基于模型预测控制含可再生分布式电源参与调控的配电网多时间尺度无功动态优化

充分挖掘可再生分布式电源(RDG)动态无功电压调控能力,对改善配电系统内风电、光伏出力随机性和负荷波动导致的电压稳定性问题具有重要意义。建立了基于模型预测控制的配电网多时间尺度无功优化模型,包含日前优化调节层和实时滚动调控层。日前优化侧重于运行经济性,协调配合不同类型无功设备进行大尺度无功调节,并预留充足动态无功储备响应动态调控,降低运行风险;实时滚动调控侧重于系统运行可靠性,基于RDG、负荷超短期预测进行滚动调控,根据无功补偿需求及时决策反馈校正,逐层细化实现配电网无功电压"大幅调节"、"小幅调控"和"反馈调整",抑制不确定因素导致的电压越限。最后,通过IEEE 33节点算例进行仿真分析,验证了该文所提模型和算法可有效削弱预测误差影响,提升系统电压稳定性和电能质量。     

含分布式电源的配电网无功补偿分区平衡优化调节方法

提出一种含分布式电源的配电网潮流可行解调节方法。在配电网进行无功控制分区的基础上,定义了配电网分区负载率,然后设计考虑电压自动控制系统AVC站配协调控制的无功平衡优化调节方法。具体包含:配电网无功补偿分区平衡优化调节方法和变电站AVC站配协调调节方法,并且在调节过程中前者优先于后者。对于前者模型采用免疫遗传算法进行求解,对于后者采用直接法进行计算。所提方法通过对配变低压侧无功补偿柜、分布式电源进行无功补偿分区平衡和变电站AVC的电压协调控制,调节出无功分区平衡、各个节点电压满足合格要求、有功网损较低的潮流可行解。成都某实际10 kV 55节点配电网的仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于二阶锥规划的含分布式电源配电网动态无功分区与优化方法

分布式电源大规模接入所造成配电网电压质量问题一直受到极大关注。针对分布式电源大规模接入所产生的局部区域电压严重偏高问题,提出配电网动态无功分区的方法,构建了配电网无功优化模型。利用锥规划对原优化问题进行了简化并转化为二阶锥规划模型。为解决求解难度大的问题,提出了考虑动态无功分区的求解方法。考虑不同无功分区的分布式电源接入特点和运行特性,构建电压灵敏度矩阵,计算确定配电网节点电压变化量,提出电容器组、静止式无功发生器(statle var generator,SVG)等无功补偿装置的运行策略并优化其在各种运行条件下的无功功率值。分别以IEEE33节点和东莞地区某53节点的配电网为实例进行了计算,验证了无功优化的二阶锥规划方法的适用性和可行性,分析了动态分区对配电网无功优化以及电容器组和SVG等无功补偿装置运行策略的影响。     

考虑无功裕度的电压自适应分区方法及主导节点的选择

针对当前二级电压分区未能较好实现动态无干预调节的现状,基于电压/无功灵敏度及模块度函数,该文提出一种随电网运行工况实时变化的自适应动态分区和主导节点选择方法。以每个无功源为分区中心,根据电压/无功灵敏度大小将负荷节点映射到对应的无功源;构建考虑无功裕度的改进模块度函数,以其为衡量指标进行区域合并自动形成最佳分区。引入其他区域节点对本区主导节点的抗干扰指标,结合主导节点在本区域的可观性和可控性指标,确定主导节点选择方案。从区域内无功源控制灵敏度、无功裕度及主导节点的可观性出发,对分区结果进行评估验证。最后,以IEEE39节点系统为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性和优越性。     

考虑大规模光伏和风电接入的主动配电网无功电源综合规划

不断攀升的可再生能源渗透率造成配电网电压越限问题突出。提出了一种基于综合时序灵敏度法与无功补偿候选节点聚类分区相结合的无功电源接入选址及容量优化配置方法。首先,提出应用综合时序无功电压灵敏度法确定无功补偿接入候选节点;接着,对配网节点进行聚类分区,以确定无功补偿的选址;此外,为了实现多种无功补偿电源的主动控制,还制定了三级无功电压运行控制策略以确定各种措施的运用顺序;最后,对改进的IEEE 33节点算例进行仿真分析,结果表明规划结果能有效解决间歇性分布式电源大量融入后引起的电压越限问题,并有较好的经济性。     

