基于配网重构的交直流混联配电网可靠性分析

传统10 kV等级供电区域为开环运行,并且区域之间联络开关都处于冷备用状态,一旦发生变压器故障,在联络开关闭合前负荷供电中断。同时变电站的主变设备设计容量大,主变压器平均负载率较低。一种好的解决方法是在传统10 kV交流配网中加入多端柔性直流互联装置建立交直流混联配电网。根据交直流混联配电网的特点,提出了一种适合于交直流混联配电网的可靠性评估方法,在保证系统可靠性的基础上,研究是否可以减小变压器容量冗余。建立了考虑备用元件的多端柔性直流互联系统的可靠性模型,采用支路交换法在变压器故障时进行配电网重构为负荷恢复供电。通过对加入多端柔性直流互联装置的10 kV配电网算例进行可靠性评估,结果证明了多端柔性直流互联装置接入配电网后,可以提高系统可靠性,同时根据系统配网重构的结果证明系统主变压器的设计容量可以减小。     

计及风电场的发输配电系统可靠性评估

考虑风速时序性和自相关性的特点,建立了风速的自回归移动平均(auto-regressive and moving average,ARMA)模型,并结合常规机组、线路和变压器等状态模型,建立了基于蒙特卡罗仿真方法的风电场可靠性模型,对含风电场的发输电组合系统进行可靠性评估,同时建立了发输电组合系统的多状态机组等值模型,将该等值模型与配电系统相结合,计算了平均停电频率和停电电量损失等配电网可靠性指标,通过分析和比较可靠性指标研究了风电场对配电系统可靠性的影响,结果表明风电机组的接入对提高电力系统可靠性具有一定的作用。     

配电系统中变电站智能化升级策略

代表变电站技术发展趋势的智能变电站是智能电网的重要组成部分。智能变电站的配置对系统安全与经济运行具有重要影响,是值得研究的重要问题。在此背景下,研究了计及可靠性的配电系统中变电站智能化升级问题。首先,以变电站智能化升级成本和用户停电损失之和最小化为目标函数,考虑系统平均停电时间(system average interruption duration index,SAIDI)和电量不足平均值(average energy not supplied,AENS)这2个可靠性指标不超过给定阈值等约束条件,构建了配电系统中变电站的智能化升级优化模型。之后,发展了针对配电系统故障的故障清除模型,提出了评估用户停电时间的比较准确的方法。接着,对用户停电时间和用户停电损失函数进行线性化处理,得到变电站智能化升级问题的混合整数线性规划模型,并采用高效商业求解器求解。最后,以IEEE RBTS-Bus 4配电系统和丹麦某中压配电系统为例来说明所提方法的基本特征。     

含分布式光伏的配电网可靠性研究

通过分析含分布式光伏的配电网设施停运模型和分布式光伏出力模型,结合城市三类负荷的用电特点,建立了分布式光伏匹配度评估模型,研究了低渗透率下分布式光伏接入配电网后对配电系统可靠性的影响。结果表明,分布式光伏接入配电网可提升原有系统的可靠性水平,低渗透率情况下随着分布式光伏容量的增加,系统的平均停电时间、平均停电次数和平均缺供电量逐渐下降,系统的可靠性逐步提升。     

考虑转供与重构协同的多端柔性互联配电网供电恢复策略

柔性互联装置（FID）实现配电网不同馈线之间的柔性互联,可实现故障后配电网的快速恢复供电。该文以含直流网络的四端柔性互联配电网为研究对象,提出基于FID和网络重构的多端柔性互联配电网两阶段供电恢复策略。首先,在分析FID运行模式工作原理的基础上,提出了故障快速转供的FID平滑控制结构和考虑开关同期并网控制虚拟同步发电机（VSG）控制策略,支撑故障后第一阶段FID的快速供电恢复;然后,通过建立和求解考虑联络开关和FID容量限制的全局优化模型得出FID与网络重构相结合的第二阶段供电恢复策略,更大限度地恢复失电负荷;最后,利用PSCAD/MTDC仿真软件搭建了一个58节点四端含直流网络的柔性配电系统进行仿真验证。结果表明,所述供电恢复策略不仅能实现部分负荷的不停电转供,还能够通过网络重构大幅提高负荷恢复水平。     

