基于态势感知的智能配电网运行状态评估

围绕智能配电网的态势感知关键技术,综合考虑安全性、供电可靠性和经济性,提出了基于态势感知的智能配电网运行状态综合评估方法。研究基于量测系统的态势要素采集方案,对配电网运行状态进行实时评估和态势理解,进而基于负荷的超短期预测进行态势预测,并建立了配电网运行状态评估指标体系,从不同层次、不同角度反映系统当前与未来时刻的运行状态以及故障发生后系统所面临的风险,并通过IEEE 33节点配电系统对所提出的方法进行验证。结果表明,该方法可准确反映配网的运行状态,判断系统态势发展的趋势,为配电网安全运行提供一定参考。     

基于态势感知的高渗透率电动汽车接入电网后电压调整策略

随着电动汽车使用量增加,区域配电网在高渗透率电动汽车接入配电网后会出现节点电压越限问题。基于态势感知技术,提出区域配电网内无功补偿设备以及电动汽车充电站联合参与的电压调整策略,通过构建二级调压模式确保配电网的电压状态。首先,在态势觉察阶段收集电动汽车状态、电网运行状态以及电动汽车充电站状态等信息;其次在态势理解阶段利用态势觉察阶段收集到的信息进行高渗透率电动汽车接入电网后模拟构建综合成本最小目标函数;然后在态势预测阶段根据电动汽车充电需求、电动汽车充电站信息预测高渗透率电动汽车接入电网后配电网电压偏差,基于潮流断面建立全局电气距离矩阵对预测电压修正,确认电网预测电压偏差;最后在利导阶段引入配电网电压偏差指标确定配电网电压偏离程度同时考虑配电网调压方式,对于不同程度的电压偏差确定配电网二级调压控制策略。通过IEEE 30节点系统进行仿真分析,验证了所提方法能够有效解决高渗透率电动汽车接入电网后电网电压越限问题。     

考虑电动汽车时空负荷的主动配电网重构策略

为了保证主动配电网在考虑电动汽车接入情况下的有效运行,提出了一种考虑电动汽车时空负荷的主动重构策略。将配电网根据功能划分为居民配电网、工业配电网、商业配电网,首先在考虑电动汽车时空转移特性的基础上,利用统计学方法构建了电动汽车在不同时间接入不同配电网的负荷,并获取了3个配电网24 h的负荷趋势曲线。其次构建了配电网最大供电能力的评估指标,可有效评估配电网当前运行状态的安全水平,并综合考虑线损及最大供电能力指标形成多层次的优化目标,利用二进制粒子群算法对优化问题进行求解,以得到配电网主动重构的策略,保证配电网全天候的安全经济运行;最后,以IEEE 33节点配电系统为例,结合实际数据验证了本文所提出主动重构策略的可行性和有效性,对于配电网实际运行起到了指导意义。     

智能配电网态势感知和态势利导关键技术

智能配电网态势感知是配电系统可靠、经济和安全运行的重要基础。为此,从技术层面对智能配电网态势感知和态势利导的内涵、架构和关键技术进行了深入分析和阐述。首先,给出了态势感知和态势利导技术的含义和目标;其次,构造了智能配电网态势感知和态势利导技术的总体架构;最后,为了实现对配电网运行态势的全面准确把握,并为复杂配电网智能调度控制提供有力支撑,从态势觉察、态势理解、态势预测、态势呈现、态势利导5个方面阐述了智能配电网态势感知和态势利导的关键技术内容及其面临的挑战,以期为后续研究工作提供借鉴。     

计及故障重构的配电网量测系统鲁棒性配置

针对网络重构对配电网状态估计精度的影响,在分析量测饱和特性的基础上,提出了一种量测系统的鲁棒性配置方法。该方法综合考虑不同故障重构后的多种网络结构,利用马尔可夫链确定其运行概率,并作为权重引入鲁棒性量测配置的数学模型中,利用蒙特卡洛算法模拟量测系统引起的误差。IEEE 33节点配电系统和美国PGE 69节点配电系统的仿真结果表明,所提出的鲁棒性配置方法可兼顾多种网络结构,并有效提高配电网状态估计的精度。     