交直流主动配电网多无功源协调的电压控制策略

为解决分布式电源高渗透率的交直流主动配电网因分布式电源出力波动及负荷变化等造成的电压越限问题,提出了利用柔性直流装置、分布式电源及离散无功设备等多无功源构建的主动配电网电压控制策略。将配电网电压运行状态划分为3种:(1)正常状态下进行全局优化,通过离散无功设备的静态无功功率置换出柔性直流装置的动态无功功率,提高配电网动态无功储备容量;(2)预警状态下通过多无功源就地控制与集中控制相互协调,实现轻度电压越限节点的校正控制;(3)紧急状态下利用柔性直流装置对电压越限节点快速紧急支援,实现配电网过渡到预警状态或恢复到正常状态。利用IEEE 33节点系统进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果表明该策略提高了系统的动态无功储备容量,实现了配电网电压的有效控制。     

计及无功裕度的配电网两阶段无功优化调度策略

为了解决高比例可再生分布式电源(renewable distributed generation,RDG)接入配电网后各类可调资源的协同调度和时空耦合问题,提出了计及动态无功裕度的两阶段配电网无功优化调度策略。利用Copula理论建立考虑风光不确定性和相关性的预测模型,第一阶段综合考虑电压偏差、运行成本和动态无功裕度3个指标建立日前多目标优化模型,第二阶段在短时间尺度上进一步利用连续调节装置应对风光波动性,在充分协调配电网中可调资源的同时实现快慢时间常数各异的无功调节装置差异化管理。最后在改进的IEEE 33节点系统上进行仿真,结果表明所提协同优化策略能够提高系统的安全经济效益,验证了风光相关性对系统的影响。     

基于分区的含DG配电网实时无功优化

针对含DG配电网实时无功优化问题,提出了更适合该问题的目标函数,并将实时无功优化与配电网动态分区、短期无功调度相互配合来实现空间上和时间上的解耦。针对配电网动态分区问题,提出了支路切割枚举法,实现了快速动态分区。考虑系统区内无功储备不足等特殊情况,可能会导致系统电压在优化后仍有越限,为保证系统安全,启动第二次优化。通过对含DG的33节点配电系统算例和某实际线路进行验证,表明了该算法在求解实时无功优化问题时的正确性和有效性。     

含DSTATCOM和分布式电源配电网的无功电压协调控制

提出一种基于斜率调节的配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)群的协调控制方法,用于解决同一区域内多个分布式电源的无功电压协调控制问题。建立计及网架参数条件下,无功电压与分布式电源输出有功电流及斜率调节下DSTATCOM输出无功电流之间的关系,并根据装置的最大无功容量整定各个DSTATCOM的调节斜率,合理分配各个装置的无功输出,将已整定的斜率以及线路的电抗之和作为无功电流的比例增益作为负反馈,构成DSTATCOM新的电压参考值,建立基于斜率调节的DSTATCOM群协调控制策略。针对一个含有双分布式电源和DSTATCOM的配电网系统进行仿真,仿真结果表明:该整定斜率调节下能够进行协调各DSTATCOM无功动态行为,不需要控制器间实时通信实现装置无功出力且能够按比例分配并稳定系统电压。     

考虑高比例多元调节资源互动的配电网无功优化降损方法

为了挖掘高比例分布式资源接入背景下配电网全方位多角度无功调控降损潜力,实现更为全面精细的无功优化技术降损目标,提出考虑多元可调节资源协调互动的多目标配电网无功优化降损方法。首先,针对高比例分布式资源接入背景下谐波对线损的影响,给出了考虑谐波损耗的配电网线损计算模型;其次,在此基础上分析多元可调节资源无功调节能力,建立了以日线损最低和静态电压稳定性最大为目标的配电网无功优化调度模型;然后,通过制定多元可调节负荷、分布式电源、储能、无功补偿设备等多元分布式资源协同无功优化策略,达到在综合考虑配电网静态电压稳定性要求下系统线损最小的目的;最后,通过多元分布式资源接入的IEEE 33节点进行系统仿真分析,结果表明通过多元可调节资源的充分互动能够有效提高系统电压稳定性,降低系统线损,实现配电网安全、经济运行。     

应用于无功优化控制分区的两层搜索方法

电网分区可用于状态估计、分区控制和并行计算等领域.针对电力系统的无功优化控制分区,文章给出了一种两层搜索的方法,上层由遗传算法负责搜索各分区的第一个节点:下层根据节点间的电气距离和连通关系搜索其它节点,最终将电网划分为内部节点联系紧密的若干个子区域.由于遗传算法只搜索各分区的第一个节点,因此搜索空间大大缩小;下层搜索可自动保证子区域的连通性.分区时考虑各区域规模的平衡和无功控制设备的均衡分布.对多个IEEE系统的分区测试证明了该方法的有效性.     

