柔性配电网故障定位技术评述

为了使FDN安全可靠稳定运行,对柔性配电网(flexible distribution network,FDN)进行分析,但当FDN发生故障时进行故障的隔离和恢复存在很大困难,因此研究FDN故障定位技术具有重大的现实意义。首先对FDN的概念进行分析研究,对比传统配电网的运行方式闭环设计开环运行模式所存在的难题,对FDN的基础技术结合最新研究方向进行分析研究,传统配电网如何转变为FDN进行说明;然后文章总结研究传统配电网故障区段定位、故障定位;对故障区段定位、故障定位所涉及的主要研究方法进行分析,通过文献研究其适用范围和优缺点,并针对这些提出对应的建议,并结合上述分析,研究FDN故障定位技术和其所存在的缺陷以及未来所要研究的主要方向。最后指出当前柔性配电网和有源配电网研究主要存在的问题及未来研究的方向。

基于直流配电中心的DAB直流变压器拓扑与参数设计研究

以城市配电网柔性互联示范工程为背景,首先总结出了未来配电网将呈现交流配电网、直流配电网和微电网深度融合的局面,而直流配电网作为交流配电网和微电网之间的重要部分将得到极大地发展。直流变压器具有高低压两个直流系统的高压隔离、功率的双向控制和直流微电网直流母线电压控制等功能,在直流配电网中具有重要作用。因此主要探讨了基于双有源功率单元(DAB)的双向直流变压器,并设计了一种DAB单元模块拓扑结构和组件参数,最后搭建了基于MATLAB/Simulink的DAB直流变压器仿真模型,验证拓扑结构和组件参数的合理性。实验结果表明,所设计的DAB直流变压器具有较好的动态和静态特性,能够满足示范工程要求。

计及分布式电源接入的配电网重构

分布式电源的接入使得配电网重构需要考虑更多的安全因素。基于配电网支路潮流模型,建立以重构周期内网络有功损最低,以满足分布式电源接入下网络运行安全为约束的配电网重构。为有效求解该重构数学模型,利用凸松弛方法将原问题中二次项进行松弛,使之形成混合整数二阶锥规划形式,从而可利用YALMIP商业软件进行高效求解。最后,通过改进的IEEE 33节点测试系统进行仿真分析,并与现有基于粒子群算法及启发式算法的配电网重构方法进行对比,结果表明基于凸优化技术的重构结果不仅能够有效避免算法陷于局部最优,而且稳定性好、计算效率高。

计及分布式电源接入的不平衡配电网潮流计算

随着分布式电源的不断接入配电网运行,提出一种适应于分布式电源接入趋势的三相不平衡配电网潮流计算分析方法。针对于分布式电源大量并网运行的需求,首先分析了分布式电源接入对整个配电网络中潮流分布的影响,并在此基础上建立含有分布式电源的三相不平衡配电网潮流计算模型。然后根据建立的潮流计算模型,采用牛顿-拉夫逊迭代方法进行求解,同时给出三相不平衡配电网中节点导纳矩阵和雅可比矩阵的分析。最后通过在仿真系统进行算例分析,验证所提出潮流计算方法的正确性和有效性。

适用于微电网的变频式继电保护方案

为解决微电网故障定位问题,本文通过分析其故障特性和逆变器电源故障后输出要求,提出采用新故障特征的变频式继电保护方案,设计可输出变频故障电流的逆变器电源和变频式过电流继电保护装置。在逆变器电源侧将等效于旋转发电机的短路电流转换为幅值固定而频率变化的短路输出电流。保护装置则可以将幅值固定但频率变化的实测电流转换为频率为50Hz但幅值可以很高的虚拟短路电流,同时获得虚拟短路电压,可用于过电流保护和低电压保护等。最后通过Matlab和RTDS仿真实验验证了微电网保护通过变频方式解决的可行性。

交直流混合微电网源储协同优化配置

为提高交直流混合微电网运行效益,需要为分布式电源配置储能系统,以提高微电网对可再生电源的接纳能力。本文以交直流混合微电网为研究对象,提出电源与储能相协同的混合整数优化模型,以确定电源与储能的最优配置。以电源与储能投资成本以及涵盖发电成本与购售电费用的运行成本最小为目标,协同考虑电源与储能的时序动态特性,并计及交直流联络线功率传输损耗。基于Benders分解算法求解混合整数优化模型。算例分析表明,源储协同优化配置方案能够有效提高交直流混合微电网投资运行经济性,验证了本文所提模型的有效性。

