交流配电网分布鲁棒优化模型及快速求解算法

针对鲁棒优化保守性大、求解困难的缺点,本文提出交流配电网两阶段分布鲁棒优化模型及其快速求解算法。该模型以开关操作成本、微型燃气轮机发电成本、网损成本及弃风弃光切负荷成本最小为目标函数,构建基于置信区间的两阶段分布鲁棒优化模型;然后以电压的平方和相角为独立变量,提出变量替换结合二阶锥变换的模型转换新方法,将原模型转换为易于求解的混合整数二阶锥规划模型。算例分析表明,本文所提模型克服了基于盒式不确定集的鲁棒优化模型保守大的缺点,提高了算法求解速度。

浅析低压交流配电网不停电作业

随着经济社会发展,人们的用电需求越来越大,对电能质量的要求越来越高,给供电企业的供电可靠性提出了新的挑战,不停电才是最好的优质服务。因此,不停电作业在电网运维中的重要性越来越凸显。鉴于此,笔者结合当前配电网运维现状,对低压交流配电网不停电作业技术要求及常开展项目安全注意事项进行分析,供参考。

基于大数据深度强化学习的交流配电网稳定性控制研究

并网与孤网运行模式下交流配电网易发生电能供应波动,导致电网可靠性降低。以大数据为背景提出基于深度强化学习的稳定性控制方法。采用状态、动作、状态转移概率与状态转移回报组成四元组,构建深度强化学习过程。利用值函数法实现智能体的深度强化学习。根据dq轴旋转坐标系,建立无功功率控制构架,将无功参考值添加到前馈项,优化闭环传递函数,构建配电网稳定性的优化控制模型。搭建交流配电网仿真模型,探讨并网与孤网运行模式下的稳定性控制效果。实验结果表明:并网运行模式下,交流负载的消耗功率突增时,光伏电池板的输出功率由150 kW升高至175 kW,以达到均衡光照强度干扰的目的;孤网运行模式下,负载消耗功率发生突变时,光伏电池板的输出功率由175 k W降低至100 kW。验证了该方法可有效控制交流配电网的供电稳定性。

交流配电网与直流配电网的经济性比较

对目前配电网中的负载进行了定义与分类,并对交、直流配电网的最大传输容量分别进行了推导;对交、直流配电网主要设备的造价与传输效率分别进行了计算与分析,对于直流断路器、直流变压器等尚未实现商业化应用的装置,根据其研发费用对未来的市场价格进行了估算。以典型结构的配电网为例,分别对其采用交流配电网、±7.5 kV及±15 kV直流配电网供电时的投资成本与传输损耗进行计算,进而对其进行经济性比较。研究表明,直流配电网的最大传输容量与投资成本皆大于交流网,且电压等级越高,其最大传输容量与投资成本越大;直流配电网的传输损耗率低于交流网,且随着电压等级的提高而下降;中压直流负载的比例越高,直流配电网的投资成本越低,传输损耗率越小。

柔性互联交流配电网的换流器并离网统一控制策略

提出一种并离网统一控制策略,在孤岛控制模式的基础上设计了主动功率调节功能,并网运行时按照有功-电压平方下垂的关系自动分配有功功率;离网运行时下垂功率控制自动切换成定交流电网频率和电压的孤岛模式。该方法适用于并网和离网2种不同的运行工况,并且省去了孤岛检测环节,大幅简化了控制系统结构。以四端柔性互联交流配电网系统为例,详细分析了并离网统一控制策略的参数设计方法,并建立电磁暂态仿真模型,针对并离网多种不同工况开展仿真。仿真结果表明,所提方法可以满足柔性互联系统的负荷均衡及转供的性能要求,同时也避免了并离网切换过程的过电流。

交流配电网中柔性直流互联装置阻抗稳定性分析及阻抗协同重塑控制

对于交流配电网中的柔性直流互联装置,当功率方向变化时,负阻抗会随之在装置内定功率控制换流器的直流侧和交流侧进行转移,降低了系统稳定性。针对此问题,提出了一种阻抗协同重塑控制策略。首先,介绍了配电网中柔性直流互联装置的结构;其次,分别建立了装置内两侧换流器多个端口阻抗在功率双向传输下的小信号模型,探究其阻抗特性;然后,对所提控制策略的工作原理进行了分析,且对重塑后的阻抗进行了建模,对比分析了阻抗重塑前后系统的稳定性;最后,通过MATLAB/Simulink仿真模型和实验平台对所提控制策略的有效性进行了仿真和实验验证,结果表明所提方法通过协同作用可将直流侧和交流侧的负阻抗均重塑为正阻抗,从而能同时改善换流器两侧的稳定性。