考虑有功协调优化的配电网动态电压控制

配电网电压动态变化特征日益凸显,对配电网动态优化控制提出了新的要求。除此之外,配电网有功与无功的耦合特性也使得仅基于无功/电压的控制方法效果降低。因此,提出了一种考虑有功/无功快速协调优化的配电网动态电压控制方法,实现在秒级时间尺度内关键节点的电压恢复。首先建立配电网有功/无功控制设备动态模型,并基于模型预测控制理论建立了动态电压控制系统预测模型。设计了面向配电网电压协调控制的多目标自适应优化策略,基于配电网同步相量测量单元动态测量数据实现有功/无功控制设备出力的动态协调。仿真结果表明,该方法能够实现配电网电压波动的秒级抑制,并将目标节点电压快速无差地恢复至扰动前水平。     

智能配电网无功优化应用研究

无功优化是降低网损、提高电压质量的重要措施,分析了分散调压和无功优化的差异,构建了一种智能配电网无功优化系统,将潮流计算与灵敏度分析相结合,形成无功优化最优控制策略,实现全网电压无功优化,同时,对无功补偿设备进行实时监控。     

于多代理的无功电压协调控制模型在含风电场电网中的应用

利用多代理技术的智能性、分布性及协调性等特点,结合灵敏度法和向量—距离算法,提出基于多代理的电网无功电压协调控制模型,以解决约束大规模风电并网的电压稳定问题。该模型综合节点间物理距离和电气距离,建立区域级、地区级多代理（Agent）无功协调控制模型,使其能够根据电网实测数据计算电压无功灵敏度,并据此动态更新电网的无功电压控制区域划分,使分区内的无功电压强耦合,分区间的无功电压弱耦合,从而优化无功补偿设备的控制策略,以降低因无功流动而引起的网损,该模型能够在全局范围内对控制策略寻优,突破了分布式Agent局部求解的局限性。在甘肃某含风电场电网中的应用实例验证了该控制模型的有效性。     

基于立体九域图的变电站无功电压控制策略研究

电压合格与无功充足是电力系统安全稳定运行的基础条件,确定适宜的无功补偿方法和电压调节方案对电网运行有着重要意义。提出了基于立体九域图的无功电压控制策略,与传统九域图控制策略相比,增加了时间轴,在不同的时间段(时区)九域图的无功功率上下限和电压上下限是变化的。通过基于负荷预测的全局无功优化模型得到配电网各变电站的预计调节方案,以此将一天划分为若干个时区,并根据优化曲线得到各时区的运行边界。基于立体九域图的变电站无功电压控制策略结合了动态无功优化与实时调控的优点,避免了无功补偿设备和主变分接头的频繁调节,提高了变电站运行的经济性。     

解决超调问题的220kV变电站无功配置方法

针对220 kV变电站单组补偿容量配置偏大、感性与动态无功补偿缺乏引起的电压调控困难问题,提出了220 kV变电站离散与连续相结合的综合无功补偿方案,由一组直接式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)和采用开关柔性控制技术的并联电容器组组成补偿系统。首先构建了变电站无功补偿调压估算模型和指标——无功超调率,该指标揭示了当前变电站无功补偿配置组数有限和单组容量不宜过大之间的矛盾,使得220 kV变电站采用所提的新型补偿方案成为了解决受端系统的稳态电压控制的精度和暂态电压稳定的超调问题的根本出路。算例表明紧急状态下所提方案能给电网提供有效的动态电压支撑。     

高中压配电网动态无功优化算法的研究

考虑将各点负荷形态变化的系统优化为动态优化，提出了适用于高中压配电网的动态无功优化算法。该算法直接从动态无功优化的模型出发，通过控制变量的选取和动作时间量的预确定，将动态优化模型转化成同普通无功优化模型完全相同的表达形式。从而可以用任何适用于无功优化的算法从整体上来求解动态无功优化。该算法的数学模型简单，而且便于和现有的无功优化算法集成。算例结果表明，文中提出的动态无功优化算法能在完全满足最大允许动作次数约束的前提下降低系统在一天内的损耗、提高电压合格率，且算法的速度能完全满足实时运行的需要。