含逆变型分布式电源的不平衡配电网快速短路电流计算

为实现含逆变型分布式电源的不平衡配电网快速短路电流计算,首先建立计及故障穿越控制的逆变型分布式电源序等效受控电流源模型,通过引入虚拟线路和虚拟节点并结合广义Fortescue变换建立不平衡配电网的系统序导纳矩阵。在此基础上构建含逆变型分布式电源不平衡配电网的序节点电压方程,提出基于序分量的短路电流迭代计算方法。通过引入预条件处理的广义极小残余法可避免求解系统序阻抗矩阵,能够有效提升短路电流迭代计算的计算速度。最后,通过对含逆变型分布式电源的13节点、123节点和多个大型合成系统仿真结果对比,验证了所提方法的正确性和可行性。

基于工频变化量的含逆变型分布式电源不平衡配电网故障分析方法

由于逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generation,IIDG)输出具有非线性特征,配电网常规的故障分析方法难以揭示故障后工频变化量的特性,而网络参数的不平衡更增加了分析难度。为此,首先建立IIDG的故障工频变化量等值模型,并分析其特性规律;然后,针对不平衡网络,通过并联补偿电流源的方式建立不平衡元件的序分量等值模型,进而提出一种计及脱网时序、基于序网络迭代修正的含IIDG不平衡配电网故障工频变化量计算方法;最后,基于PSCAD/EMTDC对所提算法进行仿真验证。仿真结果表明所提算法可准确、快速地求解含IIDG不平衡配电网故障后的工频变化量(幅值最大相对误差小于1%),可用于基于工频变化量故障特征的继电保护原理研究与性能分析。

考虑变流器四象限运行的不平衡配电网DESS两阶段优化配置

分布式储能(distributed energy storage system,DESS)可通过功率四象限运行以高效服务于配电网电压管理。现有以改善电压质量为导向的DESS优化配置研究缺乏对储能功率四象限运行和配网三相不平衡状态的全面考虑。为此,提出一种适用于不平衡配电网的功率四象限DESS两阶段优化配置方法。在选址阶段,基于三相牛顿-拉夫逊潮流算法提出全维电压灵敏度分析方法,从提升系统电压质量的角度深入探究DESS的最优选址。在定容阶段,考虑系统运行经济效益,以年均投运成本最低和节点电压偏差最小为优化目标建立了DESS经济运行模型,通过粒子群-灰狼优化算法进行求解。以改进IEEE33节点三相配电网为例开展算例分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。

三相不平衡配电网的潮流故障统一分析方法

针对配电网的辐射状和弱环网以及三相不平衡的特点 ,在前代回推的基础上 ,提出了一种利用多端口混合补偿技术的三相潮流和故障计算的统一分析方法。提出了对各种故障具有统一形式的故障端口补偿电路 ,并且该方法在电网的正常和故障两种情况下具有统一的计算公式和迭代步骤。因而 ,故障计算与普通潮流计算具有相同的收敛性。并且 ,计算模型中可以考虑详细的负荷模型 ,提高了故障电流计算值的精确度。数值算例表明该方法具有很高的效率和计算精度 ,完全可以应用于实时控制系统。

新能源电源接入不平衡配电网的短路计算方法

当新能源机组接入三相不平衡的配电网后,由于配电网不平衡元件在正、负、零序条件下难以解耦,将使得以传统对称分量法为基础的电网短路电流存在难以准确计算等问题,需要以相分量故障分析方法为基础进行计算。同时,新能源电源在电网故障条件下将进行低电压穿越运行,受其接入方式、低电压穿越控制策略及机组Crowbar保护等因素的影响,其短路电流特性将不同于传统同步电机,需要建立不同类型的新能源电源短路计算相分量模型。因此,文中首先根据不同类型新能源机组的低电压穿越控制策略综合分析了现有新能源电源等值计算模型,并建立了相应的短路计算相分量模型,然后基于传统相分量故障分析法,根据故障条件建立故障后的相分量导纳矩阵和电压方程,进而提出了含不同类型新能源接入不平衡配电网的短路计算方法。最后,通过仿真案例对所提方法的有效性进行验证。

