配电网柔性互联系统多模式运行及其调控策略

针对基于柔性多状态开关的配电网柔性互联系统存在的多模式运行与切换、馈线负荷不均衡和主变重载问题,提出了基于虚拟同步机技术的负荷均衡调控策略和主变重载自动调控策略。首先,根据馈线与主变的负载状态,将系统进行运行模式划分;然后,针对系统的不同运行模式深入分析对应模式下的功率传输平衡关系和内在切换逻辑,应用调控策略得到多模式运行下的柔性多状态开关有功功率调控指令,实现了系统多模式稳定运行和自由切换、馈线负荷均衡以及主变重载自动调控,且无需进行控制策略切换。     

基于柔性多状态开关的主动配电网负荷在线紧急转供策略

配电网故障后,传统基于联络线的负荷转供方法存在停电转供、容易引起非故障线路过负荷等诸多问题。近年来出现的一种配电灵活交流输电(DFACTS)设备——智能软开关为上述问题的解决提供了契机。依托其对多条相连线路功率的柔性调节能力,提出了一种兼顾故障馈线残余负荷以及非故障馈线安全运行约束的负荷快速在线转供策略。首先建立了线路末端功率和各节点电压的关系,设置满足配电网正常运行状态的约束条件;在此基础上,以最大负荷转供量为上层目标函数,以电压偏差最小为下层目标函数,在约束范围内进行求解,获取最优潮流分配方法。最后针对上述最优潮流可能影响非故障馈线的安全运行的特殊场景,提出了在保证正常线路安全运行前提下最大程度保全待转供负荷的紧急切负荷策略和实现方案。依托大江东工程实际拓扑结构,搭建了基于PSCAD-MATLAB的联合仿真平台。结果表明,所提出的方案能够实现负荷的不断电在线转供。     

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。     

城市配电网柔性互联系统故障重构研究

柔性电力电子开关(Soft Normally Open Point,SNOP)用于替代传统配电网中的联络开关,文中对SNOP单侧交流系统故障后进行恢复重构研究。SNOP在配电网故障后可提供电压支撑作用,在配电网故障恢复重构研究时,除了要考虑系统运行约束条件外,还需考虑SNOP的运行特性。文中首先建立了SNOP的潮流稳态模型;通过牛拉法潮流计算去掉不符合系统运行约束条件的开关组合;然后以二进制粒子群算法(Binary Particle Swarm Optimization,BPSO)为基础,建立以重要失电负荷最少、网损最小、开关操作数最少为目标函数,设置潮流、电压、电流等约束条件,寻求故障重构的最优开关组合。最后以两个IEEE33节点算例互联为例用matlab仿真,验证所建立模型和算法的可行性。     

基于柔性多状态开关的配电网电压波动越限抑制方法

风电、光伏等可再生能源具有波动性和随机性,当其接入配电网时可能会造成配电网电压波动甚至越限。研究了含分布式电源的配电网电压越限问题的模型,以柔性多状态开关换流站示范工程为例,分析了柔性多状态开关的工作原理以及含柔性多状态开关的配电网对分布式电源的消纳能力。提出了在未知分布式电源出力和网络拓扑结构的情况下,采用由柔性多状态开关施加功率扰动的方法得到节点电压对有功功率和无功功率的灵敏度系数,进而调整流过柔性多状态开关各端口变流器的功率,使电压回到合理范围内。通过仿真验证了所提调控策略的有效性,解决了配电网电压波动越限的问题。     

