主动配电系统规划和运行中的重要问题

介绍了主动配电系统的概念及发展,重点分析了主动配电系统技术的未来发展趋势,从规划和运行2个方面提出需重点关注的技术方向,包括:考虑运行过程的配电系统规划、考虑负荷与分布式能源高级建模的配电系统规划模型、高渗透率分布式能源接入条件下的调度控制模型、主动配电系统的电压控制技术等。结合我国电网和经济社会情况,指出主动配电网的发展应重点研究规划方法、灵活的网络拓扑、主动控制方法、主动管理技术、用户侧需求响应和管理的双向协调整合、柔性配电和交直流混合微网技术、储能技术和电力电子智能装备等关键技术,以提升配电网调度的灵活性,提升配电网对大规模分布式能源的接纳能力。     

考虑负荷时空特性的配电系统运行效率评价方法

针对当前运行效率评价过程对电压质量考虑不足的问题,提出了考虑负荷时空特性的配电系统运行效率评价方法。首先,在明晰配电系统运行效率定义的基础上,从设备利用角度出发构建了配电系统运行效率评价指标体系;其次,挖掘了供电质量、网络结构以及负荷时空特性等因素对配电设备合理负载率的影响机理;最后,在各影响因素分析的基础上提出了配电设备合理负载率计算方法。研究成果对配电系统运行现状进行评价,并为未来配电系统投资规划的重点方向提供参考依据。     

基于区间鲁棒控制的配电信息物理双层设备协调配置方法

为提高配电网消纳高比例分布式电源的经济性,充分利用一次侧储能和二次侧主动调控的灵活性,该文提出一种基于区间鲁棒控制的配电信息物理双层设备协调配置方法。首先,建立分布式电源控制选点与储能配置的协调优化综合经济性模型,而后,考虑源荷不确定性,以电压越限风险水平为约束,建立配电网区间鲁棒优化运行模型,形成双层优化模型;最后,给出基于差分进化算法的求解流程,并以IEEE-33节点配电系统为例验证模型的有效性,同时仿真分析不同可接受风险水平和设备价格对配置的影响,为高渗透配电网的经济消纳方案提供有益的参考。     

配电运行综合测控系统的应用与推广

1　应用概述配电综合测控系统,广泛应用于配电系统中,可对配电线路、变压器及变电站出线等配电设备的运行进行实时监测,能够实现配电系统中的测量自动化,同时还具有远程通信和多机联网功能,是配电管理自动化的必要设备。该系统按功能可分为以下几个主要部分,即:配电运行综合测控仪、抄表器(含无线智能传输模块)、计算机管理软件。通过上述几个部分的紧密配合工作,实现对配电负荷数据的采集、传输、存储和统计分析。配电运行综合测控仪作为配电综合测控系统的核心装置,是一种集电压表、电流表、电度表、功率因数表、负荷指示仪、电压监测仪、…     

主动配电系统规划的主要影响因素分析

传统配电系统为了满足负荷增长和分布式电源接入的需要,其规模和结构在规划时都有可能进行相应的增加与改变,为此有必要增加相应的投资。而主动配电系统规划通过采取主动控制与主动管理技术,在保障供电可靠性的基础上最大可能地利用现有资产,从而有可能延缓配电系统的投资,增加配电网的投资效益。本文探讨主动配电系统规划需考虑的主要因素,首先给出主动配电系统和被动配电系统的主要区别,定性分析控制模式与数据模型对主动配电系统规划的影响,然后说明外部条件对主动配电系统规划的影响,最后给出绿地电网和棕色电网对主动配电系统规划的不同要求,以期为我国开展主动配电系统规划研究,形成较清晰的主动配电网规划技术路线提供参考借鉴。     

