基于最大供电能力的配电网规划理念与方法

为充分发挥配电网效率,提出基于最大供电能力(totalsupply capability,TSC)的配电网规划理念方法。首先,给出TSC规划流程:1)计算TSC和可扩展的最大供电能力;2)负荷与TSC匹配的总量校验与优化调整;3)负荷与TSC匹配的分布校验与优化调整;4)N1校验验证。其次,将常见的配电网建设改造手段按代价从低到高归纳为3大类10种规划措施,并给出这些措施在TSC规划流程中何时采用。其中,负荷分布调整是TSC规划的首选措施,能通过调整负荷在主变和馈线间的分配消纳新增负荷,为此提出一种负荷再分配的优化方法。最后,通过算例演示TSC规划的过程,并与传统规划对比。基于TSC的规划与传统规划先考虑变电容量匹配再进行网络规划的思路不同,其理念是优先通过优化配电网结构及运行方式提升TSC满足负荷,其次再考虑新增变电容量,从而达到充分利用已有网络销纳新增负荷目的,适合目前城市建成区复杂配电网络的规划。

配电系统供电能力模型

提出了一种新的配电系统供电能力数学模型。首先,基于N-1安全准则给出了包括配电系统最大供电能力、变电站供电能力、网络转移能力和可用供电能力等供电能力相关指标的定义。其次,建立了最大供电能力模型,该模型分为最大供电能力子模型和负载均衡子模型,将其转化为线性规划问题后,逐次求解得到最大供电能力并达到主变压器负载均衡分配。最后,通过算例验证了模型的有效性,提高了解析计算最大供电能力方法的精度。

考虑可靠性与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估

针对传统供电能力评估中难以同时解决既避免单纯以负荷高峰时刻全网N-1准则为基础又细致计及分布式电源、储能和负荷需求响应影响等问题,提出了考虑可靠性柔性需求与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估方法。首先,结合出力不确定性与用户差异化的响应能力,对主动配电网中的分布式电源、储能与可响应负荷等基本元素进行建模;其次,构建了以最大供电能力为目标、以可靠性需求和故障后负荷响应经济性为主要约束的主动配电网供电能力评估模型;继而,发展了考虑分布式光伏、蓄电池以及需求响应的主动配电网可靠性评估准序贯蒙特卡洛模拟法,并提出了基于遗传算法的供电能力评估模型优化求解方法;最后,通过算例验证了所提方法可有效挖掘主动配电网供电能力,提升资产利用效率。

配电网供电能力计算研究

电力负荷的迅猛增长,对配电网的供电能力提出更高的要求。配电网供电能力的评估,主要依据配电网络基础数据和配电网运行数据,计算一些技术统计指标。这些指标可以分别从某些方面反映配电网的供电能力。文中以配电网最大负荷供应能力(DistributeLoadSupplyCapability,DLSC)为指标,研究配电网的供电能力;建立用线性规划方法求解的基于直流潮流的最大负荷供应能力计算模型。模型的原理是在不考虑配电网外来电源约束的条件下,各配电线路不过载时,计算配电网所能承受的最大负荷。配电网最大负荷供应能力指标,丰富了配电网供电能力研究的内容,可以有效指导配电网的设计规划、制定运行计划。文末的实例证明了研究的有效性。

配电网最大供电能力模型解的性质

从数学角度对配电网最大供电能力(TSC)模型解的性质进行了研究。首先,将TSC模型推导为线性规划模型的一般形式,阐述其数学含义与物理意义。其次,分别给出TSC模型无解与唯一解时参数条件的数学表达式,得到实际配电网的TSC模型总是存在无穷多解的结论。为进一步找出众多解中易于在实际配电网中实现的解,针对TSC解的主变压器负载率均衡度进行分析,总结归纳出达到负载较均衡时的配电网联络与主变压器容量的匹配条件。最后,通过算例验证了结论的有效性。

基于供电能力计算的高压配电网接线模式分析

传统的高压配电网接线模式分析分别从经济性和可靠性2方面评估不同接线模式的特性,将2方面完全剥离使得评估不够科学全面。为此,文章利用供电能力的概念,从可靠性和经济性相关联的角度对高压配电网的典型接线模式进行分析比较,对传统接线模式分析方法进行补充。首先建立了计及高压配电线路N-1校验的供电能力计算模型并提出相应解法,其次建立分析和计算的边界条件并将供电能力计算模型应用于高压配电网的4种典型接线模式,最后通过计算和分析证明?型接线不仅具有较高的可靠性,经济性上也占优,并给出T型接线单条线路的经济容量,以指导高压接线模式的选择和应用。

基于供电能力分析的高压配电线路容量优化方法

为合理选择高压配电线路载流量以实现高压配电网精细化规划和集约型建设,提出一种基于供电能力分析的高压配电线路容量优化方法。首先定义供电路径矩阵和运行/转供方式向量来描述高压配电网网架信息;然后基于配电网供电能力分析,以使配电网供电能力达到极限的最小高压配电线路容量需求为目标,通过配电网高压网架正常运行分析、高压配电线路N?1校验分析以及高压网架运行/转供方式和转供方式的合环情况分析建立约束,最终形成数学模型;最后提出一种改进的遗传算法对模型进行求解。通过某城区电网实例计算证明了算法的有效性和实用性。

