基于智能负载的微电网精准切负荷控制策略

随着分布式发电(DG)的大量接入,微电网的安全稳定运行正面临较大的考验,精准切负荷控制策略的重要性愈发突出。为了最小化过切量,提升负荷控制的经济性,需对微电网精准切负荷的控制策略进行改进。首先,介绍了智能负载原理,通过调节电力弹簧(ES)电压的大小实现智能负载功率的动态变化;然后分析了应用权重法与轮次法的传统精准切负荷控制策略,在此基础上提出了一种基于智能负载的精准切负荷控制策略,通过负荷的动态响应实现最小化过切量,并将其应用于权重法与轮次法;最后,算例分析表明,所述方法可有效降低系统过切量,提升负荷控制的经济性。     

计及用户响应负荷颗粒度的精准切负荷控制方法

切负荷控制是电力系统稳定运行和效率优化控制的关键技术之一,针对分钟级精准切负荷效率优化控制中负荷过切率优化问题,提出了一种计及用户响应负荷颗粒度的精准切负荷控制方法。首先以用户响应负荷颗粒度大小为切入点,采用需求响应策略,削减待切用户响应负荷颗粒度;其次,通过负荷分级建模,构建了基于最小负荷过切率的精准切负荷优化模型;最后通过算例分析,对比传统最小过切率精准切负荷控制方法和所提方法,结果表明,所提方法能够有效降低负荷过切率和负荷过切率波动性,验证了所提方法的有效性。     

基于PCS功率越限判据的独立型微电网紧急控制策略

紧急控制作为微电网系统的最后一道防线,在系统受到大扰动以后,能够维持频率稳定,对微电网的稳定运行具有重要意义。文中分析了频率紧急控制策略以及轮次减载策略在微电网中存在的定值整定难、无法精准减载的问题,提出了一种基于储能变流器(PCS)输出功率越限判据的独立型微电网紧急控制策略:在外部扰动导致PCS输出功率越限时,通过计及电池荷电状态(SOC)的均衡控制策略计算PCS的越限功率,采用负荷精准减载方案精确切除负荷,并针对工程实施采用面向通用对象的变电站事件(GOOSE)通信技术、提出小步长趋势变化采样算法和防一点大数算法,提高了控制系统的响应速度,提升了大容量独立微电网运行的稳定性。通过新疆某独立型微电网项目工程案例验证了本方案的可行性和有效性。     

频率安全分段控制下轮次切负荷协调优化策略

区外来电和大规模新能源发电比例的迅速提升使得电力系统频率安全问题日益严峻,精准负荷控制为源荷的瞬时平衡提供了新途径。提出了频率安全分段控制下,毫秒级负荷控制(FC-Ⅰ段)和秒级/分钟级负荷控制(FC-Ⅱ段)的用户侧轮次切负荷协调优化策略。根据FC-Ⅰ段控制策略确定的节点负荷控制量,以控制代价最小为目标,以负荷重要程度、负荷控制精确度为约束,基于McCormick松弛和内点法,快速求解该节点下底层用户的毫秒级负荷切除策略;对于FC-Ⅱ段的秒级/分钟级负荷控制,综合考虑FC-Ⅰ段控制后的剩余可控量与用户的参与意愿,建立多用户非合作博弈模型,并采用多目标粒子群优化算法求解秒级/分钟级负荷切除方案。通过实例分析,验证了所提策略的有效性。     

孤岛模式下微电网自趋优分布式无功电压控制策略

从孤岛运行时微电网的无功电压特性着手,分析了微电网无功电压的控制措施,提出了在孤岛模式下基于具有自趋优分布式特点的多智能体系统(MAS)的微电网无功电压控制策略。利用分布式能源增发、投切电容和投切负荷相结合的控制方法,解决了孤岛模式下的微电网电压控制问题。最后,通过仿真验证,证明了该方法可以有效地调节控制系统的母线电压及微源的无功输出功率,维持系统的稳定运行。     

