配电网中分布式电源接入体系研究

分布式电源的产生,对配电网的安全、可靠、经济运行提供了巨大支撑,有效缓解了能源危机及环境问题。在分布式电源接入过程中,需要考虑不同的接入等级、接入容量及位置对配电网带来的影响。针对配电网中分布式电源的接入,分析了分布式电源接入对配电网的影响及分布式电源接入配电网应遵守的相关约束条件;综合考虑了不同因素,提出了配电网中分布式电源的接入体系,详细介绍了分布式电源接入准入容量和最优接入容量计算原则及方法;在所提分布电源接入体系基础上,实现了在典型光伏系统接入33节点配电网中,验证该体系有助于指导分布式电源的接入。     

考虑潮流分布的分布式电源最佳接入容量计算

分布式电源并入配电网后,对配电网的潮流分布产生很大的影响。因此,研究分布式电源的最佳准入容量具有重要的意义。在分析不同位置和不同容量的分布式电源并网对配电网潮流分布影响的基础上,提出了分布式电源最佳接入容量计算模型和相应的优化求解算法。利用PSSSINCAL电力系统仿真软件对含分布式电源的配电系统进行分析,确定分布式电源的最佳接入容量,验证了最佳接入容量计算模型和优化算法的有效性。     

基于SNOP的柔性配电网中分布式电源最大准入容量计算

分布式电源高比例接入配电网,将会引起配电网潮流越限等问题,影响配电网安全运行。基于智能软开关的柔性配电网为提高分布式电源消纳能力提供了新的思路。智能软开关的动态双向功率调节能力,有助于改善配电网中电压瓶颈节点和传输容量瓶颈支路的运行状态,实现全网潮流主动协同管理,从而提高柔性配电网中分布式电源准入容量。首先建立了柔性配电网中分布式电源最大准入容量模型,基于配电系统的多节点特性,该模型属于高维非线性优化问题。然后根据实际场景和参数设置的不同,分为传统配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源自由接入3种情况进行分析,并采用多种群遗传算法求解得到全局最优解。最后使用IEEE 33节点配电系统进行算例分析,结果验证了柔性配电网中智能软开关的应用对分布式电源接入能力的提升作用。所提方法在获得柔性配电网中分布式电源准入容量的同时,可从规划角度得到分布式电源接入的最优容量和位置。     

含分布式电源配电网规划的研究现状及发展趋势

合理的分布式电源规划对于发挥分布式电源的效益,削弱分布式电源对配电网的不良影响有着重要意义。分析了分布式电源接入对配电网规划的影响,从含分布式电源的配电网规划模型、分布式电源容量和位置的优化算法以及分布式电源的准入容量三个方面阐述了分布式电源规划的研究现状,并进行了总结和分析,指出了现阶段分布式电源规划研究的不足,展望了分布式电源规划未来的研究方向。     

分布式电源接入配电网对反时限过电流保护的影响

考虑分布式电源的接入位置和接入容量,以10 kV配电网为例建立含分布式电源的配电网短路电流计算模型,以定量分析分布式电源接入对配电网反时限过电流保护及对短路电流的影响。分析的结果是分布式电源接入将增大上游保护对下游线路故障的动作时限,且当分布式电源接入容量超出一定容量时将引发反时限保护的拒动。该结论对含分布式电源配电网的反时限过电流保护启动电流的整定、允许分布式电源接入容量的选取提供了理论参考。     

含高渗透分布式电源配电网灵活性提升优化调度方法

高渗透率分布式电源接入配电网,加剧了配电网的波动性和不确定性,为提高配电网应对不确定扰动的能力,针对含高渗透率分布式电源配电网的灵活性提升开展研究。首先,分析了含高渗透率分布式电源配电网的灵活性需求。其次,从配电网容量灵活充裕度和分布式电源接纳的灵活适应性两个方面,提出了线路容量裕度、变压器向上容量裕度、变压器向下容量裕度、净负荷波动率、净负荷最大允许波动率5个配电网灵活性评价指标。进而构建了在灵活性指标约束下计及可中断负荷及储能的配电网灵活性提升的多目标优化调度模型。仿真结果表明,通过灵活性资源的优化调度,可以有效提升含高渗透率分布式电源的配电网灵活性,提高配电网接纳分布式电源的能力。     

过电压限制下分布式光伏电源最大允许接入峰值容量的计算

在传统配电网中接入分布式光伏电源会带来诸多不利因素,如可能导致接入点处过电压,因此,必须限制分布式光伏电源实际接入峰值容量。通过计算在配电网馈线上所有负荷等级下分布式光伏电源的最大允许输出功率及采用相关观测数据,可大致计算出分布式光伏电源的最大允许接入峰值容量,将分布式光伏电源的实际接入峰值容量控制在最大允许接入峰值容量内,一般可避免接入点处出现过电压现象。当配电网馈线离满载运行还有一定余量时,分布式光伏电源按超前功率因数运行,可提高最大允许接入峰值容量,从而提高分布式光伏电源在配电网中的渗透率。     

