计及阻塞管理的交直流柔性配电网协调优化调度方法

针对包含柔性变电站的交直流柔性配电网,提出一种计及阻塞管理的交直流柔性配电网协调优化调度方法,以市场手段引导交流配电网和直流配电网的友好互动。结合交直流柔性配电网的特点,以直流配电系统运行成本最小为目标,建立基于Distflow和二阶锥松弛的直流网络优化决策模型,同时考虑直流配电系统的储能系统约束及需求响应负荷约束。当交流线路发生阻塞时,交流配电系统运营商产生阻塞电价,调整直流配电系统内储能和需求响应负荷的调度计划,优化内部直流网络的潮流分布,引导直流配电系统改变购售电计划,从而解决交流线路的阻塞问题。算例采用改进的IEEE-33节点系统,考虑线路的双向阻塞,通过对阻塞管理前后结果的分析,验证了所提方法的有效性。     

直流配网线路供电能力分析

随着用电负荷密度逐步增大及大量分布式电源的接入,目前配电网面临着供电能力不足的问题。直流配电网供电容量、线路损耗、各类电源与负荷接入适应性等方面与交流配电网络均有差别。通过对交流供电线路供电能力的分析,推导出直流供电线路在不同约束条件下的供电能力的计算模型,并在假设的不同电压等级及典型负荷分布形式下,分别对常用导线进行了负荷矩与供电距离的比较。由分析可知在计算供电线路供电能力时电压约束和线路损耗约束在交、直流系统中所起作用不同,提出交、直流配电网络线路供电能力计算选取依据,为今后的研究提供参考。     

考虑节点电价机制的主动配电网两阶段动态故障恢复方法

针对含分布式发电并网的主动配电网故障恢复问题,考虑系统节点电价机制提出基于两阶段优化的主动配电网故障恢复方法。该方法第一阶段优化以开关状态集为控制变量,以失电负荷价值最小为目标函数,计及功率平衡约束,网络拓扑辐射状约束等必要约束条件。第二阶段优化首先建立配电网节点电价制定机制以及负荷响应模型,以决定系统节点电价方案的支路容量约束拉格朗日乘子为控制变量,以支路容量越限量最小为目标函数,计及节点电价机制约束等约束条件建立模型。最后通过一个仿真算例表明,考虑节点电价机制的主动配电网故障恢复方案相比于不考虑的情形下故障恢复指标更优,说明所建立的模型能够降低失电负荷量,提升系统在故障恢复期间运行的可靠性。     

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。     

10kV交流配电网升级改造不同方案的对比分析

选择20kV配电电压等级和采用中压直流配电在现有线路上进行改造升级都能够解决当前国内10kV交流配电网供电能力不足的问题,但每种方案的特点和适用情况各有不同。文中对配电网升级改造的不同方案进行对比分析。首先根据线路的电气绝缘配合要求选择±10kV和±15kV作为待研究的直流配电电压等级。然后,以辐射状配电网为例比较了分别采用10kV交流、20kV交流、±10kV和±15kV直流配电等4种方案时的供电能力,分析了采用不同方案时运行效率随总负荷、供电半径、中压直流负荷及分布式电源并网功率等的变化情况。对4种方案的经济性进行了初步的分析。     

柔性直流配电网控制保护系统设计与策略研究

随着多端柔性直流技术以及直流断路器技术趋向成熟,直流配电网受到越来越多国家的关注。柔性直流配电网内换流站的控制保护系统需要满足多端柔直变电站间协调控制、直流配电线路故障检测与保护、故障动作后的系统快速恢复运行等新要求。直流配电网及其工程化应用研究目前还较少,国内外均处于起步阶段,还存在大量的理论与技术问题有待解决。文章在传统交流配电网控制保护系统设计的基础上,提出柔性直流配电网换流站控制保护系统设计方案以及实现多换流站间协调控制策略和保护分区方案;通过站内直流线路保护,实现直流线路故障快速隔离及恢复。提出的柔性直流配电网控制保护系统整体技术方案,可为同类工程提供借鉴。     

