基于安全约束的成都配电网合环分析研究

配电网供电可靠性是反映配电网运营及管理水平的重要指标之一。通过手拉手配电网线路进行合环转供是减少用户停电、提高供电可靠性的重要手段。为明确安全可靠的合环操作区间,文章从理论出发,在考虑了多种约束的基础上,提出了一种配电网合环操作安全校验方法,对分区运行背景下的成都城区配电网合环情况进行了研究,证明了目前成都电网还有进一步扩大合环操作范围,减少停电次数的潜力。     

背靠背柔性直流互联的有源配电网合环优化运行

高可靠性供电和大规模分布式电源友好接入推动了有源配电网采取合环运行方式。为满足合环运行的安全性和经济性要求,实现满额消纳清洁能源,提出了基于背靠背柔性直流的配电网安全合环和潮流优化控制方法。分析了背靠背柔性直流的注入功率模型和控制方式,考虑配电网与主网最优运行的差异,建立了以售电企业综合供电成本最低为目标,以网络潮流、分布式能源出力和柔性直流功率平衡等为约束的配电网合环最优运行模型。基于修改的IEEE 33节点系统,多种运行方式下的仿真算例验证了背靠背柔性直流实现配电网安全合环、环网潮流经济分布和规模化分布式电源满额消纳等目标的可行性和有效性。     

考虑合环电流约束的主动配电网转供优化模型

配电网合环操作是实现负荷不停电转供的必要手段,但其可能产生较大合环电流并导致负荷转供失败。为充分挖掘分布式发电(DG)在主动配电网的调控潜力,首先分析了含DG配电馈线合环功率分点的主动调整条件,获得含DG配电馈线合环的稳态和暂态电流约束。然后结合配电网功率平衡和辐射型结构约束、变电站转供容量限制,以开关总动作次数最少为目标,建立配电网转供方案优化模型;再考虑合环稳态和暂态电流约束,以DG出力变化量最小为目标,建立合环电流约束校验及DG出力调节优化模型;并将前述模型整合,形成考虑合环电流约束的主动配电网转供优化模型。最后通过实际配电网算例分析,验证了该文模型的有效性。     

配电网合环操作决策支持系统的开发与研究

为了保证配电网对用户的可靠供电和提高配电网运行的经济性,配电网的合环操作必不可少。针对吉林市地区配电网结构和频繁的停电切换负荷操作,开发了吉林市地区配电网合环操作决策支持系统。介绍了该决策系统的结构以及提供决策支持的潮流计算原理与方法。用决策系统对实例的分析表明,合环操作决策支持系统能为调度人员进行合环操作提供良好决策支持。     

以配电网运行效益最优为目标的网络重构

目前配电网重构模型大多以网损最低为目标函数,并没有考虑配电网的可靠性和停电事故带来的经济损失。针对这个现状,提出以配电网运行效益最优为目标的网络重构。首先介绍了配电网经济性与可靠性指标及其计算方法,并通过平均电价折算倍数法定量的计算停电损失费用。然后,以配电网运行损失费用最低为目标函数构建重构模型。最后在网络等效化简的基础上通过混合粒子群算法,求得配电网的运行效益最优时的开关状态。     

计及过程安全性的配电网重构开关顺序优化

配电网重构过程应采用合理、可靠的开关操作顺序以避免对配电网的稳定运行产生冲击。采用改进的二进制粒子群算法求取配电网重构解集,对迭代过程中的无效粒子进行随机性的坐标修正,提升搜索效率;提出配电网重构实施过程合环、解环应满足的安全性约束,并应用戴维南等效模型计算合环冲击电流;提出用于求解计及过程安全性的配电网重构开关顺序的递归算法,搜索过程遵循贪心策略;针对递归过程中的无效中间解,以二进制编码方式记录,避免重复计算。IEEE 33节点系统、PGE 69节点系统算例结果验证了所提方法的有效性。     

配电网单相接地时合环引发的消弧线圈串联谐振过电压事件的分析和治理措施

配电网通过合环的方式转移负荷、改变运行方式,这是保障用户供电可靠性、提高配电网经济运行的通行方法。当系统发生单相接地故障时,通过合环的方式实现不停电转移负荷,切除故障线路,从而保障供电可靠性。本文对薛家湾地区电网内的2次电缆线路单相接地、发展为相间短路、相应保护动作跳闸的事件进行了详细分析,并提出了治理措施。     

