基于电流矩方法的配电网动态重构研究

针对辐射网络电能量的计算与分析问题,依据积分中值定理提出了电流矩中值的概念,形成了电流矩中值潮流模型,证明了电流矩中值形式的电能量损失定理.该定理将电能量的时间过程积分问题转化为电流矩中值问题,为简化网络能量损失的计算与优化问题奠定了基础.作为应用,进一步提出了辐射型配电网动态重构的电流矩中值方法.方法将面向时间过程的动态重构问题转化为面向电流矩中值的静态重构问题,大幅度简化了计算过程,数值仿真的结果验证了方法的有效性.     

辐射型配电网重构的二次电流矩法

根据辐射型配电网开环运行的结构特点,定义了关于节点的逆流路径、阻抗距离和等效二次电流等概念,形成二次电流矩模型,提出和证明了二次电流矩定理。定理表明:辐射型配电网任何逆流路径的二次电流矩等于该路径的功率损失。二次电流矩杠杆平衡角度的分析结论是:辐射型配电网运行的优化程度取决于二次电流矩杠杆的均衡程度。由此形成了辐射型配电网重构二次电流矩的杠杆模型,并且以这个模型为基础形成了一种辐射型配电网重构的方法。方法的物理概念清楚、计算过程简捷可靠,具有实用价值。     

三相三电平Vienna整流器的研究与实现

针对目前整流器电压电流控制策略多采用常规比例积分(PI)控制,系统动态性能差的问题,提出一种同步旋转d,q坐标系下的电压外环滑模控制算法,电流内环采用前馈解耦控制。针对传统的三相三电平空间矢量调制算法存在扇区选择繁琐,计算量大等不足,给出一种三电平空间转化为两电平空间的简化空间矢量脉宽调制算法。实验样机的电流畸变小,母线电压稳定,验证了控制策略和简化算法的正确性和实用性。     

系统状态特征化及其在配电网重构中的应用

该文研究配电网动态重构问题。首先针对配电网可能缺乏足够量测的特点,提出系统状态特征化的概念,并在此基础上建立给定时段内配网有功能量损耗的评估模型,该模型将有功能量损耗分解成3个部分,各部分物理意义清晰,可根据系统实际的量测配置分别求取,极大地改善了算法适应性;其次在考虑负荷变化的情况下,依靠有功能量损耗评估模型,提出一个以能量损耗最小为目标的重构策略,在寻优过程中将开关状态的变化问题转化为回路电流源的叠加问题,仅需要一次弱环网潮流计算,有效降低了动态重构所需的计算量。最后应用此策略构造一个迭代修正算法,对IEEE-33节点配电系统的仿真计算验证文中所提方法的合理性和有效性。     

基于动态规划算法的故障恢复重构

提出了一种基于动态规划算法的电网恢复重构方案,将配电网的故障恢复重构过程转化为一个多阶段决策过程并设计了动态规划算法进行求解。该方案以恢复最大容量的非故障失电负荷为目标,通过把非故障失电区的多个负荷节点分割为不同的恢复区,并根据每个分区中不同节点的恢复供电顺序生成计算序列组。以此将非故障失电负荷节点的恢复供电过程构建成适用于动态规划方法求解的重构计算模型。重构算法利用对分区方案的选择来降低整体计算复杂度,并采用有效节点串的提取来减少算法组合数和提高计算效率。文中还应用提出的算法对33节点和69节点的测试系统进行了恢复重构计算,给出了算例比较分析,验证了该方案的有效性。     

基于中值电阻投切的故障选线与定位新方法

消弧线圈接地系统并联中值电阻为故障选线与定位增大了信息的可利用度,基于此提出利用中值电阻投入前后工频增量系数的选线与定位方法。分析了中值电阻在系统故障时的投切时间,并梳理了投入前后零序电流工频信息的故障特征及其差异性。研究发现在投切电阻时故障线路零序电流分量突增而健全线路零序电流分量降低;故障区段的上游段零序电流分量突增而下游段零序电流分量降低。针对此差异性,计算投入电阻前后零序电流分量半周积分值的比值为工频增量系数K,基于故障线路与健全线路的K值比较及故障区段的上游与下游K值比较,实现故障选线和区段定位。利用Matlab/Simulink建立混合电缆-架空线系统仿真模型,仿真结果验证了所提出选线定位方法的有效性。     

