Research on Scheduling Strategy of Flexible Interconnection Distribution Network Considering Distributed Photovoltaic and Hydrogen Energy Storage

Distributed photovoltaic(PV)is one of the important power sources for building a new power system with new energy as the main body.The rapid development of distributed PV has brought new challenges to the operation of distribution networks.In order to improve the absorption ability of large-scale distributed PV access to the distribution network,the AC/DC hybrid distribution network is constructed based on flexible interconnection technology,and a coordinated scheduling strategy model of hydrogen energy storage(HS)and distributed PV is established.Firstly,the mathematical model of distributed PV and HS system is established,and a comprehensive energy storage system combining seasonal hydrogen energy storage(SHS)and battery(BT)is proposed.Then,a flexible interconnected distribution network scheduling optimization model is established to minimize the total active power loss,voltage deviation and system operating cost.Finally,simulation analysis is carried out on the improved IEEE33 node,the NSGA-II algorithm is used to solve specific examples,and the optimal scheduling results of the comprehensive economy and power quality of the distribution network are obtained.Compared with the method that does not consider HS and flexible interconnection technology,the network loss and voltage deviation of this method are lower,and the total system cost can be reduced by 3.55%,which verifies the effectiveness of the proposed method.

Operation Control Method of Relay Protection in Flexible DC Distribution Network Compatible with Distributed Power Supply

A novel operation control method for relay protection in flexible DC distribution networks with distributed power supply is proposed to address the issue of inaccurate fault location during relay protection,leading to poor performance.The method combines a fault-tolerant fault location method based on long-term and short-term memory networks to accurately locate the fault section.Then,an operation control method for relay protection based on adaptive weight and whale optimization algorithm(WOA)is used to construct an objective function considering the shortest relay protection action time and the smallest impulse current.The adaptive weight and WOA are employed to obtain the optimal strategy for relay protection operation control,reducing the action time and impulse current.Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method in accurately locating faults and improving relay protection performance.The longest operation time is reduced by 4.7023 s,and the maximum impulse current is limited to 0.3 A,effectively controlling the impact of large impulse currents and enhancing control efficiency.

Non-permanent Pole-to-pole Fault Restoration Strategy for Flexible DC Distribution Network

As the structures of multiple branch lines(MBLs)will be widely applied in the future flexible DC distribution network,there is a urgent need for improving system reliability by tackling the frequent non-permanent pole-to-pole(P-P)fault on distribution lines.A novel fault restoration strategy based on local information is proposed to solve this issue.The strategy firstly splits a double-ended power supply network into two single-ended power supply networks through the timing difference characteristics of a hybrid direct current circuit breaker(HDCCB)entering the recloser.Then,a method based on the characteristic of the transient energy of fault current is proposed to screen the faulty branch line in each single-ended power supply network.Also,a four-terminal flexible DC distribution network with MBLs is constructed on PSCAD to demonstrate the efficacy of the proposed strategy.Various factors such as noise,fault location,and DC arc equivalent resistance are considered in the simulation model for testing.Test results prove that the proposed strategy for fault restoration is effective,and features high performance and scalability.

中性点不接地柔直配电网的单极接地故障暂态过程分析及保护新方案

针对中性点不接地的柔直配电网分析了直流馈线发生单极接地故障的暂态过程,提出了单极接地保护新方案,能有效解决现有直流线路保护不能反应中性点不接地柔直配电网的单极接地故障问题。在单极接地故障的分析中,将故障发展过程分为子模块电容放电阶段和交流重新馈入充电阶段。基于叠加原理分析了子模块电容放电阶段的电流流通路径、直流馈线暂态零模电流的电流成分和变化规律,得到故障馈线暂态零模电流主要呈现衰减非周期分量特征、非故障馈线暂态零模电流主要呈现振荡衰减分量特征的结论;利用牛顿迭代法推导了交流重新馈入充电的时刻,分析了影响因素并计算了过渡过程持续的最短时间。基于子模块电容放电开始时刻至交流重新馈入充电时刻这一段的暂态特征提出单极接地保护方案。该方案利用直流母线出现的零模电压启动保护,利用零模电压极性实现故障选极,利用故障馈线暂态零模电流绝对值的第一个积分时段值大于非故障馈线的值、且呈现衰减非周期分量特征选出故障馈线。搭建仿真模型,对故障分析结果和保护方案的有效性进行了验证。