多应用场景低压配网无缝合环转电解决方案

合环转电作为一种重要的网络重构技术,对提高配电网运行的可靠性与经济性具有重要意义。常规合环转电不仅存在合环冲击,而且合环点的选取受到两侧电源相角差的限制。文章针对广州配电网存在的大角度差不停电转供技术难题,提出两种无缝合环转电解决方案,分别是基于串并联补偿的合环方案和基于背靠背拓扑的合环方案。它们能够适用于多种转供场景,并提供交、直流两种转供电源接口。文章给出了每种方案的接线方式,对它们的结构特点、性能参数以及工作原理进行了分析。为了适应配电网三相不平衡与谐波污染的运行环境,从结构与控制两方面提出了装置的改进措施。最后,仿真验证了几种典型场景下无缝合环转电装置的运行原理,从而为实际开展低压无缝合环转电提供计算支撑。     

考虑最大供电能力指标约束的配电网降损重构

提出了考虑最大供电能力约束的配电网优化降损重构方法。首先构建配电网最大供电能力评估指标,并通过变步长的重复潮流算法对配电网不同运行方式下的最大供电能力指标进行评估;同时基于多场景法计及配电网不同负荷方式的变化,进而构建可综合考虑最大供电能力指标约束的配电网降损重构模型,并采用二进制粒子群优化算法进行求解。算例验证表明,该方法在实现配电网降损的同时,可维持系统需求的供电能力裕度,有效保障复杂不确定性环境下配电网的供电可靠性。     

接入光伏、风电的上海中原地区配电网重构研究

分布式电源的接入,对配电网的安全运行产生影响。文中基于配电网简化模型和分布式电源出力模型,建立了接入光伏、风电的配电网多目标实时重构模型。该模型在系统重构间隔内,选取系统网损、电压质量和均衡负荷为综合目标,考虑光伏、风电接入的运行安全为约束,采用整数型分区编码和无效解判断策略,大幅降低了变量维数。对上海中原地区的配电网进行分析,得到了各时段的重构方案,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于改进算法的10kV配电网合环稳态电流计算

为了保证合环操作的顺利进行,提出了一种10 kV配电网的合环电流计算方法,重点对合环冲击电流计算过程进行改进,将最大电流出现时刻和所在相纳入考虑。首先,通过理论分析推导,介绍了所提的10 kV配电网合环前稳态电流和合环冲击电流的计算方法;然后,给出了合环操作判定条件的流程;最后,基于MATLAB/Simulink搭建了10 kV配电网的合环仿真模型,对理论分析进行了仿真验证。仿真结果表明,提出的计算方法具有较高的准确性,对实际工程中合环电流计算和合环操作判定具有一定的指导意义。     

配电网30°相角差线路不停电转供的解决方案及关键分析

针对现实存在相当数量的配电网30°相角差线路的不停电转供难题,提出快速合解环以最大限度缩短环流持续时间、以断路器组顺序控制应对断路器解环拒动问题的解决方案。以实际网络为案例,首先,对故障和正常状态下30°相角差系统的环流特性进行了分析,得出了避免在系统最大运行方式下进行合解环操作则可以不考虑电动效应的结论。其次,对电网主设备热效应的环流允许持续时间、计及故障场景且不影响继电保护的环流越限最大持续时间进行了计算,两者小者可作为断路器组顺序控制的环流持续最大时间限制。然后,揭示了合环点两侧电压合环角、合解环间隔时间需要配合,才能得到最小合环电流。最后,对合解环的操作过电压影响进行了仿真论证,从而为基于高速通信和顺序控制的合解环自动化解决方案提供了关键计算支撑,并得到了试点成功案例验证。     

基于主网和馈线多负荷等值的配电网合环倒切可行性分析

配电网合环倒切可能会产生较大的合环稳态电流和冲击电流。建立合环电路等值模型计算合环电流,分析其倒切可行性,是保障电网安全稳定运行的基础工作。针对现有合环模型、电流计算方法误差较大的问题,首先提出考虑主网等值、馈线多负荷等值和变压器等值的合环电路等值模型。其次,结合叠加定理、前推回代法和牛顿拉夫逊法计算合环稳态电流,解决了迭代可能不收敛的问题。然后,基于戴维南等值电路对合环暂态过程进行分析,利用最佳频率法推导了精确合环冲击电流的表达式。最后基于PSCAD软件搭建仿真模型,得出该合环电流计算方法误差最小,验证了所提出等值模型与计算方法的准确性与优越性,对于安全进行合环倒切操作具有重要意义。     