交直流配电系统储能优化配置方法

为提高配电网对可再生能源的消纳能力并减轻可再生能源并网对配电网造成的影响,针对交直流混合配电系统,提出了一种考虑电压源型换流器和储能系统协调运行的储能容量双层优化模型,结合遗传算法与二阶锥规划方法对大规模非线性规划问题进行求解。最后,通过设置3种不同场景以验证模型的合理性和有效性。算例结果表明：储能系统和交直流混合配电系统协调运行能够有效抑制电压波动,提高储能系统的收益。     

计及通信可靠性影响的配电终端分阶段选址选型及组网策略

针对配电终端的选址选型问题,首先提出考虑通信链路失效的9状态转移模型;其次在考虑配电“二遥”和“三遥”终端不同通信组网模式的链路失效以及误/拒动故障经济损失条件下,提出一种计及通信可靠性影响的综合停电损失计算方法,并与配电终端建设成本共同构成目标函数;然后基于节点重要度理论并计及供电可靠性与投资成本的双重约束,提出一种配电终端分阶段选址选型策略。算例结果表明,所提出的选型选址分阶段规划方法能够稳定可靠地得到满足约束条件的可行解。在传统基于智能算法的一体化规划方法陷入局部最优解,甚至无法得到可行解的场景下,所提出的分阶段规划方法仍然能够保证解的质量。     

计及多维不确定性影响的配电信息物理系统优化规划方法

配电信息物理系统(cyber physical distribution system,CPDS)与主动配电系统具有内在一致性,该融合系统的多维不确定性、深度耦合性使其规划问题更为复杂。文中基于配电信息物理系统在规划中的耦合特性分析,建立计及电压控制功能及通信系统随机故障的CPDS规划模型,提出考虑信息系统随机失效和控制失效的CPDS规划框架,通过优化方案形成和方案概率约束指标评价相结合的融合过程进行求解。以分布式光伏并网且具备电压控制功能的改进IEEE-33节点配电系统为例进行仿真验证,验证所提模型和算法的有效性和实用性,并探讨控制参数、光伏渗透率对配置方案和信息系统随机故障对电压合格概率指标的影响,为配电信息物理系统的规划和改进措施提出建议。     

考虑电源和负荷时序特性的主动配电网网源协调规划方法

提出了一种考虑电源和负荷时序特性的主动配电网网源协调双层规划模型。模型上层为规划层,以综合费用最小为目标,对线路的改造、分布式电源和补偿电容的选型、选址和定容进行决策。模型下层为运行层,以年运行费用、快速电压稳定性、用户用电习惯满意度等为目标。考虑分布式电源和负荷的波动性和不确定性,建立二者的时序模型。综合考虑分布式电源出力、需求响应和补偿电容投切,实现主动配电网的经济调度。采用改进的IEEE33节点配电系统对该方法进行仿真。仿真结果表明,所提出的网源协调规划方法能有效降低主动配电网的投资成本和运行成本,同时能有效提高电网运行效率和分布式电源渗透率。     

基于二阶锥规划和NNC法的交直流混合配电网双层规划模型及其求解方法EI北大核心CSCD

随着直流配电技术的快速发展,未来交直流混合的拓扑结构将成为智能电网的重要形态,如何实现交直流混合配电网的规划及求解成为一个亟需解决的问题。为此,该文提出一种交直流混合配电网双层规划模型,同时综合考虑源-网-荷-储的协同优化运行。上层规划层,以投资成本和运行成本的综合成本最小为目标,考虑线路、分布式电源(distributed generation, DG)和储能系统(energy storage system,ESS)的投资规划;下层运行层,以运行成本和电压偏移量最小为目标,考虑有载调压变压器(on-load tap changer,OLTC)、分组投切电容器(capacitor banks,CB)、开关、可削减负荷、电压源型换流器(voltage source converter,VSC)、DG及ESS这些主动调控对象的控制。同时,为了有效地求解此双层模型,对模型上、下层进行关联建模,将其转换为单层模型,并采用二阶锥松弛、Big-M法和McCormick线性化方法等将此单层模型转化为混合整数二阶锥规划(mixed integer second-order cone programming,MISOCP)模型。由于最终的MISOCP单层模型为多目标优化问题,采用归一化法向约束法(normalized normal constraint,NNC)进行求解,以获取均匀的帕累托前沿。最后,对改进的交直流混合配电系统进行仿真分析,验证模型的有效性。     