电动汽车充电负荷滚动预测研究

快速、准确地预测电动汽车充电负荷是实现电动汽车充放电行为控制的基础。该文围绕电动汽车充电负荷预测开展研究,基于电动汽车充电负荷分布特性分析,综合比较各类负荷预测方法的特点,提出了基于BP神经网络和指数平滑法进行电动汽车充电负荷的滚动预测,对选取的算法进行仿真分析,并结合充电负荷的日预测,比较两者的误差,滚动预测的精度要高于日预测的结论,验证了电动汽车充电负荷滚动预测的可行性与有效性。

X射线数字成像技术与图像人工智能诊断的探索与实践

针对目前X射线数字检测技术存在效率低下、易漏检等问题,本文从可快速更换滤板、大厚度比防漏检方法、全方位拍摄专用支架系统等三个方面进行技术改进,极大提高了检测效率和质量。同时,为减少评片人员的工作量、实现检测图像智能诊断,本文开展了X射线检测图像人工智能诊断研究,首先将图像读取到计算机,然后对这些图像进行Gama增强预处理,在传统的FCM分割算法基础上,引入非隶属度、不确定度且结合图像的领域信息,提出一种改进的FCM算法进行图像分割,在提取周长、面积、凹陷、凸包等特征值后采用SVM分类器实现图像智能诊断。对该智能诊断系统进行大量样本训练,结果表明图像缺陷智能诊断正确率达到92%左右,为实现图像人工智能诊断作出了探索与实践。

城市柔性配电网实时仿真平台IEC61850建模

南方电网公司建立了某大学城市配电网柔性互联系统示范工程来模拟和研究微电网与大量分布式电源接入实际配电网的运行情况。本文首先介绍了示范工程的基本构成和所用仿真平台的基础原理。其次,为满足仿真平台中电网模型和相关设备的IEC61850标准化,进而实现与其他IEC61850装置的成功交互,本文设计了一种涵盖实时仿真器'四遥'信息建模、UDP协议转换和MMS服务器软件实现的解决方案,并提供了相应的仿真平台端口通信验证方法、IEDScout模型验证方法和'四遥'功能验证方法。最后,本文完成了实时仿真器的信息建模、UDP到IEC61850的协议转换,实现了实时仿真器与IEC61850客户端的数据传输和配电网系统中的'四遥'功能,为后续的工程实现提供指导,也为国内新型配电网运行模式和IEC61850的研究提供参考。

基于差分进化的改进细菌觅食算法在智能配电网故障定位方法中的应用

为了解决含分布式电源的配电网的故障定位问题,提出一种基于差分进化的改进细菌觅食算法进行配电网故障定位,首先针对分布式电源投切问题,构建能够动态适应多个分布式电源投切的开关函数,然后结合区域划分思想,通过将各个配网支路分为有源树和无源树进行故障信息筛选,降低解空间,提高故障定位的速度;同时针对细菌觅食算法精度不高和全局搜索能力较差的问题,借鉴差分进化中的变异和交叉机制,通过多样性控制与交叉操作协调来实现细菌觅食算法在细化搜索与扩展新区之间的协调,提高算法的寻优精度和全局寻优能力,适用于复杂的含分布式电源的配电网络。通过算例对该故障定位方法进行仿真,结果表明该算法能准确定位,并具有一定的有效性和容错性。

含电动汽车充电站的多端直流微电网研究

为未来大规模能源互联网的形成以及多种新能源的接入提供技术支撑,设计直流微电网的拓扑结构,提出了一种四端口环网的直流电网拓扑结构,实现交流电网、储能单元、直流负荷、风力发电和光伏发电与直流电网的互联。首先研究了交流电网与直流电网的接口方式和相关技术参数,提出了光伏发电、风力发电和储能单元等接口的技术配置。其次,研究了整个直流微电网的启停时序,设计了直流电网的接线方式、电压等级和容量,最后基于MATLAB Simulink平台搭建了直流园区系统仿真模型,然后对典型工况进行了仿真分析:(1)储能单元由放电到能量为零;(2)储能单元由充电到能量充满;(3)VSC1变换器功率反转;(4)负荷跳变;(5)储能单元由放电到充电。这些工况基本包涵了直流微电网可能出现的运行状态,对直流微电网的运行管理有较高的参考价值。

基于主从控制的交直流混合微电网多模式运行与切换策略

随着直流用电设备的逐步增加,交直流混合微电网成了新的发展趋势。本文在分析交直流混合微电网的典型结构和基本运行方式的基础上,基于某实际交直流混合微电网的抽象模型提出了基于主从控制的包含交直流联合并网、交流并网直流离网、交直流联合离网、交直流独立离网等4种子模式的多模式运行方法,并研究了多模式间的切换控制策略。实验结果证明了所提方法的有效性。

