析了原因。从TSC角度看,FDN的优势在于:1TSC在FDN实际运行中更易实现,达到TSC时FDN允许馈线上负荷任意分布,而传统配电网只有在负荷满足特定分布时才能达到TSC;2达到同等TSC时,FDN的组网结构更简单。所述方法已应用于国内外首个多端柔性闭环中压配电网示范工程的方案论证。     

计及柔性直流装置的交直流配电网保护控制研究

交直流混合配电网可更好地接纳分布式电源和直流负荷,缓解城市电网站点走廊有限与负荷密度高的矛盾,已成为现代城市配电网的一个重要发展趋势。接入柔性环网控制装置后,配网由单端电源供电网络变为多端电源供电网络,其可靠性面临新的挑战。通过对交直流混合配电系统的故障特点进行总结,分析接入柔性直流控制装置后柔直侧及系统侧的保护影响,提出基于时序配合的智能装置协同控制架构。利用柔性电力电子器件的快速响应特性,设计柔性直流控制装置与交流保护控制装置配合的保护控制策略。在GOOSE有向节点及快速通信机制的作用下,运用保护控制协同策略进行故障定位及隔离,有效地增强了含柔性互联装置的交直流混合配电网可靠性,具有工程实用价值。     

三端柔性环网控制装置的功率调度模型与边界条件研究

应用柔性环网控制装置将多个交流配电网互联形成环网,具有实现系统有功无功独立解耦控制、提高系统安全性、降低运行风险等优点。基于此提出了一种三端柔性环网控制装置的功率模型和边界条件,用于配电网的功率调度。首先,通过搭建用于调度的三端柔性环网控制装置的模型,得到其功率关系式。然后,对功率调度的边界条件进行了理论分析,通过理想化模型得到了工程实践中所需的功率调度范围,同时建立了考虑综合安全边界条件的功率调度模式。针对两种情况,提出了能够满足不同条件的功率分配结果。最后,通过仿真结果,验证了三端柔性环网控制装置功率调度模型与边界条件的有效性。     

配电网电磁环网关键技术研究

阐述了配电网闭环运行方式下电磁环网的不同构成方式,分析配电网与输电网电磁环网的不同特点,提出配电网电磁环网阻抗解析模型及计算方法,分析电磁环网对配电网正常运行和故障工况的影响,并提出控制故障影响的方案.方案有利于合理安排和利用配电网电磁环网运行方式.     

光伏并网配电网中柔性环网开关的优化运行控制策略研究

分布式光伏发电的快速普及,使得配电网中光伏发电的比例日益提高。但大量光伏发电的并网运行却给配电网带来了一系列的电能质量问题。如何解决光伏大量接入带来的电压越限问题已经成为一个重点研究方向。柔性环网开关可以主动调节配电网的潮流,本文主要研究在光伏并网配电网中柔性环网开关的优化运行控制策略,重点解决电压越限问题。本文首先介绍了基于电压源型变流器的柔性环网开关的原理,分析了柔性环网开关稳定运行的约束条件,提出了一种基于扰动观察法的柔性环网开关实时优化运行控制策略,该方法不需要预先知道配电网的拓扑结构和参数,具有一定的工程实用价值。最后通过两个算例,验证了柔性环网开关有助于将光伏并网配电网的电压维持在正常水平内。     

面向多端直流配电网的协调稳定控制研究

为解决多端直流配电网运行控制存在的复杂运行工况和潮流多变的电气特性等问题,提出了分层分区的多端直流配电网协调稳定控制框架,以及包含对等运行模式、主从运行模式和支援运行模式的多端直流配电网运行方案,最后研究提出了多端对等控制的均流稳定控制策略,并通过RTLAB仿真验证了均流控制策略有效性。所做研究为多端直流配电网的协调稳定控制的工程应用提供了指导意见。     

