直流配电网电能质量研究综述

直流配电网供电容量大、可靠性高、可控性强,已成为电力系统重要的发展方向之一。电能质量是直流配电网规划设计与运行控制的关键问题。文中探讨了直流配电网电能质量的特征,阐述了电能质量事件的产生机理、影响及评价指标;分析了直流配电网电能质量扰动传递特性,并在此基础上梳理了电能质量扰动定位的一般方法和框架,讨论了适用于直流配电网电能质量扰动定位的方法;综述了直流配电网电能质量控制的研究现状,归纳了不平衡电压、电压偏差、电压波动和谐波的控制方法。最后,从直流配电网电能质量指标定义及其关联性、多级直流配电网扰动溯源的复杂性、直流电能质量动态分区治理的混杂性等方面对直流配电网电能质量未来研究趋势进行了探讨。     

计及多种扰动源的有源配电网电能质量分析方法EI北大核心CSCD

随着波动性负荷的增多和分布式电源的接入,有源配电网的扰动源增加,电能质量问题涉及更多不确定性因素,使得传统的基于确定监测值的电能质量分析方法不再适用。提出了一种基于区间-仿射算法的有源配电网电能质量分析方法,利用潮流计算得到仿射型电能质量指标,建立相对影响因子定量分析各扰动源对电能质量的影响程度,并以IEEE 33节点配电网为例验证该方法有效性,仿真结果表明所提方法在特定场景下能够定量计算不同扰动源的波动对配电网电能质量的影响程度大小。     

计及多种扰动源的有源配电网电能质量分析方法

随着波动性负荷的增多和分布式电源的接入,有源配电网的扰动源增加,电能质量问题涉及更多不确定性因素,使得传统的基于确定监测值的电能质量分析方法不再适用。提出了一种基于区间-仿射算法的有源配电网电能质量分析方法,利用潮流计算得到仿射型电能质量指标,建立相对影响因子定量分析各扰动源对电能质量的影响程度,并以IEEE 33节点配电网为例验证该方法有效性,仿真结果表明所提方法在特定场景下能够定量计算不同扰动源的波动对配电网电能质量的影响程度大小。     

基于大数据深化分析的电能质量扰动辨识方法研究

随着海量充电桩、分布式能源和新型储能设备等新型设备接入电网,导致电能质量问题日益突出。该文以随机矩阵理论为基础,提出基于大数据深化分析的电能质量扰动辨识方法,实现电能质量异常扰动的高精度辨识及挖掘。利用高维随机矩阵对电能质量状态进行表征;通过计算随机矩阵的谱半径来映射电网电能质量的数据变化状态,以实现电能质量扰动的自动辨识;以仿真的电网运行数据为对象进行实例分析,验证了所提方法的有效性。     

基于VMD初始化S变换的混合动力系统电能质量扰动检测与分类

针对分布式能源(distributed energy,DG)接入配电网时电能质量(power quality,PQ)的监测问题,该文采用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)初始化S变换技术,对接入配电网的DG类型以及因操作事件改变而产生的不同特征PQ扰动进行检测并分类识别。首先,从PQ扰动信号中提取F1、F2特征量,作为接入混合动力系统分布式能源分类的标准;其次通过VMD初始化S变换,从S变换矩阵中提取F3～F7特征量作为模糊C均值(fuzzy c-means,FCM)聚类算法的输入,对每种分布式能源接入条件下由于操作事件改变引起的PQ扰动进行分类。在所提方法和现有方法之间进行百分比准确性比较,验证所提算法的有效性;最后提出电能质量评价指标,并在该指标下对9类扰动情况的电能质量影响因子进行评估。     

直流配电网电能质量的综合评估

现有的电能质量评估方法都是针对交流系统的,并不能很好地适用于直流电网。为探索直流配电网在提升电能质量方面的优势,进而做好直流配电网可行性分析,需要一种适用于评估直流配电网电能质量的新方法。提出了基于主成分分析的直流配电网电能质量综合评估方法,构建了相应的综合评估指标体系。结合算例表明,采用所提方法可以用于评估直流配电网电能质量,过程科学,结果合理,具有可行性。     

基于粒子群算法的直流配电网电压波动研究及算例分析

为了降低电压波动对直流配电网直流电能的不利影响,设计了一种基于粒子群算法的直流配电网电压波动分析方法。开展直流配电网电能质量分析,通过直流配电网结构研究电压偏差产生的影响,深入探讨了电压纹波特征、波动程度和暂降作用机理。研究结果表明：每种类簇下的轮廓系数都接近1,此时可选择特征集方法来准确分析直流电能质量的扰动形态。对少数样本实施训练时,准确率可以达到92.3%以上。以支持向量机(support vector machine, SVM)算法则可以防止产生局部极值的缺陷,实现准确率的明显提升,更适合小样本数据的扰动性能分析。以所提算法进行处理时可以实现准确率的进一步提升,从而优化粒子群算法数据处理性能,但需要比多分类SVM占用更长处理时间。     