基于最大供电能力的智能配电网规划与运行新思路

探讨了智能电网背景下的配电网建设规划和运行新模式,提出了配电系统高效规划建设与运行的理念。首先,指出快速网络转供能力是未来智能配电网一个新的边界条件,并介绍了计及该边界条件的供电能力理论。然后,在此基础上对目前中国配电网发展面临的问题进行了探讨:大量建设改造后的配电网具备很大的供电能力挖掘空间,通过网架优化能达到降低容载比和大量节约电网投资的效果;配电自动化等二次系统投资的主要效益在于提高一次系统的利用率;复杂的联络配电网络存在简化的必要性和可行性;网架结构和导线型号在标准化的同时也应具有个性化特点;智能配电网调度运行的发展方向是建立基于安全监视、报警、控制及优化安全框架的高效运行体系。最后,提出了适用于成熟配电网的基于供电能力优化的新规划思路,并给出示例。其特点是优先利用已有网络消纳新增负荷,其次再考虑新增变电容量。

一种新的配电网联络线瓶颈分析与改造方法

提出了一种新的基于最大供电能力的配电网联络线瓶颈分析与改造方法。在日益庞大的互联配电网中,联络线瓶颈的存在限制了故障条件下的负荷转移。基于N-1准则下的配电网供电能力模型,从发挥最大供电能力的角度自动诊断发现现状网络中的瓶颈联络线。分别建立瓶颈通道组和瓶颈支路的改造模型,并通过灵敏度方法得到改造优先次序。该方法能够同时计及变电站容量和下级配电网络对供电能力的作用,计算结果在有限电网改造的情况下带来整个区域配电网供电能力更大的提升。通过IEEE算例对所提方法进行了验证。

舰船直流区域配电系统安全运行边界计算与分析

根据综合电力系统采用直流区域配电的特点,借鉴配电网最大供电能力(TSC)的概念,提出基于斩波器负载率的舰船直流区域配电系统安全域模型及其TSC模型,并引入{1}-广义逆的概念分析了安全域模型的解空间形式。进而给出了可视化安全边界仿真算法流程,将TSC模型求解结果作为初始迭代值,对直流区域配电系统中的斩波器进行两两分组,任选一组进行仿真逼近,得到二维安全边界断面图。最后,采用Lingo计算了直流区域配电系统TSC临界安全工作点,给出了两种典型分组情况下的安全边界断面图,分析了同一区域和不同区域各斩波器之间的负荷关系,为综合电力系统安全预防控制提供了研究基础。

高中压配电系统供电能力评估与分析

为提高配网设备利用效率及各级网络供电协调性,对全电压等级序列配电系统供电能力以及上、下级电网供电匹配性进行了分析与研究.首先,定义了衡量高、中压配网供电能力悬殊程度的供电匹配度系列指标,并以此为依据,给出了供电瓶颈分析判据.其次,根据高压配电网网架结构和网源供电关系,构建了基于网源约束的高压配网供电能力分析模型,然后应用遗传算法和单纯形法的混合算法对模型进行求解.在此基础上,结合现有中压配网供电能力计算方法,通过供电阻塞分析,求取配电系统全局供电能力.最后,通过实际算例分析,验证了本方法的有效性和实用性.

提高配电网可恢复供电能力的算法

提出了故障处理和设备检修时配电网可恢复供电能力 (简称可恢复能力 )的概念。将负荷转移算法应用到可恢复能力的分析中 ,提出了最大停电功率和最大停电用户数两个可恢复性指标 ,并通过拓扑搜索统计该指标。这些可恢复性指标既可以用于衡量馈线的运行状态和可恢复供电能力的高低 ,也可以用于作为评价负荷转移、倒闸操作、恢复供电方案优劣的依据 ,还可以作为环网柜优化配置决策的依据。利用馈线关联图分析了配电网可恢复供电能力的提高 。

考虑电动机启动的舰船直流区域配电系统最大供电能力计算与分析

根据舰船综合电力系统采用直流区域配电的新特点,以电动机安全启动为目标,提出基于逆变器负载率的直流区域配电系统(DC zonal electrical distribution system,DC-ZEDS)负荷一次转供最大供电能力(total supply capability,TSC)模型,通过引入虚拟联络矩阵和综合负荷转移矩阵的概念推导负荷二次转供矩阵的表达式,并给出逆变器最大负载率的解析表达式。然后,根据DC-ZEDS的结构特殊性,建立基于逆变器过载约束的负荷二次转供TSC模型。最后,分别计算逆变器安全运行和区域内直接联络逆变器过载两种状态DC-ZEDS的负荷一次转供TSC及逆变器的最大负载率向量,分析负荷一次转供后逆变器过载的可能,进一步通过解析法和模型法求得负荷二次转供TSC,并根据逆变器负载率之间允许差额的不同给出几组不同的逆变器最大负载率向量,解决DC-ZEDS因电动机启动可能造成的切负荷问题,并给出该情况下DC-ZEDS的安全运行边界,为舰船综合电力系统安全预防控制提供研究基础。

