智能配电网多源数据融合研究

微型同步相量测量装置(distribution network phasor measurement unit,D-PMU)和高级量测设备(advanced metering infrastructure,AM I)等新型量测装置所采集的数据与传统配电网SCADA系统采集的数据一起成为了智能配电网广域量测与控制系统(distribution network wide area measurement and control system,D-WAMCS)的数据源。为弥补各系统在建设时遵循的建模标准不统一的缺陷,实现各系统数据之间的互通,本文首先对智能配电网混合量测体系架构进行了分析,比较了D-PMU数据、AMI数据与SCADA数据在数据成分、数据精度、时标信息等方面的差异,提出了一种统一信息模型,对IEC 61850标准和IEC 61968-301(CIM)标准的设备描述进行统一。利用示范区实际系统对所提模型进行了验证。     

基于智能电表和PMU混合量测的低压配电网状态估计方法研究

随着高级量测体系的不断完善和同步相量量测PMU等高精度新型量测装置的发展,为确保低压配电网状态估计性能,提出一种基于智能电表和PMU混合量测的低压配电网状态估计方法。该方法将高级量测体系中的智能电表采集的电压幅值、功率实时量测和PMU同步相量量测相结合,以节点注入电流平衡方程为基础,建立基于指数型权函数的加权最小二乘法模型。模型中利用数据的残差对权函数进行修正,以提高状态估计的抗差性和收敛性。最后基于IEEE 14节点算例系统,对该方法进行仿真分析。仿真结果表明,该方法相较于采用传统加权最小二乘法的状态估计模型,对含有高误差数据的量测数据具有更高的精确性。     

基于智能电表和PMU混合量测的低压配电网三相状态估计

随着同步相量量测PMU等新型测量装置的发展以及智能电表的广泛布置,为保证低压配电网安全可靠运行,提升其态势感知能力,提出一种基于智能电表和PMU混合量测的低压配电网三相状态估计方法。该方法同时采用低压配电网智能电表采集的实时量测和PMU同步相量量测,显著提高了低压配电网测量数据的冗余度,以端点注入电流平衡方程为基础,建立了低压配电网最小二乘估计模型。基于IEEE13节点修正系统,对该方法进行了仿真分析。仿真结果表明,所建模型可以对低压配电网的三相状态进行精确估计,且计算速度快收敛可靠。     

考虑AMI量测特性的配电网状态估计

作为高级量测体系(advanced metering infrastructure,AMI)的核心设备,智能电表采集配电网末端用户处的分时段用电信息,为电力公司提供了全系统范围的量测值。针对状态估计的在线与离线应用场景和AMI数据的两种读取方式,分别提出了考虑AMI量测特性的综合利用SCADA和AMI量测数据进行配电网状态估计的方法。该方法运用SCADA数据修正下游节点的AM I数据,以解决AM I数据的延迟和周期问题。以IEEE 13节点中低压混合配电网为例,对招读方式得到的AMI数据在离线状态估计中的应用进行了分析与验证。结果表明本文方法可以有效考虑AMI的量测特性,提高状态估计的精度,缩短状态估计的周期,为电力公司的决策提供更有效的依据。     

配电网状态估计的全局灵敏度分析及应用

在配电网状态估计中,量测装置配置不齐全,通常引入伪量测来满足系统的可观性要求。考虑到量测数据有一定的误差以及伪量测与真实值之间可能存在偏差,配电网状态估计的量测和伪量测存在不确定性,这会影响配电网状态估计的准确性。文中提出了配电网状态估计的全局灵敏度分析方法,辨识影响状态估计精度的关键(伪)量测不确定性因素及其位置;利用稀疏多项式混沌展开计算全局灵敏度指标,以提高全局灵敏度分析的计算效率;建立了基于不确定性因素重要性排序的量测装置布点方法。采用IEEE 33节点配电网进行仿真,通过与常用方法进行比较,验证了所提方法的有效性。该方法克服了传统状态估计灵敏度分析方法的不足,能有效评估(伪)量测不确定性因素的交互作用对状态估计的影响;此外,基于全局灵敏度分析的量测装置布点方法能显著提高配电网状态估计精度。     

