协调故障重构和智能软开关的柔性配电系统故障恢复策略

为增强柔性配电系统在极端灾害下的故障恢复能力,提出一种协调故障重构与智能软开关的柔性配电系统故障恢复方法。首先,建立考虑运行特性的智能软开关模型,包括功率输出模型和电压控制模型,并且引入包含智能软开关的虚拟潮流模型用以判别智能软开关的控制模式;其次,提出协调联络开关、分段开关以及智能软开关的重构策略,建立了包含智能软开关的故障重构模型;然后,结合潮流约束、辐射状约束等约束建立柔性配电系统的故障恢复模型,采用二阶锥规划方法进行模型转化和求解;最后,在改进的IEEE 123节点测试系统上进行分析,验证所提模型的正确性和有效性。

基于储能型智能软开关联合网络重构的配电网供电恢复策略

为应对自然灾害、网路攻击等极端事件导致的停电事故,并降低电网的失负荷率与经济损失,提出了一种极端事件下储能型智能软开关(energy storage integrated soft open point,E-SOP)联合网络重构的主动配电网供电恢复策略。首先,介绍了E-SOP接入配网的拓扑结构示意图,并建立其在故障恢复下的数学模型。其次,考虑三级负荷的重要程度和网络损耗,以配网各节点损失程度和网络损失最小为目标函数,构建E-SOP和网络重构联合进行供电恢复的运行模型,实现极端事件下主动配电网的快速恢复。最后,以改进的IEEE33节点配电网为例分别研究了E-SOP安装容量、位置、数量等参数对电网恢复能力的影响,并对其供电恢复策略进行验证分析。研究结果表明:所提策略可减少配电网故障下的失负荷率,进一步提升供电恢复水平。

考虑网络增容与无功支撑的混合型智能软开关优化配置

传统智能软开关(SOP)替换联络开关的工作模式使得支路传输功率完全受到SOP容量约束,限制了含高比例分布式光伏配电网的潮流转移能力。为此设计了结构灵活、控制模式可变的混合型智能软开关(HOP),并提出了考虑网络增容与无功支撑协同的HOP优化配置方法。分析了HOP在不同支路传输容量下的4种控制模式,并建立了考虑联络线和SOP功率流向的HOP功率模型;为获得光伏出力和负荷需求代表性场景,提出了基于堆叠自编码器特征提取的场景生成方法;考虑到HOP联络开关状态对潮流和网络拓扑的影响,推导含HOP的支路潮流方程约束,建立了考虑配电网重构的HOP优化配置模型,并通过线性化处理将优化配置模型转化为混合整数线性规划问题。算例结果表明HOP能够应对支路增容需求,降低配电网规划成本,提升分布式光伏消纳能力。

多电压等级配电系统智能软开关协同配置

配电网逐步发展成为光伏、电动汽车等新型源荷的主要承载平台,面临的电压越限和线路过载等问题逐步加剧。柔性配电装置具有良好的调控能力,成为提高配电网运行灵活性的有效手段。已有的柔性化升级主要面向中压或低压配电网,多电压等级配电网柔性互联的潜力被忽视。因此,该文开展多电压等级配电系统智能软开关协同配置方法研究。首先,提出多电压等级配电系统智能软开关协同配置策略;其次,在计及源荷不确定性影响下,考虑源荷典型场景的概率化波动,建立多电压等级配电系统智能软开关协同配置模型。最后,为实现大规模优化配置模型的可靠收敛,采用凸差规划算法进行求解。选取实际配电网算例对优化配置模型和求解算法进行验证,结果表明,所提方法可以有效解决多电压等级配电系统智能软开关协同配置问题,支撑配电网承载高比例新型源荷,在提高系统运行安全性的同时具有更好的经济效益。