含逆变型分布式电源的不平衡配电网短路电流计算方法研究

逆变型分布式电源(IBDG)的输出由其控制策略决定而具有很强的非线性,使传统配电网的短路电流计算方法不再适用,而配电网的不对称更是进一步增加了其短路计算的难度。根据对称分量法推导出不平衡配电网的故障点各序电流,提出一种基于序网络迭代修正的不平衡配电网短路电流计算方法,在每一次迭代中,根据当前节点各序电压分别修正IBDG的输出电流和各不对称元件补偿电流源的输出电流,利用节点电压方程得到新的节点各序电压和故障点各序电流,直到满足收敛条件。最后,基于PSCAD/EMTDC对含IBDG不平衡配电网的进行了仿真计算,验证了所提方法的准确性和有效性。

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。

分布式电池储能在含高比例可再生能源不平衡配电网中的序次优化配置

分布式电池储能系统(battery energy storage system,BESS)在含高比例分布式电源(distributed generation,DG)的配电网中发挥着重要作用,如负荷平移、电压管理及降损等,而BESS的作用能否得到充分利用很大程度上取决于其配置。提出了一种针对含高比例DG不平衡配网的BESS优化配置模型。模型计及了时变负荷和DG出力及分时电价的影响,并以BESS一次投资和运维成本最小及降损和削峰填谷收益最大为优化目标。针对上述典型混合整型非线性规划问题和配网优化潮流问题,采用粒子群优化算法和直接潮流算法进行联合求解。在此基础上,为提高BESS配置的合理性和经济性,提出一种基于综合损耗灵敏度分析的新型序次配置策略。最后,通过澳大利亚真实配网开展仿真分析,验证所提BESS优化配置模型和序次配置策略的可行性、有效性与优越性。

计及源荷不确定影响的不平衡配电网两阶段优化

在“碳达峰、碳中和”国家战略背景下,分布式电源(distributed generators,DG)的大量接入虽然带来显著的社会和环境效益,但其高间歇性与不确定性也导致峰谷差拉大、电压频繁越限,危害配网安全稳定运行。作为缓解上述问题的有效手段,储能与DG的协调控制近年来得到广泛关注。但现有研究普遍基于三相平衡网络模型假设,且受储能自身特性限制对DG不确定性影响考虑不足。为此,提出一种基于储能和DG协同控制的不平衡配电网两阶段优化策略。其中,第I阶段基于三相配网模型和源荷功率预测,对储能开展长时尺度(24 h)优化调度,以提升运行经济性。针对第I阶段存在的电压越限风险,第II阶段基于源荷不确定性建模和DG逆变器无功能力,在短时间尺度(15 min)开展不平衡配网电压分布式鲁棒优化,以提升运行安全性。对上述两阶段优化问题采用凸化和对偶重构手段进行求解,并基于真实配电网案例进行仿真验证。结果表明:所提两阶段优化策略能有效计及三相不平衡和源荷不确定影响,并提升配电网运行的经济性与安全性。

基于接地故障比的不平衡配电网单相接地故障选相方法

为了解决传统故障选相方法可能因配电网不平衡度高或者高故障接地电阻而失效的问题,提出了一种基于接地故障比的不平衡配电网单相接地故障选相方法。首先建立了发生A相单相接地故障后接地故障比幅值和相位的解析表达式,通过将两个表达式对接地电导进行求导,并进行不同参数下的单调性分析,最终确定了发生A相SLG故障时零序电压幅值和相位的变化规律。然后将两种变化规律进行了整合,提出基于幅值和相位综合变化规律的故障选相方法。此外,还将A相的变化规律推广到B、C两相,并分析了欠补偿、过补偿和全补偿接地条件对所提方法的影响。最后通过Matlab仿真验证了零序电压变化规律和所提故障选相方法的有效性。仿真结果表明:在阻尼率为5%、三相不对称度为4.5%的4种工况下,传统故障选相方法均会失效,而所提方法能够保证故障选相的正确性。