辐射型配电网重构的启发式算法

研究了配电网的重构方法。根据配电网的特点,在配电网二次电流矩模型的基础上,利用从二次电流矩平衡角度分析得出的结论,通过理论分析,得出一种新的配电网重构方法。方法表明：在配电网重构中,环网无功功率分点两侧电流最小的支路即为需要断开的支路。该方法不需考虑网络拓扑的约束,不受网络初始结构的影响,确定一个断开开关只需计算一次潮流,因而能有效提高求解速度。与二次电流矩方法相比,本文所提方法计算过程更加简捷、计算量更小。典型配电系统算例的测试结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于时间周期的配电网络动态重构

提出一种基于时间周期的配电网络动态重构算法,该算法以改进的均衡视在精确矩法为基础,以一段时间内的收益最大为目标,开关操作总次数约束在目标函数中得到体现。在应用配电网络重构的均衡视在精确矩法时考虑了其物理含义,合理地引入了启发式规则,在闭合联络开关模拟形成单环网后寻找需要打开的网环开关时,有效地降低了搜索空间和计算量,加快了重构的过程。33母线和69母线测试系统的计算实例表明了所提算法的正确性和有效性。     

一种均衡考虑锂电池内部能量损耗和充电速度的多段恒流充电方法

锂电池快速充电方法应该均衡考虑电池的安全、寿命和充电时间。为此,应该控制锂电池的温度或能量损耗。提出一种均衡考虑锂电池能量损耗和充电时间的多段恒电流充电方法。首先,通过测试不同电流的恒流工况充电电压曲线,建立锂电池直流内阻随荷电状态(SOC)和电流I变化的函数关系式。其次,简化恒流段内能量损耗计算表达式,并设计用于均衡充电时间和能量损耗的充电目标方程。最后,设计一条权重变化曲线以确定各个恒流段的充电电流。此方法实验过程简单,充电电流的计算过程简单。通过与恒流充电方法的实验比较,验证了该方法的优点。     

PWM整流器电流重构的问题研究

无传感器控制技术近年来成为变频器研究领域的热点,无交流电流传感器控制为其中一种方案,其核心为交流电流的重构。在空间矢量控制的过程中电流重构会出现非重构区域,电压矢量无法满足电流重构所需的最短重构时间。本文提出一种坐标变换结合直流滤波的重构处理策略将重构电流进行坐标变换并滤波,再将滤波后的电流还原为三相交流电流,该重构策略可解决非重构区域的电流重构问题,简化了控制系统,提高了系统控制精度。仿真和实验结果验证了重构策略的正确性。     

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。     

基于PAM时段划分的配电网动态重构

为保证配电网的安全稳定运行,提出一种基于PAM(Partitioning Around Medoid)时段划分的配电网动态重构方法。以配电网网络损耗、电压偏移和负荷均衡为目标函数,建立配电网动态重构模型。针对配电网动态重构过程中的时段划分问题,给出一种以相异度为分段指标的PAM时段划分方法。为提升协同粒子群算法(Cooperative particle swarm optimization,Co-pso)的寻优能力,对其速度更新公式进行修正,并引入正态分布随机调整因子对协同粒子群算法进行改进。选择IEEE33节点系统进行算例分析计算,算例结果验证了上述方法的有效性。     

基于隶属度时段划分的配电网动态重构

为更好地实现配电网优化运行,提出一种基于隶属度时段划分的配电网动态重构方法。以配电网整个时段内综合运行费用最小为目标函数,建立配电网动态重构数学模型。将系统各时段有功网损与电压偏差之比作为系统运行指标,计算指标峰谷隶属度及变化率对时段进行划分。为增强二进制粒子群算法(BPSO)摆脱局部最优解的能力,将模拟退火算法(SA)中基于Mertropolis准则的新粒子接收机制引入BPSO中,克服二进制粒子群算法易陷入早熟收敛的局限性。算例结果验证了所提方法的有效性。     