考虑可平移负荷和智能软开关的主动配电网故障恢复方法

在配电网发生故障后,主动配电网能够实现用户侧参与功率的实时供需平衡,满足故障后的负荷恢复。用户参与配电网的调度也是提升故障后负荷恢复比例的途径之一,可平移负荷具有较强的可控性,有效提升了主动配电网的灵活性,智能软开关等新兴可控设备的接入,也使负荷的快速供电成为可能。本文建立了考虑可平移负荷和智能软开关的主动配电网故障恢复模型,并考虑了负荷的重要性系数。通过改进的IEEE 33节点算例进行仿真分析,构建单一故障、多点故障、短时故障的场景,验证了本文所提出方法的有效性以及可控装置对故障后负荷恢复量的提升。

新能源消纳与用户侧响应主从博弈的配电网智能软开关选址策略

分布式电源接入配电网后,配电网调控能力不足导致新能源消纳水平低、用户支出经济性指标差,提出一种新能源就地消纳和用户支出主从博弈的配电网智能软开关选址策略的嵌套模型和方法。外层建立以新能源渗透率最大、电能质量指标最佳且计及传统调控手段的模型结构;内层考虑新能源用户消纳的分时电价、储能装置充放电成本和日运行费用因素,构建能满足用户支出成本最低的需求响应模型。调用CPLEX求解器求解混合整数非线性规划模型,用户侧与配电网侧模型通过反复博弈优化决策变量,主从博弈内层优化采用改进粒子群优化算法加快收敛速度。以改进的IEEE 33节点系统为算例进行分析,验证了所提智能软开关选址策略的有效性。

考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划

随着新能源大量接入配电网,新能源出力的不确定性和波动性给配电网规划带来了巨大挑战。在配电网规划中综合考虑源网荷储,可减少新能源不确定性和波动性对规划结果的影响。提出了一种考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划方法。首先,根据密度峰值聚类的思想提出了基于密度峰值改进的近邻传播聚类算法,对风光荷联合场景进行聚类获得典型日曲线。然后,以规划总费用最小为目标函数,建立了考虑动态重构和智能软开关接入的配电网源网荷储联合规划模型,并基于二阶锥理论,将原非凸非线性规划模型转化为混合整数二阶锥规划模型。最后,在Portugal 54算例上进行仿真验证,证明了所提模型和方法的有效性。

基于四桥臂智能软开关的柔性互联配电台区三相不平衡与轻重载综合调控策略

随着分布式能源与随机负荷的大量接入,配电台区三相负荷不平衡与变压器轻重载运行问题日益突出,这将威胁台区安全可靠运行。然而,既有关于互联台区的研究鲜有兼顾三相不平衡与轻重载运行问题的综合治理。对此,该文提出一种基于四桥臂智能软开关(four-leg soft open point,F-SOP)的柔性互联配电台区三相不平衡与轻重载综合调控策略。首先,分析了F-SOP和变压器的综合损耗特性,结果表明不平衡度和负载率均会影响设备运行效率;其次,建立三相不平衡与轻重载综合调控策略模型,设立变压器输出功率不平衡度与负载率的指标约束,以系统综合损耗最小为优化目标求解F-SOP最优调控指令。接着,针对F-SOP拓扑架构及其功率调控的需求,提出一种改进对等控制方法,进一步提高F-SOP稳定性能与动态性能,确保综合调控策略的实现。最后,通过算例分析与仿真实验验证了所提综合调控策略的有效性和可行性。

基于深度强化学习的含智能软开关配电网电压控制方法

大量分布式新能源接入给配电网运行带来了电压越限和网损增加等一系列问题。提出了一种基于多智能体强化学习的无模型电压控制策略,通过协调光伏逆变器、分布式储能和智能软开关以降低网损、消除电压越限。针对传统电压控制策略对配电网精确的模型参数依赖性强的问题,提出了基于高斯过程回归的潮流替代模型,通过多智能体与潮流替代模型交互实现无模型的离线训练和在线应用。同时提出了一种基于随机加权三重Q学习的多智能体深度强化学习算法,能够进一步降低柔性演员-评论家算法的高低估误差,提升算法探索能力和收敛结果。最后在IEEE33节点系统上的仿真结果,验证了所提方法在解决配电网分布式电压优化控制问题上的有效性。

