考虑源荷不确定性的交直流配电台区日前优化调度

用户侧分布式光伏和电动汽车数量不断增加,其功率不确定性会引起台区负荷尖峰、电压越限等问题,给台区运行调度带来较大困难。将部分交流线路改造为直流线路、通过换流器将具有不同源荷特性的台区柔性互联,可实现分布式电源和负荷的互补消纳。提出考虑源荷不确定性的低压交直流配电台区日前优化调度方法,通过Beta分布和高斯分布刻画分布式光伏和电动汽车的不确定性,在此基础上,基于机会约束优化建立交直流台区优化调度模型,以提高台区运行经济效益、降低系统电压波动为目标,优化交直流配电台区的功率分布状态。模型通过量子粒子群算法进行求解。算例结果表明,所提方法能够有效降低交直流配电台区运行损耗,提高经济效益,平抑系统电压波动。     

基于卫星授时同步的高比例新能源配电台区自治控制研究

低压配电台区一般位于配电网末梢，网架结构较为薄弱；且随着新能源比例的提高，系统惯量较低。模拟同步机的控制技术存在频率控制偏差大、难以即插即用、多台区互联控制实现复杂等问题。为此，提出基于卫星授时同步的高比例新能源配电台区自治控制方法。首先，分析基于卫星授时同步的配电台区的功率自治原理；其次，计及非线性及不平衡负荷，针对电流环控制参数导致的输出电压畸变问题，提出基于数字低通滤波器的改进控制算法；然后，在不依赖通信的条件下，通过检测及判断并网点电压相位及卫星授时同步角，提出台区自治/并网双模式下逆变器的柔性切换控制策略。此外，由于分布式电源工作于电流源模式，自治运行的配电台区间互联时不需要预同步，互联操作简单且暂态电流应力较小。最后，搭建包含四台分布式电源的物理实验平台，实验结果验证了所提方法的可行性及有效性。     

考虑台区变压器经济运行区间的智能软开关控制策略

伴随配电网中分布式电源的高渗透率接入以及电动汽车等多元负荷的广泛应用，传统配电台区功率不平衡与变压器轻、重载问题日益突出，这将威胁配电网安全稳定运行。对此，该文提出一种应用于台区互联的智能软开关(soft open point,SOP)控制策略，在充分考虑变压器经济运行区间前提下，实现互联台区间负荷均衡调控；同时，针对台区负荷调控引起的SOP直流母线电压波动问题，提出一种基于调控策略的能量快速平衡控制方法，有效提高直流侧电压恢复速度和波动抑制能力，确保负荷调控策略的有效实现。最后，仿真和实验结果表明该文所提的调控策略和能量快速平衡控制方法可有效解决台区功率不平衡与变压器轻重载问题，功率控制响应及波动抑制能力优异，该方法工程实用性强，具备一定推广价值。     

低压配电台区柔性互联关键技术与发展模式

低压配电台区通过柔性直流互联,近期可实现台区动态增容、故障快速转供,提升供电可靠性及分布式电源接纳能力,远期通过低压交直流灵活组网,适应规模化多模式源、荷接入,实现源网荷储柔性高效互动目标。文中提出应对大规模分布式电源接入、终端电气化率提升、新基建建设需求以及季节性负荷波动等适用于配电台区柔性互联的典型场景,从规划建设、互联拓扑及网架结构设计、关键设备、运行控制与快速保护等五方面对台区柔性互联系统关键技术进行了综述,提出台区柔性互联系统的一次建设方案和二次物联架构,对台区柔性互联系统的高级应用和未来发展模式进行了展望。     

低压配电台区无功补偿技术的探讨

针对洛南边远山区低压配电台区线路过长、末端电压低、用户电动机难以启动等问题,探索出了根据日负荷变化进行低压台区无功补偿的方法,实现线路补偿和大用户的随机补偿,克服一般无功补偿产品存在的不足,有效地提高线路末端电压,改善电压质量,降低配电台区损耗.     

