考虑网络增容与无功支撑的混合型智能软开关优化配置

传统智能软开关(SOP)替换联络开关的工作模式使得支路传输功率完全受到SOP容量约束,限制了含高比例分布式光伏配电网的潮流转移能力。为此设计了结构灵活、控制模式可变的混合型智能软开关(HOP),并提出了考虑网络增容与无功支撑协同的HOP优化配置方法。分析了HOP在不同支路传输容量下的4种控制模式,并建立了考虑联络线和SOP功率流向的HOP功率模型;为获得光伏出力和负荷需求代表性场景,提出了基于堆叠自编码器特征提取的场景生成方法;考虑到HOP联络开关状态对潮流和网络拓扑的影响,推导含HOP的支路潮流方程约束,建立了考虑配电网重构的HOP优化配置模型,并通过线性化处理将优化配置模型转化为混合整数线性规划问题。算例结果表明HOP能够应对支路增容需求,降低配电网规划成本,提升分布式光伏消纳能力。

含SOP的交直流混合配电网日前优化调度

为实现交直流混合配电网的高效运行,提出一种含智能软开关的交直流配电网优化调度方法。在对应用于交直流配电网的智能软开关工作原理进行阐述的基础上,建立含智能软开关的交直流配电网优化调度模型。通过线性化和凸松弛技术,将所建立的非线性优化模型转化为二阶锥规划模型,并且采用改进的50节点算例分析验证模型的有效性。算例结果表明,基于所建模型得到的智能软开关运行策略能够降低配电网运行损耗及改善电压越限的情况,显著提高混合配电网的经济性。

计及SOP损耗的交直流配电网三相区间状态估计

随着分布式电源及智能软开关(SOP)等新型设备投入配电网运行,需要对交直流配电网进行精确的状态估计。首先构建了交直流配电网的区间状态估计模型,考虑三相不对称性与交直流之间的耦合;其次,为计及SOP的损耗,增设SOP两侧支路电流作为状态变量,完善了区间状态估计中的雅克比矩阵;最后采用基于迭代运算的线性规划方法进行区间状态估计。在修改IEEE33节点算例上进行仿真,结果表明所提方法能保证计及SOP损耗的状态估计结果的准确性。

基于SOP和VSC的交直流混合配电网多时间尺度优化控制

智能软开关(SOP)、电压源换流器(VSC)等电力电子设备具备快速灵活的功率调节能力,能够有效应对分布式电源带来的随机性和波动性。本文分析了含SOP和VSC的交直流混合配电网基本结构,针对高渗透率分布式电源接入带来的高损耗和电压越限问题,提出了一种多时间尺度协调控制方法。在日前时间尺度上,针对离散的开关变量与连续的SOP、VSC功率,以降低损耗为优化目标建立分层协调调度模型;在日内短时时间尺度上,针对电压越限风险情况,以控制电压为优化目标快速调整SOP、VSC功率。采用基于蚁群算法和原对偶内点法的混合优化算法对所提出的模型进行求解,实现联络开关与SOP、VSC功率的联立优化。通过算例仿真验证了所提模型和算法的有效性。

交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略

交直流配电网中受端弱交流配电网电压调节能力较弱,需要直流配电网提供功率支撑,而直流配电网受到自身和交流配电网的双重影响,导致直流电压偏差较大且低惯性特征更加明显。对此,文中引入柔性多状态开关(SNOP),并提出一种交直流电压自适应控制策略。首先,分析交流电网电压扰动对直流电压动态响应和惯性调节过程的影响机理,通过设计电压前馈控制方法有效抑制了扰动作用。其次,针对弱交流配电网调节能力不足的问题,设计自适应功率补偿控制方法,使得SNOP能够根据工作点处电压变化量自适应地补偿功率缺额,同时分析了该功率需求对于直流电压偏差的影响;在此基础上针对直流系统,综合考虑直流电压偏差与电压变化率设计了改进的自适应虚拟惯性控制方法,并分析主要控制参数变化对直流系统稳定性的影响,提升了直流系统惯性。最后,在MATLAB/Simulink中搭建交直流混合配电网仿真模型,验证了控制策略的有效性。

基于混合载波调制的三电平ANPC逆变器开路故障容错控制策略

与二极管中点箝位型(neutral-point-clamped,NPC)逆变器相比,有源中点箝位型(active NPC,ANPC)逆变器具有零电平下的冗余开关状态,增加控制自由度和容错运行能力。为进一步提高三电平ANPC逆变器的可靠性,提出一种基于混合载波调制技术的容错控制方法,通过改变参考调制信号和载波信号,可以实现单个和多个功率器件开路故障下的多模式容错运行,采用改进的零序电压注入法,维持正常和容错运行模式下直流侧电容电压的平衡,并抑制中点电位的低频脉动。所提方法不需要增加额外的功率器件和传感器,可以提高三电平ANPC逆变器的可靠性和输出性能。仿真和实验结果验证所提容错控制策略的可行性和有效性。