配电物联网电能质量复合扰动检测研究

传统的电能质量复合扰动检测方法无法准确获取电能质量特征,电能数据滤波效果不理想,导致其存在识别率低、检测偏差大和检测效果差的问题。提出配电物联网电能质量复合扰动的检测方法。建立离散非线性系统和强跟踪滤波器,将其应用在配电物联网中,提取电能质量复合扰动特征;选取基波幅值的最大值和最小值、波动次数、渐消因子频度作为扰动特征,并将提取的特征输入支持向量机中,完成配电物联网电能质量复合扰动的检测。实验结果表明,所提方法可有效识别电能质量复合扰动,其检测结果偏差较小,且可精准获取电能质量复合扰动在配电物联网中的发生时刻和结束时刻,验证了所提方法的整体有效性。     

基于希尔伯特-小波变换与神经网络的风电接入配电网电能质量检测与辨识方法研究

提出了一种希尔伯特变换、小波变换与神经网络相结合的风电接入配电网电能质量检测与辨识方法。该方法利用希尔伯特变换对低频电能质量扰动敏感、小波变换对高频电能质量扰动和短时电能质量扰动敏感及消噪能力强、神经网络模式识别能力强等特性,通过合理的小波变换消噪、希尔伯特变换的时间幅值特性和时间频率特性以及离散小波变换的细节系数、尺度系数和模极大值的计算,可以检测出各个电能质量扰动的实时值、幅值、频率和起止时间;通过合适的神经网络,辨识出各个电能质量扰动的具体类型。该方法具有通用性强、检测信息全面、检测准确度高和辨识准确性高等优点,仿真结果验证了其有效性和可行性。     

计及电能质量影响的10 kV配电网损耗计算模型及其实验验证

随着智能电网的不断发展,电能质量扰动日益增加,探索计及电能质量因素的配电网损耗计算模型对电力系统节能降损有十分重要的意义。分别给出了在谐波、三相电流不平衡、电压偏差这3种常见的电能质量扰动影响下的10 kV配电网的损耗计算模型;然后提出了同时考虑多种电能质量扰动的10 kV配电网损耗评估方法并建立了计算模型,提高了10 kV配电网损耗理论计算的准确度。配电网损耗综合评估分为固定损耗评估和可变损耗评估2个部分,固定损耗评估主要考虑电压偏差对变压器固定损耗的影响,可变损耗评估对以上3种电能质量扰动进行解耦评估,然后综合估算出10 kV配电网的可变损耗的综合附加损耗率。最后通过实验验证了所提计算方法及对应模型的正确性。     

基于SVM的直流电能质量扰动分类算法

近年来分布式能源发电的规模逐渐扩大,更具优势的直流供电技术也随之飞速发展,未来电网的主要模式将大概率趋向交流电网和直流电网混联的电网结构.其中交流电能质量问题已逐渐成熟,而相应的直流部分仍有待研究.对直流电能质量扰动波形进行有效区分与准确辨识,是研究直流电能质量必不可少的环节.直流电能质量扰动波形分类算法研究对直流配电...     

多电压等级交直流配电系统潮流分析

随着分布式电源及直流负荷的发展,兼具安全、可靠、高效的交直流混合配电网将成为未来配电网发展的一种重要形式。基于电压源型换流器的直流配电网具有可控性强、电能质量问题少、经济性好等优点,但同时也引入了有别于交流配电网的潮流计算问题。为此,文章首先建立了考虑换流器损耗以及直流变换器损耗的潮流计算模型,并给出损耗参数计算方法。其次介绍了直流系统潮流模型的求解方法,重点考虑了电压源型换流器和DC/DC变换器控制方式对潮流计算的影响,针对不同的控制策略给出不同的潮流求解方法,并给出了当潮流越限时几种有效的解决措施。最后利用IEEE 33节点直流配电网算例验证了提出的损耗模型的正确性和潮流求解方法的有效性。     

苏州同里新能源小镇的交/直流混合配电网潮流计算方法研究

苏州同里新能源小镇是一个集光伏发电、风力发电、储能、电动汽车、能源路由器等特征元件为一体的小镇。在传统配电网固有元件(变电站、配电线路、无功补偿、负荷等)的基础上,小镇配电网引入了新型的设备元件(分布式可再生电源、储能设备、电动汽车、直流负荷、能源路由器等),构成了交/直流混合配电网。目前交流配电网的潮流计算方法已经相当成熟,而直流配电网一般都采取闭环运行方式,故该方法无法在交/直流混合配电网中使用。本文根据含能源路由器等新型设备的交/直流配电网特点,将传统的牛顿拉夫逊法进行相应改进,分别对交流配电网和直流配电网进行潮流求解,通过作为接口的电压源换流器,进行交替迭代,直至交/直流网络均潮流收敛。该潮流计算方法将在同里新能源小镇的配电网实例中加以应用。     