含风电场的配电系统可靠性评估研究

针对传统可靠性评估中未考虑气候因素对电力系统可靠性的影响而使评估结果与实际情况存在很大误差的问题,建立了计及开关元件拒动和元件气候因素的两状态可靠性参数修正模型,并将此模型和FMEA法应用于含风电场的配电系统可靠性评估中,研究了不同孤岛划分对系统可靠性的影响.结果表明：在配电系统中接入适量的风电场对改善配电可靠性是十分可行的,合理计划孤岛划分能更好地提高系统可靠性。     

中压馈线分段策略的实用优化模型和方法

对馈线进行合理分段是提高馈线供电可靠性的简单有效的重要措施,涉及分段策略(含分段数及其开关或终端类型选择)的优化。基于用户均匀分布假设,推导了断路器与负荷开关混合配置下的馈线系统平均停电时间(system average interruption duration index,SAIDI)估算公式,完善了架空馈线SAIDI与分段数的通用简化公式;基于涉及可靠性和经济性的目标和约束给出了2种馈线分段策略的实用优化模型,并针对架空馈线和电缆馈线的不同特点提出了相应的简化求解方法;最后通过典型算例计算得到了不同供电区域、不同线路长度的分段优化策略,表明了所提模型方法的有效和实用。     

基于储能型柔性多状态开关的直流微电网与交流配电网柔性互联策略

柔性多状态开关大多采用"刚性"的变流控制策略,导致其端口惯性与阻尼不足,直流微电网通过其接入时难以与交流配电网进行柔性互联,无法响应交流配电网调频调压.为此,提出一种基于储能型柔性多状态开关的直流微电网与交流配电网柔性互联策略,交直流端口统一采用虚拟电机控制,通过模拟电机的惯性和阻尼特性使交直流端口呈现柔性特性,同时针对馈线负荷不均衡问题提出一种考虑直流微电网功率交互的负荷均衡策略.仿真结果表明,所提策略能够降低直流微电网波动对交流配电网的冲击,增强直流母线电压的稳定性,主动响应交流配电网调频调压,实现了馈线负荷均衡,提升了柔性多状态开关的调控灵活性.     

多端柔性直流配电系统主从控制模式下的稳定性与优化控制

多端柔性直流配电系统是配电系统的一个重要发展趋势,其可有效提升城市配电系统的电能质量、可靠性与运行效率。主要研究了主从控制模式下多端柔性直流配电系统运行时的稳定性问题。建立了基于动态导纳的小扰动稳定分析模型,研究了直流负荷、直流线路参数和多端互联等影响因素变化时系统出现的不稳定现象,提出了基于带通滤波的前馈补偿定直流电压控制方法,并对补偿前、后的系统稳定性进行了分析比较,通过改进的IEEE 33节点配电系统进行时域仿真测试,仿真结果表明了所提方法能够有效地提高系统阻尼与稳定性。     

柔性多状态开关在智能配电网中的应用

柔性多状态开关是一种代替传统联络开关的电力电子装备,它能够满足智能配电网分布式电源的消纳、高供电可靠性等定制电力需求。本文对实现配电网柔性互联的柔性多状态开关的数学模型和工作原理进行详细分析,提出实现双端配电网络柔性互联的控制方式,并对双端配电网络在不同电压等级、电网频率、电压、相位下的柔性互联进行仿真分析。仿真结果证明了柔性多状态开关的可行性和优越性。     