基于主动配电系统供电能力的安全态势感知方法

主动配电系统中含有大量的分布式电源和柔性负荷,大幅增加了配电网的供电能力和供电灵活性,但同时也给系统运行的安全性带来了新的考验。针对主动配电系统特性提出一种基于供电能力的主动配电系统安全态势感知的方法。综合考虑主动配电系统的供电能力、系统运行的脆弱性环节、间歇性分布式电源和电动汽车充放电特性等因素,在效用风险理论的基础上,提出并建立适用于主动配电系统的安全态势感知的指标体系。采用模糊层次分析法对算例进行安全态势预警等级评估,验证了所提模型及方法的可行性。     

主动配电系统安全态势预警等级的多级模糊综合评判

主动配电系统中含有大量的分布式电源和柔性负荷,相比传统配电网大大增加了配电网的供电能力和供电灵活性,同时也对系统运行的安全性带来新的考验。文中建立了一种基于N-1安全性准则的主动配电系统供电能力模型,考虑分布式电源(distributed generation,DG)、分布式储能系统(distributed energy storage system,DESS)、电动汽车(electric vehicle,EV)负荷等因素对配电网供电能力及灵活性的影响,提出了基于多组指标的两级模糊综合评判法,综合负荷特征、系统自身供电特性及气候等因素,建立了多层态势预警等级判断指标体系,对主动配电系统运行的安全态势进行预警等级判定。通过线性规划软件求解算例,验证了模型及方法的有效性。     

基于态势感知的电网消纳可再生能源发电评估与扩展规划方法

随着风电等出力具有不确定性的可再生能源大规模接入电网,电网规划将面对新的挑战。基于态势感知技术,提出了含高占比可再生能源的水平年电网规划方法。首先,在态势觉察阶段对考虑不确定性的可再生能源出力进行建模和时序出力模拟,并利用序贯蒙特卡洛模拟出机组、线路工作状态时序。其次,在态势理解阶段,利用考虑爬坡约束的多时段直流最优潮流对电网态势进行运行模拟。然后,通过态势呈现和预测阶段所提出的定量指标对规划水平年的电网态势进行展示,并分析电网的缺陷。最后,利用态势利导给出电网规划方案。算例仿真显示,该方法能够有效考虑可再生能源出力的不确定性,并定量给出现有电网运行态势的经济性、可再生能源消纳、线路利用率等指标;利用态势利导提出的电网规划方案能够有效降低电网总成本,提高电网的可再生能源消纳水平。     

基于同步相量测量装置的配电网安全态势感知方法

配电网安全态势感知是全面动态分析配电侧网络安全运行状态及潜在隐患的关键技术。针对配电网安全态势感知的快速性和准确性需求,该文提出一种基于同步相量测量装置的配电网安全态势感知方法。首先,构建在同步相量测量装置优化布点前提下的配电网网络拓扑分层模型,快速捕获系统安全态势要素;其次,提出融合信息熵值的支持向量数据描述算法,实现配电网安全态势要素中异常信息的辨识和理解;然后,采用长短期记忆网络对正常运行和故障扰动下的配电网运行趋势进行预测,并提出零序电压、电压越限裕度、支路过载严重度和电压相位变化量等安全态势预警指标,感知系统实时态和未来态的安全风险。最后采用IEEE 33和PG&E69配电网验证所提方法的有效性。结果表明,该方法提高了配电网安全态势要素获取速度和精度,缩短了安全态势要素异常辨识时间,实现对配电网各节点的安全态势感知。     

