基于智能换相开关的配电网三相不平衡治理

通过采用智能换相开关对配电网三相不平衡进行治理,通过对线路中的电压、电流等数据进行实时监测并采集,来改善配电网电能质量,最后通过实际案例来验证该方法的可行性。     

配电网三相平衡优化重构策略

为解决配电网系统中日趋严重的三相不平衡问题,提出以降低配电网的总体三相不平衡度为优化目标构建配电网重构模型,并引入图论代数连通度理论对辐射状网络拓扑约束条件进行快速处理,通过融合不同特点的变异策略构造复合型微分进化算法对重构模型进行求解。仿真算例结果验证了所提方法的有效性。     

计及智能储能软开关的配电网扩展规划

智能储能软开关（ESOP）作为智能软开关（SOP）和储能系统（ESS）深度耦合的电力电子装置,其接入配电系统能有效降低网络损耗,提升系统运行经济性。提出一种计及ESOP接入的配电网协同规划模型。首先,以背靠背电压源型换流器为例,构建ESOP的数学模型;其次,利用线性化手段,建立了配电网的混合整数线性规划模型;最后,通过扩展的IEEE 33节点系统及Portugal 54节点系统对所提的规划模型和求解方法进行了分析和验证,结果表明考虑ESOP接入的配电网协同规划策略能够有效改善电压质量、提升配电系统的经济效益。     

基于复合换相开关的配电网三相负荷不平衡智能调节方案研究

随着我国配电网建设投入不断加大和接入负荷日趋复杂,对配电网三相不平衡调节功能提出了更高的要求。文章分析了配电网三相不平衡的原因及危害,对比了三相不平衡常规调节方案,提出了基于复合换相开关的智能调节方案。为了防止换相期间的相间短路,首先基于多种开关配合实现硬件闭锁技术,设计了复合换相开关的拓扑结构。其次配合防止相间短路的软件闭锁技术,设计了复合换相开关的工作方式和控制策略。经试验验证,该方案可自适应多种复杂工况,可有效调节三相负荷不平衡、提高供电质量。     

基于智能终端和换相开关的台区三相不平衡治理方法研究

提出了智能终端结合换相开关的台区三相不平衡治理方法。构建了台区换相开关布局优化模型,提出了基于差分进化算法的计算台区换相开关最优布局的优化方法。基于模型、台区历史运行数据以及超短期功率预测数据,提出了计及负荷波动性的台区三相不平衡动态优化方法。最后,利用某测试台区历史运行数据对换相开关布局优化方法进行模拟验证,验证结果表明基于台区换相开关布局优化模型计算得到的最优布局,可以满足台区三相不平衡治理的要求。此外,考虑参与换相的开关数量、换相周期和换相开关寿命,在测试台区中进行了5种场景下的三相不平衡动态优化实验,实验结果表明：在最优布局条件下的换相开关动态优化策略,可以在降低换相动作次数的前提下,将台区的平均三相不平衡度降到治理目标之下,并且减少动作次数接近使用寿命上限的换相开关参与换相。验证了智能终端+换相开关动态优化台区三相不平衡的适用性。     

含电动汽车和智能软开关的配电网动态重构

提出含分布式能源、智能软开关(SOP)和电动汽车(EV)有序接入的配电网重构策略。基于上班族的出行习惯模拟EV的无序充电模型,并构建配电网重构下的SOP模型;对于接入的EV无序充电负荷,采用拉格朗日松弛分散式优化算法和虚拟电价进行EV的有序调度;以最小化网损费用,SOP运行费用,弃风、弃光费用与开关动作费用之和为目标函数,通过大M法和二阶锥松弛将配电网重构模型转化为混合整数二阶锥规划模型,采用CPLEX求解器进行求解。IEEE 33节点标准系统的仿真结果表明,在配电网动态重构中采用SOP代替传统开关能够提升配电网运行的经济性,同时采用所提有序调度方法优化EV充电可以改善配电网电压质量。     

