考虑柔性资源多维价值标签的交直流配电网灵活调度

可再生能源高渗透率使得交直流配电网面临严重的随机性和波动性,充分挖掘柔性资源调控潜力可以有效地降低可再生能源带来的网络运行风险。针对当前交直流配电网优化调度主要考虑电压源型换流器(VSC)的调控能力,对VSC与柔性资源协同研究不足的问题,提出一种考虑柔性资源多维价值标签的交直流配电网灵活调度方法。首先,考虑柔性资源调控特性差异,构建了包含响应时段、调节能力、调节成本及响应意愿的多维价值标签评估体系,准确全面地评估柔性资源聚合调控潜力范围;其次,以运行成本最小为目标函数,柔性资源多维价值标签为约束,建立交直流配电网两阶段鲁棒日前优化调度模型,并采用嵌套列和约束生成算法(C&CG)及强对偶理论进行求解;最后,通过改进的IEEE 33节点交直流配电网仿真结果表明,所提方法能够充分发挥柔性资源的调控潜力和协同能力,同时可有效提高模型求解效率和求解精度。

基于PCA和EEMD的柔性直流配电网故障选线算法

柔性直流故障选线技术的发展对直流配电网有着至关重要的作用。本文针对现有柔性直流故障存在的可利用的故障信息较少等问题,提出了一种新算法,该算法有效利用了集合经验模态分解EEMD(ensemble empirical mode decomposition)算法、主成分分析PCA(principal component analysis)和相关系数各自的优势。首先,提取暂态电流样本信号,采用EEMD得到以正交基函数表示的数据矩阵;接着,基于PCA进行该矩阵元素特征向量到主成分的转换,将样本信号投影到主元空间实现坐标变换,从而得到对样本数据的聚类和识别结果;最后,基于相关系数进行故障线路判别。本文算法的EEMD揭露了原始历史数据的内在变化规律,PCA能够有效选择故障有效特征。大量实验表明,该新算法准确有效,与现有其他方法相比,在故障信息不明显、不同过渡电阻方面具有优势。

柔性直流配电网中机械式直流断路器动作时序对操作过电压的影响

柔性直流配电网因其诸多优势成为未来配电网的重要组成部分,而直流断路器是构建柔性直流配电网的重要设备,但直流断路器动作时产生过电压危害系统的绝缘安全。文中基于Pscad/Emtdc建立±10 kV三端环网结构的柔性直流配电网仿真模型,对系统发生电缆侧双极短路故障、限流电抗器出口双极短路故障和单极接地故障时机械式直流断路器的开断策略和操作过电压特性进行理论和仿真分析,并研究线路两端机械式直流断路器动作时序对操作过电压的影响,最后对分析结果进行总结,文中的研究结果可为柔性直流配电网的保护策略和绝缘配合提供参考。

参与电网调频的多端柔性直流输电系统改进下垂控制策略

参与电网调频的传统下垂控制策略能够利用频率偏差和直流电压实现多端柔性直流输电系统频率之间的相互支撑。然而传统电压下垂系数固定,在分配不平衡功率时容易忽略电网的运行状态和换流站自身容量,导致换流站过载以及弱电网承担功率时频率波动较大。为解决这一问题,提出了一种参与电网调频的改进下垂控制策略。首先分析了参与电网调频的传统下垂控制策略能量调配关系。其次考虑电网的频率裕度以及换流站的自身容量重新设计电压下垂系数。在系统受到扰动后,提出的控制策略能够保证换流站不发生过载,同时实现弱电网的稳定运行。最后通过仿真软件MATLAB/SIMULINK进行仿真验证,结果表明所提控制策略提高了多端柔性直流输电系统的频率调节能力,使系统的运行水平得到有效提升。