分布式电源接入配电网的线损分析

分布式电源的接入会对电力系统的潮流分布造成影响,进而影响配电网的线损。基于配电网理想模型,分析得出含分布式电源的配电网线损受到分布式电源容量、接入系统位置、运行方式等的影响。仿真计算结果表明,分布式电源容量较小时宜靠近负荷侧,容量较大时宜规划在变电站附近,有助于降低线损及平衡配电网电压水平。     

配电网扩展规划中分布式电源的选址和定容

分布式电源的位置和容量对配电网有重要影响。文中提出一种配电网扩展规划中进行分布式电源选址和定容的方法,应用遗传算法优化分布式电源的位置和容量。对遗传过程中生成的每个分布式电源位置和容量方案个体,考虑了分布式电源对配电网潮流和线路负载能力的影响,运用基于支路交换的模拟退火算法规划扩展网络,对分布式电源和网络的综合规划结果进行经济性评估以衡量个体方案的优劣。实际算例表明,文中方法能得到较合理的分布式电源位置和容量方案。     

分布式电源的选址及定容

分布式电源的接入会对配电网的运行和规划产生重要影响,影响的大小与分布式电源的位置和容量有很大关系。在分布式电源个数、位置和单个容量不确定的情况下,以配电网最小网络损耗为目标函数,应用了遗传算法优化分布式电源的位置和容量。通过算例分析,验证了所提方法能够得到较合理的分布式电源接入位置和容量的方案。     

基于RTDS的光伏接入配电网故障特征研究

随着光伏在配电网渗透率的不断提高,光伏电源故障特征的研究对于配电网的保护控制尤为重要。通过建立光伏并网系统的暂态模型,研究了分布式光伏电源的暂态特性并给出了其电磁暂态全电流方程。利用实际光伏并网控制器,搭建了基于RTDS仿真平台的实时混合仿真系统,通过该系统验证了具有低电压穿越能力的单极式光伏在不同故障情况下的暂态全过程,分析了不对称故障下分布式光伏电源低电压穿越期间的谐波特性。通过理论分析和实验验证全面阐述了光伏电源的故障特征,为光伏接入配电网的故障电流计算及保护整定提供了参考依据。     

考虑配电网保护约束的IIDG准入容量及对策分析

逆变型分布式电源（IIDG）在系统故障时的输出特性与旋转电机有显著差异。考虑逆变器有限的过流能力建立了恒功率并网控制策略下的IIDG输出模型,定性分析配电网不同位置故障时IIDG的接入对继电保护可能的影响并推导含IIDG的短路电流计算公式。进而在保护配置不做出调整的条件下求得多个特定接入点处的IIDG的最大准入容量,并与未考虑过流限制的计算结果进行对比分析。为满足含高渗透率IIDG的复杂配电网保护需要,提出了一种配电网区域划分基础上的新型故障定位算法并借助算例进行了验证。     

A Fault Equivalent Network Based Method for Calculating the Doubly Fed Wind Power Generator Short-circuit Currents

Abstract—Current research on short-circuit currents of the doubly fed induction generator is all based on the traditional flux analysis theory. In this article, a novel method to calculate the doubly fed induction generator stator and rotor short-circuit currents is proposed based on the fault equivalent network. First, the fault network is decomposed into a no-fault (normal operation) network and a fault supplementary network. On this basis, considering the influence of the terminal voltage phase jump and the rotor-side converter control, from the perspective of function decoupling, the fault supplementary network is further decomposed into the stator-side fault supplementary network and the rotor-side fault supplementary network. Laplace transformation is then used to calculate the current additions of the two fault supplementary networks. Thus, the analytical expressions of all currents under the grid symmetrical and asymmetrical short circuit could be derived. Finally, both simulation and dynamic experiment results verify that the doubly fed induction generator short-circuit current expressions derived with the proposed method are correct, which facilitates the short-circuit current calculation and relay protection setting of a power grid with a doubly fed induction generator connection.     

计及短路电流约束的分布式电源准入容量的计算

在尽量不调整配电保护装置的情况下,针对分布式电源的准入容量问题,提出计及短路电流约束的准入容量计算原理和模型,对配电网中计及DG影响的故障计算原理进行分析.该模型的主要特点是把短路约束条件表达为分布电源准入容量与其次暂态电抗之间的函数关系.通过对单分布式电源和多分布式电源的计算和分析,验证了此方法的可行性.     