基于智能台区的配电网经济运行及优化高级分析系统设计

针对10 kV配电台区普遍存在的自动化程度低、运行状况无法远程监测等问题,设计了智能台区的配电网经济运行及优化高级分析系统,包括智能配电台区、IDTT配电终端、通信网络和主站建设。在智能配电台区建设方面,通过对原有配电台区的升级改造,实现对配电台区的基本监测和分析功能,并进一步设计了基于ZJP-II型配电终端的新型智能低压配电台区。重点阐述了IDTT智能配变终端的设计原理和主站的建设方案,总结了所设计系统具备的功能。该系统通过对台区的运行状况进行实时监控,对台区的负载率、可靠率、平衡率、负荷增长趋势等进行分析,对台区发生的故障做出及时的反应,从而实现对配电台区的智能化和精细化管理,为运行管理单位进行配电台区升级改造提供了借鉴。     

配电台区交直流混合配电网工程建设研究

随着分布式电源、电动汽车、储能设施在电力系统的广泛应用,部分低压配电台区接入的直流负荷和直流电源比重快速增加,基于配电台区构建交直流混合配电网的建设改造工程在电力建设中逐步推广。从交直流配电网关键技术出发,对直流设备、网架结构等方面进行了分析。全面梳理交直流混合配电网在关键设备和组网方式等方面的技术应用,对DC/AC换流器、DC/DC换流器、直流断路器等设备在交直流混合配电网中的功能定位和发展趋势进行了探讨。分析了交直流混合配电网的典型应用场景,比较了辐射型、两端型、环型结构在运行方式、供电可靠性、经济性上的区别,并基于重庆西部科学城设想场景,提出基于电力电子变压器的建设改造方案,开展交直流混合配电网示范应用,实现高质量可靠供电。     

换相技术在三相负荷不平衡治理中的应用研究

配电台区三相负荷不平衡会对配电网的供电安全、供电质量和经济运行产生不良影响,是配电网薄弱环节中亟待解决的问题之一。目前,治理台区三相负荷不平衡最直接、最有效的技术措施就是根据三相负荷不平衡程度动态改变单相负荷接入的相序,将台区三相不平衡控制在规定的范围内。本文构建了换相数学模型,详细分析了换相控制策略,用基于换相控制技术的三相负荷不平衡自动换相装置,进行了过零投切换相实验和配电台区工程化应用实验,实验结果表明,换相控制技术在配电台区三相负荷不平衡治理上是可行的。     

基于低压配网功率和用电量信息的三相不平衡负荷调整

传统的低压配网三相不平衡负荷在人工调整时,存在受瞬时检测电流波动影响大等问题。提出了一种基于台区历史功率数据和用户用电量信息的台区三相不平衡负荷调整方法,建立了不平衡负荷调整的数学模型。分析了在存在销户和新用户接入情况下的负荷调整模型修正问题。最后,对某一台区历史功率样本数据进行测试,结果表明应用该模型进行台区负荷调整可以有效降低配电台区的三相总体不平衡度。     

考虑规模化快充负荷的低压互联配电台区风险评估

提出一种基于规模化电动汽车快充负荷的配电台区风险评估方法。首先,以“停车—充电”模式为基础,考虑居民区、商业区不同的充电需求,进行电动汽车快充负荷的模拟;其次,给出配电台区中快充负荷分散接入的传统方式,以及台区低压侧互联的新型接入方式,并基于此提出AC/DC变流器、储能设备的控制策略,建立台区互联的功率模型;最后,以台区变压器为中心,提出包括配变重载、超载和切负荷成本的风险指标,建立配电台区风险评估体系。以南京市某地区示范工程作为算例,讨论分析不同拓扑结构及快充负荷规模下配电台区的安全运行风险,及储能系统的对台区支撑作用。     