配电自动化系统通信组网模型研究

国家电网公司正大力发展城市配电网配电自动化的建设工作,而配电自动化建设的关键在于配网通信网络的建设,配电通信网络组网方式与质量优劣直接影响整个配电自动化系统性能的优劣。在国家电网公司现行的骨干通信网络中,已有很成熟的通信技术与组网技术应用,主要分为有线技术和无线技术两大类。首先介绍了配电自动化通信系统的体系结构,然后对几种的常用的配电自动化通信组网模型进行了详细的研究,指出了其应用特点,为配电自动化通信系统的工程实践提供理论参考。     

计及配电自动化系统的高弹性智能配电网扩展规划方法

为提升双碳目标下的配电侧能观能控水平,提出了协调二次配电自动化系统配置的高弹性智能配电网扩展规划方法。首先,分析了“二遥”及“三遥”等配电自动化终端的构成逻辑,以及改善系统可靠性水平的作用机理。然后,通过将配电自动化设备对于降低故障恢复时间的可靠性提升效果纳入规划模型的目标函数中,并考虑拓扑条件和系统安全稳定运行约束,形成了协调系统可靠性水平与建设经济性的协同规划方案。算例分析结果表明,与传统的不考虑二次系统配置的网络扩展规划方法相比,该协同决策能以较低的经济成本显著改善网络的可靠性指标,在一定程度上满足未来高比例新能源接入的用电可靠性需求。     

中心城市大型配电自动化设计方案与应用

按照智能电网对配电网规划建设以及配电自动化相关技术标准和要求,对中心城市大型配电自动化实施方案进行研究。结合实例展示配电自动化多专业统筹、技术路线选择,工程可行性控制、配电网生产运行检修及调度监控需求与支撑技术控制等具体的技术内涵和先进的设计理念。其中包括:配电自动化规划设计涉及的配电网区域特征分析、设计水平年和规模规划原则;主站系统及其信息量规划、规模控制、总体技术要求、主站体系结构、功能设计;信息交互架构及其交互边界界定与信息集成应用;配电终端及其辅助配套;配电网通信体系设计目标、配电网通信技术选择、以太无源光网络(EPON)组网方案和光缆设计等主要技术环节。给出了大型案例应用的基本成果并验证了设计思想的正确性。     

考虑分期规划与设备替换的园区型综合能源系统最优配置方法

综合能源系统作为能源互联网的重要物理载体,对于提高区域综合能效、保障用能安全以及实现节能减排具有重要意义。建立一种基于全生命周期的园区型综合能源系统分期协同规划模型。首先,根据综合能源设备的安装容量是否连续,将设备分为离散和连续设备,分别对其配置和运行约束进行提炼和统一化表示;然后,以整个项目周期为优化时间尺度,通过引入设备选型和运行决策变量,对设备安装年份与当前剩余寿命之间的关系进行数学建模;最后,考虑名义利率与通货膨胀率等因素的影响,构建以经济性最优为目标,计及投资成本、运行成本与设备残值收入的目标函数。采用混合整数线性规划技术对模型进行求解。4种场景的测试结果表明：相比传统的单阶段规划,考虑设备替换的分期协同规划可以减少14.76%的设备投资。在引入储热装置和弃热约束后,热电耦合系统运行成本可以进一步减少11.78%。     