基于暂态电压Pearson相关系数的柔性直流配电网纵联保护方法

柔性直流配电网故障特征复杂,快速可靠的故障保护方法是柔性直流配电网亟需突破的关键技术。基于此提出了一种基于直流线路限流电抗器暂态电压皮尔逊(Pearson)相关系数的直流配电网纵联保护方法。首先,分析了区内外不同故障类型下直流线路两端限流电抗器暂态电压的特征差异。其次,利用正、负极线路电压的变化率构成保护启动判据,通过直流线路两端限流电抗器暂态电压的Pearson相关系数识别区内、外故障,并利用直流线路正负极电压变化率间的正负关系设计故障选极判据。最后,在Matlab/Simulink仿真软件中搭建柔性直流配电网仿真模型验证所提保护方法的可行性。结果表明所提保护方法能满足柔性直流配电网保护速动性和选择性的要求,且耐过渡电阻能力强,受通信延迟影响小,具有一定的抗干扰能力。

基于过零特征的柔性直流配电网电压分层控制

柔性直流配网系统中含有较多的换流站,在不同的运行模式下电压等级各不相同,增加了对配电网的控制难度为此,研究基于过零特征的柔性直流配电网电压分层控制方法。以配电网典型拓扑结构为切入点,分析两端供电型结构的配电网,在对称原理下描述配电网的运行状态。设定配电网中换流站与有源网络的关系,并建立配电网双向传输数学模型。选择过零特征理论识别并处理电压向量,以加窗间隔密度计算电压向量函数值,实现柔性直流配电网电压分层控制。实验中,以多端柔性直流配电网为测试对象,在换流站退出运行时进行电压控制,发现:应用该方法后,无论是在主站退出还是从站退出时,均可以实现有效控制。

柔性直流配电网保护策略综述

随着新能源的日益兴起,越来越多的分布式电源和储能器件集成到配电网中,推动了新兴直流系统的发展,也给传统交流配电系统的保护方案带来挑战。柔性直流配电系统安全稳定运行的关键在于如何对故障进行正确识别与快速隔离。针对几种柔性直流配电系统的典型拓扑结构,对常见的故障识别与保护方法进行了总结分析,并对柔性直流配电系统故障保护的未来发展提出了展望。

多端柔性直流配电网继电保护控制技术研究

为了确保柔性直流配电网的稳定安全运行,针对多端柔性直流配电网继电保护控制技术展开分析。通过建立多端柔性直流配电网数学模型,按照配电系统结构将其整个划分成若干个控制区域,每个区域包含相应的换流器、直流变压器、直流线路,再采用故障录波器对直流线路故障进行快速定位和隔离控制,以此完成继电保护控制。实验结果表明,设计方法可以实现对配电网运行故障的快速辨识和控制,保障了多端柔性直流配电网的正常运行和供电服务稳定性。

柔性直流配电网暂态电压稳定性控制方法研究

由于引起柔性直流配电网暂态电压波动的因素较为复杂,导致对其进行控制时难以达到对电压波动的快速收敛,为此,提出了一种柔性直流配电网暂态电压稳定性控制方法。在考虑电压源换流器、直流母线、分布式电源以及负荷特点的基础上,构建了柔性直流配电网模型,并结合发电机—母线轨迹灵敏度反映发电机出力变化对母线电压波动的影响程度,引入了发电机—母线轨迹灵敏度参数。在具体的控制阶段,结合不同线路对应的发电机-母线轨迹灵敏度情况,对换流器的触发角和导通角进行调节,并利用并联电容器组对柔性直流配电网进行无功补偿,实现暂态电压稳定性控制。在测试结果中,不论是在稳定的电网工作状态还是在电压突变暂态事件状态下,所提出的控制方法均能够实现配电网整体输出电压波动的快速收敛,在短时间内保证电压维持在稳定状态,说明其能够有效保障配电网的稳定运行。

面向低压配电网络的柔性直流输电与新能源接入协调控制策略

为提升新能源接入后低压配电网络的运行安全,依据多端柔性直流输电系统,构建多端柔性直流输电系统换流站,分析该网络影响协调控制的主要因素,并且采用改进下垂控制的方法实现协调控制;同时依据控制结果调整直流换流站有功控制裕度,优化协调效果。测试结果显示:该控制策略具备较好的控制效果,综合灵敏度结果均在0.937以上。