应用于配电网系统的固态交流断路器研究

随着配电网系统的智能化发展,对控制断路器快速投退的要求越来越高,为此设计了一种基于绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)的固态断路器(Solid State Circuit Breaker,SSCB),可以无弧、快速地开断交流配电网电路,并且具备一定的故障自检功能和过流保护能力,克服了机械断路器开断速度慢的缺点。本文介绍了固态断路器结构和主要模块的功能,并且描述了断路器的开断过程及原理。针对串联IGBT均压问题设计了改进型RCD电路,推导了串联均压电路和断路器的主要参数。在OrCAD Capture 16.3 Pspice平台搭建了一个16.3 kV/347 MVA的固态断路器并仿真验证了可行性。

多类型分布式电源接入下的低压交流与直流配电网运行经济性对比

配电网运行经济性是配电网经济评估的重要组成部分,直接影响着用户用电效益。随着直流配电网的快速发展以及多类型分布式电源接入低压配电网,如何定量评估低压交流与直流配电网运行损耗,进而对比二者运行经济性,对于未来低压配电系统的规划和运行具有重要指导意义。根据含有多类型分布式电源接入的低压交流与直流配电系统典型拓扑结构,建立了基于系统全环节功率损耗的交直流运行经济性对比评估模型,并以运行经济性为优化目标建立考虑储能充放电状态的配网运行策略优化模型。最后基于深圳中美中心低压直流配网示范工程实际数据对系统典型运行日的功率损耗进行分类统计,对比了交流与直流配网运行经济性的差异以及储能接入的影响。结果表明,在多类型分布式电源接入下,系统功率损耗呈现明显的时空分布差异性,且长期运行下低压直流配电网运行经济性具有一定优势。

面向中压配电网直流代替交流的典型应用场景分析

直流代替交流是解决传统交流配电网中负荷大、供电走廊紧张、分布式电源消纳困难的重要手段。直流具备相同走廊条件下输电容量大、新能源消纳比例高,以及可以有效改善配电线路末端低电压的优点。针对直流代替交流的优势,选定对应的应用场景,利用仿真软件Digsilent/Powerfactory搭建仿真模型,并对典型场景的仿真结果以及交直流的经济性进行了深入分析。结果表明,直流代替交流后,负荷节点处的电压等级得到明显提升,供电功率可以大幅提升,投资综合效益更优。

直流配电网的发展及优势分析

随着分布式电源的快速发展及直流负荷的迅猛增长,交流配电网已经不再适应未来电网的发展,而直流配电网的优势日益显现。文中对直流配电网发展历程进行了回顾,并以美国及日本的直流配电网为例对其结构进行了介绍,然后对交流配电网的弊端及直流配电网的优势进行了重点阐述,结果表明,直流配电网优于交流配电网,具有经济、高效、可靠等诸多优势,是未来电网的发展趋势。

交直流配电网可靠性对比

为探索高可靠性配电网的发展方向,首次就中压柔性直流配电网的可靠性进行深入研究。建立了换流站、直流变压器和直流断路器的可靠性模型,考虑直流负荷、备用电源和分布式电源的影响,对最小割集法进行改进使其同时适用于交、直流配电网的可靠性评估。以"手拉手"环状网络为例,对比了现有技术条件下交、直流配电网的可靠性。研究表明,现阶段直流配电网的可靠性低于交流配电网;随着直流负荷比例的增大,直流配电网可靠性将得到提高,但效果有限;直流断路器和直流变压器的高故障率才是制约现阶段直流配电网可靠性提高的关键因素。随着电力电子元件的发展,直流配电网的可靠性将逐步接近甚至超越交流配电网。

多端柔性直流配电网的可靠性和经济性评估

[目的]随着柔性直流技术发展及越来越多分布式电源和储能设备接入电网,为更好地满足新能源并网和发展城市智能配电网,对柔性直流配电网进行可靠性和经济性评估。[方法]选择了珠海多端柔直配网示范工程拓扑作为研究对象,用最小路法对柔性直流配电系统网络架构进行可靠性计算,并评估柔性直流配电网典型应用场景的经济性。[结果]随着IGBT和IGCT等器件国产化和成熟化,柔直配网的经济性和可靠性将逐渐优于交流配电网。[结论]相关的研究结果将为后续的柔性直流配电网工程提供重要参考和应用依据。

交直流混合配电网典型接线与运行方式研究

在交、直流配电网的基础上,提出了交直流不同的接口方式;针对张北交直流配电网及柔性变电站示范工程的一期工程与终期工程,在不同的运行方式下,提出不同的切换原则与相应的转换方式。结果表明,对不同系统运行模式下柔性直流变电站各设备的控制模式进行无缝切换,可提高整个系统的可靠性。

未来城市配电网的发展方向

由于新型能源发电接入配电网的需求越来越高,电力电子技术的不断进步和直流负荷的种类越来越多,这将给城市原有的交流配电模式带来很多技术上的难题。而基于电压源换流器的柔性直流输电技术,从根本上解决了交流配电网的固有问题,这些新能源、新技术和新负荷的接入需求,使得城市配电网的结构由单纯的交流配电模式向交直流混合配电模式的方向转换。

