考虑灵活性的交直流混联配电网分布鲁棒优化运行

为适应未来配电网交直流混联的配电方式、应对新能源不确定性带来的运行灵活性调节量不足问题,提出一种考虑灵活性的交直流混联配电网两阶段分布鲁棒优化运行模型。首先,在交直流混联配电网架构下,分析其灵活性资源供需关系,定义上调/下调灵活性裕度指标;其次,综合考虑系统中各类约束,构建描述配电网经济性、新能源消纳性与灵活性的优化运行模型,结合数据驱动生成的风光典型场景,采用基于综合范数距离的分布鲁棒优化方法处理风、光出力不确定性,并根据优化变量的出力特性构建两阶段分布鲁棒优化运行模型;最后,对模型进行凸性转化与求解,通过修改的33节点交直流混联配电网算例验证模型的有效性。

基于改进分析目标级联法的交直流混联配电网分布式优化运行

交直流混联的配电方式是未来配电网的一种重要发展方向,为克服其中各子系统分属不同利益主体而带来的功率信息传递的限制,提出了一种基于改进分析目标级联法的交直流混联配电网分布式优化运行方法。首先,针对交直流混联配电网的直流、换流站和交流区域,分别建立包含自身区域运行优化与区域间交互功率运行优化的模型;其次,采用分布式优化的思想,将交互功率作为共享变量,对模型目标函数进行解耦,并在传统的分析目标级联法中引入一个平衡系数,来解决因惩罚乘数初值选择不当,子系统函数项与惩罚项权重不平衡情况下算法性能不好的问题,在一致性约束下迭代求解分布式模型;最后,通过算例仿真,进行模型的有效性、改进算法性能以及分布式模型通用性的验证。

基于混合粒子群优化的交直流混联配电网扩展规划算法

在交直流混联配电网建设过程中,主要采用传统的粒子群算法求解配电网扩展规划方案,容易陷入局部最优,使得最终生成方案的规划成本较高。因此,提出基于混合粒子群优化的交直流混联配电网扩展规划算法。针对配电公司和分布式电源运营商两个配电网运营主体,设计配电公司为主、运营商为辅的博弈关系图,并构建以系统经济性最优、DG利用率最大为目标的双层配电网扩展规划模型。考虑交直流混联配电网运营要求,设置设备投资约束、网络连通性约束和元件运行特性约束条件。结合粒子群算法和模拟退火算法组成混合粒子群优化算法,应用对双层规划模型进行迭代求解,输出最优交直流混联配电网扩展规划方案。实验结果表明:所提算法应用后得出的配电网扩展方案年规划成本仅为135.07万元,满足了配电网扩展经济性要求。

一种基于混合整数线性规划的交直流混联配电网多层优化调度方法

交直流混联配电网已经成为未来配电网发展的重要趋势,为了充分发挥交直流混合配电网在降低网损、减少运行成本、增强新能源消纳等方面的优势,提出一种基于混合整数线性规划的交直流混联配电网多层优化调度方法。该方法考虑到传统分布式调度优化由于优化模型非线性强、维数高而难以求解,通常存在着计算效率低、不收敛或者易陷入局部最优解的问题,首先对交直流混联电网进行结构分层,对每一层电网的潮流计算方程进行线性化处理,建立各层调度优化的线性化模型;然后采用目标级联法的思想对多层优化模型之间进行分布式协调,并利用混合整数线性规划方法对各子系统优化问题进行并行求解,得到最终的分布式调度优化结果;最后以IEEE 30节点为基础,建立一个典型的交直流混联配电网进行算例仿真,通过将所提方法与传统的集中式调度优化方法进行对比分析,验证了所提方法的正确性和优越性。

交直流混联配电网谐振交互作用分析

设备类型多样、拓扑结构复杂是交直流混联配电网的重要特征,传统方法通过对交直流侧子网等效建模进行谐振特性分析,不利于表征两侧子网间的交互作用。为此,提出了一种无须对子网进行等效的交直流混联配电网交互作用模型构建方法,可适用于两侧均为多节点分布的复杂电网,并通过分块矩阵体现交、直流侧节点电压与注入电流间的对应关系。基于该模型研究了两侧子网间的谐振交互作用机理,分析了谐振频率的交互规律和谐振幅值在两侧子网间、子网内部的谐振放大风险频域。最后,搭建了交直流混联配电网仿真模型,对所提方法和分析结论进行了验证,并从节点的谐振参与程度以及元件参数的敏感性方面给出了交互谐振抑制思路。