基于多端柔性多状态开关的智能配电网调控技术

为响应配电网用户的差异化需求,实现配电网柔性运行,该文将柔性多状态开关(flexible distribution switch,FDS)引入到配电网,并在阐述FDS技术理念和内涵的基础上,对基于多端FDS的配电网分布式电源消纳、电能质量改善、配电网运行优化、自愈控制等调控技术进行详细地分析和说明。最后以广东某地区电网为案例,对基于多端FDS的配电网调控技术效果进行仿真分析和验证。     

柔性直流背靠背装置在北京配电网中的应用

随着大城市负荷密度的不断增加,配电网的规模不断扩大,受制于短路容量、电磁环网等问题,城市配电网通常按照高压分区、中压开环的方式运行,导致系统设备利用率降低,可靠性下降。利用柔性直流技术对分割的高压配电网和中压配电网进行互联形成交直流混合配电网,有助于提升电网的可靠性和设备利用率,缓解城市电网站点走廊有限与负荷密度高的矛盾,同时在负荷中心提供动态无功支持。研究了柔性直流背靠背装置在大型城市高压配电网和中压配电网中的应用模式和系统设计方案,并以北京高压配电网为实例,从降低短路电流和提供动态无功支撑两个角度,定量分析了应用柔性直流背靠背装置实现高压配电网分区互联的优势。     

基于柔性直流配电网的城市能源互联网

为推动城市能源互联网的发展,满足城市能源变革的新需求,首先提出了构建基于柔性直流配电网的城市能源互联网;接着,对城市能源互联网物理基础层的核心网络——柔性直流配电网进行了关键技术分析,建立了包含规划设计、关键设备研制、运行控制、故障保护等多端柔性直流配网的成套技术体系,为推进柔性直流配电网的规划建设提供了强有力的技术保障;最后,开展了柔性直流配电网示范工程的设计及分析,提出了工程总体建设方案,并成功投运世界容量最大、电压等级最多的珠海唐家湾三端柔性直流配电网工程,为推进柔性直流配电技术在中国落地、运行奠定了坚实基础,为城市能源互联网的发展以及建设国际化能源变革城市提供支撑。     

中压配电网柔性互联设备的电路拓扑与控制技术综述

柔性互联技术可以实现配电网潮流灵活控制,是新型配电网实现坚强架构的重要技术手段。对中压配电网柔性互联设备的电路拓扑与控制技术进行了综述。首先,分析了可应用于中压配电网柔性互联设备的系统结构,包括应用场景与设备组成部分。然后,对中压配电网柔性互联的电路拓扑进行了对比分析,包括模块化多电平高压型和变压器降压型两类,并对技术发展进行了展望。最后,对中压配电网柔性互联设备的跟网型和构网型控制技术进行了综述,指出了虚拟同步发电机控制策略应用于柔性互联设备时所需面对的挑战。     

直流电网潮流控制与短路控制复合装置

随着高压直流输电的发展和直流电网结构的日益复杂,直流系统的潮流调节和短路故障问题日益突出。基于多端柔性直流输电系统的潮流控制和短路故障抑制技术,文中提出了一种用于直流电网的兼具直流潮流控制和短路故障切除的多功能复用装置。该装置不仅能实现潮流在线路之间的灵活控制,而且能够实现对故障电流上升速率的限制和对短路故障的切除。对一个加装了该复合装置的三端直流环网进行研究,分析该复合装置的工作原理、控制策略及运行特性。最后,在PLECS软件中搭建了仿真模型,验证了该装置及其控制策略的可行性和有效性。     

适用于柔性直流互联交流系统的无电压方向元件判据

背靠背柔性环网控制装置的应用使配电网由单端电源供电的辐射状网络变为多端电源供电网络,三段式电流保护无法判断故障方向。为了既保证配电网保护动作可靠性又保留三段式电流保护,需要为保护安装方向元件。文中通过研究背靠背柔性环网控制装置接入的交流配电网发生不同位置相间故障时序电流间的相位规律,提出了基于流过保护的负序电流和同一母线上无源支路正序电流间相位关系的故障方向判别元件,并给出了正反方向故障时方向元件的动作区间。该方向元件适用于由传统电源、采用负序电流抑制的柔性环网控制装置或分布式电源构成的且母线含无源支路的多端供电网络。该元件受过渡电阻影响小,无需安装电压互感器,在三相对称故障时仍可保证保护的正确动作,不存在传统功率方向元件出口三相故障时的死区问题。经PSCAD仿真验证了该方向元件在系统不同位置发生各种相间故障时的正确性和有效性。     