新型配电网线路PMU装置的研制

小型化、低成本、易带电安装是配电网线路相量测量单元(PMU)的发展方向。文中设计了一种应用于配电网广域测量系统的新型分布式PMU装置。通过高密度感应取电模块从线路中获取能量为装置供电,采用印刷电路板(PCB)式罗氏线圈测量线路电流,利用空间电容分压传感器实现线路电压测量,通过分布式同步采样实现全网的电压、电流采集,为新型配电网线路PMU的研制提供了一种新的解决方案。目前,配电网线路PMU测试样机已实地测试并传回监测数据,装置各模块均能稳定正常工作,测量结果能正确反映线路电压电流。     

基于关键量测辨识的配电网可观测性分析

目前配电网量测配置严重不足,导致配电网中量测信息不足、可观测水平极低. 在配电网中增加测量设备,可提高网络的可观测能力,但考虑到经济性,在所有支路和节点处增设量测装置显然不可取.对此,以提高配电网的可观测性为目的,研究如何选择某些关键量测,既能保证配电网的可观测性,又能减少设备投入,对配电网增设量测装置具有很好的参考意义。     

基于分区数据协商与异常共识机制的配电网去中心化状态估计

针对配电网规模不断扩大和多种量测装置并存的现状,提出一种更加灵活的配电网去中心化状态估计方法。该方法主要分为两阶段。第一阶段为私密数据协商:底层(物理层)将配电网划分为子区域和联络线区域,对来自不同量测设备或不同用户的本地数据进行处理从而草拟合同。第二阶段为边界合同制定:利用异常共识机制检测异常并判断合同是否生效,同时采用投票机制来验证合同的有效性并防止数据篡改。无异常的合同将形成区块并上链。经过校验的边界估计值将作为新的伪量测数据用来提升子区状态估计的效果。仿真结果表明,所提算法在保证分区隐私条件下,能够提高状态估计精度,有效抑制坏数据影响,并且适用于具有不同采样周期的混合量测配置场景。     

基于关键量测辨识的配电网可观测性分析

目前配电网量测配置严重不足,导致配电网中量测信息不足、可观测水平极低。在配电网中增加测量设备,可提高网络的可观测能力,但考虑到经济性,在所有支路和节点处增设量测装置显然不可取。对此,以提高配电网的可观测性为目的,研究如何选择某些关键量测,既能保证配电网的可观测性,又能减少设备投入,对配电网增设量测装置具有很好的参考意义。     

基于深度神经网络伪量测建模的交直流混合配电网交替迭代法状态估计

当前配电网状态估计面临的一个突出问题是实时量测数量不足,难以实现全网可观性。为了给配电管理系统提供准确的基础数据,提出一种基于深度神经网络伪量测建模的交直流混合配电网交替迭代状态估计方法。首先,建立电压源换流器的稳态模型和混合配电网的实时量测模型;然后,利用历史量测数据对深度神经网络进行离线训练,建立负荷节点注入功率的伪量测模型;最后,对交流区域和直流区域进行交替迭代状态估计,在交替过程中区域间交换VSC支路状态量的估计值,保证了边界状态量的一致性。算例测试结果表明,所提方法能在实时量测覆盖率低的情况下,准确估计混合配电网的状态值。     

一种新型电气化铁道电能路由器研究

在实现可再生能源发电技术在牵引供电系统得到应用的前提下,针对27.5 kV电气化铁路牵引网中功率调度等问题,提出一种新型电气化铁道电能路由器装置.装置采用81电平变换技术满足电气化铁道供能系统对并网变换器的高压、高电能质量、大功率的需求,采用电压幅值—相角的能量调度方式确保电力机车正常供能及对牵引网的电压支撑,最后通过...     

基于无模型自适应控制的配电网电压控制方案

新型电力系统下分布式新能源、分布式发电、电动汽车等新型元素大规模发展,配电网电压控制将面临控制对象特性异构、模型复杂、场景多变等挑战。在此背景下,文中提出一种基于无模型自适应控制的配电网电压控制方案。该方案在配电网电压控制分区及主导节点选取的基础上,利用主导节点电压、分布式电源以及储能装置出力等数据建立实时动态线性化数据滚动池,基于特征模型理论和数据驱动,将复杂系统电压控制特性通过控制器特征参数进行时变修正,在不损失系统模型信息的基础上降低了控制模型复杂程度。最后,通过改进的IEEE 33节点配电网系统算例进行仿真分析和对比,结果证明了所提控制方案的有效性。相较于传统的基于模型的控制方法,所提控制方案能够更快速地响应扰动带来的电压波动问题,应用前景良好。     

适用于农村电网的新型电压补偿装置设计

针对配电网尤其是农村电网和偏远地区供电线路末端的电压偏低问题,研究了一种基于交流脉宽调制技术的低电压补偿电路。该电路串联于供电线路中,在线路末端电压偏低时投入运行,可保证负载电压在允许范围内。该装置仅需补偿供电电压不足的部分,降低了对装置的容量要求,采用交流斩波方式使得电压调节范围宽且连续,同时装置自身无需储能元件,结...     