基于功率监测和频率变化率的孤岛微电网紧急切负荷控制

考虑到微电网中的储能配置特点和孤岛微电网等效转动惯量难以准确确定的问题,分别提出了基于超级电容器功率监测和基于微电网频率变化率与反馈信息的孤岛微电网紧急切负荷控制策略。前者充分利用了微电网中的功率型储能设备,简单、可靠但不具有通用性;后者利用首次切负荷之后的反馈信息进行补充切负荷,能在近似估计孤岛微电网等效转动惯量的情况下比较准确地确定孤岛微电网中的有功缺额并进行紧急切负荷控制。利用DIgSILENT/PowerFactory建立了微电网模型,仿真结果验证了所提出的两种切负荷控制策略的有效性。     

基于频率调整策略的微电网多目标优化自愈控制

针对微电网由并网转孤岛运行时自愈控制过程中的电能质量、经济性、负荷支撑和快速响应等多方面的需求,考虑负荷、分布式电源的随机性特点,以微电网频率控制为主线,提出了基于频率调整的多目标优化自愈控制策略。该策略中,将微电网由并网转孤岛运行的优化自愈控制分为2个主要阶段:第1阶段为一次和二次调频阶段,一次调频通过分布式电源的下垂控制实现,在二次调频中使用了按成本大小依次投退分布式电源的优化控制策略,实现微电网功率平衡及经济运行下的频率、功率稳定;第2阶段为三次调频阶段,以经济运行和最大负荷支撑为目标,综合考虑负荷、分布式电源的随机性,引进机会约束规划算法将不确定量转化为确定量,实现微电网最大负荷支撑下的经济运行。     

基于精准切负荷的电网终端响应控制方法研究

为探究电网终端用户响应控制对精准切负荷下电网稳定的影响,解决负荷过切率波动过高和低负荷过切率问题,提出基于电网终端响应颗粒度的控制模型。该模型以电网终端下的用电用户为对象,从用户响应负荷粒度大小为着手点,利用电网终端需求降低待切终端的负荷粒度,通过算例分析和对比进行验证。结果表明,该方法能有效降低电网终端切负荷的频率波动与低负荷过切率,具有较高的实用性与可行性。     

微电网的电能质量及改善方法研究

对微电网中的分布式电源的电能质量问题进行了分析,结合微电网运行的特点提出了相应的电能质量改善方法及控制策略。提出了有源滤波器(APF)和静止无功补偿器(SVC)联合运行改善电能质量的方法,APF和负载并联接入微电网,通过滤除谐波电流,其电流检测常用ip-iq方法;由于晶闸管控制电抗器(TCR)与晶闸管投切电容器(TSC)构成的静止无功补偿器,装设在微电网负载侧,采用对称分量法计算。通过Matlab/Simulink的仿真结果表明,该有源滤波器和静止无功补偿器联合运行的方法对改善微电网电能质量是有效的。     

含钒电池储能的微电网负荷优化分配

储能系统是微电网的重要组成部分,其对微电网的稳定性、经济性与安全性有着非常重要的影响。以含钒液流储能电池(vanadium redox flow battery,VRB)系统的微电网为研究对象,建立了含钒电池储能微电网多目标负荷优化分配模型。以某微电网为例,分析讨论了钒电池对微电网带来的经济效益,同时研究了运行模式、控制策略和优化目标中权重等诸多因素对微电网负荷优化分配结果的影响,验证了所建立模型的有效性。     

紧急控制下最优切机切负荷方案的快速算法

提出了一种紧急控制下基于快速时域仿真的最优切机切负荷算法,包括快速时域仿真和最优切机切负荷2部分,以形成紧急控制策略表。最优切机切负荷问题实质上属于最优控制问题,又因切机和切负荷控制变量是常量,从而可方便地利用控制参数进行求解。充分考虑梯度的物理意义和切机切负荷的离散特性,提出了"微步离散法",并从稳定判据、积分步长和微步系数对该算法做进一步的改进。通过新英格兰39节点算例验证了所提方法具有快速、准确、实用和无收敛性问题等特点。     

