三端柔性多状态开关运行控制与示范应用

分布式能源的广泛接入可能会导致诸如配电网电压越限和网络堵塞等多种问题。柔性多状态开关（flexible distribution multi-state switch, FDS）是一种调节能力强、控制灵活性高的新型电力电子设备,可以有效解决间歇性分布式电源（distributed generators, DGs）高比例接入所引起的一系列问题。三端柔性多状态开关可以更安全、可靠和快速地调节系统潮流,通过对有功功率和无功功率的快速、精准控制,进一步实现馈线之间的柔性互联,从而改善系统电压水平,提高供电可靠性。介绍了广东佛山柔性多状态开关示范工程的基本情况,提出含柔性多状态开关的配电网故障自愈控制策略,建立含柔性多状态开关的配电网运行优化和自愈控制的统一模型,并在示范工程实际算例上分析了柔性多状态开关对改善配电网运行状态的作用。结果表明,柔性多状态开关的应用可以有效地改善配电网电压分布,同时提高供电可靠性。     

基于储能型柔性互联装置的配电网孤岛恢复方法

为有效发挥储能型柔性软开关（soft open points with energy storage,E-SOP）灵活的故障恢复能力,提出了基于E-SOP的柔性互联配电网孤岛划分和故障恢复方法。首先,构建了双端变压器故障后,基于E-SOP的柔性互联配电网故障恢复模型;其次,以负荷恢复容量最大为目标,综合考虑功率平衡约束、E-SOP容量约束和电压约束,提出了基于拓扑搜索的柔性互联配电网孤岛快速划分和故障恢复方法;最后,对所提柔性互联配电网孤岛划分和故障恢复方法进行仿真分析。仿真结果表明所提柔性互联配电网孤岛划分方法计算速度快、划分效果好,能有效满足快速供电恢复的要求。     

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.     

含柔性多状态开关的配电网分布式自适应控制EI北大核心CSCD

柔性多状态开关是一种具有潮流互济和电压支撑功能的新型电力电子装置。考虑到未来配电系统的较强随机性、快速变化性以及对主动优化和响应时间的需求,针对含柔性多状态开关的配电网,需要对分布式自适应控制技术进行研究。该文提出基于多智能体系统的分布式自适应控制基本思路,构建含柔性多状态开关的配电网控制总体架构;提出基于考虑约束条件的改进离散一致性算法和无模型自适应控制理论的控制策略,实现馈线负载率和电压的分布式自适应控制;通过改进的33节点配电网,验证了该方法的有效性,并进一步比较分析了控制效果以及控制策略的适用性。     

基于SOP有功-无功协同的低压配电网末端电压越限治理

分布式电源具有出力波动性,且接入位置分布不均,其高比例、规模化接入低压配电网将引发线路末端电压越限问题,如何充分利用配电一次设备对配电网的调节能力实现快速灵活调压是提升配电网对分布式电源消纳能力的关键。文中基于智能软开关(SOP)构建了柔性互联配电网,并提出一种基于SOP有功-无功协同的调压方案,相比于现有的储能系统有功调压和设备无功调压方案,在同等装置容量下具备最佳的电压调节性能,可大幅提升配电网对分布式电源的消纳能力。由于SOP的有功功率传递会同时影响互联线路电压,依据各馈线末端固有电压水平划分配电网运行模态,有机结合SOP内部储能装置,提出基于SOP多模态协同的调压控制策略,可同时实现互联配电线路的末端电压越限治理,且该方案可灵活推广应用到多端柔性互联场景。通过所搭建的柔性互联配电网仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

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。     

分区互联配电网异步孤岛模式切换策略研究

大规模分布式电源的存在允许配电网通过网络重构改变供电方式,实现部分区域在必要时刻以异步孤岛形式运行。但配电网运行方式的改变必然伴随着关键换流器控制模式的切换和参数的调整,如何平稳地实现配电分区在并网和孤岛之间的转换是实现有源配电网安全可靠运行的重要内容。针对通过软开关（soft open point, SOP）实现柔性互联的配电分区,分析了该系统由并网转为异步孤岛运行的暂态特性,提出了基于参考功率自适应的改进下垂控制策略,并采用状态跟踪方法降低了配电网运行状态切换时刻的暂态波动,实现了配电网运行方式的平滑切换。在PSCAD/EMTDC环境下搭建了仿真模型进行验证,结果表明,所提控制方法可有效提升分区互联有源配电网运行的灵活性。     

柔性互联微网模式紧急切换平滑控制策略

微电网与柔性多状态开关构成的柔性互联多微网是构建以分布式电源为主的新型配电网的主要途径之一。为解决互联微网紧急状态下模式切换产生的冲击,提出微网和柔性多状态开关协调控制的平滑切换策略。分析功率调节、过渡状态、紧急控制3个阶段的特点,提出微网储能自适应下垂系数控制方法,解决切换时延过程源荷失衡造成的电压与频率稳定问题,提出协同相角补偿-协同控制切换-预同步的柔性多状态开关平滑切换方法,平抑切换瞬间柔性多状态开关初始相角和控制方式突变造成的冲击。利用PSCAD/EMTDC建立柔性互联微网仿真模型,验证所提策略可有效抑制微网模式紧急切换冲击,实现微网的持续安全稳定运行。     