多端互联交直流配电网的潮流分层控制策略及算法

随着直流配电系统的提出与发展,传统配电网的网架结构与运行方式正在逐渐改变,未来会形成交直流混联的配电网新型供电模式,交直流之间的电气量耦合给潮流的有序控制以及混联求解都带来了新的挑战。为此,提出了多端互联的交直流配电网分层潮流控制策略,实现交直流电压的有序控制。第一层控制由交直流互联的换流器实现,采用下垂控制均摊直流配电网内的负荷,并根据下垂曲线对直流母线电压进行控制。第二层控制由具有调压功能的分布式电源实现,维持就地电压平衡。第三层控制由电压调节器实现,进行区域电压调整。针对交直流配电网的特点,提出了高斯—牛顿交直流混合潮流算法,提高了算法的收敛性能。最后,在改进的IEEE 123节点系统上进行了测试,验证了所述控制策略及算法的有效性与正确性。     

基于改进的RMC-分散式小型风电场并网仿真研究

针对分散式小型风力发电场,提出了一种改进的RMC(Reduced matrix converter)结构。其特点为:永磁直驱风力发电机之间进行直流并联,母线电压经过含高频变压器的DC-DC结构进行升压。采用直流并联,减少了风力发电的随机性和波动性,对电网电压、频率的影响较小;而DC-DC升压结构代替换流站,较适用于分散式小型风力场。为有效实现发电机的切、并网,设计了对发电机输出电压瞬时采样,来判断发电机整流器侧是否连接到直流母线的断路器模型。基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了一组永磁直驱风力发电机、PWM整流器、断路器及含高频变压器的DC-DC仿真模型,并进行了1或2台发电机在母线已并有2、5或8台发电机的情况下切、并直流母线与升压的仿真分析。结果表明,在理想状态下,该模型可以实现1或2台的风力发电机切、并直流母线与升压,且7台运行时效果较好。     

柔性直流配电系统换流器交流侧接地故障的分析

柔性直流配电网中的换流器若经联结变压器接入交流电网,联结变与换流阀之间发生绝缘损坏会产生换流器交流侧接地故障。接地故障对系统运行的影响及其保护方案值得研究。首先分析了柔性直流配电网中各部分的共模等效模型。考虑联结变不同的接地方式,建立了一个典型的五端柔性直流配电系统共模等效电路。推导了各端基频共模电流、电压的计算公式。其次考虑系统可能存在的各种谐振,提出了一种基于换流器直流侧基频共模电流、电压以及功率方向的多端柔性直流配电系统交流侧接地故障的保护方案。最后在PSCAD仿真平台上进行了验证。     

含分布式电源的三相不平衡配电网连续潮流计算

连续潮流是电力系统电压稳定分析的重要工具。针对含不同类型分布式电源的配电网及其三相线路参数和负荷不平衡的情况,提出了一种三相配电网连续潮流方法,由切线预测环节和牛顿法校正环节组成,并采用局部几何参数化策略处理三相不平衡系统PV曲线的斜锐角现象。考虑了PV和PQ节点类型分布式电源的限值约束,给出了新的节点类型双向转换逻辑和分岔点类型识别方法。通过对IEEE 33节点配电系统进行算例仿真,表明所述算法可以有效追踪三相配电系统的PV曲线,准确计算电压稳定临界点并识别分岔点类型。     

智能配电变压器的串变调压和基于漏磁的绝缘故障检测技术

为了解决分布式能源接入配电网后电压的频繁波动和双向潮流问题,提出一种基于串联变压器的调压技术。利用真空接触器和晶闸管来控制串联变压器的变比和星-角变换,实现电压的快速调整。分析了基于串联变压器的调压原理及基于真空接触器和晶闸管的混合开关调压技术。此外,还提出了基于漏磁通的绕组绝缘故障监测技术,说明它的原理、实现技术和实验验证原理。分析结果表明,提出的技术能够有效地解决配电网电压频繁波动的问题,提高配电变压器的寿命、降低配电变压器的损耗,同时提高配电变压器的智能化程度和可靠性。     