基于Dijkstra算法的混联配电网故障定位方法

在不明确故障区段的情况下,传统电网故障定位方法存在定位精准性差的问题。为此,提出基于Dijkstra算法的混联配电网故障定位方法。根据负荷节点划分混联配电网故障区域,构建初始行波抵达时间矩阵,通过计算每个设备记录时间确定初始行波抵达时刻最大误差。标记配电网母线和支路权值,并等效简化成赋权图。使用Dijkstra算法搜索赋权图最短路径,结合初始行波抵达时间求取故障最短距离,从而实现故障定位。实验结果表明,该方法在故障区段2-3中,相角为-1.09 rad,与实际统计结果存在0.1 p.u.的误差,证明其能够精准定位故障位置。

基于Dijkstra算法的混联配电网故障区段定位方法

由于现有方法对数学工具过度利用而忽略了故障的具体特征,造成选线与定位不精准而存在偏差的问题,提出一种基于Dijkstra算法的对于混联配电网故障区段定位方法。对混联配电网进行分析研究,总结出发生相间短路、单相接地故障时配电网表现出的特征,随后以可能导致该故障的某一元件位置为起始点,通过Dijkstra算法进行搜索,为更准确获得下一搜索的节点位置,引入代价函数将算法的均等式优先搜索转化为启发式路径搜索,搜索终点所在线路分支即为发生故障区段。在仿真实验条件下,构建小电流接地系统模型,采用所提方法完成模型的故障区段定位,最大定位误差为0.08 km,最小定位误差为0 km,定位结果与真实情况一致,证明了所提方法具有一定的可行性和准确性。

基于SOP的多电压等级混联配电网运行二阶锥规划方法

当前配电系统多电压等级共存,智能软开关(soft open point,SOP)的接入能够有效解决多电压混联场景下功率调节问题,全面提升配电网运行的灵活性。提出了一种基于SOP的多电压等级混联配电网运行优化方法,首先阐述了适用于多电压等级混联配电网的SOP基本原理;建立了基于SOP的多电压等级混联配电网运行优化模型,并将其转化为可有效求解的二阶锥规划模型;最后,在改进的实际配电网算例上分析验证文中方法的有效性。结果表明,通过调节SOP的运行策略,可以灵活调节不同电压等级馈线间功率,全面提升配电系统运行状态,改善配电网电压水平、平衡各馈线负载,提高配电网运行经济性。

基于小波包变换的混联配电网故障定位方法

通过改进现有基于行波模量速度差的单相接地故障定位方法,使之能够应用于参数复杂的架空线、电缆混联配电网。针对行波在混联配电网传播时突出的频散问题,通过小波包变换将行波分解到若干互不重叠的窄频带上,重构特定窄频带上的行波,从而更准确地标定各模量波头到达时刻。利用神经网络拟合故障距离与模量时间差的对应关系,结合故障点反射波头判定故障区段。该方法避免了复杂的波速度计算问题,提高了神经网络拟合的准确性。

基于神经网络和SVD的混联配电网单相接地故障定位研究

提出一种架空线-电缆混联配电网单相接地故障行波定位方法。针对混联配电网的复杂结构对现有行波定位法造成的困难,利用新的零模行波特征量配合分层结构神经网络实现故障定位。第1层为判定故障区段的神经网络模型,利用具有区段稳定性的混叠行波峰值时间实现故障区段判定;第2层为精确定位神经网络模型,在确定了故障区段的基础上,利用奇异值分解(singular value decomposition,SVD)优化表征行波能量,通过离线训练神经网络和在线行波能量补偿实现故障精确定位。采用PSCAD仿真和MATLAB编程运行,算例结果表明该方法能够准确地对混联配电网故障进行定位。

交直流混联配电网形态结构与应用场景研究

随着直流源荷的日益增加,考虑经济性等因素对交直流混联配电网进行研究具有重要意义。本文首先参照现有相关标准,总结直流配电网典型应用结构;然后针对连接交、直流配电网的关键设备,包括变流器、柔性软开关、电力电子变压器,从这3种交直流转换设备组网的角度出发,研究交直流混联配电网的形态结构及适合的应用场景。为构建新型交直流混联配电网提供参考。