基于源-荷协同的电网静态安全校正最优控制算法

为消除N-1事故情况下的线路过载和节点电压越限,提出了一种基于源-荷协同的电网静态安全校正最优控制算法。针对调整机组出力和切负荷两种静态安全校正措施,分析电网静态安全校正控制代价,在满足电网静态安全约束前提下,以系统整体控制代价最小为目标,建立电网静态安全校正控制模型。考虑可控负荷的离散特性,按切负荷代价由小到大的顺序形成切负荷控制策略表,并应用灵敏度指标从切负荷策略表中截取候选切负荷策略,分析各切负荷策略代价,协同静态安全校正控制模型,求解最小切负荷策略下发电机组出力的可行解。算例分析验证了离散的切负荷策略对应切负荷方案可行性强,避免负荷欠切和过切问题,源-荷协同静态安全校正控制能以最小控制代价有效消除N-1状态的节点过电压和线路过载。     

基于WAMS的自适应低频减载动态优化策略

在《电力安全事故应急处置和调查处理条例》(599号令)中,提出了在故障处理过程中的负荷切除量等同于故障损失负荷量,这要求电网在安全稳定运行的前提下尽可能地少切或不切负荷,以降低事故控制代价。因此,提出计及负荷频率调节效应、P-V特性和负荷重要度的减载贡献因子来有效指导低频减载过程中的选址定容。通过分析电压突变因素对不平衡功率的影响以提高功率缺额计算式精度,依据系统频率变化率的梯度变化逐轮次地动态优化减载量,以期充分发挥系统频率的自恢复调节能力。IEEE 39节点系统仿真分析表明,所提出的低频减载动态修正优化策略,能够在减少切负荷控制代价的同时改善系统频率恢复水平,从而兼顾频率紧急控制的经济性与可靠性要求。     

A New Optimal Under-frequency Load-shedding Method Using Hybrid Culture–Particle Swarm Optimization–Co-evolutionary Algorithm and Artificial Neural Networks

Optimum under-frequency load shedding during contingency situations is one of the most important issues in power system security analysis; if carried out online fast enough, it will prevent the system from going to a complete blackout. This article presents a new fast load-shedding method in which the amounts of active and reactive power to be shed are optimized with a dynamic priority list by using a hybrid culture–particle swarm optimization–co-evolutionary algorithm and artificial neural network method. The proposed method uses a five-step load-shedding scenario and is able to determine the necessary active and reactive load-shedding amounts in all steps simultaneously on a real-time basis. An artificial neural network database is established by using offline N – K (K = 1, 2, and 3) contingency analysis of the IEEE 118-bus test system. The Levenberg–Marquardt back-propagation training algorithm is used for the artificial neural network, and the training process is optimized by using a genetic algorithm. The artificial neural network database is updated based on new contingency events that occur in the system. The simulation results show that the proposed algorithm will give optimal load shedding for different N – K contingency scenarios in comparison with other available under-frequency load-shedding methods.     

安全距离理论下计及故障恢复的智能配电网随机规划

在智能配电网主变站间充分互联背景下,为提高其供电效率、节省新建投资,提出了一种基于安全距离的配电网随机规划方法。首先,基于安全域理论,介绍了配电网N-1安全性分析方法和指标族。其次,考虑系统故障负荷的转供和分布式电源出力及时变负荷带来的不确定性,以总成本现值最小为目标函数,采用机会约束规划方法建立了配电网规划模型。然后,采用模糊C-means聚类法与动态小生境差分进化算法相结合的策略对模型加以求解。最后,通过算例对比所提规划方法与现有两种规划方法,结果表明,所述模型所得规划方案在保证N-1安全的前提下,实现了系统经济性和安全性的全面优化,充分发挥了配电网的供电潜力,更适用于负荷增长平缓和占地通道资源紧张的城市建成区配电网近期规划。     

Scheme design considering network topology and multi-attribute decision-making for under frequency load shedding