计及柔性直流装置的交直流配电网保护控制研究

交直流混合配电网可更好地接纳分布式电源和直流负荷,缓解城市电网站点走廊有限与负荷密度高的矛盾,已成为现代城市配电网的一个重要发展趋势。接入柔性环网控制装置后,配网由单端电源供电网络变为多端电源供电网络,其可靠性面临新的挑战。通过对交直流混合配电系统的故障特点进行总结,分析接入柔性直流控制装置后柔直侧及系统侧的保护影响,提出基于时序配合的智能装置协同控制架构。利用柔性电力电子器件的快速响应特性,设计柔性直流控制装置与交流保护控制装置配合的保护控制策略。在GOOSE有向节点及快速通信机制的作用下,运用保护控制协同策略进行故障定位及隔离,有效地增强了含柔性互联装置的交直流混合配电网可靠性,具有工程实用价值。     

基于智能直流配电中心的配电网有功功率调制技术

城市配电网的多回交流馈线通常采用闭环接线、开环运行模式,不具备线路相互之间的可控功率支持。利用背靠背多端换流器将多回10 k V线路柔性互联,可以将传统配电网的开环运行模式转变为闭环运行模式。本文针对采用直流配电中心柔性互联的多回10 k V线路,提出了一种基于负载均衡策略的直流功率实时调制技术,即利用馈线有功功率分配系数实现有功功率偏差控制,实现了多回线路之间的负载均衡。通过PSCAD/EMTDC仿真软件构建了一个含四端混合式子模块MMC的交直流柔性互联配电系统,并在主从控制的基础上,利用基于负载均衡策略的功率调制技术、改进了直流配电中心的控制策略。仿真结果表明,在减少系统负荷测量点的情况下,所提直流功率调制策略能跟随负荷的波动实时平衡馈线之间的负载,提高交流配电网的设备利用率及运行可靠性。     

交直流配电网中柔性软开关接入的规划-运行协同优化方法

含分布式源-储-荷的直流配电系统需要通过柔性软开关等电力电子化配电设备与交流系统互联,构成的交直流混合系统不仅可以提高系统整体的可靠性,还可以通过灵活的潮流控制优化系统运行方式,并降低系统损耗。由于用以交直流系统互联的柔性软开关接入方案对全系统可靠性和最优运行方式都有影响,针对这一规划-运行协同问题,首先提出了交直流混合系统的改进显式可靠性计算方法,进而建立了考虑可靠性经济成本和网损的交直流混合配电系统规划-运行协同双层优化模型。上层模型基于加权功率传输分布因数,以系统传输损耗最优为目标确定柔性软开关的接入方案,下层以可靠性成本最低为目标获取交直流混合系统的最优运行方式。最后,在算例系统中进行了仿真对比验证。结果表明,所提出的规划-运行协同优化方法能够有效提升交直流混合系统的可靠性和经济性。     

中压架空线开关配置三阶段优化算法

分段开关优化问题属于非线性、不可微的组合优化问题,为此提出了一种新的启发式算法以解决中压架空线开关优化配置问题。文中模型构造了包含两个供电可靠性指标的多目标函数,即将系统平均停电持续时间(system average interruption duration index,SAIDI)和缺供电量(expected energy not supplied,EENS)归一化后相加,并设置了可靠性指标最小提升效果和最大开关费用等约束。阐述了开关位置灵敏度最大的单开关定位通用指标,并据此提出了中压架空线开关配置三阶段优化算法。第一阶段根据馈线段有/无联络,快速直观定位合理或优化的开关候选安装位置;第二阶段逐一确定各分段开关的初始安装位置;第三阶段采用迭代方法进一步优化调整新增开关的安装位置。算例验证了三阶段优化算法的合理性。     

基于故障后最优无功补偿的配电系统可靠性评估

在配电系统可靠性评估中,当系统故障后进行负荷转移时,需要计及无功不足引起电压越限造成的负荷转移受限。建立与无功功率不足相关的可靠性指标,研究其对配电系统可靠性的影响非常必要。针对电压越限引起的负荷转移受限,提出一种基于分段最优无功补偿的配电系统可靠性评估方法。采用改进遗传算法对并联电容器组投切组数和待转移负荷点状态进行优化,实现负荷转移受限造成的有功停电损失最小、电容器调节组数最少和系统电压偏移最小的分段优化目标。该优化策略能够有效提高负荷转移成功率,减轻无功不足对配电系统可靠性的影响。通过对IEEE RBTS算例进行仿真,结果表明提出模型的正确性和有效性。     

