面向配电网电压暂降治理的线路改造优化模型

线路改造是在电网侧进行电压暂降治理的主要方式之一。为了经济、合理地确定线路的改造位置和治理方式,建立了面向配电网电压暂降治理的线路改造优化模型。针对断路器重合闸和熔断器配合保护的配电网,考虑故障位置、故障类型等因素,讨论分析了10种典型的保护动作配合方式,评估了配电网电压暂降持续时间。结合传统电压暂降幅值的计算方法,计算线路改造治理方案的成本及效果。考虑用户电压暂降耐受能力,建立了用户生产中断次数评估模型。定义了电压暂降总支出,以总支出最小为目标,计及技术约束、经济约束、治理范围约束和风险域约束,建立了面向配电网电压暂降治理的线路改造优化模型,并基于人工蜂群算法进行模型求解。以IEEE 33节点系统为算例,考虑治理投资成本充足和不足2种场景,通过仿真验证了所提方法的正确性和实用性。     

面向现代工业园区的电压暂降综合防治方案

现代工业园区具有用电量大、敏感设备多、电压等级高等特点,为缓减电压暂降对现代工业园区用户造成的巨大经济损失,克服现有治理方案手段单一、成本高以及可实施性差等不足,提出协调采用电网侧和用户侧治理措施、优化配置切换型与补偿型治理设备的电压暂降综合防治方案。首先,对用户侧多个同类型与不同类型暂降治理设备的性能、成本进行分析,建立各治理设备的成本模型;其次,对输配电线路的改造成本分别进行建模,并建立线路改造后园区年度暂降次数模型;最后,建立综合防治后治理方案的最大净现值目标函数,利用粒子群优化算法求解获得园区最优的暂降治理设备配置方案。通过对某现代工业园区进行实例分析,验证了该方案能综合应用各种治理手段,提高园区电压暂降治理的净现值,具有较好的可行性。     

电压暂降的计算及故障点电压暂降系数确定

由于电力系统中新型电力电子设备的广泛应用,电压暂降已逐渐成为影响设备正常运行的主要电能质量问题之一,为避免电压暂降对设备正常运行造成危害,电压暂降计算已成为电力系统运行分析不可缺少的一部分。采用故障定位法,设计了电力系统电压暂降计算软件,从而实现查找、统计、分析、预估等功能,实现电力系统的电压暂降计算,并提出一种故障点电压暂降系数(FPSC)的量化指标,对电力系统不同的故障点进行了FPSC的计算,根据FPSC的数值确定对全网电压暂降影响严重的故障区域;并利用电压暂降分析程序的输出结果对欲购进新设备的电压敏感性进行了评价;以某实际工业配网为算例,利用所设计计算软件对该本地配网进行了电压暂降的分析计算,所做工作可以为用户采取电压暂降抑制措施提供理论指导。     

电压暂降引发逆变器并网谐振机理与阻尼抑制方法

电网单相接地导致新能源发电系统低压穿越风险并伴随电压暂降。电压暂降不仅产生直流分量,还包含高频谐波,可能导致逆变器并网发生谐振进而威胁新能源发电系统的稳定性。采用瞬时电压dq分解法和幅频特性图分析电压暂降对系统谐振的影响。作为实用性较高的谐振抑制策略,混合阻尼被实际工程广泛应用,因此采用混合阻尼方法抑制电压暂降所引发的系统谐振。设计了电网电压暂降的仿真实验模型,结果表明电网电压暂降包含的高次谐波将引起逆变器并网系统谐振,而混合阻尼策略对电压暂降引起的系统谐振有较好的抑制效果。     

基于过程免疫力和优化K近邻估计的配网电压暂降频次估计

配电网重合闸失败导致用户短时间遭受连续多次电压暂降,给电压暂降持续时间评估带来挑战。此外,配电网故障率高,故障分布差异大,对电压暂降幅值评估影响显著。因此,本文提出一种基于过程免疫时间(PIT)和优化K近邻(KNN)估计的配电网电压暂降频次估计方法;提出了基于PIT曲线的连续电压暂降聚合方法,根据过程参数变化曲线分析工业过程在连续电压暂降下的后果状态,基于线性化PIT曲线求解连续电压暂降等效持续时间;提出了基于优化KNN算法的线路故障分布估计法,基于历史故障样本数量,采用交叉验证法自适应寻找最优KNN参数,估计线路故障分布概率密度函数,进而提出配电网电压暂降频次估计方法。最后,应用IEEE RBTS-6测试系统母线5配电网验证了所提方法。     