基于电压-光伏有功灵敏度的不平衡配电网均压控制策略

针对由光伏功率下降引起的不平衡配电网电压不平衡问题,本文提出一种基于电压-光伏有功灵敏度的不平衡配电网均压控制策略。文中首先对不平衡配电网电压不平衡现象进行分析,然后提出电压-光伏有功灵敏度概念,并分析不同初始相负载水平和线路配置对该灵敏度的影响。基于此,提出不平衡配电网均压策略。所提均压策略的关键在于分析不同相的电压-光伏有功灵敏度,将负载配置到灵敏度更低的相以获得更好的电压均衡效果。最后,在IEEE 123母线系统上验证所提均压策略的有效性。结果表明所提均压策略能够显著提高不平衡网络的电压平衡水平。

基于电动汽车充电站的不平衡配电网自愈及优化运行

分布式电源和电动汽车大量接入配电网,打破了配电网的三相平衡状态,致使传统的配电网保护方案无法适应时代的发展需求。为此,在现有平衡系统故障恢复策略的基础上,提出了一种基于电动汽车充电站的不平衡配电网灾后两阶段故障恢复策略。第一阶段以故障恢复成本最小为目标确定故障后的孤岛运行方案。第二阶段综合考虑电动汽车充电站及各分布式电源机组的折旧、运维、弃负荷惩罚等成本,以配电网运行收益最大为目标建立协同优化模型,以确定故障时各充电站出力情况。最后通过改进的IEEE 33节点系统验证所提两阶段故障自愈模型及优化运行策略的有效性。结果表明,所提方法较传统的孤岛划分法弃负荷率更低,为解决不平衡配电网的故障恢复问题提供了新思路。

基于数据潮流模型的高比例光伏配电网三相不平衡优化

随着分布式光伏的大规模接入,配电网固有的三相不平衡问题日益严重,给系统的电能质量、经济运行等带来不利影响。此外,高比例光伏的接入使得配电网的物理结构和运行方式更加复杂多变,导致当前依赖精确拓扑结构和线路参数的三相不平衡优化方法难以应用。因此,提出一种基于数据潮流模型的高比例光伏配电网三相不平衡优化方法。首先,采用基于双阶段注意力机制的循环神经网络方法建立数据潮流模型,拟合三相潮流约束中变量之间的函数关系。同时,提出图特征嵌入的方法将部分已知的拓扑信息嵌入到数据潮流模型中以提高拟合精度。其次,以训练后的数据潮流模型为基础重建配电网三相不平衡优化模型。最后,通过条件梯度下降方法求解该模型,以修改的IEEE33节点配电网络为例,验证了所提方法的有效性。

改善不平衡配电网电压质量的分布式储能序次优化配置方法

分布式储能(distributed energy storage, DES)具有灵活的运行特性,通过合理配置DES可使其有效服务于有源配电网的电压管理。现有以电压管理为导向的DES优化配置研究通常基于平衡网络模型来分析储能运行特性对系统电压的影响,但配电网实际上是三相不平衡的。为此提出一种基于电压灵敏度分析的不平衡配电网DES序次优化配置方法,从改善网络电压的角度研究不平衡配电网中DES的最佳配置方法。首先基于综合电压灵敏度分析确定DES接入位置;其次兼顾系统运行的经济性,以DES一次投资和运维成本最小为目标优化DES的接入容量;最后通过改进IEEE 33节点三相配电网进行算例分析,验证了所提DES序次优化配置方法可有效改善不平衡配电网的电压质量。

计及负荷时变性及分布式电源出力波动性的配电网两级实时重构

针对分布式电源(distributed generation,DG)接入配电网的特点提出两级实时重构的概念。两级实时重构是指正常运行方式下的最大概率重构(maximum probability reconfiguration,MPR),以及当DG出力或者负荷出现较大波动时,网络拓扑快速响应为实时重构(r e a l-t i m ereconfiguration,RTR)的运行方式。所提两级实时重构模型及方法重点考虑了DG出力和负荷的时变性、负荷的静态电压特性以及配电网的三相不平衡特性。文中比较了4种配电网重构方式的网损和网损率:始终维持原始拓扑结构、15 min实时重构、两级实时重构以及系统在额定负荷和额定DG出力水平下的最优重构。改进的IEEE 16节点和IEEE 34节点配电系统的仿真分析表明,所提的两级实时重构方法不仅能有效降低系统网损,同时提高了系统运行的安全性和可靠性。