考虑含储能的三端智能软开关与需求侧响应的主动配电网有功无功协调优化

针对分布式电源(distributed generation,DG)大规模并网导致的配电网电压越限、网络损耗增加和弃风弃光等问题,提出一种考虑含储能(energy storage system,ESS)的三端智能软开关(soft open point,SOP)与需求侧响应(demand response,DR)的主动配电网(active distribution network,ADN)有功无功协调优化策略。首先,计及可再生能源出力的不确定性,基于条件生成对抗网络(conditional generative adversarial networks,CGAN)生成日前场景。然后,对含ESS的三端SOP与DR进行建模,并将其与DG和传统无功补偿设备进行协调优化。构建以网络损耗最小、电压偏差最小、弃风弃光量最小、用户舒适度与用户经济度最大为优化目标的数学模型。进而转化为混合整数二阶锥规划模型,并利用GUROBI进行求解。最后,在改进的IEEE 33和IEEE 69节点配电系统中进行仿真验证。结果表明,计及风光出力的不确定,所提优化策略在兼顾用户舒适度和用户经济度的同时提高了配电网运行的经济性和可靠性。

延时影响下智能软开关控制器硬件在环测试准确性分析

智能软开关作为一种实现配电网灵活调节作用的电力电子设备,通常采用控制器硬件在环技术以实现多样化的功能验证需求。控制器硬件在环中存在不可忽略的接口延时环节,影响暂态稳定性测试的功角动态准确性,造成试验结果与真实系统响应不一致。设计了智能软开关控制器硬件在环测试系统,建立了测试系统的时域数学模型,解析延时环节对测试准确性影响。基于暂态稳定等面积方法量化延时影响程度,综合考虑测试系统的准确性和规模,探究了延时环节参数的优化选择和设计。最后,基于RT-LAB实时仿真器的控制器硬件在环测试系统验证了理论分析的正确性。

考虑三端智能软开关与孤岛划分结合的主动配电网故障恢复研究

配电网中接入分布式电源和智能软开关后,其形态和特征发生了明显的变化,并逐步演变为主动配电网。在故障恢复阶段,通过对失电区域进行孤岛划分提升配电网中负荷的恢复率,是提高主动配电网供电可靠性的重要环节之一。为此,提出一种三端智能软开关和孤岛划分相配合的主动配电网故障恢复方法。首先,建立基于分布式电源供电能力的时序孤岛划分模型,并考虑相邻孤岛的结合方案;然后,分析智能软开关的接入对主动配电网故障恢复和三端智能软开关不同接入位置的影响,通过二阶锥转化,将难以求解的非线性问题转化为标准二阶锥模型并求解;最后,以改进IEEE 33节点主动配电网算例进行分析,验证该文所提方法的有效性。

考虑智能软开关的配电网检修运行协同决策

针对软开关并网运行能够提升配电网供电弹性、优化电网运行结构的特性未能实现应用的问题。提出了一种考虑智能软开关的配电网重构检修协同优化方法。建立以最小网损为目标的配电网重构模型,综合考虑检修成本与运行成本,建立配电网重构检修协同优化决策模型与求解方法。采用改进的IEEE 33系统进行算例分析,仿真结果显示采用重构检修协同优化后,系统平均网损减小了35.57%,系统整体电压偏差减小了原来的17.2%,验证了考虑智能软开关的配电网重构检修协同优化可以有效提升配电网运行经济性与安全性。

含智能软开关与移动储能的两阶段配电网韧性提升策略

针对极端灾害会导致配电网线路断开和负荷失电等问题,提出了以智能软开关与移动储能作为灵活性资源的两阶段配电网韧性提升策略。首先,建立配电-交通耦合网络和灾前两阶段鲁棒优化模型,进行最恶劣光伏功率输出场景下移动储能的灾前部署,求解得到移动储能位置与数量部署方案。然后,基于灾前部署方案,建立多源协同的配电网灾后故障恢复混合二阶锥规划模型,进而考虑智能软开关、移动储能的优化调度及电动汽车充放电,求解得到最优灾后故障恢复方案。最后,通过算例分析验证了该策略的有效性。