考虑风险测度的交直流柔性配电网协调优化调度方法

由于现行方法在交直流柔性配电网协调优化调度中应用效果不佳,不仅配电网线路容量越限率较高,而且线损率也比较高,无法达到预期的调度效果,为此本文提出了考虑风险测度的交直流柔性配电网协调优化调度方法。采用综合分析法对配电网进行运行风险测度,以风险最小为目标建立优化目标函数,通过设定约束条件来约束配电网潮流和有功功率,利用粒子群算法对目标函数进行求解,确定并执行最优协调调度策略,以此来完成考虑风险测度的交直流柔性配电网协调优化调度。经实验证明,本文所设计的方法应用之后,交直流柔性配电网线路容量越限率与线损率均低于1%,其具有良好的调度效果,其在交直流柔性配电网协调优化调度方面具有良好的应用前景。

含光伏发电系统的柔性直流配电网无功电压控制技术研究

目前,可能引发分布式光伏发电并网系统电压越限的因素较多,导致电压偏差的控制难度较大,因此,文章对含光伏发电系统的柔性直流配电网无功电压控制技术进行了研究,结合分布式光伏发电并网结构,分析了输出功率与负载功率之间的不平衡导致的配电网电压波动,并采用将动态型补偿装置——可缩放矢量图形(SVG)与分布式调相机相结合的方式,构建了一个多层次、多环节的协同无功电压控制体系,开展具体的控制管理,以期为相关研究者提供有益参考。

基于多模式柔性互联的交直流低压配电网优化调度

利用柔性互联装置对配电网进行改造,可实现源-网-荷-储柔性高效互动,解决分布式电源大量接入带来的负载不均衡和电能质量问题。针对低压台区柔性互联,提出了基于多模式柔性互联的交直流低压配电网优化调度模型。首先,考虑背靠背和交直流混联的低压柔性互联装置组网方式,建立柔性互联装置和光-储-充-荷元件的低压模型。然后,基于低压模型,以多层级负载不均衡度、网损、运营成本为优化目标,提出了基于多模式柔性互联的交直流低压配电网优化调度模型,并采用凸优化理论对模型进行凸化和线性化,调用Gurobi求解器得到模型的全局最优解。最后,通过交直流混合低压配电网算例验证了所提模型和求解算法的有效性。

适用于交直流混联配电网的多端口柔性互联开关

随着分布式能源的高比例渗透和电动汽车的大量接入,传统交流配电网在电能质量、潮流调控和供电可靠性等方面面临着巨大挑战。基于柔性互联开关,构建柔性互联系统,可有效缓解上述问题。现有的中压柔性互联工程普遍采用背靠背型模块化多电平换流器(back-to-back multilevel modular converter,BTB-MMC)方案,多个MMC通过直流链路相连实现所连馈线的互联互通,并由此构建中压直流配电网,形成交直流混合配电网,以更好的消纳直流负荷,但该方案成本高、占地面积大,不利于大规模推广。因此,该文结合MMC结构特点,提出一种适用于交直流混合配电网的多端口的柔性互联开关(multi-port flexible interconnection switch,MPFIS),通过小容量模块引出多个中压交流端口互联多条中压交流馈线,通过协调控制方式实现各馈线的有功无功解耦控制。其具有的中压直流端口,可连接中压直流配电网。围绕提出的MPFIS拓扑,分析其功率调节原理、能量平衡机制,并提出相应的控制策略。接着,为阐述MPFIS方案的优势,将该方案与常规BTB-MMC方案进行对比。最后,仿真与实验结果验证了所提方案及控制策略的可行性与有效性。

基于电流故障分量变化特征的三端柔性直流配电网线路保护方法

通过利用模块化多电平换流器(MMC)和输入串联输出并联-双有源桥DC/DC变换器(ISOP-DAB)所构成的等效电路在发生不同故障时电流回路的差异分析故障特征,并结合理论数据分析进行验证,提出利用双端线路电流故障分量绝对值变化特征来判断区内外故障以及故障选极的保护方法。最后在PSCAD/EMTDC上建立含有分布式能源的三端柔性直流配电网模型用以输出故障数据,利用Matlab实现保护算法,验证所提保护方案的可行性。