考虑需求侧电价的配电网储能设备运行策略与容量的协调优化

光伏、储能和需求侧响应的协调运行可有效平抑负荷波动并提升配电网运行的经济性。为实现通过主动运行提升配电网资产利用率的目标,本文首先改进了主动配电网的运行策略,在电网正常状态下,考虑了用户舒适度以及用电经济性的双重需求,建立了基于启发式滑动数据窗滚动技术的价格型空调快速响应模型;在电网故障状态下,提出了考虑用户赔偿的激励型空调负荷响应模型,以及故障状态下存在互联的馈线组内广义需求侧资源协调调度的共享策略,以减少线路的冗余备用。其次,建立了基于以上运行策略的配电网主动运行收益模型,以及以配电网效益最大为目标的配电网需求侧电价、储能运行策略和容量配置的协同优化模型。最后,以改进的IEEE-33节点配电系统为算例进行了仿真。仿真结果验证了所提模型的有效性,并探讨了用户负荷需求侧资源参与程度对储能配置的影响以及共享机制对提升配电线路利用率的贡献,为主动配电网广义需求侧资源优化配置提供了参考。     

直流配电网络运行优化研究

能源危机、环境问题以及直流负荷比例增大推动了直流配电网的发展,电力电子器件的灵活可控性使得直流配电网的供电特性有别于传统交流配网,直流配电网络运行优化问题的研究当结合其特殊性。本文全面总结了直流配电网中分布式电源、储能系统以及交直流(AC/DC)换流站以及负荷等端口的输出模型,然后以这些输出特性为基础对直流配电网进行网络分析,进而在直流配电网络分析的基础上建立以网络损耗最小为目标的优化模型,优化模型以联络线功率限值、节点电压限值、各端口输出特性限值为约束条件。案例分析表明所提出的直流配电网络分析方法和优化模型均是可行的,且可以从实时运行层面达到新能源高效被利用。     

考虑分布式发电孤岛运行方式的智能配电网供电恢复策略研究

鉴于传统的配电网供电恢复算法都没考虑分布式发电孤岛运行产生的影响,提出考虑DG孤岛运行方式下的智能配电网供电恢复算法。当配电网发生严重故障引起大面积停电时,对DG进行孤岛划分,DG按孤岛划分方案转入孤岛运行模式维持对孤岛内重要负荷供电。采用基于二进制粒子群优化算法的供电恢复算法对孤岛外非故障停电区域进行供电恢复,在维持孤岛内重要负荷供电的前提下最大限度地对孤岛外停电区域恢复供电。最后将该算法应用到33节点测试系统,仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于博弈思想的需求响应视角下的主动配电网故障恢复

为实现主动配电网故障后失电负荷的最大限度恢复,并考虑供电侧与用户侧利益均衡,本文基于博弈的思想,提出需求响应视角下的主动配电网故障恢复策略。在需求响应视角下,供电侧和用户侧建立非合作动态博弈模型优化故障时的峰谷分时电价,抑制高峰负荷需求,减少用电高峰时故障恢复的压力。在主动配电网故障恢复中,基于优化后的负荷曲线,供电侧和用户侧建立合作博弈模型,双方以共同的收益函数作为目标,利用馈线、电动汽车、分布式电源和可控负荷进行协同恢复。分别采用逆向回归算法和改进的蚁群算法求解以上两个博弈模型。本文以IEEE33节点模型和某实际配电网为例,分别对小面积失电和大面积失电情况进行故障恢复求解,验证了本文所提策略的有效性。     

直流配电网络运行优化研究

能源危机、环境问题以及直流负荷比例的增大推动了直流配电网的发展,电力电子器件的灵活可控性使得直流配电网的供电特性有别于传统交流配网,直流配电网络运行优化问题的研究当结合其特殊性。本文全面总结了直流配电网中分布式电源、储能系统以及交直流(AC/DC)换流站以及负荷等端口的输出模型,然后以这些输出特性为基础对直流配电网进行网络分析,进而在直流配电网络分析的基础上建立以网络损耗最小为目标的优化模型,优化模型以联络线功率限值、节点电压限值、各端口输出特性限值为约束条件。案例分析表明所提出的直流配电网络分析方法和优化模型是可行的,且可以从实时运行层面达到新能源最高效地被利用。     