考虑电压暂降传播的监测点优化配置改进方法

电压暂降每年造成巨大的经济损失,因此对全网进行电压暂降监测具有重要意义。本文提出了一种考虑电压暂降传播的监测点优化配置改进方法。首先分析了电压暂降的传播规律,制定了监测点优化配置的分区原则和循环嵌套的分区算法;定义了节点MRA(可观测区域)矩阵和线路MRA矩阵,其中线路MRA矩阵基于插值拟合方法,保持了线路的连续性,更加完善合理;在此基础上,建立了监测点优化配置模型,以IEEE30节点系统为例,在MATLAB中实现了监测点优化配置,并在PSCAD中进行了仿真。结果证明了该方法的合理性和工程实用性,本文提出的方法保证了经变压器传播后记录的电压暂降信息的准确性。     

考虑沿暂降域边界线故障分布的电压暂降随机预估方法

当前实际配电网线路沿线存在多种故障分布,但现有电压暂降随机预估方法仅单一考虑均匀故障分布。针对沿线不同故障分布特性,提出了考虑沿电压暂降域边界线故障分布的电压暂降随机预估方法。根据给定的电压暂降阈值,通过求解发生故障时系统线路的临界点,计算敏感负荷母线的电压暂降域。在确定的暂降域范围内分析边界线的分布情况,沿边界线分别采用三类常见线路故障分布（指数分布、正态分布与均匀分布）计算敏感负荷母线的电压暂降频次,并对预估结果进行对比。最后,以IEEE30节点标准测试系统为算例,验证了所提电压暂降随机预估方法的有效性。     

基于过程免疫力的动态电压恢复器优化配置

优质电力园区以最低成本满足用户对电能质量的特殊需求,成为解决电压暂降问题的新途径,已在国内外开展了广泛的试点应用。针对中国优质电力园区规划缺少经济高效的优化配置方法的实际情况,提出了一种基于过程免疫力的动态电压恢复器优化配置方法。基于工业过程电压暂降免疫力,以满足用户用电需求为目标,以治理设备购置费用最低为约束,采用遗传算法对园区供电质量分级制定动态电压恢复器的优化配置方案,实现工业园区电压暂降治理的经济性。对大型精密温控系统的电压暂降治理装置的优化配置方法进行仿真计算,验证了所提方法的有效性与经济性。     

设备侧电压暂降严重程度评估方法研究

综合考虑ITIC曲线、SEMI曲线和C4.110工作组提出的敏感设备耐受曲线,基于严重程度函数单调性和连续性的实际分布特征,分别建立了单相、两相和三相电压暂降影响度函数;在此基础上考虑电压暂降非矩形实测波形,利用多暂降阈值描述改进影响度函数,从而提出了一种考虑电压暂降类型与多暂降阈值描述的多暂降阈值设备侧电压暂降严重程度评估方法,该评估指标综合考虑设备耐受曲线及电压暂降事件的持续时间、暂降幅值、暂降类型和暂降波形评估严重程度。实例分析验证了所提方法的正确性。     

基于多测点正序电压相关性与典型模式匹配寻优的电压暂降源定位

为解决故障类型和过渡电阻对电压暂降源定位结果的影响,提出了一种基于多测点正序电压相关性与典型模式匹配寻优的电压暂降源定位方法。该方法首先采用多个测点故障前后的正序电压变化量作为特征量构建故障模式,采用欧式距离测度和Spearman秩相关系数定义模式之间的相似度。在各支路中点预设故障形成典型模式群,此后将测点正序电压量测量构成的待识别模式与典型模式群进行相似匹配,根据相似度将典型模式聚类为多个子群,将相似度最大的子群所对应的线路组成初选故障线路集,缩小定位搜索空间。最后建立最优估计模型,以相似度最大为目标函数,以初选故障线路集中的故障线路号及故障距离为优化变量,寻找最优匹配的故障模式,利用自适应粒子群优化算法对模型进行求解,确定故障线路和故障位置。采用IEEE 30和IEEE 33节点系统验证了该方法的可行性和有效性,结果表明该方法能有效克服故障类型和过渡电阻对电压暂降源定位的影响,定位精度高。     