分布式电源准入容量对电力系统的影响分析

探讨了不同电压调整方法对分布式电源接入系统后准入容量的影响并进行了仿真模拟,运用二分法算法,结合IEEE-112节点系统的算例对各种模型进行了求解并分析计算了分散电源事故解列前后的准入容量,证明模型的合理有效性.     

基于改进秃鹰搜索算法的含分布式电源配电网分区故障定位

为解决含分布式电源多分支配电网故障定位中存在快速性和准确性难以兼顾的问题,提出了一种基于改进秃鹰搜索算法的分区故障定位模型。首先利用Sinusoidal映射的均匀分布特性生成初始化种群,通过交叉算子、非均匀变异算子和翻筋斗觅食策略来改进秃鹰的位置更新方式,提高算法的开采和勘探能力。其次构建考虑分布式电源的开关函数和目标函数,在此基础上借鉴“黑盒方法”建立含分布式电源配电网等效分区模型,并加入定位矫正机制保障定位的准确率。最后在含分布式电源多分支配电网中进行仿真验证。与传统的秃鹰搜索算法分区定位模型相比,求解速度平均提高了30.5%,准确率平均提高了1.72%。且在不同故障位置和不同畸变点数情况下,改进秃鹰搜索算法分区定位模型均能够快速准确地定位出故障所在区段。     

适应IIDG接入的就地型馈线自动化改进策略

随着逆变型分布式电源（IIDG）的渗透率不断提升,基于单向潮流设计的就地型馈线自动化（FA）可能无法应对IIDG接入的场景。针对这一问题,以目前应用较多的2种就地控制型FA模式,即电压-时间型以及电压-电流型FA为例,详细分析了IIDG接入对就地控制型FA各开关动作情况的影响。在此基础上,结合电流保护、电压序分量以及方向元件对FA系统进行改进,提出了适用于有源配电网的就地控制型FA方案。最后,搭建FA系统仿真模型进行验证。结果表明,该策略可有效缓解IIDG接入对出口断路器保护、无压分闸以及电压电流型开关过流检测的影响,提高有源配电网的故障处理水平。     

考虑分布式电源出力随机性的多目标故障恢复

为充分利用分布式电源的出力,并谋求配电网故障恢复时的最优方案。文章充分考虑分布式电源出力的不确定性,建立了光伏发电机和风力发电机的机会约束模型。利用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化控制,并提出了主网进行故障恢复时的动态恢复方案。最后,在改进的IEEE33节点系统中进行了仿真。仿真结果表明应综合考虑失电负荷和有功网损的影响来制定故障恢复的决策。     

计及分布式电源渗透率变化的变电站动态扩展规划

针对规划区域在不同发展阶段分布式电源(DG)渗透率由低到高变化场景下的源网荷协调匹配问题,提出了一种有源配电网变电站动态扩展规划方法。首先,考虑变电站滚动投入效应及规划期内剩余价值差异,建立了一种计及DG渗透率的变电站动态扩展规划模型。其次,考虑负载均衡度和DG置信容量对变电站供电范围划分的影响,提出了加权Voronoi图算法的罚函数、凹凸性和方向性改进方法。然后,提出了基于遗传算法和启发式算法的有源配电网变电站动态扩展规划求解方法,得到有源配电网变电站建设顺序。最后,通过实例说明了所述方法的科学性和实用性。     

基于堆叠自编码网络的风电机组发电机状态监测与故障诊断

为实现风力发电机的异常检测分析,提出了一种基于风电机组发电机正常状态下数据采集与监控(SCADA)样本数据的堆叠自编码网络深度学习方法。首先将多个自编码网络连接构成深度堆叠自编码网络,选取发电机SCADA状态变量数据作为网络的训练输入,使网络逐层智能提取数据间的分布式规则,从而构建发电机的堆叠自编码学习模型。依据故障状态下发电机SCADA数据内部动态平衡规则被破坏,利用发电机深度学习网络的输入与重构值计算重构误差,并作为整体状态的观测量。通过采用自适应阈值检测重构误差的状态趋势变化,并作为异常预警判定准则,从而实现对发电机故障的判定。当发电机发生异常时,变量的实际值与对应模型的重构值发生较大偏差,表现为状态变量的残差趋势将会偏离原有的动态稳定状态。因此利用状态变量的残差趋势变化对异常变量进行隔离,判定可能的故障原因达到故障诊断的目的。通过对发电机故障前后记录数据进行仿真分析,结果验证了堆叠自编码网络深度学习方法对发电机状态监测与故障诊断的有效性。