基于遗传算法的配电网故障恢复研究

配电网故障恢复是通过开关的分合状态来改变网络的拓扑结构,达到降低网络损耗、隔离故障和转移负荷等目的。首先建立了以节点电压、线路容量及网络潮流平衡等为约束条件,以网损最小为目标函数的配电网故障恢复数学模型;然后利用遗传算法对上述模型进行求解,以求得最佳网络结构和恢复的供电负荷;最后利用Matlab软件编写相应程序,并对IEEE 33节点测试系统实例进行了仿真与分析,得到了配电网故障恢复的最优方案,验证了算法的有效性。     

基于云-边协同的配电网快速供电恢复智能决策方法

分布式电源高渗透率接入对配电网故障自愈能力提出了更高的要求。基于模型的供电恢复方法利用精准的网络参数构建优化模型,可以实现供电恢复策略的准确制定。但在配电网实际运行中,精准的配电网络参数往往难以获取,导致基于模型的供电恢复方法应用受限。云-边协同运行模式可作为配电网快速供电恢复的一种实现方案。提出一种基于云-边协同的配电网快速供电恢复智能决策方法。首先,在云端基于图卷积神经网络建立配电网快速供电恢复智能决策模型,包括网络重构模块和潮流模拟模块。当故障发生后,云端利用网络重构模块,快速制定网络重构策略,经过破圈法/避圈法验校后下发至配电网边缘侧的边缘计算装置。边缘侧根据云端的网络重构策略利用潮流模拟模块就地制定负荷恢复策略,实现系统的快速供电恢复。最后,依托改进的IEEE33节点配电网算例对所提模型进行分析,验证了所提方法可有效提升配电网的供电恢复能力。     

含分布式电源的复杂配电网故障恢复

考虑到实际配电网复杂多变及负荷等量测数据大量缺乏,建立基于等效负荷的配电网简化模型,减小了计算时间,并可以反映配电网的潮流分布。提出了一种针对含分布式电源的复杂配电网故障恢复方案,当配电网发生故障引起大面积停电时,首先在已知分布式电源容量的情况下确定各孤岛系统的最佳供电范围,转入孤岛运行模式以保证重要负荷的持续供电,然后依据启发式规则对剩余失电网络进行供电恢复并利用改进支路交换法对恢复后的网络进行重构优化,使得失电负荷和网损都尽可能少。算例表明,提出的方案能够有效地解决含分布式电源的配电网故障恢复问题。     

城市配网改造下中压直流配电网的供电能力分析

我国的城市配电网正面临供电能力不足的压力,中压直流配电方式的出现为城市配电网的改造提供了一个新的思路和方法。基于可靠性和适应性的要求,本文选择双极三线制作为直流配电网的接线方式。首先考虑交直流线路的过电压水平,确定了交直流配电网额定电压的关系。在此基础上,从电压损耗、功率损耗以及供电容量3个方面,对中压交、直流配电网的供电能力进行了理论推导,建立了交、直流配电网供电能力的通用模型。并以常用的中压电缆YJV-300为例,分析发现中压直流配电网的供电能力显著优于中压交流配电网。特别的,本文研究了直流配电网线路发生单极故障时的供电能力,发现其供电能力相对于交流配电网而言也具有一定的优势。     

含分布式电源的配电网供电恢复模型及改进贪婪算法

分布式电源及储能系统的并网运行使配电网供电恢复更加复杂。基于功率可控分布式电源及储能系统倍率放电、荷电状态与孤岛运行时间等因素,提出了孤岛运行约束条件及孤岛备用容量模型;提出了以恢复供电负荷最大为目标函数,考虑孤岛运行备用容量约束、无电磁环网运行约束、支路潮流及节点电压约束的配电网供电恢复模型。结合配电网辐射状网络、负荷依次接入的特征,提出了逐步最优的改进贪婪算法,分别以可供电功率最大与线损微增率最小为选择判据,求解故障后配电网网络重构与孤岛划分。通过算例验证了考虑孤岛并网备用容量的供电恢复模型与改进贪婪算法,并对算法效率进行了比较分析。     