考虑含多敏感负荷的配电网电压暂降脆弱区域辨识方法研究

随着变频器和继电器等大量敏感负荷的应用,电压暂降问题愈发成为了配电网尤其是敏感负荷占比很高的现代工业配电网亟需解决的动态电能质量问题。为有效评估配电网中易引发电压暂降的薄弱环节与指导电压暂降补偿方案的设计,提出了考虑多个敏感负荷的配电网电压暂降脆弱区域的辨识方法。首先,通过引入母线暂降判定向量与线路暂降关联向量以及相应的判定准则,确定了目标配电网中临界点在各线路上的分布以及各临界点的位置。其次,基于获得的敏感负荷的电压暂降域,得到了考虑交叠效应的配电网电压暂降域层级模型,并由此定义了电压暂降影响度以实现对配电网内电压暂降脆弱区域的量化评估。最后,将所提方法应用于IEEE14母线系统电压暂降脆弱区域辨识,验证了所提方法的可行性与合理性。     

电压暂降特征值统计分析及暂降传播特性

进行电压暂降评估及其对敏感设备影响的分析,制定电压暂降有效缓解措施,均应建立在对电压暂降特征值充分了解的基础上,但目前有关描述电压暂降特征量典型取值范围及其分布特征方面的研究还较少。该文就暂降特征值统计分析、分类研究、传播计算及负荷侧暂降计算四个问题进行了研究,旨在为电网及敏感设备暂降评估与治理等研究奠定基础。首先基于我国多个地区电能质量监测系统记录的大量电压暂降事件及其实测波形的统计与分析,给出了电压暂降幅值、持续时间、暂降起始点、相位跳变四个特征量的分布特征、范围;然后在原有电压暂降分类基础上,将相位跳变考虑其中,提出了更一般化的电压暂降分类方法,并研究了变压器对不同类型暂降相位跳变的影响;最后为方便计算负荷及相关节点暂降,提出了变压器、线路叠加计算及多变压器、负荷联结方式等效计算方法,完善了电压暂降的传播特性研究。     

电压暂降可观约束下的定位监测点多目标 优化配置

为有效监测电压暂降以及准确定位扰动源位置,提出了可观约束下的电压暂降定位监测点的多目标优化配置方法。基于测点间正序电压变化量的相关性,定义了暂降特征模式,通过寻找最优匹配模式进行故障定位,同时定义不确定区域指数作为测点集的定位准确性指标。以全网电压暂降可观为约束条件,以监测点数量最少和不确定区域指数最小为目标函数,建立监测点多目标优化模型。采用多目标离散粒子群算法求解模型,得到非劣解集。通过IEEE 39和IEEE 118节点系统验证了该方法的可行性和有效性。     

考虑敏感设备中断概率的电网线路改造优质供电运营模式研究

在电网侧进行治理能更大范围减少电压暂降事件的影响，而针对电网侧电压暂降治理的运营模式尚未深入研究。为此，提出了考虑敏感设备中断概率的电网线路改造优质供电运营模式。以各敏感设备电压暂降不确定区间内发生的小样本监测数据的暂降幅值、持续时间与中断状态3个特征，通过支持向量机(support vector machine,SVM)概率输出评估设备的生产中断概率，准确评估敏感设备的中断次数。以电网公司与各敏感用户收益最大为目标，考虑各线路改造技术的治理效果，用博弈理论纳什积最优解求取服务费比例，计及中断频次约束、经济约束等约束，建立电压暂降线路改造多目标优化模型。使用非支配排序多目标遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)对所建模型进行求解，求取最优改造方案。以IEEE33节点系统进行算例仿真，考虑全部用户参与和部分用户不参与改造方案的2种场景，验证了所提优质供电服务模式的经济性和实用性。     