基于拟合电流斜率特性的柔性直流配电线路纵联保护方法

光伏、风电等低碳清洁可再生能源和多样化负荷的接入促使直流配电网成为新的研究方向。为提高其供电可靠性,需对配电网系统进行故障特征分析。针对直流故障线路与换流器直流侧电容构成放电回路的前期阶段,提出一种适用于柔性直流配电线路的纵联保护新方法。该方法基于最小二乘法,并以故障电流采样数据拟合曲线斜率的方式,识别故障后直流线路两端电流的发展趋势,进而快速准确地判别直流线路故障。通过PSCAD/EMTDC建模仿真,验证了该方法的有效性及较高的可靠性。     

复合电能质量扰动下低压配电网中关键设备附加损耗的解耦分析

配电网在复合电能质量扰动下的损耗计算是分析线损构成、制定降损措施,实现电网经济运行的基础。目前我国配电网电能损耗中一半以上的损耗是在低压配电网中产生的。文章理论推导了复合电能质量扰动下低压配电网中关键设备的附加损耗,通过Matlab/Simulink对其进行了仿真验证。在此基础上提出了一种复合电能质量扰动的解耦方法,将复合电能质量扰动下低压配电网中关键设备的附加损耗进行解耦分析,为建立单一电能质量指标与电网附加损耗的映射关系奠定了理论基础。     

基于循环神经网络的电能质量扰动识别

针对电能质量扰动信号识别算法复杂、识别率低等问题,提出一种将长短时记忆神经网络应用于电能质量扰动信号识别分类的新方法。首先在 Tensorflow中搭建长短时记忆神经网络,建立电能质量扰动信号分类模型。其次利用分类模型对电能质量扰动信号原始数据进行有监督学习,提取扰动信号的深层次特征,并将其连接到Softmax分类器输出各扰动信号的识别率。最后将电能质量扰动信号通过递归图生成的二维轨迹图像作为分类模型的输入,通过训练模型实现扰动信号的分类。仿真结果表明,该分类模型对电能质量扰动信号的一维和二维表示均有较好的分类准确率,可以有效识别7种单一扰动和6种复合扰动信号。     

直流配电网PV型电源建模及与VSC模型的对比

针对直流配电网的构建问题,考虑实际变流器电气特性,提出了一种新型的直流电源建模方法。该方法避免了对直流配电网中电力电子元器件的精细建模,最大程度上模拟直流配电系统的电气特性,极大地减少了计算机仿真系统的工作量,便于对更大规模直流配电网进行研究分析。以功率需求为出发点,通过调节系统参数,根据P-U下垂特性控制直流电压输出。为验证这一新型建模方法的有效性与优越性,对电压源性变流器(voltage sourced converter,VSC)模型进行了同条件仿真,并将2种模型的结果进行对比,最终验证了该模型可用于直流配电网的分析与研究。     

基于正序电压变化量的故障电压暂降源定位算法

随着越来越多敏感负荷接入电网,由电压暂降问题直接及间接带来的经济损失日趋严重。在各类电压暂降中,故障引发的电压暂降占比最大,对其进行准确定位是高效治理电网故障的必要前提。文中针对故障型暂降源提出一种基于正序电压变化量的定位方法,基于发生故障时各监测点的正序电压分布特性,建立监测点信息库和各支路故障距离定位模型;然后基于马氏距离与Pearson相关系数定义相似度指标,利用信息库匹配的方法对故障所在支路进行初选;最后采用遗传算法对最优故障距离目标函数进行寻优,定位故障源。利用IEEE 14节点仿真系统对所提方法的有效性与准确性进行了验证。     

基于递归特性分析和BP神经网络的电能质量扰动识别与定位(英文)

提出将递归图和定量递归分析技术引入非平稳电能扰动信号处理研究中,通过分析递归图和递归特性,选择递归量化参数定量地表征电能扰动信号的递归特性,利用定量递归分析提取的不同参数,并运用 BP 神经网络进行扰动训练,最终实现区分不同的电能扰动模式.进一步选择信号递归度这一特征参数,初步检测了电能扰动信号的端点.仿真实验结果表明,该方法对电压暂降、暂升、中断、振荡暂态、电压尖峰和暂态谐波等多种暂态扰动信号有较好的识别与定位,识别率在98%以上.     

柔性直流配电网在深圳电网的应用研究

为解决深圳市配电网所面临的线路扩容、电能质量治理、分布式电源并网发电以及直流负荷用电需求增大等问题,分析了柔性直流配电技术的优势特点和解决深圳配网上述问题的可行性与有效性,并针对深圳宝龙工业城交流配网现状,分布式电源、负荷和储能的实际情况,设计了柔性直流配网示范工程的拓扑网架和运行方式。最后对柔性直流配网技术领域有待进一步解决的问题和未来发展方向进行了简要说明。