计及三相不平衡的有源配电网重构

针对单相光伏的大量接入引起配电网运行的三相不平衡、线路有功损耗增大问题,提出以有功损耗和三相不平衡度为目标函数,构建基于三相电流注入法的配电网动态重构模型,采用大M法对节点电压方程进行松弛,避免断开线路的约束条件对模型的影响,并采用多边形内近似法将非线性约束线性化。通过修改的IEEE 33节点配电系统的分析计算,验证了算法的有效性,提高了算法的求解效率和求解精度。     

基于无缝切换技术的三相不平衡换相开关研究与设计

应用三相不平衡换相开关可缓解低压配电网中三相电流不平衡现象,但目前分换相开关的相序切换原理过于简单,存在换相过程断电时间长、电压和电流畸变严重等问题,限制了其广泛应用。为此,提出了一种以功率因数校正电路与逆变器电路为基础,由初始阶段、当前相跟踪阶段、切换相跟踪阶段以及换相完成阶段4个阶段组成的整体换相方案。首先通过功率因数校正电路与逆变电路使得将要相互切换的两相的电压调整为同幅、同频与同相,然后电力电子开关完成换相动作,最终实现相间的无缝切换。仿真与实验结果表明,所提出的方案保证了换相过程的不间断供电,同时改善了电压和电流的畸变问题。     

三相不平衡有源配电网鲁棒动态重构

考虑配电网的三相不平衡运行和注入功率不确定性可以提高网络重构方案的优化效果和应用价值。首先,对考虑不确定性的分布式电源和负荷注入功率进行仿射数建模,划分重构时段,以有功网损最优为目标函数,基于三相Distflow潮流方程建立含不确定性预算的配电网两阶段鲁棒动态重构数学模型。为高效求解该模型,引入最佳等距分段线性逼近法对模型进行精度可控的线性松弛,并使用列约束生产算法迭代求解。采用标准化配电测试系统验证所提鲁棒动态重构模型的可行性和有效性,通过控制不确定性预算可进一步调节重构方案的保守性和鲁棒性。     

基于线性近似模型的三相不平衡有源配电网重构

针对配电网中分布式电源和负荷具有波动性、时变性,并普遍以三相不平衡方式运行,提出一种有源配电网重构方法。首先,对一天的风力光伏发电和负荷功率进行日前短期预测建模,制定以一天为开关动作周期的日重构决策,降低对配电网运行的冲击。在此基础上,建立以配电网运行日损耗最低和电压偏差最小为总目标的三相不平衡有源配电网多时段重构数学模型,并基于最佳等距分段线性逼近法对原非凸模型进行精度可控的线性近似。最后,通过标准化配电测试系统验证了重构模型的有效性和精确性。     

提升分布式电源接纳能力的配电网三相鲁棒动态重构

不可控分布式电源(UDG)给主动配电网带来了显著的功率波动和不确定性。为消纳更多的UDG,主动配电网的拓扑结构应随系统的运行工况动态灵活配置。此外,由于配电系统的负荷通常是三相不平衡的,实际应用中也需要计及网络三相不平衡的重构模型。对此,基于自适应二阶段鲁棒优化方法,提出了一种三相不平衡配电网的动态重构方法。其中,第一阶段为在考虑的整个重构超前时段内优化网络的拓扑,以减少日常的开关费用并保持网络的辐射状结构。第二阶段为基于给定的网络拓扑和UDG出力不确定集合,通过执行三相动态最优潮流来最小化系统最坏情况下的运行成本。所提二阶段鲁棒动态重构模型可采用列与约束生成算法进行求解,并且线性三相潮流模型的采用,使主问题与子问题均可建模为混合整数线性规划问题。通过对修改的IEEE 34节点及IEEE 123节点系统的测试计算,验证了所提方法的有效性。     

基于网架结构相似性和适应性的主动配电网动态重构

为了提升主动配电网对可再生能源的消纳能力、优化分布式电源(DG)入网环境,提出了一种基于网架结构相似性和适应性的配电网动态重构策略。首先,以各单位时段内DG出力最大为目标进行静态重构。然后,从网络拓扑结构量的角度提出了开关状态相似度和改进节点介数相似度两个指标,根据网架结构相似度确定合并时段。随后,从运行状态量的角度定义了网架结构适应性,再依据该指标来客观指导合并时段内最优网架的选择。针对含DG的配电网静态重构问题,提出了一种基于趋化步长自适应调整的改进型细菌觅食算法(IBFA)进行求解。最后,采用PG&E 69节点系统验证了所提重构策略及算法的正确性与有效性。     