基于输配全局的城市电网供电能力研究

提出一种基于输配全局的城市电网供电能力分析模型。采用基于直流潮流的线性规划模型对城市电网输电网络供电能力进行求解并将其作为系统上层约束;将传统配电网模型细化至中压馈线,分别构建高、中压配电网供电能力模型;计算N-1安全约束下高压配电线路、中压配电变压器及中压配电线路在不同转供方式下对应的最大供电能力,选取其中最小值作为系统最大供电能力。算例结果表明:基于输配全局的分析方法可以有效量化输电网对城市电网供电能力的影响,同时根据不同转供方式下的供电能力差异能够直观地对变压器故障情况下的负荷转移方式做出选择,验证了所提模型的有效性。

考虑负荷均衡的220 kV电网供电能力多目标优化

负荷均衡性是供电能力研究中不可忽视的一个重要关注点,但在单目标的供电能力计算中常常出现负荷分布失衡的现象。针对考虑负荷均衡的供电能力评估问题,在对上述现象进行系列实验分析的基础上,从协调二者冲突的角度建立了供电能力多目标优化模型。该模型以供电能力最大和负荷均衡度最高为目标,并满足N-1安全准则。采用非支配排序遗传算法搜索多目标Pareto前沿,并用熵权理想度排序法进行折中最优解的决策。算例分析结果显示,相比于现有方法,所提方法能够揭示负荷合理分布下电网的安全运行边界,优化结果的合理性且可行性更高。上述研究可为供电裕度的分析提供量化辅助手段,为最大限度消纳新增负荷、制定合理的负荷调整方案提供实用的参考依据。

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。

基于多代理系统的主动配电网多故障动态修复策略研究

针对主动配电网(active distribution network,ADN)发生多故障时的快速恢复供电问题,在ADN分层控制技术以及"主动性"资源基础上,建立基于多代理系统(multi-agent system,MAS)的ADN多故障分区、分场景动态修复模型。当ADN发生多故障时,首先对非故障失电区域进行区域划分,利用子区域内DG(distributed generator)、光伏、储能系统以及主动负荷优先恢复重要负荷供电,并根据各区域内最大供电能力指标、最大主动调节能力指标和最大恢复能力指标选择各时段的恢复策略。在此基础上,基于MAS的自治性、协同性和并行计算能力,通过定义场景等级权重系数,以综合经济损失最少为目标,并采用离散化处理的细菌群体趋药性(discrete chemotaxis of bacterial population,DBCC)算法优化得到整个故障周期的最优修复策略。同时,考虑到故障修复过程中突发新故障的情况,通过多代理系统动态更新策略,尽快完成故障修复工作。以IEEE 69节点配电系统为例,验证了所提策略的可行性和有效性。

考虑N-1安全约束的220kV片区电网最大供电能力计算

电网最大供电能力(TSC)的准确计算可有效引导电网的规划和运行。在考虑N-1静态安全约束的交流潮流非线性模型的基础上提出了一种完整电网模型与220kV片区电网模型交替迭代的方法来求解220kV片区电网的TSC,该方法在缩减计算规模、加快计算速度的同时,能有效地提高计算精度。实际电网中对负荷分配均衡性有一定的要求,因此,提出了考虑负荷均衡平衡的TSC计算模型。最后,以广州某220kV片区电网为算例分别对所提出的模型和不考虑负荷均衡平衡的模型进行了TSC计算,并对其结果进行了对比分析,验证了所述方法和模型的可行性与有效性。

基于机会约束规划的主动配电网最大供电能力双层优化

与传统配电网不同,接入主动配电网的可控分布式电源能够参与配电网的经济运行。可控分布式电源的出力分配由主动配电网的经济调度策略确定。为实现供电能力最大化,可控分布式电源通常运行在额定状态,这与经济运行的目标相背离。这一矛盾会对最大供电能力计算带来影响。提出一种基于机会约束规划的主动配电网最大供电能力双层优化模型。上层模型用于求解主动配电网的最大供电能力;下层模型在负荷增长的过程中结合主动配电网对可控分布式电源有效管理的特点,对可控分布式电源出力按经济调度原则进行分配。以改进IEEE-33配电系统为例对该模型进行验证,结果表明该模型可获得符合主动配电网经济运行要求的最大供电能力。

计及分布式电源转供能力的配电网供电能力计算

随着分布式电源的广泛接入,其对配电网供电能力的影响日趋重要,而目前配电网供电能力计算模型中尚未计及变电站低压母线上分布式电源的转供能力。为精确分析分布式电源转供能力对配电网供电能力的影响,首先根据分布式电源特性建立计及分布式电源转供能力的配电网最大供电能力计算模型;然后针对模型中遇到的最优化求解问题,引入基于配电系统联络特征的解析化求解方法,提出基于馈线联络的网络拓扑简化思想;最后通过具体电网算例验证该模型和算法的正确性,并对结果进行校验分析,结果表明分布式电源接入可提升区域最大供电能力,加强配电系统应对N-1故障的能力。