基于功率平衡的配电线路节点阻抗在线量测方法

智能配电网依托智能电表与采集终端获取实时的信息,通过对数据的挖掘,实现配电网络运行风险的有效控制。当前配电线路参数是假设在三相平衡情况下进行研究,不能精准反映实际配电线路各相参数的情况,而实际配电网络中广泛存在着各相线路参数不平衡的现象,三相线路之间存在电磁耦合,采用传统相分量法对互阻抗难以进行求解,因此,提出一种基于功率平衡的低压线路节点阻抗在线量测方法。该方法依托智能电表采集的线路各节点数据,使用Karrenbauer(卡伦鲍厄)相模变换矩阵,对实际运行线路各节点的三相数据进行解耦,然后依据潮流关系推导基于功率平衡的阻抗参数辨识方程,并利用加权最小二乘法对阻抗参数进行寻优,实现线路各相参数的精准量测。此外,通过分析线路老化与阻抗之间的关系,将阻抗参数作为实时监测线路的老化程度的重要参考依据,结合其他参数对结果进行修正,可实现配电网线路状态的老化异常告警。算例选取了湖南某低压供电线路三相三线电能计量装置2021年1月某日24小时内96组实测数据,输入到量测方法的MATLAB程序,计算得到线路各相自阻抗、互阻抗值,并用反推法进一步验证阻抗结果,计算误差控制在工程允许的-1%～1%内。现场检测和检修验证了测算结果的有效性和可行性。充分考虑到实际配电网络中三相之间存在的电磁耦合现象,通过Karrenbauer相模变换解决了供电线路各相耦合的问题,提高了配电网络运行风险的有效控制能力。     

基于等效馈线的孤岛微网并联逆变器间环流抑制策略

孤岛微网中,三相并联逆变器间会因输出电压偏差及线路阻抗不匹配而产生环流。本文综合考虑了外接电感、本地负载和线路阻抗对环流的影响,提出了基于等效馈线的并联逆变器间环流抑制策略。在下垂控制的参考电压中补偿等效馈线电压降,并通过动态虚拟复阻抗调节负载波动及逆变器间阻抗差异,以减弱线路阻抗固有阻性成分并提高其匹配精度。仿真研究表明,等效馈线阻抗计算能够反映网络参数的变化,含电压降补偿的下垂控制配合动态虚拟复阻抗调节,可有效抑制逆变器间环流,并提高功率分配精度。     

微电网下垂控制中虚拟电抗的功率解耦机理分析

下垂控制在逆变器型微电网控制中得到了广泛应用。当线路呈阻性时,有功功率和无功功率存在较强耦合,影响了下垂控制的性能。目前提出了两大类解决方法:一类方法通过控制参数的选取使逆变器的等效输出阻抗在基频段呈感性,但该方法的输出阻抗受制于控制参数并且存在较大缺陷;另一类方法用逆变器输出电流和虚拟阻抗计算电压降,从指令电压中减去该电压降,达到模拟实际阻抗的作用,效果更优,但对其机理缺乏阐述,且存在逆变器输出电压偏差问题。文中分析了上述两大类方法的缺陷,探讨了一种虚拟电抗与虚拟发电机相结合的下垂控制方法,从理论上阐明其可行性并给出了具体实现方法。MATLAB仿真表明了所提出方法的有效性。     

基于双端电气量的配电线路故障定位方法

配电线路的故障定位技术对维护电力系统的稳定运行起到了重要作用。文章以R-L线路模型为基础,提出了一种基于电压、电流正序分量的配电线路故障定位方法,该方法首先对配电线路两端测量点的电压、电流相量进行检测,得到正序电压、电流相量矩阵,然后结合线路故障系数矩阵及线路阻抗参数建立定位函数,实现故障定位。仿真实验表明,该方法计算量小,受故障电阻、故障位置等因素影响较小,鲁棒性好,对配电网线路故障定位的精度较高,具有广泛的应用前景。     

母线槽工频阻抗的数值计算和测量

母线槽在建筑物的低压配电系统中常被用作配电干线,其工频阻抗参数的确定对这种配电系统的设计和运行分析具有重要意义。作研究了工程中常用的铁外壳母线槽的工频阻抗,提出用“等效相对磁导率”方法建立母线槽的近似线性仿真模型,基于该模型采用边界元方法的商业软件对其工频阻抗进行数值计算,并介绍了“等效相对磁导率”的确定方法;对两种实际母线槽的工频阻抗进行了数值计算和实验测量,证明了这种阻抗估算方法的可行性和有效性;应用这种阻抗估算方法分析了母线槽的有关参数对其阻抗的影响,并据此提出了一些母线槽的设计建议。     

T型支接线路的自适应故障测距算法

提出一种基于-型等效线路模型的在线计算线路正序参数,利用T型支接线路三端正序电压和电流的突变量进行故障定位的自适应算法.该算法利用正常运行时的各端口的电压、电流,在线计算线路的正序参数;利用故障附加分量电压值来判断故障支路,在此基础上,将非故障支路化简合并,得到故障时支接点的等效电压、电流,再对故障支路应用双端测距算法进行高精度的故障测距.将在线计算得到的参数用于故障测距,解决了线路实际参数与电力局提供参数的不同、线路参数在运行过程中的不确定性等因素引起的测距误差问题.本算法的测距精度不受故障类型、故障电阻、系统阻抗及负荷等的影响.EMTP仿真结果验证了所提算法的正确性和高精度.     