含电动汽车和分布式电源的主动配电网动态重构

分布式电源和大量电动汽车充电功率的间歇性和随机性使配电网重构面临新的挑战。在此背景下,提出了一种基于区间数方法的含电动汽车和分布式电源的动态重构策略。文中引入区间数以描述分布式电源出力和电动汽车充电负荷的不确定性,以区间数描述最小化网损为目标函数,提出依据动态降损参数的动态时段划分,建立配电网动态重构的数学模型,在利用KrawczykMoore区间迭代法对潮流方程进行求解的同时引入仿射乘除运算代替区间乘除运算,改善了区间运算过于保守的问题。最后,结合邻域搜索以及克隆选择算法提出了求解上述模型的优化方法,以实现考虑多种不确定因素下主动配电网动态重构。算例分析证明所提方法相较于传统人工智能算法具有优越性。     

基于量子粒子群算法多目标优化的配电网动态重构

为保证配电网动态重构后系统安全稳定的运行,提出了以网损和节点电压稳定性为目标函数的量子粒子群算法的配电网动态重构。针对配电网动态重构过程中时段划分问题,提出以负荷曲线的单调性和幅值变化大小为依据初步划分时间段落。采用整数型量子粒子群算法进行动态重构,重构过程中以相邻时段的网损变化值的关系获取最佳重构段落,然后综合考虑配电网网损最小和节点电压值最大且波动最小为目标寻找最佳重构结构。以IEEE33配电系统为例验证了所提方法的有效性和实用性。     

计及N-1安全准则的智能配电网多目标重构策略

智能配电网背景下,N-1安全准则是配电网安全运行中的重要准则,而现有文献中的配电网重构模型均未计及N-1安全准则,所得重构结果未必满足安全性要求。为解决这一基础性问题,文中提出了一种计及N-1安全准则的配电网多目标重构新策略。首先,基于配电系统安全域(DSSR)中安全距离这一概念,定义了安全距离均值、安全距离均衡度、安全距离均衡比3个量化描述N-1安全的指标。其次,给出了以降低网损和减小安全距离均衡比为综合优化目标的配电网多目标重构模型。然后,应用改进遗传和动态小生境差分进化的混合算法对该配电网多目标重构模型进行求解。最后,考虑静态重构和动态重构两种情境,通过算例对比所提模型与现有文献模型,结果均表明,文中模型所得重构结果满足N-1安全准则,综合考虑系统经济性、安全性下更优,验证了所提模型和求解算法的正确有效性。     

负荷随机性对网损计算和配电网重构的影响

首先分析了考虑负荷随机性情况下的配电网网损计算的特点,指出考虑负荷随机性时的网损期望值通常会大于由负荷期望值计算出的网损.进而以网损期望值最小为目标,使用支路交换法对恒定电流随机负荷情况下的配电网重构方法进行研究,以网损对负荷的有功期望值、无功期望值、有功方差、无功方差的导数确定开关交换对.算例表明,网损期望值最小的重构方案不一定是负荷期望值计算的网损最小的重构方案.该方法对实际配电网重构具有一定的指导意义.     

基于馈线偶的配电网快速减小网损重构方法

作为配电网自动化高级应用模块,网络重构应满足快速性的要求而达到在线应用的目的。而许多配电网重构方法因追求全局最优或多次潮流计算而不能满足该要求。文中提出一种基于馈线偶的快速减小网损重构方法。该方法利用馈线偶内网损估算公式推导馈线偶内最佳转移负荷来寻找最优分段开关,可以避免多次潮流计算,完成馈线偶内重构。以馈线偶内重构为基础,并按照全网所有馈线偶的联络开关两侧压差的大小顺序进行全网网络重构。全网重构时对所有馈线进行"优化标定",可以起到避免重构死循环和结束全网重构的作用。最后采用13节点和185节点配电网进行了编程计算,结果表明了该方法的快速性和有效性,可以满足配电网重构在线应用的要求。