线路故障引起电压暂降影响因素的研究

目前,电压暂降成为电能质量的主要问题。研究了线路故障引起的电压暂降的影响因素。建立了分析模型,给出了线路三相短路和单相接地短路的等效电路及公共连接点(PCC)处残余电压表达式。指出故障点距PCC电气距离越短,电压暂降深度越大;单相接地短路的电压暂降深度小于三相短路;故障馈线是否与敏感负荷处于同一母线对电压暂降的影响不同;过渡电阻的存在有利于电能质量。PSASP仿真结果验证了分析结论的正确性。     

基于双电源供电的10kV电压暂降抑制装置

电压暂降可能对企业造成巨大的经济损失,已成为当前最为突出的电能质量问题。以10 kV双电源供电系统为应用背景,提出了一种由多绕组变压器和功率单元构成的电压暂降抑制电源。该电源通过快速开关实现双电源切换,并由直流电容提供电源切换期间的电能供应,从而实现系统电压暂降对供电负荷的抑制和隔离。此外,对功率单元直流电容的参数设计进行了讨论,并通过PSCAD/EMTDC建模,对所提电路以及电容设计方法的正确性和有效性进行了验证。     

考虑敏感区域的电压暂降监测装置优化配置

电压暂降无法避免且对敏感负荷危害严重,合理配置有限监测装置可以降低监测成本,并为暂降治理、降低暂降危害提供数据支撑,因此暂降监测装置的优化配置有重要意义。本文针对传统方法忽略不同区域发生暂降危害程度不一致的问题,提出一种考虑暂降敏感区域监测可靠性和同步相量测量装置（phasor measurement unit,PMU）布点的暂降监测装置联合优化配置模型。该模型以暂降可观为约束条件,以监测装置数目最少,覆盖暂降敏感区域范围最广为目标,并进一步配置PMU用于辅助监测电压暂降。此外,本文采用Zeroin方法提高了暂降域计算的准确性。IEEE30系统仿真表明本文方法可以保证装置数目最少并对敏感负荷高冗余度覆盖,保障其经济效益。本文所提方法克服了难以平衡监测成本与敏感区域监测能力的困难。     

基于资金运营理论的配电网D-STATCOM优化配置

基于10kV配电线路的等效模型,提出了配电网抵御电压暂降所需D-STATCOM配置容量的计算模型。引入资金运营理论,建立了一种以投资回收期为指标的DSTATCOM优化配置模型,根据线路遭遇电压暂降历史数据和线路用户低压脱扣装置使用情况,为10kV线路配置D-STATCOM提出优化决策和建议。最终通过对深圳电网某10kV线路进行仿真分析,验证了方法的可行性和准确性。     

一种基于改进控制的模拟电压暂降电源控制方法

电压暂降问题已成为影响工业发展的主要电能质量问题,模拟电压暂降已成为验证电能质量优化装置有效性的重要手段,同时也是验证工业装置电压暂降耐受特性的重要措施.重点分析了模拟电压暂降电源装置与传统逆变电源相比的独特运行特性,即输出可控性与可重复性、控制器增益可变性及无源谐振抑制需求特性.同时针对其运行特性,提出了基于变比例增...     

不确定条件下计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估

线路保护的动作时限将直接影响电压暂降的重要指标之一——持续时间。针对线路发生故障的情况,对不同动作时限特性的线路保护装置对电压暂降幅值与持续时间的影响展开了研究。计算线路单端跳闸而故障未消除时的多级电压暂降幅值,并根据线路保护的动作特性和故障位置确定电压暂降幅值区间以及不同线路、相同电压暂降区间内的电压暂降持续时间。基于蒙特卡罗模拟法研究不确定条件下的故障信息概率模型,结合保护动作特性对电压暂降幅值及持续时间的影响提出了不确定条件下的计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估计算模型,同时考虑故障信息随机性及线路上不同保护类型动作特性对目标节点进行分析,给出包含电压暂降持续时间信息的年均预期电压暂降频次。标准IEEE 14节点系统的仿真结果证明了所提计算方法的正确性和有效性。