Two-stage Optimal Dispatching of AC/DC Hybrid Active Distribution Systems Considering Network Flexibility

The increasing flexibility of active distribution systems(ADSs)coupled with the high penetration of renewable distributed generators(RDGs)leads to the increase of the complexity.It is of practical significance to achieve the largest amount of RDG penetration in ADSs and maintain the optimal operation.This study establishes an alternating current(AC)/direct current(DC)hybrid ADS model that considers the dynamic thermal rating,soft open point,and distribution network reconfiguration(DNR).Moreover,it transforms the optimal dispatching into a second-order cone programming problem.Considering the different control time scales of dispatchable resources,the following two-stage dispatching framework is proposed.d dispatch uses hourly input data with the goal(1)The day-ahea of minimizing the grid loss and RDG dropout.It obtains the optimal 24-hour schedule to determine the dispatching plans for DNR and the energy storage system.(2)The intraday dispatch uses 15-min input data for 1-hour rolling-plan dispatch but only executes the first 15 min of dispatching.To eliminate error between the actual operation and dispatching plan,the first 15 min is divided into three 5-min step-by-step executions.The goal of each step is to trace the tie-line power of the intraday rolling-plan dispatch to the greatest extent at the minimum cost.The measured data are used as feedback input for the rolling-plan dispatch after each step is executed.A case study shows that the comprehensive cooperative ADS model can release the line capacity,reduce losses,and improve the penetration rate of RDGs.Further,the two-stage dispatching framework can handle source-load fluctuations and enhance system stability.

基于EWT改进限流电抗电压的柔性直流配电网故障保护方法

直流线路故障的快速可靠识别是柔性直流配电网稳定运行的关键技术。利用限流电抗器的边界条件特性,提出了一种基于经验小波变换(empirical wavelet transform, EWT)改进限流电抗电压的柔性直流配电网故障保护方法。首先,利用经验小波变换对直流线路电压进行高频分量提取,采用改进电压梯度算法作为启动判据。然后,针对不同故障下直流线路两侧限流电抗器的高频暂态电压的尖峰度不同,提出利用峭度算法识别区内、外故障的保护判据。最后,利用Teager能量算子,计算出正、负极线路的高频暂态电压的瞬时能量最大值之比,构成故障选极的判据。实验结果表明,该方法能够准确地区分故障极以及区内、外故障,对通信要求低,具有较好的抗干扰能力,在不同工况下均能够可靠工作,可较好地满足柔性直流配电网对保护的速动性与选择性要求。

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。

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。

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。

分布式交直流混联系统及自适应动态下垂技术研究

分布式交直流混联系统采用配电多区柔性组网技术及消纳提升策略,为分布式新能并网接入与潮流优化调度提供了高效可行手段。针对源荷功率消纳需求,首先提出分布式交直流系统架构及其能量管控运行模式,然后通过分析分布式交直流系统的等效数学模型及工频与高频环流的产生机理,提出考虑功率均衡控制和高频环流抑制的自适应动态下垂控制技术。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了分布式交直流系统的仿真模型并进行算例验证,仿真结果表明所提技术可在保持系统稳定性基础上实现源荷消纳提升和潮流优化调控。

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。

适用于中压柔直配电网的电容辅助型断路器

针对柔直配电网短路故障电流大且无电流自然过零点导致故障隔离困难的问题,提出一种基于电容辅助关断的混合式断路器。该断路器设置了两级限流结构,低阻限流模块用以故障初期快速限流、实现故障电流转移,高阻限流模块用以保证断路器的可靠关断,在保护启动过程及保护识别过程中均能起到限流作用。相比传统方法,电容辅助关断模块可以限制故障初期电流的发展,大大降低故障电流峰值与主断开关的关断电流,且其在正常工作时对主电路影响较小。最后,通过PSCAD/EMTDC建立六端直流配电网进行仿真分析,结果表明,所提断路器能够较大幅度限制故障电流,且同时满足经济性和实用性。