基于智能直流配电中心的配电网有功功率调制技术

城市配电网的多回交流馈线通常采用闭环接线、开环运行模式,不具备线路相互之间的可控功率支持。利用背靠背多端换流器将多回10 k V线路柔性互联,可以将传统配电网的开环运行模式转变为闭环运行模式。本文针对采用直流配电中心柔性互联的多回10 k V线路,提出了一种基于负载均衡策略的直流功率实时调制技术,即利用馈线有功功率分配系数实现有功功率偏差控制,实现了多回线路之间的负载均衡。通过PSCAD/EMTDC仿真软件构建了一个含四端混合式子模块MMC的交直流柔性互联配电系统,并在主从控制的基础上,利用基于负载均衡策略的功率调制技术、改进了直流配电中心的控制策略。仿真结果表明,在减少系统负荷测量点的情况下,所提直流功率调制策略能跟随负荷的波动实时平衡馈线之间的负载,提高交流配电网的设备利用率及运行可靠性。     

高可靠性中压配电网规划方法研究

介绍了中压配电网高可靠性规划的思路、主要原则及具体步骤。通过开展高可靠性中压配电网规划,提出中压配电网闭环网络的网络接线、设备选型、网络运行控制、继电保护、配电网自动化、通信网建设等原则并开展工程实践,取得了良好效果。利用高可靠性规划方法开展中压配电网规划切实可行,具有较强的推广性。     

柔性直流配电网控制保护系统设计与策略研究

随着多端柔性直流技术以及直流断路器技术趋向成熟,直流配电网受到越来越多国家的关注。柔性直流配电网内换流站的控制保护系统需要满足多端柔直变电站间协调控制、直流配电线路故障检测与保护、故障动作后的系统快速恢复运行等新要求。直流配电网及其工程化应用研究目前还较少,国内外均处于起步阶段,还存在大量的理论与技术问题有待解决。文章在传统交流配电网控制保护系统设计的基础上,提出柔性直流配电网换流站控制保护系统设计方案以及实现多换流站间协调控制策略和保护分区方案;通过站内直流线路保护,实现直流线路故障快速隔离及恢复。提出的柔性直流配电网控制保护系统整体技术方案,可为同类工程提供借鉴。     

适用于交直流混联配电网的多端口柔性互联开关EI北大核心CSCD

随着分布式能源的高比例渗透和电动汽车的大量接入,传统交流配电网在电能质量、潮流调控和供电可靠性等方面面临着巨大挑战。基于柔性互联开关,构建柔性互联系统,可有效缓解上述问题。现有的中压柔性互联工程普遍采用背靠背型模块化多电平换流器(back-to-back multilevel modular converter,BTB-MMC)方案,多个MMC通过直流链路相连实现所连馈线的互联互通,并由此构建中压直流配电网,形成交直流混合配电网,以更好的消纳直流负荷,但该方案成本高、占地面积大,不利于大规模推广。因此,该文结合MMC结构特点,提出一种适用于交直流混合配电网的多端口的柔性互联开关(multi-port flexible interconnection switch,MPFIS),通过小容量模块引出多个中压交流端口互联多条中压交流馈线,通过协调控制方式实现各馈线的有功无功解耦控制。其具有的中压直流端口,可连接中压直流配电网。围绕提出的MPFIS拓扑,分析其功率调节原理、能量平衡机制,并提出相应的控制策略。接着,为阐述MPFIS方案的优势,将该方案与常规BTB-MMC方案进行对比。最后,仿真与实验结果验证了所提方案及控制策略的可行性与有效性。