考虑网架结构和分布式电源的主动配电系统双层规划

针对主动配电系统中风光资源的波动性和负荷的随机性问题,建立了光伏发电、风力发电与负荷的多状态模型,将其不确定性转化为预想场景集。提出了以包括线路的投资、运行维护费用,分布式发电的投资、运行维护费用,网损费用及综合碳成本的系统年经济费用最小为上层规划目标函数,以分布式发电的年发电量期望值最大为下层规划目标函数的考虑网架结构和分布式电源的主动配电系统双层规划模型,引入网络连通性、辐射状、功率平衡以及无功补偿投切等约束条件,利用改进的遗传算法和原对偶内点法对上下规划模型进行求解。通过54节点的算例验证了所提模型与算法的正确性和有效性。     

配电自动化设备及功能

介绍了基于配电系统信息化的配电自动化系统。分析了当今信息产业对配电系统运行、管理的影响,从功能优化的角度论述了配电自动化设备的基本功能和应用该自动化系统的意义,分析了构成配电自动化系统的关键——配电网通信的功能及要求,讨论了网络化配电载波通信(NDLC)的可靠性及可行性,提出提高NDLC可靠性的措施和通信网络的组网原则。最后介绍了华北电力大学四方研究所和北京哈德威四方保护与控制设备有限公司在这方面的工作。     

计及全寿命周期成本和设备利用率的配电变压器规划优选

以往配电变压器容量与型号的规划方案主要关注投资的经济成本,往往忽略对配电变压器利用效率的考虑,针对此问题,提出了一种计及全寿命周期成本和设备利用率的配电变压器多目标规划优选方法。首先,构建贯穿初始投资、运行、维护、故障和退役的配电变压器全寿命周期成本指标;然后,采用最大负载率和平均负载率评价配电变压器的利用水平,由此提出配电变压器利用率指标,并用年电能损耗率最小的负载率来衡量最佳利用率;最后建立有关全寿命周期成本和利用率的多目标规划模型,并采用基于熵权的TOPSIS法对不同方案进行优化排序,求得规划的最优解。通过具体算例的分析与比较,结果表明所提方法能够得到兼顾投资成本和利用效益的综合最优方案,有利于提高配电变压器规划的精细化水平。     

综合能源配电系统运行域模型

综合能源配电系统(IEDS)是未来配电系统的一种可行发展形态,多能耦合在改善经济性、综合能效等方面的同时,也给系统的安全稳定运行带来诸多挑战。为研究系统的最大运行边界,基于电、气、热典型能源耦合的IEDS形态分析,提出IEDS运行域的概念与模型。考虑到能量枢纽(EH)的地理分隔与能源调控作用,将安装有自动化控制装置的EH输入侧联络线功率集合定义为工作点。进而以EH为调控手段,重点关注电压约束,提出运行域工作点电压边界遍历仿真求解算法。最后,以典型电-气耦合IEDS为例,求解不同观测变量构成的多种运行域,并进一步分析多能流约束、多能负荷变化以及热电比可调模式对运行域的影响。计算结果表明,所提方法可以准确描述系统的运行状态与可行边界,其结果可为调度人员提供一定的理论指导。     

配电自动化设备及功能

介绍了基于配电系统信息化的配电自动化系统。分析了当今信息产业对配电系统运行、管理的影响,从功能优化的角度论述了配电自动化设备的基本功能和应用该自动化系统的意义,分析了构成配电自动化系统的关键——配电网通信的功能及要求,讨论了网络化配电载波通信(NDLC)的可靠性及可行性,提出提高NDLC可靠性的措施和通信网络的组网原则。最后介绍了华北电力大学四方研究所和北京哈德威四方保护与控制设备有限公司在这方面的工作。     

2019CIGRE成都国际研讨会配电技术报道EI北大核心CSCD

首先介绍了2019 CIGRE成都国际研讨会概况;然后报道了配电网规划和运行,分布式灵活性资源,微电网、光伏和电池储能,直流配电,综合能源系统规划和运行等技术领域或专题的新进展;最后,对主动配电系统规划与运行、交直流混合配电,以及综合能源系统等技术的发展趋势和相关前沿问题进行了展望。