基于径向基函数神经网络的配电网参数估计

配电网的线路参数会受温度、周围环境、集肤效应等因素的影响而发生变化,导致在进行配电网常规分析应用时降低计算结果的精度。本文提出一种基于径向基函数神经网络的三相不平衡配电网线路参数估计方法,通过对配电网三相不平衡线路等效模型的数学推导建立参数估计模型,利用径向基函数神经网络去拟合线路两端支路功率、节点电压和线路参数之间的非线性关系。对于训练完成的径向基函数神经网络,只需要知道线路两端测量值便可以获得准确的线路参数,可以有效地解决线路参数,估计数学模型中的病态矩阵问题。

配电网电压不平衡下级联型DSTATCOM控制方法研究

研究了配电网电压不平衡下级联多电平配电静止同步补偿器(DSTATCOM)的控制策略。实际运行中,配电网电压不平衡工况会严重干扰DSTATCOM的安全稳定运行。在该工况下,DSTATCOM会产生很大的负序电流,且自身会出现二倍频的直流电压分量和三倍频的交流电流分量,严重影响开关等元件寿命、控制动态性能和无功补偿能力。因此,提出基于负序控制、零序电压注入和子模块直流电压均衡控制结合的控制方法,以应对配电网电压不平衡的问题。负序控制的作用是控制和降低负序电流,而零序电压注入和直流电压均衡控制可以抑制二倍频的直流电压分量和三倍频的交流电流分量。最后,通过对详细模型的时域仿真,验证了该方法的正确性和可行性。

计及可再生电源不确定性的配电网鲁棒最优潮流

主动配电网中可再生分布式电源出力的不确定性影响系统安全运行。基于鲁棒优化方法,首先建立考虑可再生分布式电源出力不确定性的主动配电网鲁棒最优潮流模型,该模型考虑了能改善其解保守性的价格型需求侧响应。对模型中的不确定集进行凸转换,采用凸优化方法对模型进行求解。IEEE 13节点和IEEE 123节点系统的仿真测试结果表明,相比于传统确定性模型,采用所提鲁棒优化模型获得的优化结果能同时兼顾安全性和经济性。

多相辐射状配电网的一种线性近似潮流方程

配电网通常为多相且呈辐射状。为了便于进行潮流计算及优化,提高计算效率,本文推导了基于辐射配电网的一种线性近似潮流方程。该方程可以方便的应用于配电网的重构、恢复以及最优潮流等问题中。采用IEEE 13,34,37,123节点标准配电测试系统进行测试,验证了所提方法的准确性。

提升分布式电源接纳能力的配电网三相鲁棒动态重构

不可控分布式电源(UDG)给主动配电网带来了显著的功率波动和不确定性。为消纳更多的UDG,主动配电网的拓扑结构应随系统的运行工况动态灵活配置。此外,由于配电系统的负荷通常是三相不平衡的,实际应用中也需要计及网络三相不平衡的重构模型。对此,基于自适应二阶段鲁棒优化方法,提出了一种三相不平衡配电网的动态重构方法。其中,第一阶段为在考虑的整个重构超前时段内优化网络的拓扑,以减少日常的开关费用并保持网络的辐射状结构。第二阶段为基于给定的网络拓扑和UDG出力不确定集合,通过执行三相动态最优潮流来最小化系统最坏情况下的运行成本。所提二阶段鲁棒动态重构模型可采用列与约束生成算法进行求解,并且线性三相潮流模型的采用,使主问题与子问题均可建模为混合整数线性规划问题。通过对修改的IEEE 34节点及IEEE 123节点系统的测试计算,验证了所提方法的有效性。