基于前推回代法的多供区互联配电网潮流计算

随着柔性多状态开关(SNOP)的出现和应用,现代配电网多电压等级、多平衡节点的供区互联运行模式将成为常态。这将使得配电网出现合环且多环运行,也使得在线优化调度运行成为可能,因此,对于多供区多馈线互联的大规模配电网的潮流计算方法提出了新的需求。文中通过将实际工程中采用SNOP互联合环运行的大规模多平衡节点配电网络,依据每个平衡节点所辐射区域对多环进行拆解,进而实现对配电网的分块处理,然后基于广度优先搜索算法对节点进行分区分层编号,同时,采用改进的前推回代法,针对SNOP的PV运行模式,通过无功分摊法预估PV节点的无功功率初值,再由功率相加法得到PV节点的无功功率变化量,将其转化为前推回代法可处理的PQ节点。最后,通过某地实际396节点配电网的潮流计算结果表明所提方法有效且快速。     

基于SNOP的主动配电网多时间尺度优化策略

针对主动配电网（active distribution network, AND)中分布式电源和负荷随机波动的特点,提出了基于软常开开关（soft normally open point, SNOP）的主动配电系统多时间尺度控制策略。考虑SNOP的运行工作特性,提出了在长时间尺度上通过配电网全局优化策略实现对SNOP输出进行控制,在短时间尺度上通过引入电压波动迟滞控制实现对SNOP输出参考值的动态调整,以维持线路电压平稳,提升分布式电源的消纳能力。在改进的IEEE 33节点系统中,进行了长时间尺度全局优化、短时间尺度动态调整分析,并对SNOP的安装位置、容量和数量进行了讨论。结果表明,基于SNOP的主动配电系统多时间尺度优化策略是有效可行的,且UPFC型SNOP较B2B型有更小的容量需求。     

基于潮流介数的SNOP配置及主动配电系统优化

针对主动配电系统中分布式电源（DG）和负荷的不确定性特点,提出了适用于配电网的线路潮流介数的概念,并将其应用于软常开开关（soft normally open points,SNOP）的配置分析。在此基础上,将SNOP优配置与配电网重构相结合,以网络损耗和电压偏差最小为目标,建立了配电网联合优化运行模型。该模型可以实现配电网多时间尺度上的全面优化,不仅能保证SNOP输出功率具有一定的裕度而且可以减少重构动作次数。以改进的IEEE33节点系统为例,进行了SNOP的优化配置分析、SNOP和重构联合优化性能分析及短时动态调整分析,验证了所提SNOP配置原则和联合运行优化策略的可行性和有效性。     

SNOP优化配置的多维效用并合模型

智能软开关SNOP的优化配置需要考虑配电网运行效益及投资等多个优化指标,是一个多目标决策问题。因此在多维效用并合法的基础上,首先根据各个优化指标的内在特性及逻辑联系对SNOP的优化配置指标进行效用并合;随后以综合效用值最大为目标,建立SNOP优化配置的多维效用并合模型;最后,以IEEE 33节点系统为例,对所提出的优化模型进行了分析与验证。结果表明,基于多维效用并合法配置SNOP,能够以合理的SNOP安装容量实现系统有功损耗下降,改善系统电压水平及馈线负载平衡度,并能够提高分布式电源的消纳率,实现配电网综合优化运行。     

交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略

交直流配电网中受端弱交流配电网电压调节能力较弱,需要直流配电网提供功率支撑,而直流配电网受到自身和交流配电网的双重影响,导致直流电压偏差较大且低惯性特征更加明显.对此,文中引入柔性多状态开关(SNOP),并提出一种交直流电压自适应控制策略.首先,分析交流电网电压扰动对直流电压动态响应和惯性调节过程的影响机理,通过设计电压前馈控制方法有效抑制了扰动作用.其次,针对弱交流配电网调节能力不足的问题,设计自适应功率补偿控制方法,使得SNOP能够根据工作点处电压变化量自适应地补偿功率缺额,同时分析了该功率需求对于直流电压偏差的影响;在此基础上针对直流系统,综合考虑直流电压偏差与电压变化率设计了改进的自适应虚拟惯性控制方法,并分析主要控制参数变化对直流系统稳定性的影响,提升了直流系统惯性.最后,在MATLAB/Simulink中搭建交直流混合配电网仿真模型,验证了控制策略的有效性.