基于柔性多状态开关的主动配电网负荷在线紧急转供策略

配电网故障后,传统基于联络线的负荷转供方法存在停电转供、容易引起非故障线路过负荷等诸多问题。近年来出现的一种配电灵活交流输电(DFACTS)设备——智能软开关为上述问题的解决提供了契机。依托其对多条相连线路功率的柔性调节能力,提出了一种兼顾故障馈线残余负荷以及非故障馈线安全运行约束的负荷快速在线转供策略。首先建立了线路末端功率和各节点电压的关系,设置满足配电网正常运行状态的约束条件;在此基础上,以最大负荷转供量为上层目标函数,以电压偏差最小为下层目标函数,在约束范围内进行求解,获取最优潮流分配方法。最后针对上述最优潮流可能影响非故障馈线的安全运行的特殊场景,提出了在保证正常线路安全运行前提下最大程度保全待转供负荷的紧急切负荷策略和实现方案。依托大江东工程实际拓扑结构,搭建了基于PSCAD-MATLAB的联合仿真平台。结果表明,所提出的方案能够实现负荷的不断电在线转供。     

柔性直流配电系统换流器交流侧接地故障的分析

柔性直流配电网中的换流器若经联结变压器接入交流电网,联结变与换流阀之间发生绝缘损坏会产生换流器交流侧接地故障。接地故障对系统运行的影响及其保护方案值得研究。首先分析了柔性直流配电网中各部分的共模等效模型。考虑联结变不同的接地方式,建立了一个典型的五端柔性直流配电系统共模等效电路。推导了各端基频共模电流、电压的计算公式。其次考虑系统可能存在的各种谐振,提出了一种基于换流器直流侧基频共模电流、电压以及功率方向的多端柔性直流配电系统交流侧接地故障的保护方案。最后在PSCAD仿真平台上进行了验证。     

基于主从博弈理论的含分布式发电的主动配电网故障恢复方法

基于主从博弈理论针对主动配电网故障重构问题,建立了主动配电网故障恢复模型。以开关状态集方案作为博弈策略,以故障恢复综合满意度作为博弈支付,考虑网络辐射状约束、节点电压约束等约束条件建立主体博弈模型;以优化运行方案调整作为博弈策略,以故障期间运行成本最小为博弈支付,计及功率平衡约束、可控微电源运行约束等必要约束条件建立从体博弈模型。仿真算例表明了所提方法的有效性。     

面向韧性提升的交直流混合配电网协同恢复方法

交直流混合配电网是未来配电网的重要形态。近年来愈发频繁的极端灾害对交直流混合配电网的安全可靠供电提出了严峻挑战,如何提升交直流混合配电网的韧性水平亟待解决。考虑极端灾害造成的时序故障及其修复过程,提出面向韧性提升的交直流混合配电网协同故障恢复方法,充分协同利用分布式电源、移动式应急电源（mobile emergency generators,MEG）和交直流配电网络动态重构,实现极端灾害下关键负荷的快速恢复。在故障时序发生和修复的过程中,通过远程可控制开关（remote-controlled switch,RCS）实现交直流混合配电网交流部分和直流部分的协同动态重构,从而隔离故障并恢复负荷,同时配合分布式电源、MEG的动态调度形成恢复性孤岛,从而保证关键负荷的快速恢复,提升系统韧性水平。采用二阶锥松弛技术将潮流方程进行凸化松弛,使得优化问题转化为可有效求解的混合整数二阶锥规划模型。采用改进的IEEE 33节点交直流混合配电系统验证了所提方法的有效性,以及考虑MEG实时调度、RCS动态重构和配电网交直流部分协同对于配电网韧性提升的重要性。