基于实时运行数据挖掘的配电变压器状态评估

随着配电网在线监测的广泛应用,利用海量的运行数据进行设备健康状态评估,主动干预配电网设备缺陷和故障预警,提高有限人力资源的利用效率成为配电网运维的发展方向。通过对智能公变监测终端采集的配电变压器实时运行数据进行分析,选取反映设备健康状态的指标,在状态评价通用模型的基础上,采用变权综合和平均变权方法,建立了基于实时运行信息的配电变压器状态评估模型。算例表明评估结果及趋势与故障记录相吻合,验证了该评估模型的有效性,反映了在配电变压器缺陷的早期诊断和预警方面具有应用前景。     

面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略

基于主动配电网的发展潮流,提出一种面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略及其预防控制系统。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当前运行方式下的最大供电能力指标进行在线评估;随后,基于该指标提出配电网的主动重构策略及其预防控制系统,在最大供电能力指标低于安全警戒线时,以最大供电能力指标和最小开关操作次数为多目标对配电网进行主动优化重构,以保证配电网全天候的安全可靠运行;最后,以IEEE 33节点配电系统为例证明了本文所提面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略及其预防控制系统的可行性和有效性。     

提升配电网弹性的微网差异化恢复运行方法

在现有电力基础设施条件下,实现弹性提升运行措施的有效性与实用性是提高配电网弹性的关键。微网运行模式灵活多样,可主动参与配电网的弹性提升。根据含微网配电系统灾害或极端扰动后故障区域的不同,提出基于重构及非重构孤岛/并网的微网差异化恢复运行方法。考虑含微网配电系统的结构与运行特点,将系统构建成主网和微网2类小网络模型,提出面向微网非重构孤岛和重构的2个不同弹性度量指标体系。在此基础上,进行弹性指标计算,采用基于Choquet积分的弹性量化方法计算综合弹性值,以进行故障后微网非重构孤岛运行的弹性提升有效性评估,及得到基于重要负荷供电弹性最优的微网重构方案。最后,通过改造的含微网配电系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。     

考虑分布式电源和电动汽车集群调度的配电网络重构

随着分布式电源和电动汽车等灵活性电力资源大量接入配电网,对系统安全可靠性提出了更高要求。提出一种考虑分布式电源和电动汽车集群调度的配电网络重构方法,以提高系统可靠性和经济性。在考虑电压偏差的基础上,以故障停电损失成本作为衡量电网可靠性的经济性指标,对网络拓扑结构进行重新构建。首先以线路的开关状态、电动汽车充、放电状态及功率为决策变量,建立以综合成本最小为目标的配电网络重构模型;然后针对配电网络重构模型,采用共生生物搜索算法进行模型求解;最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性。     

配电变压器运行状态评估的大数据分析方法

为提高配电变压器的故障预测水平和使用寿命,提出了配电变压器运行状态的大数据分析评估方法,构建了常规评估方法与大数据方法结合的业务流程架构。结合配电网的多源数据,分析了配电变压器运行状态相关的数据类型、来源及预处理方法,通过数据流处理方法量化各属性的相关关系;基于信息熵理论构建了配电变压器运行状态评估模型,同时将大数据在线评估和常规综合评估方法进行有机结合,实现概率预测与特定指标评价的统一。经实例验证,结果可以有效反映配电变压器的整体运行状态。     

基于历史数据挖掘的配电网态势感知方法

随着主动配电网的建设与发展,利用大量的历史数据深度挖掘配电网状态信息,快速、准确地获得配电网实时运行状态和未来发展趋势成为目前亟待解决的问题。文章提出一种基于历史数据挖掘的配电网态势感知方法。该方法为传统状态估计器提供了新的虚拟量测信息,且对配电网未来趋势进行态势预测。仿真结果表明,该态势感知方法不仅提高了配电网三相状态估计的收敛速度和收敛精度,且为配电网调度提供了准确的预测信息,为自动智能调度体系实现主动、快速、预防控制提供了技术支撑。     