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。

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。

混合型背靠背智能软开关技术

基于背靠背电力变换器的智能软开关(SOP)能柔性、快速、精确调控配网潮流,实现配网电压、网损等多控制目标统一优化管理,同时具备故障隔离和故障恢复功能。但该型SOP的供电恢复范围受限于其自身容量,难以满足全部停电用户供电需求。文中提出了一种由小功率背靠背电力变换器与负荷开关并联组成的低成本混合型SOP。正常工作模式下,仅由背靠背电力变换器调控系统潮流及电压分布;线路故障模式下,由负荷开关承担供电恢复功能,且故障清除后通过灵活调控背靠背电力变换器实现闭环运行工况下负荷开关的零电流开断,增加负荷开关使用寿命,降低成本。最后,通过仿真验证了混合型SOP的供电恢复能力以及零电流开断技术的有效性和可行性。

基于柔性多状态开关的混合配电网能量管理策略与控制方法

基于柔性多状态开关(SOP)的交直流混合配电网能量管理控制方法是保证其高效、可靠、灵活和可控性的关键技术挑战。为了减少SOP非必要交换功率,并最大限度地利用可再生能源,提出了一种新的能量管理策略。该策略优先考虑可再生能源输出功率的使用,并辅以交直流子网储能的相互支持。交直流混合配电网并网运行划分为20种运行模式。基于能量管理目标生成了不同运行模式下交直流子网储能单元参考指令。针对传统交直流母线并联变换器的下垂控制电压压降和环流问题,提出了交流母线电压压降补偿方法和环流抑制方法。最后,通过仿真软件建立了基于SOP互联的交直流混合配电网仿真平台,仿真结果验证了该平台的可行性和有效性。

考虑储能-智能软开关的主动配电网混合时间尺度鲁棒优化

随着配电网中光伏(photovoltaic,PV)发电渗透率增大,由于源/荷分布不均衡引起的馈线功率急剧波动、电压越限问题时有发生。提出一种考虑储能-智能软开关(soft open point,SOP)、光伏逆变器及无功电压控制(var/voltage control,VVC)设备的主动配电网混合时间尺度鲁棒优化方法,以提高配网运行的经济性和稳定性。首先,通过在配电网线路末端间引入储能元件与SOP相结合(E-SOP)的柔性互联装置,建立计及多种调压设备的配电网日前-日内鲁棒优化模型;其次,建立基于鲁棒条件下的时序电压灵敏度逆变器下垂控制模型,以应对PV发电随机性强所带来的风险,达到维持系统电压稳定性、平衡配电网源/荷分布的目的;最后,以改进的IEEE 33节点系统为例进行仿真算例分析,验证了所提方法的有效性。

基于多端SOP的交直流混联配电网多目标运行优化方法

分布式电源与新型电力电子设备在配电层面的普及将使得未来系统中直流环节大幅增加,改变有源配电系统的网络结构与运行方式,交直流混联系统的安全与经济运行成为新的问题。本文提出了一种基于智能软开关的交直流混联配电网多目标运行优化方法,利用智能软开关实现交直流系统的柔性互联,由于多优化目标存在互相制约可能,采用NSGA-Ⅱ算法求解帕累托前沿并通过评价分析确定最优运行策略,以提高交直流混联系统运行经济性并改善电压运行水平。最后,在改进的台湾配电网算例上,对本文方法的正确性与有效性进行验证,通过调节智能软开关的运行策略,交直流混联配电网运行经济性显著提高,缓解了电压越限情况。

基于混杂系统建模的柔性多状态开关控制策略

柔性多状态开关(soft open point, SOP)与传统联络开关相比功能更多,响应速度更快,是实现电力网络柔性互联的重要装置之一。SOP中开关器件的存在使系统运行状态在连续系统和离散系统间来回切换,提出对SOP采用更为合适的混杂系统模型进行建模控制。首先对各端口的8种开关模态进行分析,然后将1个工频周期分为12个子区间,通过系统连续状态量和各开关模态的关系推导出各子区间内开关模态的切换规则,依据切换规则设计了离散控制器,根据连续状态量相互之间的转换关系设计了连续控制器,综合得到了各端口在不同运行模式下的混杂控制器,最后在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,通过与传统建模控制方法的仿真对比,验证了所提方案的有效性。