基于配网重构的交直流混联配电网可靠性分析

传统10 k V等级供电区域为开环运行,并且区域之间联络开关都处于冷备用状态,一旦发生变压器故障,在联络开关闭合前负荷供电中断。同时变电站的主变设备设计容量大,主变压器平均负载率较低。一种好的解决方法是在传统10 k V交流配网中加入多端柔性直流互联装置建立交直流混联配电网。根据交直流混联配电网的特点,提出了一种适合于交直流混联配电网的可靠性评估方法,在保证系统可靠性的基础上,研究是否可以减小变压器容量冗余。建立了考虑备用元件的多端柔性直流互联系统的可靠性模型,采用支路交换法在变压器故障时进行配电网重构为负荷恢复供电。通过对加入多端柔性直流互联装置的10 k V配电网算例进行可靠性评估,结果证明了多端柔性直流互联装置接入配电网后,可以提高系统可靠性,同时根据系统配网重构的结果证明系统主变压器的设计容量可以减小。

交直流混联配电系统风险评估与多目标运行优化

含多端柔性直流的交直流混联配电系统在功率调节柔性、灵活性等方面具备众多优势,但柔性直流引入也导致系统中交流网及直流网之间风险相互耦合影响,加之考虑直流换流站电压源换流器的复杂多样控制模式后,交直流混联配电系统在风险评估与运行优化方面面临新的挑战。对此,首先充分考虑电压源换流器控制模式及交直流风险耦合影响,提出基于点估计的交直流系统快速风险评估方法,通过提取源荷输入随机变量的各阶矩信息构造估计点,对估计点进行少量确定性的交直流交替迭代潮流计算,快速估算出系统状态变量的概率分布,实现高效的系统风险评估。在此基础上,建立了以系统风险最低以及期望运行网损最小为目标的多目标风险平抑模型,并提出了一种改进的kriging元模型辅助的多目标灰狼算法对模型进行求解;针对多目标优化Pareto最优解集规模大、难以快速决策的问题,采用模糊聚类方法对多目标Pareto最优解集进行快速筛选。对含多端柔性直流互联的交直流混联配电系统进行算例分析,结果表明:所提出风险评估方法相比传统蒙特卡洛抽样方法,风险评估效率提升显著;同时通过交直流系统的协同优化,能有效降低系统运行风险,提高系统运行的可靠性和经济性。

基于灵敏度分析的交直流配电网无功补偿策略

通过无功补偿可以优化交直流混联配电网的电压分布,减少网络损耗,增大电网安全裕度,提高供电可靠性。在此背景下,为实现交直流混联配电网无功功率的定向补偿,直观地刻画系统的电压薄弱点,提出基于灵敏度分析的交直流混联配电网无功补偿方法。首先基于交替迭代法进行交直流混联配电网潮流计算,以获取潮流收敛后的雅克比矩阵,据此计算节点电压变化关于无功注入的灵敏度,选择灵敏度最大点作为无功补偿接入点;然后以系统低功率因数为目标,确定接入点的无功补偿容量;最后对某11节点系统进行算例分析,计算结果与和声算法相比,该方法计算耗时更短,补偿效果更优。分析结果表明该方法能以最小的补偿容量最大程度地提升系统电压水平,有效降低系统网损。

机理-数据融合驱动的互联变流系统故障诊断方法

三电平中点钳位型互联变流器,因其大容量、高电能质量等优势,已逐渐成为交直流混联配电网系统的主流能量变换装备。但其长期工作于大功率、时变负载、有限散热等恶劣工况,功率器件开路故障率高。同时,现有故障诊断方法多为单一机理或数据依赖,无法克服系统模型结构复杂、运行工况多变的难题,诊断准确性与快速性较差。为此,提出了一种机理-数据融合驱动的互联变流系统故障诊断方法。首先,基于三电平变流系统的机理模型,结合神经网络观测器,构建机理-数据融合模型以提高故障诊断精度。随后,分析了电流残差量在不同器件开路故障后的变化轨迹,总结出电流残差故障特征表进行开路故障诊断。最后,实验与硬件在环测试结果验证了所提方法的有效性。

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。

磁集成三端口电力电子变压器的改进控制方法

针对现有多端口电力电子变压器磁性元件体积大、功率变换单元多、成本高的问题,提出基于磁集成的三端口拓扑及控制策略。将传统拓扑的6个桥臂电感和大量的高频变压器集成为3个集成变压器,从而减小磁性元件体积。在变压器副边绕组接1个三相桥即可构建低压直流端口,极大地减少功率变换单元数目。利用桥臂电压的直流、工频和高频分量分别控制中压直流、中压交流和低压直流端口功率,实现多端口功率调控。为提高中压直流端口电能质量,将桥臂电压的高频分量设计为三相对称的六阶梯波,使其激发的电流分量在三相回路中相互抵消,从而实现中压直流端口高频电流纹波消除。最后,建立了4 MW仿真模型进行验证,结果证明了所提拓扑和控制策略的有效性。