计及设备损耗成本的含光储配电网分布式电压控制策略

针对分布式光伏接入配电网带来的电压越限问题，考虑电池储能与光伏逆变器的调压经济性，本文基于一致性算法提出一种计及设备寿命损耗成本的分布式电压控制策略。首先，分析光伏逆变器与储能的调压机理，推导出可用于分布式迭代计算的配电网电压灵敏度参数；其次，分别建立储能电池与光伏逆变器的寿命损耗模型，并利用寿命损耗模型推导出单位功率成本模型，再结合电压灵敏度参数构建出单位调压成本模型；然后，以单位调压成本作为一致性变量，设计基于一致性算法的分布式电压控制策略，得到各节点储能与光伏逆变器的功率调节方案。算例结果表明，所提控制策略能够兼顾各节点设备寿命损耗与总体调压经济性，在有效抑制电压越限的前提下充分降低配电网电压控制成本。     

可连续运行的动态电压恢复器装置研究

介绍了基于现代电力电子技术的可连续运行的动态电压恢复器串联侧及并联侧工作原理、运行模式、硬件电路。通过仿真及实验证明，它可以有效地抑制电网中各种电压的干扰对负荷的影响，是解决电能质量问题的有效手段之一。     

配电网变电站经济供电半径研究

为减少规划投资并提高供电质量,针对变电站经济供电半径进行了研究。首先,构建了考虑变电站建设投资和运维费用并以单位供电面积年费用最小为目标函数的变电站供电半径优化模型,研究了变电站经济供电半径求解算法。其次,建立了不同负荷情形下的变电站供电半径和线路电压损失之间的定量关系,在此基础上根据配电网对电压损失的规定对优化计算得到的经济供电半径进行电压质量校验。通过对实际电网数据的测算,验证了算法的准确性和合理性。计算结果可为地区配电网规划提供有效的参考。     

基于电压平衡器的固态变压器及其控制策略研究

固态变压器是交直流混合配电网的核心装置。针对低压直流配电网一般采用双极性供电的特点,提出了一种基于电压平衡器的固态变压器拓扑。所提拓扑的中间级DC/DC包括输入半桥、双有源桥和电压均衡3部分,结合其运行模式给出了各部分的控制策略。为了分析系统的大信号稳定性并加快仿真速度,给出了中间级DC/DC子模块的大信号回转器模型,并采用仿真方法验证了所提拓扑和控制策略的有效性。所提出的基于电压均衡器的固态变压器具有多个电压端口,能够与中高压电网及低压电网相连,提供自身用电或组网运行。     

一种柔性直流子模块测试装置的研制及应用

本文针对柔直输电系统缺乏调试手段的现状,提出一种用于模块化多电平柔直子模块自动调试的方法,设计了一种测试装置,包括管理单元、模块化多电平换流器(MMC)控制模拟单元、采集单元和能量输出单元。能量输出单元给子模块供电,MMC控制模拟单元模拟阀控协议控制子模块功能测试,采集单元采集子模块相关的电压状态,管理单元结合采集信息和通信状态信息共同辅助测试判断,从而完成柔直输电系统子模块的自动调试,工程实际表明该方法完全适用于现场验收测试以及出厂调试的需要。     

一种适用于多电压等级直流配电网的分散式双向电压支撑控制方法

新能源发电、储能系统、直流负载接入直流配电网,可减少DC/AC转换环节,简化控制,提高系统运行效率,故近些年来直流配电网受到了广泛关注.采用电力电子装置构建多电压等级直流配电网,具有更加灵活的拓扑结构、更加多变的运行形式及更高的供电可靠性,但同时给配电网的稳定高效运行带来了诸多挑战.针对多电压等级直流配电网中子网互联的...