基于柔性多状态开关的配电网电压波动越限抑制方法

风电、光伏等可再生能源具有波动性和随机性,当其接入配电网时可能会造成配电网电压波动甚至越限。研究了含分布式电源的配电网电压越限问题的模型,以柔性多状态开关换流站示范工程为例,分析了柔性多状态开关的工作原理以及含柔性多状态开关的配电网对分布式电源的消纳能力。提出了在未知分布式电源出力和网络拓扑结构的情况下,采用由柔性多状态开关施加功率扰动的方法得到节点电压对有功功率和无功功率的灵敏度系数,进而调整流过柔性多状态开关各端口变流器的功率,使电压回到合理范围内。通过仿真验证了所提调控策略的有效性,解决了配电网电压波动越限的问题。     

基于柔性多状态开关的配电网电压波动平抑策略

由于分布式电源出力的波动性与随机性,其接入配电网后会造成电压波动问题。为此,提出了基于柔性多状态开关(flexiblemulti-stateswitch,FMSS)的电压波动平抑策略,利用柔性多状态开关的灵活调控能力对电压波动进行抑制。首先通过分析分布式电源与柔性多状态开关出力对配电网电压分布的影响,阐述了柔性多状态开关抑制电压波动的原理。然后建立了以配电网和柔性多状态开关运行状态为约束条件、以电压波动最小为目标函数的含柔性多状态开关的配网运行模型,通过粒子群算法(particleswarm optimization,PSO)进行优化求解,并提出了一种考虑时序电压变化量的电压波动指标。以三端口柔性多状态开关连接3个IEEE33节点网络为算例,通过仿真实验实现并验证了所提策略,检验了所提指标的可行性。仿真结果表明,所提策略在分布式电源接入情况下对配电网电压波动有良好的抑制效果。     

基于模块化多电平换流器的直流融冰装置馈线潮流控制仿真

本文对基于模块化多电平换流器(MMC)的直流融冰装置进行功能拓展,利用其整流侧对称的拓扑将其延展为双端柔性互联装置,接入配电网对馈线潮流进行控制,灵活改变交流系统电压、电流使其满足上层功率指令变化,并在其中一侧交流系统发生短时电压波动时由对侧方向交流系统提供一定的无功支撑,在提高配电网供电可靠性的同时也提高了设备的利用率.首先对基于模块化多电平换流器的直流融冰装置拓扑及直流侧整流系统的控制方式进行设计并加以说明,进而在仿真平台搭建实际双端柔性互联装置模型,通过改变功率参考值及暂时电压波动得到过渡过程的电压、电流波形,验证直流融冰装置在融冰期外作为柔性互联装置实现馈线潮流控制的有效性.     

基于FMSS的配电网馈线互联控制策略

现有的电力系统配电网亟需解决分布式电源大规模接入的问题,由于目前配电网一般设计时采用闭环方式,运行时采用开环方式,造成配电网内部会出现严重的馈线功率不平衡问题,常规开关等传统调控方法难以有效解决这类问题,而柔性多状态开关可以有效平衡馈线负载分配。针对这一问题,文中提出一种基于柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)的配电网馈线互联控制策略。在探讨了FMSS接入配电网原则与拓扑结构的基础上,研究了开关和两边馈线实现功率交换的机理,设计了相应的控制策略使得FMSS可以同步实现配电网有功潮流调节与无功补偿。搭建了FMSS的仿真模型与试验平台,从而对配电网馈线互联控制策略的可行性与有效性进行验证。试验结果表明,文中提出的基于FMSS的配电网馈线互联控制策略能够较好地实现有功潮流调节与无功补偿。     

基于智能软开关的智能配电网柔性互联技术及展望

以智能软开关(SOP)为基础的柔性互联技术将给传统的配电系统建设及运行方式带来巨大变革。文中围绕以SOP为核心的智能配电网柔性互联问题,对柔性互联技术理念、特征与优势进行了详细阐述,对未来SOP在智能配电网中的典型应用场景进行了分析,并分别面向运行优化、故障恢复、优化配置、装备实现等关键技术环节,对基于SOP的智能配电网柔性互联技术研究与发展进行了展望。     

柔性多状态开关新型复合控制策略

分布式电源的大量接入和电动汽车的快速普及成为现今配电网面临的双重挑战,同时当前配电网普遍存在闭环设计、开环运行的现象,导致配电网内馈线功率失衡现象严重。为解决上述问题,文中研究了用于配电网馈线互联的柔性多状态开关控制技术。基于柔性多状态开关接入方式和拓扑分析,分析了柔性多状态开关与两侧馈线进行功率交换的原理。然后提出了一种新型复合控制策略,直流母线电压由所有变流器共同控制,能够实现装置同时独立进行有功潮流调节和无功补偿两种功能。搭建了仿真模型和原理样机实验平台,进行了配电网两条馈线潮流控制和无功补偿功能验证。仿真和实验结果显示,所提出的控制策略有效可行。     