交直流配电网中柔性软开关接入的规划-运行协同优化方法

含分布式源-储-荷的直流配电系统需要通过柔性软开关等电力电子化配电设备与交流系统互联,构成的交直流混合系统不仅可以提高系统整体的可靠性,还可以通过灵活的潮流控制优化系统运行方式,并降低系统损耗。由于用以交直流系统互联的柔性软开关接入方案对全系统可靠性和最优运行方式都有影响,针对这一规划-运行协同问题,首先提出了交直流混合系统的改进显式可靠性计算方法,进而建立了考虑可靠性经济成本和网损的交直流混合配电系统规划-运行协同双层优化模型。上层模型基于加权功率传输分布因数,以系统传输损耗最优为目标确定柔性软开关的接入方案,下层以可靠性成本最低为目标获取交直流混合系统的最优运行方式。最后,在算例系统中进行了仿真对比验证。结果表明,所提出的规划-运行协同优化方法能够有效提升交直流混合系统的可靠性和经济性。

柔性负荷与储能的交直流配电网优化调度研究

现阶段,可再生能源的成功研发与应用效果良好,将其接入到电网系统,可为柔性直流配电网系统未来阶段的学术研究奠定基础。常规情况下,交直流配电网自身的调度工作稳定性、合理性是关键问题。基于此,针对柔性负荷与储能的交直流配电网优化调度展开研究,说明调度模型的优化情况,结合相关经验,提出针对性优化调度意见,以期为相关人士提供参考。

基于双端初始电流行波时频矩阵相似度的柔性直流输电线路保护原理

针对目前柔性直流(voltage source converter-based high voltage DC,VSC-HVDC)电网的线路保护中存在的问题,提出一种基于双端初始电流行波(Initial current traveling wave,ICTW)时频矩阵相似度的柔性直流输电线路保护原理。首先,对柔性直流电网在线路区内外故障下两端保护所在处ICTW的故障特性进行分析,总结出在特定时间窗内,区内故障下两端ICTW的频域相似度远高于区外故障。在此基础上,利用S变换对双端ICTW进行时频分析,建立时频矩阵,并对其做奇异值分解(singular value decomposition,SVD)。然后根据特征矩阵构造双端ICTW的相似度计算公式,以该相似度的大小判别线路区内外故障。另外,根据线路两端ICTW的高低频能量比识别雷击干扰。最后,各种故障情况下的仿真结果表明,该保护原理不依赖线路边界元件,可以保护不同长度线路的全长,具有更高的耐过渡电阻和抗噪声能力,并且能够满足柔性直流电网主保护的速动性要求。

基于柔性多状态开关的交直流配电网有功-无功优化调度

交直流配电网作为主动配电网的重要发展方向,协调其有功-无功资源以改善系统运行特性具有重要研究价值。首先,以基于多端柔性多状态开关(SOP)的交直流配电网为研究对象,计及储能、柔性负荷、SOP、光伏逆变器等关键设备运行约束,以及削峰填谷和电压偏移约束,构建了以运行成本最小为目标的交直流配电网有功-无功调度模型。然后,为适应光伏出力的随机性,构建了数据驱动的两阶段随机-分布鲁棒优化模型,并基于列与约束生成算法进行求解。最后,采用72节点和38节点交直流配电网作为算例,验证了模型的有效性。

基于参考电压二次积分值的柔性直流配电网纵联保护方法

柔性直流配电网具有良好的新能源消纳能力,是未来配电网的重要发展方向。电力电子器件的控制响应速度快,使得故障后各阶段切换较快且故障特性都不相同,对保护方法的快速性和适应性提出挑战。在分析柔性直流配电线路故障后各阶段故障特性的基础上,文中提出了一种适用于故障全过程的柔性直流配电网纵联比较保护方法。该方法利用测量点电气量计算相应参考点的电压二次积分值,根据二次积分值的正负极性判断故障点是否位于测量点与参考点之间,以此作为保护单元的故障判断结果。纵联保护通过比较两侧保护单元的故障判断结果对被保护线路发生区内还是区外故障做出判断。利用PSCAD/EMTDC搭建了柔性直流配电网故障仿真模型,通过设置不同位置故障对所提方法的正确性进行验证。仿真结果表明,所提方法可以在故障全过程准确判断出区内还是区外故障,具有较高的可靠性、良好的适用性和较强的抗过渡电阻能力,对分布电容和噪声干扰导致的计算误差也具有良好的应对能力。