含分布式电源并网特性的配电网重构策略

不同类型的分布式电源(distributed generation,DG)并网到配电系统后,分析在不同种类DG出力的影响下进行配电网合理的网络结构调整成为配电网优化重构技术的关键。本文提出了一种综合考虑不同类型DG并网方式及其特性的配电网重构方法模型。考虑不同类型的并网DG接口,研究相应的等效接入方式。根据配电网辐射状特点,以网损最优为目标,建立基于二阶锥规划的重构数学模型。利用标准配电系统进行算例仿真,与传统重构算法的效果对比,验证了本文所提重构模型的有效性和计算精度,能够高效提升运行的经济性与安全性。     

基于随机矩阵和支持向量机的两阶段配电网综合优化

无功优化对保障电力系统安全、经济运行具有重要的意义。提出了一种考虑重构的基于随机矩阵和支持向量机的两阶段配电网综合优化方法,先确定当前配电网的拓扑结构,再确定无功优化控制策略。通过构造高维随机矩阵,从配电网运行数据中提取统计特征作为输入,将传统无功控制策略和开关状态作为输出,利用支持向量机学习系统特征与优化运行策略之间的非线性映射关系,建立基于两阶段支持向量机组合决策的配电网综合优化模型。基于改进的IEEE-37节点主动配电网仿真模型,对比分析了传统优化方法、场景匹配方法和所提方法的优化效果。结果表明,所提方法可进一步提高优化效果,实现了无功优化与配电网重构间的协调控制,不需要配电网的模型和参数,在线决策速度快,为基于大数据的配电网优化运行提供了一条新途径。     

基于碳交易机制和需求响应的配电网重构研究

“双碳”目标下高比例可再生能源接入配电系统,造成了系统运行成本过高、弃风量过大等问题。针对上述问题,提出了一种综合考虑碳交易机制和需求响应的配电系统动态重构方法。首先,将垃圾电站以分布式电源的形式接入配电系统,改善系统能源分布结构,提升配网系统运行稳定性和经济性;其次,分别引入碳交易机制和需求响应,构建考虑碳交易机制和需求响应的配电网动态重构模型;再次,利用二阶锥松弛的方法简化非凸条件,降低求解难度;最后,基于改进后的IEEE33节点配电网模型进行验证,分析了所提方法对系统总运行成本、弃风量以及节点电压等因素的影响。算例结果表明,综合考虑碳交易机制和需求响应的配电系统重构方法可以明显降低系统总运行成本和弃风量。     

基于态势联动的主动配电网多源优化调度框架

分布式电源、储能、电动汽车规模化接入配电网,以及电力电子装置的广泛使用,对配电网的调度运行带来了巨大的挑战。针对主动配电网中新元素运行的不确定性,设计了主动配电网态势感知框架,实现对主动配电网实时运行状态及未来运行趋势的全面掌控;分析了主动配电网态势感知与优化调度的联动机理,为主动配电网多源协同优化调度提供数据和模式的支撑;基于态势感知生成了优化调度周期内的多运行场景,提出了基于多场景的主动配电网优化调度框架,并指出了实现主动配电网多源优化调度需突破的关键技术,包括连续时序运行场景集生成技术、典型场景调度策略库生成与维护技术、自适应目标优化调度技术等,以保障主动配电网的安全、可靠、高效运行。     

考虑动态重构的主动配电网多目标双层优化调度方法

提出一种考虑网架动态重构的主动配电网双层优化调度模型。模型上下层的优化目标均为运行费用最小和系统快速电压稳定性最优,下层优化目标是上层优化目标的组成部分,通过定义相同目标函数实现上下层决策变量的协同优化。模型上层决策变量是各个重构时段内的网架结构,采用基于基本环路的网架十进制编码方式,提高网络重构的求解效率。模型下层的决策变量是各主动管理时段内分布式电源出力、补偿电容器、静态无功补偿器的投切、OLTC动作情况,实现主动配电网的最优调度。采用IEEE 33节点配电系统验证所提方法的有效性。仿真结果表明,所提动态重构方法能大大提升网络重构的求解效率,所提双层优化模型能有效降低配电网运行费用,同时提升系统电压稳定性。