一种耐高阻和抗负荷电流影响线路单相接地距离保护

采用集总参数建模,利用保护安装处测量到的电气量计算保护安装处到接地故障点的电压降,根据线路保护安装处到接地故障点的电压降与故障距离呈线性关系计算接地故障距离和故障线路测量阻抗。该方法原理上消除了过渡电阻和负荷电流对阻抗距离保护动作性能的影响,适用于振荡工况。仿真分析和2套不同电压等级线路的故障录波数据测试表明,所提方法具有很强的耐受过渡电阻和负荷电流影响的能力,具有良好的现场实用价值。     

复杂配电网潮流的降规模计算

为了减少大规模配电网潮流分析的计算量,探讨了电压降和线损的简化计算方法.文章证明了当流过馈线段的末梢节点的功率不为零时,用双方向等效电压降模型计算沿线电压降时能得到准确的结果,而用双方向等效线损模型计算时却不能得到准确的线损结果.因此提出了一种可有效地避免线损计算误差的方法.该方法是一种利用双方向等效电压降模型的计算结果进一步计算馈线沿线各负荷点的电压,并用递推方法计算该馈线段上各条支路的线损的方法.采用文中提出的方法可大大减少参与迭代计算的节点数,而且各负荷点的电压以及配电网的线损都不需要迭代就可以直接计算得到,从而精确得到整个配电网的线损.经对198节点的实际配电网的计算,验证了该方法的有效性和精确性,且比等效线损模型优越.     

基于最小二乘外网等效的线路电压稳定性指标

针对SCADA测量误差导致电压稳定性指标计算结果不合理的问题,采用线路一端SCADA多时段量测数据,建立考虑等效电动势相角变化的多时段最小二乘外网等效模型,并基于该外网等效模型提出了一种新的线路电压稳定性指标计算方法。该方法的等效模型精度较高,需要的信息量较少,而且能利用最小二乘法的滤波作用来抑制SCADA量测误差对等效参数和电压稳定性指标计算结果的影响。通过对四川某区域电网的仿真分析,验证了在SCADA系统中有更强的适应性。     

基于改进无迹卡尔曼滤波的短线路同杆并架双回线参数辨识

由于短线路同杆并架双回线通常不采用换位架设,存在线路参数不对称以及参数难以估计的问题。针对该问题,提出了一种基于改进无迹卡尔曼滤波法的短线路同杆并架双回线的参数辨识方法。首先根据短线路同杆并架双回线的特点,建立对应的阻抗模型、导纳模型和量测方程。然后根据量测误差修正量,在线校正量测值和误差方差阵补偿量测噪声。相比于其他参数辨识方法,所提方法考虑了短线路参数不对称性,因此更符合电网实际运行情况,且引入了量测误差修正量能够进一步提高参数辨识精度和稳定性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

低压配电网三相不平衡负载参数的辨识方法研究

为了解决现阶段计算低压配电网负荷上实际压降、三相负荷不平衡度时忽略三相负荷不平衡与中性线阻抗同时存在的实际情况所引起的求解结果不准确问题,提出一种实时计算负荷实际大小及负荷侧虚拟中性点电压的方法,以此辅助监测低压配电网安全。首先建立与低压配电网等值阻抗网络匹配的高阶微分方程模型,再利用方程系数与等值阻抗参数之间的关系,采用暂态数据辨识模型参数,实时求取三相负荷等值阻抗,中性线阻抗及虚拟中性点电压。仿真结果验证了该方法的有效性和准确性。     

基于自适应虚拟阻抗的微电网控制策略研究

在低压微电网多逆变器并联系统中,逆变器等效输出阻抗一般呈阻性或阻感性,传统下垂控制方法会造成无功功率分配不均和系统环流.为解决该问题,提出了在传统电压电流双环控制环节引入虚拟阻抗,调节逆变器等效输出阻抗为感性,提高逆变器输出无功功率分配精度和抑制系统环流.为了进一步解决引入虚拟阻抗造成的系统电压降落,加入自适应控制,使虚拟阻抗值随着母线电压幅值波动在线调整,补偿逆变器输出电压参考值,减小母线电压偏差,提高供电质量.仿真结果验证了该控制策略的有效性..     