基于智能软开关的柔性互联配网相间短路故障定位方法

智能软开关(soft open point,SOP)可实现配电网的柔性互联,但故障电流的双向流动将导致原有配电网故障定位方案不再适用。针对该问题,该文提出一种基于SOP主动控制的配电网相间短路故障定位方法。该方法通过SOP检测端口电压跌落情况来判别两相短路和三相短路,针对两相短路故障,SOP采取抑制负序电流的控制策略,馈线终端单元(feeder terminal unit,FTU)采集各自的负序电流信息,主站可利用各个FTU上送的负序电流差异识别故障区段;针对三相短路故障,SOP采取主动注入特征信号的控制策略,FTU采集各自的特征电流信息,主站利用各个FTU上送的特征电流差异识别故障区段。该文所提方法无需额外配置方向元件且能较好地兼容现有馈线自动化系统,提高了柔性互联配电网故障区段定位的准确性。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了新方法的正确性和可行性。

基于智能软开关的配电网故障恢复研究

配电网发生故障后,失电区域可以通过上级电源或临近的分布式电源恢复供电,因此可以构建节点之间的关联矩阵,利用矩阵中的元素来判断失电负荷能否恢复供电。智能软开关接入配电网后,能够有效构建失电区域与有电区域之间的联系,从而使快速恢复负荷供电成为可能。本文首先构建故障恢复中的实时功率平衡模型,然后通过搭建考虑智能软开关接入的配电网故障恢复模型,分析智能软开关接入对故障恢复的影响机制,最后利用改进的IEEE33节点系统进行仿真分析,验证了本文方法的有效性。

基于智能软开关和储能的有源配电网优化运行

针对新能源接入后引发的系统网损增大和电压质量下降等问题,本文提出了一种储能系统(Energy Storage,ES)和智能软开关(Soft Open Point,SOP)协同优化运行的方法,旨在提升电网的运行效率和可靠性。通过构建SOP、分布式储能、光伏发电设备、风机和负荷的数学模型,以减小网损和电压偏差为目标搭建SOP和ES的协同运行优化模型,采用matlab中的Yalmip工具箱,调用cplex求解器进行求解,开展算例仿真。仿真结果表明,SOP和ES的协同优化能够达到减小网损且提高电压质量的目标。

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。

配电系统智能软开关技术及应用

配电网柔性化是统筹配电系统中各类源荷可调度资源,提升系统整体运行水平的有效解决方案。智能软开关(SOP)是实现柔性配电网的核心装置,近年来已广泛开展SOP运行控制的相关研究并取得了丰富成果。从配电网的柔性化发展态势入手,梳理了SOP及其衍生的柔性互联理念在多场景下的技术形态与应用形式。在此基础上,针对以SOP为核心的柔性配电网在运行优化、故障自愈、配置规划等不同阶段的关键技术问题,对当前主要的技术方向和研究进展进行了阐述,并对未来SOP的发展方向进行了展望,为SOP技术研究与应用的进一步拓展和深化提供了思路。

一种联络开关和智能软开关并存的配电网运行时序优化方法

智能软开关(soft normally open point,SNOP)是一种取代传统联络开关的新型智能配电装置,SNOP的应用将极大地提高配电系统运行的灵活性和可控性。但考虑到接入和运行成本,未来的配电系统运行可能要面临同时考虑SNOP和联络开关的情形。首先,研究联络开关和SNOP并存时配电网运行的时序优化模型,该问题在数学上属于混合整数非线性优化问题;进而提出一种基于模拟退火(simulated annealing,SA)和锥优化(conic programming,CP)的混合优化算法进行求解,算法利用SA实现开关状态的快速求解,利用CP实现SNOP传输功率的准确计算,能够实现大规模混合整数非线性优化问题的快速、准确求解,并满足时序优化问题的计算需求。最后,在IEEE 33节点算例上,对所提出的运行优化模型和求解算法进行分析和验证。