含间歇电源、储能和电动汽车的配电孤岛短时恢复供电策略

电力系统发生停电事故后,含有分布式电源和储能系统的配电系统可以形成孤岛运行的微网,在短时间内为微网内的停电负荷恢复供电。然而,风电和光伏等间歇性电源的发电出力具有不确定性,难以对孤岛内负荷进行持续、稳定供电。在此背景下,提出了计及间歇性电源出力不确定性的配电系统恢复优化模型。首先,考虑含有分布式电源、储能系统和可控负荷的配电系统,针对停电事故发生后一个较短时段内的供电恢复问题,提出了以最大化恢复供电的负荷用电量为目标的配电系统恢复模型。之后,分析各种分布式电源的出力特性和供电能力,并利用可控负荷平衡间歇性电源出力波动。考虑到间歇性电源出力的不确定性,利用概率模型对其出力预测值进行处理,这样就避免了在模型求解时再处理不确定性因素,从而可将配电系统恢复模型转换为混合整数二次规划问题并用CPLEX求解器求解。最后,以修改的IEEE 33节点配电系统为例,对所提出的模型和方法进行了验证。     

柔性直流配网极间故障控制保护策略与主设备参数配合研究

直流配电网在改善供电可靠性和电能质量、实现分布式电源无扰并网以及城市直流负荷接入等方面,相比交流配网有较大优势。然而直流线路具有故障电流上升速度快、峰值大的特点,极易损坏换流器件及设备绝缘,因此,对直流线路的故障处理提出了较高的要求。基于MMC的柔性直流配电网可以通过接地方式的设计实现直流线路单极故障穿越,而危害更大的极间短路故障尚无很好的处理方法。以背靠背典型两端直流配电网为例,分析了直流线路极间短路故障时的暂态特性及其对交流系统、换流器及直流侧的影响。分析了极间故障时的控制保护策略及其与主要设备参数的配合关系。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下进行了直流线路极间短路故障的仿真研究,验证了该控制保护配置与主设备参数配合策略的正确性。     

配电项目最大供电能力及增供电量效益的评估

提出一种配电网供电能力评估方法及配电网项目增供电量效益的预评估方法。基于主变负载率均衡的原则,以变电站负载率为自变量,以系统最大供电能力为目标函数,以主变N-1故障情况下负荷转移不超过变电站之间联络线传输容量以及变压器自身容量裕度为约束条件,构建配电系统最大供电能力评估模型,并提出基于线性规划的求解方法以简化运算。以项目投运前后系统最大供电能力与负荷预测值确定增供电量效益评估模型。既考虑了联络线及变压器容量的充分利用,同时兼顾了变电站负载均衡,保证了系统的安全供电和供电质量;既评估了配电系统最大供电能力,也实现了对配电系统项目增供电量效益的评估。通过实例分析,验证了该模型的有效性。     

真双极直流配电网有功-电压分布式二级控制策略

采用下垂控制的真双极直流配电网存在负荷分配不合理以及正负极电压不平衡问题,导致换流器利用率降低、额外损耗增加,并且影响系统稳定性。为了实现负荷合理分配以及抑制正负极电压不平衡,提出了一种真双极直流配电网有功-电压分布式二级控制策略。该策略按照第二级控制功能将电压源换流器(VSC)分类,交换相邻VSC间的信息。在此基础上,逐步迭代得到相应的功率和电压收敛值,并计算得到电压调节量。由此进一步改变下垂控制参考电压值,从而实现负荷的合理分配以及抑制电压不平衡。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了真双极直流配电网模型,仿真结果验证了该策略的有效性和可靠性。     

新型模块化多电平DC-DC变换器拓扑及其工作机理分析

针对目前模块化多电平DC-DC变换器拓扑结构及其主要采用的交流平衡控制方法所带来的问题,基于直流控制思想,提出了一种新型模块化多电平DC-DC变换器拓扑。通过重构一种全桥子模块结构,每个子模块电容同时包含两条充放电路径,相邻子模块间通过形成局部的并联支路实现电容间电能传递和电容电压自平衡,避免了子模块电容在单向直流电能变换导致的电压失衡。通过对变换器的平衡机理及其基本工作原理分析、仿真实验验证,结果表明所提出的变换器在直流控制方式下能够稳定运行,子模块电容电压具有自平衡能力,变换器电压变比范围大,具有适用于不同应用场合直流输配电的应用潜力。