移相变压器应用于输电线路在线融冰方法与仿真研究

针对传统直流融冰过程中线路需要停运,且存在融冰时间长、谐波污染等局限,该文提出了应用移相变压器实现输电线路在线融冰的方法。首先理论推导了采用移相变压器用于在线融冰原理,得到了环流融冰过程中有功、无功消耗及电压降落的计算公式。其次,基于典型220kV主网线路融冰电流要求,设计了融冰用移相变压器,并在MATLAB建立了计及阻抗变化的移相变压器等效电路模型。最后论文以贵州电网东部地区220kV线路融冰需求为工程算例,仿真计算得到线路在空载和负载情况下线路融冰过程的电压降落、无功补偿策略。基于移相变压器的输电线路融冰研究为在线融冰提供了理论支撑和工程技术实现提供了参考。

基于RTLAB的柔性配电网控制装置测试技术研究

本文对柔性配电网深入研究,目的是使所研究的控制装置根据所提理论而建立的仿真模型在不同工况不同控制策略下,都能使系统稳定运行,满足项目控制装置测试基础需求,并在RTLAB仿真软件平台上建立仿真进行仿真验证。本文首先根据项目研究对柔性配电网的总体架构进行分析介绍,并对总体方案的各个组成部分与各模块参数进行详细介绍,然后对监控装置和保护系统进行归纳介绍,对部分控制技术和部分仿真参数简要进行说明,研究在各种控制技术下仿真的情况。最后对不同控制策略的原理和对交直流控制技术原理进行研究,并对交流微网的并网仿真进行分析验证,并建立系统模型,通过不同策略下进行仿真实验验证,证明该控制装置符合技术需求,满足工程实际的要求。

向无源端网络供电的多端MMC-HVDC控制策略研究

本文以贵州电网柔性直流配电示范工程为对象,研究向无源网络供电的多端MMC-HVDC控制策略。首先分析了无源网络的供电特性以及MMC-HVDC向无源网络供电的可行性,研究了基于混合子模块的MMC数学模型,然后搭建了一个向无源网络供电的四端柔性直流输电系统仿真模型并为其设计了相应的双环控制策略。常规的无源端控制器采用定交流电压和频率控制,介绍了虚拟同步发电机的控制原理,结合项目需求,文中同时还设计了采用虚拟同步发电机控制的无源端控制器。最后,利用PSCAD对搭建的多端柔性直流输电系统模型及其无源端控制器的设计进行了仿真验证,仿真结果表明两种控制策略都能实现向无源网络的灵活供电,但基于虚拟同步发电机控制的无源端控制器能减少负荷波动时的频率波动。

基于RT-LAB的柔性直流配电网实时仿真研究

本文基于RT-LAB实时仿真软件,搭建了柔性直流配电网的半实物仿真平台,根据实际工程的参数,对柔性直流配电网系统中的模块化多电平换流器、直流变压器、风机、光伏等各设备进行了建模,实现了整个柔直系统模型的实时运行,进而根据被测真实控制器的需求,IEC104规约协议,将仿真模型与厂商控制器对接,形成交互式闭环系统,依托该平台,开展柔直配网系统不同工作模式下的功能及性能验证。

基于DDC的直流微电网接入技术研究

以直流配电中心为核心构建的柔性互联配电网,有效解决了电磁环网问题,真正意义上实现了多回馈线闭环运行,文中基于直流配电中心重点研究了以直流电力电子变压器为核心的直流微网接入技术。首先对直流电力电子变压器的基本结构和工作原理进行了分析和介绍,并设计了相应的控制策略;然后对含有光伏、直流负载的简单直流微网及相关模型进行介绍;最后利用PSCAD/MTDC搭建了四端交直流柔性互联配电系统,并通过直流电力电子变压器接入了光伏和直流负载单元,验证通过直流电力电子变压器实现直流微网与直流配电中心互联的技术可行性。结果证明直流配电中心系统能够稳定运行,直流变压器能够满足直流微网接入的技术需求;在稳态及受到扰动时,系统能够维持稳定运行,直流负荷供电不受影响。

基于数值计算模型的MMC半桥型子模块仿真方法

模块化多电平换流器(MMC)的各半桥子模块均由两个开关组(1个IGBT和1个反并联的二极管)构成。针对MMC在包含的子模块规模较大的情况下,对采用电路模型分割法对MMC进行分割后的子模块进行仿真求解时仍然会占用较多资源,效率不高的问题,提出了基于数值计算模型的MMC半桥子模块仿真验证方法。首先通过分析三相MMC及其半桥子模块(HBSM)的工作机制,把半桥型子模块中的两个开关组等效为在高、低阻态不断切换的等效电阻并给出了其等效电路。然后针对电容支路的离散化问题,根据梯形积分法推导了MMC半桥型子模块的数值求解公式,给出了数值计算电路模型。最后基于MATLAB仿真平台建立了基于数值计算模型的半桥子模块仿真验证模型,通过与详细模型子模块的仿真波形对比分析,结果表明了所建立的子模块数值计算模型是可行的。