配电网三相负荷不对称的线损分析

线损率是供电企业的一项重要经济技术指标也是衡量企业综合管理水平的重要标志。配电网的线损占电网总线损的40%以上。当配网出现三相不平衡时占得比例将大大增加。因此研究降低配电网线损的措施就显得尤为重要。通过分析三相不平衡线路的线损。推导出了线损增加率与相不平衡度的关系公式。可以直接用于配电网三相负荷不对称的线损计算中,并大大简化了分析计算工作中,为后续的工作做好了铺垫。     

三相不平衡下交直流配电网状态估计

基于电压源型换流器(VSC)的柔性直流技术被越来越多地运用到配电网中,需要对含VSC的三相不平衡交直流配电网进行准确的状态估计,而配置相量测量单元(PMU)的测量数据是实现配电网准确状态估计的有效手段。首先,提出了考虑配电网三相不平衡特性的交直流配电网状态估计模型,采用加权最小绝对值法进行状态估计;其次,进行PMU测量数据的线性描述,给出了PMU及数据采集与监控(SCADA)系统的混合测量方程,并将多种交直流设备在测量方程中统一描述;最后,在三相不平衡的IEEE 33节点交直流配电网算例上,验证了所提方法的有效性和实用性。     

配电网动态重构的多代理协调优化方法

提出一种配电网动态重构的新方法,并利用多代理系统(multi-agent system,MAS)技术来实现。将一天分为多个时段,每一时段由一个工作代理负责,利用混合粒子群算法进行静态重构,求得一个解集,并通过相邻代理间的相互学习,对解集进行补充和完善。然后对解集进行评估,从中选出种子解和优先替补解,计算出每一工作代理减少一次开关操作将增加的最小损耗。最后经协调代理多次迭代协调,令部分工作代理更换种子解,直到满足开关操作次数约束条件为止,此时,各工作代理的种子解即共同组成了动态重构结果。给出MAS的系统框架和各代理的功能模块。最后对一个IEEE69节点标准算例和一个实际算例分别进行仿真,仿真结果表明该方法不仅可快速获得不同约束条件下的最优解,还能为相关部门制定合理的开关操作次数提供依据。     

配电网三相不平衡补偿装置的研究

为了解决中、低压配电网系统中普遍存在的三相负荷不平衡问题,利用晶闸管控制电抗器和固定电容器组相结合的补偿方式来进行负荷不平衡和无功功率的综合补偿。根据三相不平衡补偿原理,可以由负载的三相线电流获得需要补偿的电纳值;利用分相调节模式,可以提供三相分别控制的、连续平滑变化的等效电纳值,通过调节静止晶闸管的触发角,获得电纳的给定值,达到补偿效果。仿真结果表明,该装置可以对三相不平衡负荷同时实现无功功率补偿和负荷平衡化。     

基于改进遗传算法的配电网络重构

在传统遗传算法的基础上,提出了一种基于环路快速遗传算法,有效提高了收敛速度,避免了不成熟收敛,又提出用支路的开关状态(0或1)作为控制参数,避免繁琐的编码方法,缩短了染色体的长度,同时对交叉位置的选取、变异提出了独特的方案,并用于网络重构中,极大提高了计算效率。     

采用时段动态划分和分层优化策略的配电网重构

为更好地处理配电网动态重构中重构时刻、开关操作费用、降损效果之间的平衡问题,提出了采用时段动态划分和分层优化策略的配电网重构方法。首先利用功率矩法进行重构时段动态划分,该划分方法可控制最大重构次数;然后利用免疫算法进行分层优化,第1层优化用以网损最小为目标,采用传统静态重构优化方法确定各时段内不考虑开关动作次数限制及操作费用的开关动作方案,并将该开关动作方案作为第2层优化的搜索空间,且第2层优化中加入了开关动作次数限制及操作费用约束,根据方案运行费用最低原则确定最优重构方案。算例结果验证了该方法的有效性。