高比例分布式电源接入对配电网可靠性的影响分析

研究了分布式电源接入配电网后对供电可靠性的影响和高比例分布式电源接入下系统供电可靠性的变化趋势等问题,并基于发输电系统可靠性评估方法,提出了含分布式电源的配电系统可靠性评估模型及算法。该模型应用于贵州某地区配电系统,结果表明分布式电源接入配电网后可以提高系统的供电可靠性,但是随着负荷和分布式电源接入比例的增加,系统供电可靠性呈现先增加后降低的趋势,从可靠性角度而言,分布式电源接入比例存在一个最优点。     

基于停电序列多状态模型的含微网配电系统可靠性评估

目前,含微网配电系统可靠性评估方法中,模拟法耗时长收敛性差,解析法难以处理储能荷电状态的时变过程和孤岛微网动态切负荷过程。针对现有评估方法存在的问题,提出一种新的解析评估方法。定义了孤岛微网停电序列的概念并提出了停电序列多状态模型,该模型用于解析评估岛内用户的停电情况;然后基于前向算法和多状态模型给出了停电序列概率的计算方法;最后结合传统配电系统的解析评估方法,提出一种基于停电序列多状态模型的解析评估算法。算例分析表明,相比于序贯蒙特卡洛模拟法,算法能在保证精度的同时节约98%的计算耗时,且稳定性更好。最后,分别分析了孤岛持续时间状态总数对算法性能的影响以及风/光/储容量对岛内负荷可靠性的影响。     

电池储能系统可靠性建模及其对配电系统可靠性的影响

储能系统的可靠性和运行策略对接入电力系统的可靠性有着重要影响,基于此背景,在分析并网储能系统物理结构的基础上,运用状态空间法建立电池储能系统的可靠性模型,并获得其等效可靠性参数。采用可靠性评估软件RAMSES,对电池储能系统在配电系统中的不同配置方案进行可靠性评估。对电池储能系统工作在充电和放电模式下接入配电系统的可靠性进行综合分析,结论表明储能系统对配电系统可靠性的影响与接入区域负载率、接入母线可靠性等因素有关。在最优配置下,储能系统能较大提高配电系统可靠性。     

基于序惯蒙特卡洛模拟的交直流互联配电网可靠性评估

随着环境保护和高质量发展背景下社会生产方式的转变,现有配电网消纳间歇式可再生能源弱、可控水平低、供电品质单一等问题日益突出。配电网电力电子化是解决以上矛盾主要途径之一,已成为当前研究热点。未来配电网必将采用以交直流互联系统为主体、接入各类型分布式电源、网源荷储协同的技术形态。本文以柔性互联配电网为研究对象,建立了模块化换流器、直流变压器等互联关键设备可靠性模型,然后设计了基于序惯蒙特卡洛模拟法的柔性互联配电网可靠性评估流程;最后,在IEEE 33节点基础上构建了五端柔性互联配电网,将所提评估流程用于该配电网进行评估,结果表明引入柔性电力电子开关后形成的交直流互联配电网,可以有效改善系统停电频率指标(SAIFI)及户平均停电持续时间(CAIDI)。     

分布式发电对配电网可靠性的影响研究

主要研究了分布式发电对配电网可靠性的影响,考虑到当前配电系统元件和负荷原始参数的不确定性,采用基于区间计算的配电网可靠性评估算法分析了参数不确定性对配电系统可靠性的影响,并通过对网络进行简化等值提高了计算速度。以RBTS-6母线配电系统为例,计算了分布式电源接入前后配电系统可靠性评估的各项区间指标,根据可靠性指标分析了不同接入位置对配电网可靠性的影响,验证了作为备用电源的分布式电源在改善电网可靠性方面的作用。