基于动态虚拟阻抗的多并联逆变器间环流抑制控制策略

孤岛微电网中基于下垂控制的各分布式电源逆变器并联运行,其参数差异会引发系统环流.为此提出一种基于动态虚拟阻抗的环流抑制策略.首先分析了采用下垂控制的逆变器并联时所产生环流的组成成分,得出无功环流占主导以及线路阻抗不匹配造成无功环流的结论.其次在虚拟阻抗中引入无功反馈项,实现无功精确分配,从而抑制无功环流.通过在电压控制方程中加入电压补偿项以消除线路压降,对传统的下垂控制策略进行改进,进一步抑制无功环流.最后在MATLAB/Simulink中搭建了3台逆变器并联的微电网模型,仿真实验结果表明,动态虚拟阻抗控制策略可以消除线路阻抗的影响,实现逆变器间无功功率的精确分配,解决多并联逆变器间的环流问题.     

配电变压器短路和开路损耗在线测量系统

针对配电变压器短路损耗和空载损耗离线测量影响供电连续性的问题,提出一种新的变压器损耗在线测量方法并设计了在线测量系统.依据变压器等效电路模型建立变压器短路阻抗与其一、二次侧电压、电流的关系,并推导出了短路阻抗与空载和短路损耗之间的关系.采用线性拟合方法拟合在线采集到的配电变压器相电压和相电流值来实现短路电阻的在线测量,进而实现变压器短路和空载损耗的在线测量.给出一种新的变压器损耗在线测量方法,建立一套变压器损耗在线检测系统,并在Matlab/SIMULINK仿真平台上进行仿真研究.结果显示,使用该方法计算出的空载损耗和短路损耗分别小于或等于0.4％和2.12％,验证了该方法的有效性和准确性.     

基于戴维宁等值的电压暂降模拟方法

针对传统的电压暂降模拟方法,在正常和各种故障条件下仅模拟电网的电压特性,不考虑电网的阻抗特性,使得借助于传统电压暂降模拟方法作用于负载上的电压响应与实际电网不相同。因此,文章提出基于戴维宁等值的电压暂降模拟方法。文章提出采用基于阻抗切换方式辨识电网电压暂降时的戴维宁等值参数,该方法可对暂降前后的电压进行精确辨识。文章亦提出采用H桥级联型-逆变器作为电压暂降模拟装置,为使其能灵活可靠模拟实际电网电压暂降外特性,文中提出适用于H桥级联型逆变器的虚拟阻抗控制策略,其能通过参考电压、虚拟阻抗的设置实现所需的电压暂降戴维宁等值外特性的模拟。最后,通过仿真验证了所提电压暂降戴维宁等值参数辨识方法、电压暂降模拟装置控制策略的有效性及可行性。     

基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略

在孤岛模式下的微电网中由于线路阻抗存在差异,采用传统下垂控制的逆变器不仅无法精确分配负载功率,还会产生环流。为解决该问题,提出了一种基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略。该策略采用旋转坐标的环流来构造虚拟阻抗,通过PI控制使线路等效阻抗不断相向趋近直至相等,从而均衡分配负载功率。所提出的改进策略无需实时检测线路阻抗,也无需借助通信网络。此外,构造的虚拟阻抗不仅能有效抑制环流,还不会引起输出电压大幅跌落。仿真结果验证了改进控制策略的有效性。     

虚拟阻抗对不同电压等级逆变器并联系统的稳定性影响分析

利用虚拟阻抗技术对双闭环控制结构进行优化,可将逆变器的等效输出阻抗改善为强感性,提高传统感性下垂控制策略在低压微电网中的功率分配精度,有效抑制环流,但往往忽略了虚拟阻抗对系统稳定性的影响。鉴于此,推导包含虚拟阻抗、线路阻抗及公共点电压的三环控制传递函数,建立考虑虚拟复阻抗的不同电压等级逆变器并联模型,并利用戴维宁等效原理对模型进行简化,在多种工况下根据Nyquist稳定判据分析虚拟阻抗对系统稳定性的影响。结果表明：不同电压等级的逆变器并联系统在添加虚拟阻抗后仍可保持稳定运行。     

计及线路阻抗与负荷影响的不平衡配电网电压消弧方法

在单相接地故障和接地故障消弧的分析中,通常假设配电网是三相平衡的。已有的消弧方法在对地参数和负载不平衡的配电网单相接地故障时消弧效果不佳。针对上述问题,提出一种计及线路阻抗和配电网参数不平衡的电压消弧方法。分析考虑配电网参数不平衡和线路阻抗的配电网等效模型,推导出精确电压消弧指令值,通过故障前后各注入一次电流计算电压指令值,有源消弧装置调控零序电压至该指令值从而抑制故障点电压、电流为0。为了避免任意注入电流引起故障电流增大,将传统电流消弧作为电压消弧的过渡能有效补偿故障电流。通过和已有考虑线路阻抗电压消弧方法、忽略线路阻抗电压消弧方法对比,仿真结果表明,在不同的不平衡度、故障位置和接地电阻下,所提方法消弧性能最佳。