利用DFACTS设备降低分布式电源对配电网的影响

针对位置和容量不合理的分布式电源(Distributed generation,DG)会对配电网的网损、电压稳定性及可靠性等方面带来不利影响,导致风能、太阳能等分布式能源非充分利用的问题。以实测的风力发电机出力数据为支撑,采用配电网柔性交流输电系统(distributed flexible AC transmission system,DFACTS)对配电网潮流进行优化减少对DG位置和容量限制的方法,仿真模拟不同时刻风力发电机出力和负荷的双重变化,并对系统的网损、电压水平和可靠性进行分析,经IEEE36配电系统验证表明:在大量投运DG的配电网上加装DFACTS设备起到降低网损、稳定系统电压和提高可靠性的作用。

适用于柔性直流互联交流系统的无电压方向元件判据

背靠背柔性环网控制装置的应用使配电网由单端电源供电的辐射状网络变为多端电源供电网络,三段式电流保护无法判断故障方向。为了既保证配电网保护动作可靠性又保留三段式电流保护,需要为保护安装方向元件。文中通过研究背靠背柔性环网控制装置接入的交流配电网发生不同位置相间故障时序电流间的相位规律,提出了基于流过保护的负序电流和同一母线上无源支路正序电流间相位关系的故障方向判别元件,并给出了正反方向故障时方向元件的动作区间。该方向元件适用于由传统电源、采用负序电流抑制的柔性环网控制装置或分布式电源构成的且母线含无源支路的多端供电网络。该元件受过渡电阻影响小,无需安装电压互感器,在三相对称故障时仍可保证保护的正确动作,不存在传统功率方向元件出口三相故障时的死区问题。经PSCAD仿真验证了该方向元件在系统不同位置发生各种相间故障时的正确性和有效性。

低压交直流配电网电缆损耗与经济性研究

与交流配电网相比,低压直流配电网可以有效接纳光伏等分布式电源,实现充电桩等冲击性负荷的稳定接入,同时还具有电能质量好、无需无功补偿的优点。直流电缆与交流电缆相比,输送效率高,线路损失小,成本较低;另外,直流电缆为正负两极,结构简单,而交流电缆为三相四线或五线制,绝缘安全要求高,结构较复杂。详细论述低压交直流电缆选型原则以及电缆运行过程中电能损耗的计算方法,分析对比同等容量下交直流电缆的损耗,对直流配电网的规划与建设具有重要意义。

综合电力系统逆变器并联谐振分析

综合电力系统是船舶电力系统的发展方向,系统中含有大量的电力电子设备,在某些特殊运行工况下,基于逆变器并联供电系统可能会产生并联谐振问题。虽然通过合理设计逆变器参数可保证单台逆变器的稳定运行和局部谐振的发生,但本地负载、输电线缆、电网参数等系统参数不匹配会产生全局性谐振,尤其是在船舶不同工况转换下,逆变器并联谐振网络的电网耦合阻抗参数差异很大。另外,随着并联逆变器数量的增加,系统非固定谐振点的频率会被拉低。文章建立谐振网络模型,分析逆变器本体谐振、逆变器并联谐振产生的局部谐振和并联逆变器与负载网络之间产生的全局性谐振,提出了谐振点的近似计算方法,通过理论研究得到工程实用性结论,为中压直流综合电力系统的设计提供了参考。

Addressing Low Voltage Network Power Quality Issues through the Implementation of a Microgrid

The results of the implementation of an actual microgrid in the Netherlands are presented. This microgrid has photovoltaic panels as microsources, energy storage, and a flexible AC distribution interfacing system that can operate connected to the public grid or autonomously where it regulates the site＇s voltage and frequency. In this paper, the potential of the microgrid in improving power quality issues of the site, specifically harmonic distortions, is demonstrated. Results show that flexible AC distribution interfacing system devices were able to compensate voltage harmonics when the microgrid was operating connected to the public grid and when operating autonomously. Other tests such as short-circuit, synchronization and blackstart were also conducted. The improvement in power quality and positive results of the other tests demonstrate that a self-supporting, reliable and efficient operation of the microgrid can be achieved.

Optimum allocation of FACTS devices in Fars Regional Electric Network using genetic algorithm based goal attainment

This paper presents a novel approach to find optimum locations and capacity of flexible alternating current transmission system (FACTS) devices in a power system using a multi-objective optimization function. Thyristor controlled series compensators (TCSCs) and static var compensators (SVCs) are the utilized FACTS devices. Our objectives are active power loss reduction, newly introduced FACTS devices cost reduction, voltage deviation reduction, and increase on the robustness of the security margin against voltage collapse. The operational and controlling constraints, as well as load constraints, were considered in the optimum allocation. A goal attainment method based on the genetic algorithm (GA) was used to approach the global optimum. The estimated annual load profile was utilized in a sequential quadratic programming (SQP) optimization sub-problem to the optimum siting and sizing of FACTS devices. Fars Regional Electric Network was selected as a practical system to validate the performance and effectiveness of the proposed method. The entire investment of the FACTS devices was paid off and an additional 2.4% savings was made. The cost reduction of peak point power generation implies that power plant expansion can be postponed.