基于IGCT器件的配电网柔性直流互联策略

[目的]为了更好适应配电网发展,文章提出一种适用于土地资源紧张、负荷密集且不均匀地区基于集成门级换流晶闸管(IGCT)器件的中压配网柔性直流背靠背互联方案,并对该方案进行分析,给出合理的接线、设备选型及布置方案。[方法]比选了电气主接线、开关器件、换流器、直流变压器、桥臂电抗器等关键设备,以及设备布置。[结果]研究结果表明:采用直流变压器方案有较好的适应性,不含油,无消防问题,系统整体体积更小;开关器件采用IGCT器件、换流器、直流变压器采用“全桥+半桥”拓扑,桥臂电抗器采用干式铁心电抗,设备布置采用集装箱式,安装方便,便于进行标准化设计。[结论]所提供的方案在可行性、适应性、占地及成本均可满足实际要求,可为实际工程应用提供指导。

复杂多端柔直配电网短路故障全过程全网特征量计算方法

多端柔直配电网短路阻尼小、惯性低,系统中存在大量电力电子器件使得故障发展呈强非线性、阶段性特征,传统短路计算方法关注“点”和“线”的故障特征,难以顾及“网”级特性。为此,着眼短路故障从电容放电到交流侧馈流发展的全过程,系统引入直流故障口理论,首先利用阻抗的高频特性将故障网络合理化简,再经拉普拉斯反变换后得到电容放电阶段的故障电流时域近似解,并通过故障口阻抗求得全网特征量;在交流稳态馈流阶段,建立了换流器端口转移矩阵,经换相重叠修正后消去网络中的混联节点,进而得到适用于多端柔直配电网的稳态短路计算方法。最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建仿真模型,验证了不同故障位置及过渡电阻下所提短路计算方法的准确性。

柔性互联装备中零序电压注入的相间功率均衡控制

级联全桥加双有源桥结构的多端柔性互联装备可连接交流电网与多个直流电网,直流电网瞬时功率差异、子模块故障等问题均会导致并网电流不均衡与直流电容电压不均分。针对三相星型互联结构,采用注入零序电压的控制策略均衡相间功率,推导出不同功率需求下零序电压分量具体表达式,并量化分析注入零序电压的限制范围。最后搭建仿真实验平台,验证了该方法的有效性,仿真结果表明:在现有控制架构的基础上加入零序电压注入环节能够调配相间的功率以保证并网电流均衡,将不平衡度从6%降为1%,同时维持直流电容电压均分。

基于5G MEC组网的柔性直流配电系统终端暂态稳定时序逻辑仿真分析

针对现有方法存在的判断准确性和实时性较差的问题,提出基于5G MEC组网的柔性直流配电系统终端暂态稳定时序逻辑任务调度方法,采用该方法在仿真分析时进行合理的任务调度与资源分配,在此基础上,采用马尔科夫链构建终端暂态稳定时序逻辑仿真分析模型,以获取终端全部时间段的暂态稳定时序逻辑。经测试,该方法对柔性直流配电系统终端暂态稳定时序逻辑仿真分析的误差极值均小于2,加速比均高于0.9,能够满足准确、实时的仿真分析应用需求。

基于多目标粒子群算法的柔性交直流混合配网变电站检修工时预测

当多个变电站同时需要检修的情况下,受到多种因素限制,难以获取到准确的工时预测结果。为了合理安排工作班组,减少检修时间,设计一种基于多目标粒子群算法的柔性交直流混合配网变电站检修工时预测方法。以检修工时作为目标函数,检修过程中的时间段、检修互斥量、检修班组资源等作为约束条件建立柔性交直流混合配网变电站检修工时预测模型,设计多目标粒子群算法的系数寻优流程,完成变电站检修工时的预测。算例分析结果表明,该方法应用下的预测值与实际值之间标准曲线相关系数更接近1,平均绝对偏差和平均绝对百分比误差更小,预测偏差更低。