含柔性多状态开关的配电网分布式自适应控制

柔性多状态开关是一种具有潮流互济和电压支撑功能的新型电力电子装置。考虑到未来配电系统的较强随机性、快速变化性以及对主动优化和响应时间的需求,针对含柔性多状态开关的配电网,需要对分布式自适应控制技术进行研究。该文提出基于多智能体系统的分布式自适应控制基本思路,构建含柔性多状态开关的配电网控制总体架构;提出基于考虑约束条件的改进离散一致性算法和无模型自适应控制理论的控制策略,实现馈线负载率和电压的分布式自适应控制;通过改进的33节点配电网,验证了该方法的有效性,并进一步比较分析了控制效果以及控制策略的适用性。     

基于柔性开关的配电网主动潮流调控研究

为促进分布式发电的规模化接入,配电网正朝着主动控制和主动管理的方向发展。提出了一种基于电力电子技术的新型联络开关——柔性开关,它能够应用于配电网潮流的主动调控。首先,给出了dq坐标系下柔性开关的简化数学模型,分析了所采用的双闭环控制策略;然后,应用PSCAD对柔性开关的动态响应特性进行了仿真分析;在此基础上,以柔性开关作为潮流控制单元,结合混合粒子群算法,研究了其在配电网潮流优化中的应用。以IEEE 33节点测试系统为算例并考虑不同负荷程度,对基于柔性开关的配电网潮流主动调控进行了仿真分析。结果表明柔性开关的接入应用能够有效降低网络线路损耗、改善电压分布水平。     

基于柔性多状态开关互联的配电网平滑转供策略

配电网主要以“闭环设计、开环运行”为主，一旦上级馈线发生故障，就极易造成分布式电源脱网和负载停电，影响配电网安全稳定运行。针对传统基于交流联络开关的配电网转供方式难以避免短时停电和转供冲击的问题，提出一种基于柔性多状态开关(Flexible Multi State Switch,FMSS)互联的配电网平滑转供策略，建立FMSS互联配电网转供模型，设计ESS协同FMSS的配电网平滑转供控制策略，FMSS由并网模式的恒功率控制切换至离网模式的恒频恒压控制，ESS采用全过程下垂控制，平抑切换过程中的频率电压波动。在PSCAD/EMTDC建立基于柔性多状态开关互联的配电网模型，对比无ESS和无平滑手段的方式，验证所提策略平抑转供冲击的有效性。     

基于SNOP的柔性配电网中分布式电源最大准入容量计算

分布式电源高比例接入配电网,将会引起配电网潮流越限等问题,影响配电网安全运行。基于智能软开关的柔性配电网为提高分布式电源消纳能力提供了新的思路。智能软开关的动态双向功率调节能力,有助于改善配电网中电压瓶颈节点和传输容量瓶颈支路的运行状态,实现全网潮流主动协同管理,从而提高柔性配电网中分布式电源准入容量。首先建立了柔性配电网中分布式电源最大准入容量模型,基于配电系统的多节点特性,该模型属于高维非线性优化问题。然后根据实际场景和参数设置的不同,分为传统配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源固定节点位置、柔性配电网中分布式电源自由接入3种情况进行分析,并采用多种群遗传算法求解得到全局最优解。最后使用IEEE 33节点配电系统进行算例分析,结果验证了柔性配电网中智能软开关的应用对分布式电源接入能力的提升作用。所提方法在获得柔性配电网中分布式电源准入容量的同时,可从规划角度得到分布式电源接入的最优容量和位置。     

柔性互联配电网概率潮流算法研究

随着柔性直流配电技术的快速发展,直流配电网通过电压源换流器连接交流配电网构成的柔性互联配电网已成为当前的研究热点,但到目前为止,对于不确定性分布式电源接入的柔性互联配电网概率潮流计算尚未有文献进行研究。针对缺乏这种柔性互联配电网概率潮流研究的现状,文章开展不确定性研究,在分析了几种常规概率潮流计算方法后,以三点估计法结合改进交直流交替迭代算法作为柔性互联配电网概率潮流实现算法;以Nataf变换方法结合Cholesky分解进行不确定非正态输入变量的相关性处理;以IEEE 33节点配电系统结合国内首个五端直流示范工程-直流配电中心作为算例,验证了所提算法的有效性。     

柔性多状态开关应用场景分析

随着配电网负荷、分布式能源及电动汽车的快速增长,传统的配电网结构与调控方式面临巨大挑战,馈线功率失衡、变压器重过载、城市输配电增容困难等问题日益突出.配电网柔性多状态开关技术为解决上述问题带来了可能.文中以配电网区域柔性互联典型应用场景为切入点,分析了柔性多状态开关适用的不同应用场景,研究了不同应用场景下柔性多状态开关的应用背景和优势,并对典型应用场景下功能需求、技术支撑情况、示范应用以及研究难点进行了分析,给出了不同应用场景面临的关键问题和挑战,并展望了柔性多状态开关未来的研究方向.