Power system emergency control is one key defense strategy in contingencies for protecting the system from cascading blackout. Under Frequency Load Shedding (UFLS) is one such strategy to ensure system stability by shedding load to retrieve balance between power supply and demand. Novel UFLS scheme design and a scheme optimization approach are proposed in this paper to find the optimal load-shedding schemes for different network partition resulted from contingencies. To obtain all possible UFLS schemes for a certain area, a candidate scheme set design algorithm based on value assigning of scheme parameters is proposed and then a relatively complete candidate scheme set is constructed. Considering network splitting caused by protection, several subsystems may exist from the reconstruction of independent network areas. The concept of homological area is defined and a graph-based method is used to analyse system topology change. Then, a multi-attribute decision-making (MADM) algorithm is introduced for order preference by similarity to an ideal solution (TOPSIS) for global optimizing candidate schemes. Optimal schemes for an area in both isolated area and homological area cases can be derived from all feasible UFLS schemes by MADM method. Simulation results demonstrate that the UFLS schemes can effectively restore system frequency in different network topologies.     

考虑规模化快充负荷的低压互联配电台区风险评估

提出一种基于规模化电动汽车快充负荷的配电台区风险评估方法。首先,以“停车—充电”模式为基础,考虑居民区、商业区不同的充电需求,进行电动汽车快充负荷的模拟;其次,给出配电台区中快充负荷分散接入的传统方式,以及台区低压侧互联的新型接入方式,并基于此提出AC/DC变流器、储能设备的控制策略,建立台区互联的功率模型;最后,以台区变压器为中心,提出包括配变重载、超载和切负荷成本的风险指标,建立配电台区风险评估体系。以南京市某地区示范工程作为算例,讨论分析不同拓扑结构及快充负荷规模下配电台区的安全运行风险,及储能系统的对台区支撑作用。     

基于潮流估计和分块负荷削减的配电网可靠性评估算法

基于中压配电网闭环设计、开环运行的特点,以及元件电压降落、功率损耗及树状网络潮流分布的特点,推导出了节点电压、支路传输功率与支路阻抗的关系。在节点负荷矩基础上推导出了计算和修正节点负荷矩的等值阻抗和等值功率计算公式;提出了配电网故障解析中负荷转移后的电压估计模型、送端馈线潮流估计模型和受端馈线潮流估计模型,提高了可靠性评估中元件故障状态下潮流计算的效率。以分块链表简化配电网的结构并给出分块负荷削减的模型,实现了计及潮流约束的配电网可靠性评估。IEEE 33节点系统和工程算例仿真表明,文中提出的负荷削减模型与潮流估算模型相结合可快速、准确地实现中压配电网的可靠性计算,具有较高的工程实用价值。     

基于源/储/荷协调控制的主动配电网区域自治

对主动配电网的区域自治策略进行研究,在双层调控体系的基础上,通过对主动配电网自治区域内部的"源/储/荷"进行协调控制,实现其运行过程中的主动管理和主动控制,进一步提升电网的安全稳定性。建立了主动配电网的分层调控体系,提出了不同运行场景下的协同互补调控方法。主动配电网的自治区域根据全局优化层下发的计划出力值,对功率波动进行实时校正,维持区域内部的功率平衡。算例仿真表明:基于源/储/荷协调控制的主动配电网区域自治策略,能够实现主动配电网下层自治区域功率的实时自动校正,提升主动配电网抗扰动的能力,更好地维持系统功率平衡。     

毫秒级精准负荷控制系统设计与工程应用

毫秒级精准负荷控制系统将切负荷控制方式从传统的集中切变电站负荷线路方式转变为快速精准控制用户可中断分支负荷线路。在分析现有终端接入通信技术的基础上,提出了系统的总体架构,即控制主站层、控制子站层、终端用户接入层,描述了各层级的功能定义,给出了计及直流故障落点位置和负荷分层的整体最小欠切控制策略;详细介绍了系统实现所需的关键技术:STM-1接口(155M接口)技术、多用户共享2M通道接入技术、模拟大规模可中断负荷批量切除及有序恢复的试验技术等。该技术方案已应用于江苏电网精准切负荷一期、二期工程中,现场实切试验表明满足运行要求。