含PV节点的配电网合环潮流算法

随着分布式电源(Distributed generation,DG)的接入,配电网合环场景发生改变,给配电网合环潮流计算提出了新的要求。以PV型DG为例,提出一种含PV节点的配电网合环潮流算法。针对前推回代法处理PV节点和环网能力弱的特点,利用改进灵敏度矩阵对PV节点进行无功修正,实现对PV节点的处理。依据叠加原理,用合环功率补偿法对合环端口节点进行功率补偿,从而实现配电网合环潮流计算。最后对IEEE 33节点测试系统进行仿真分析,结果表明该算法能够有效解决含PV节点的配电网合环潮流计算问题。     

配电网合环冲击电流计算方法及其简化计算公式

配电网合环操作可能产生较大的冲击电流,影响电网的安全稳定运行。为此提出一种配电网合环冲击电流计算方法,并推导了较准确的非合环支路冲击电流解析计算公式。基于最佳频率下合环前后的潮流和戴维南定理,计算合环冲击电流衰减时间常数;基于额定频率下合环前后的潮流结果和最佳频率法计算获得的衰减时间常数,计算合环冲击电流及非合环支路电流。最后,对不同方法(包括PSCAD/EMTDC暂态仿真)计算冲击电流的结果进行比较分析,验证了所提方法的实用性和有效性。算例结果同时表明某些非合环支路的冲击电流比合环支路冲击电流要大,表明非合环支路冲击电流简化计算公式及其计算校验是非常必要的。     

电网合环操作风险评估系统的研究与开发

针对现有配电网合环操作分析系统中合环潮流计算模型缺乏时效、合环阻抗计算粗略和缺少实用的合环操作分析机制,基于EMS系统开发的电网合环操作风险评估系统利用从EMS系统获取的实时模型和数据断面,解决配电网合环潮流计算模型的时效性;通过全网自动拓扑搜索确定合环操作的环路路径,并利用实时状态的全网导纳矩阵求解合环端口阻抗,从而...     

不同220kV供区的10kV配电线路合环转电应用

目前配电网合环操作只是凭借运行调度人员的经验来进行的,没有形成适用于本地区电网的合环操作规范,大大增加了配电网合环的风险。针对这种现状,对珠海电网不同220 kV供区的10 kV环网参数进行了统计分析,提出适用于珠海电网的合环操作规范,并且根据珠海电网的实际情况,应用电力系统计算机辅助设计和电磁暂态模拟程序软件(power system computer aided design and electric magnetic transient in DC system,PSCAD/EMTDC)建立冲击电流模型,计算出珠海电网冲击系数范围,大大提高运行人员估算合环冲击电流的水平、能力以及电网的供电可靠性。     

配电网合环操作环流分析系统的开发和应用

双向供电网络在电力网络结构中的普遍化，促使配电网的合解环操作成为电力系统运行操作中必不可少的环节。苏州地区电力结构复杂，合环操作频繁，对此开发了苏州地区配电网合环操作分析系统。文中介绍了该系统的研制过程和系统特点，对配电网合环计算模型及计算结果的误差进行了分析，并对系统的前景做了展望。该系统已在苏州供电局现场投运。     

配电网合环信号相角差的评估方法研究与仿真

为了提高配电网合环操作质量,避免配电线路出现过流保护误动,确保配电网的顺利运行,研究配电网合环信号相角差的评估方法,为配电网合环操作提供理论基础。分析10 kV配电网合环转电影响因素,利用叠加定理塑造配电网合环等值电路,给出配电网合环信号相角差运算条件,分析并获取配电网电压向量取值范围,得到不同合环方式母线电压相角差评估过程,获取夏大、夏小两种情况下不同合环方式的相角差分布结果,以及不同情况下的合环方式和合环运算采取的母线电压取值方案。仿真实验结果说明,所提方法具有较高的配电网合环信号相角差评估准确度,稳定性较高,提高合环操作的成功率。