Research of Three-Phase Unbalanced Treatment in Low-Voltage Distribution Network Based on New Commutation Switch

Low-voltage distribution systems in our country are mostly used in agricultural loads and household loads. The value and using time of these kinds of loads are uncontrollable, which lead to the three-phase imbalance in low-voltage distribution system, and seriously affect the quality of power supply. A new type of the commutation system and an improved quantum genetic algorithm (IQGA) are proposed in the paper. At last, the rationality and the efficiency of the method are verified by a practical example.

含储能接入的三相配电网分布式可再生能源可调度域建模与计算

分布式可再生能源(distributed renewable energy,DRE)发电可调度域用于定量描述电力系统适应DRE发电不确定性的能力。目前可调度域的相关研究聚焦于采用单相模型描述输电系统,鲜有讨论具有高阻抗比与三相不平衡特性的配电网,亦未计及储能系统广泛接入所带来的影响,因此难以准确地应用于新型配电网分析。针对上述问题,该文建立了含储能接入的配电系统可调度域数学模型,充分考虑了配电网相间耦合与三相不平衡特点以及储能系统的充放互补特性;采用凸包松弛和多面体外近似重构配电网交流潮流模型,并通过凸包络近似替代处理储能的互补松弛约束,得到配电网可调度域的多面体外近似模型,从而由自适应约束生成算法构建其线性边界。算例仿真结果表明所提出模型能较好地适应含储能接入的三相配电网可调度域分析,并验证了所提出方法的结果准确性与计算效率。

高比例分布式光伏接入下低压配电台区最大可开放容量多阶段评估方法

针对高渗透率分布式光伏接入低压配电网导致台区反向重过载、电压越限、三相不平衡等问题,提出了一种考虑高比例分布式资源接入的配电台区可开放容量多阶段评估方法。首先,分析了分布式光伏与负荷的逆调峰时序特性,考虑光伏超发引起台区反向重过载和电压越限约束以及三相不平衡对台区变压器负载能力的影响,提出了提升配电变压器负载能力的台区需求响应鲁棒优化模型。其次,考虑分布式光伏选相配置、电动汽车有序充电和柔性负荷需求响应,构建了高比例分布式光伏与电动汽车接入下配电台区最大可开放容量的选相配置-虚拟增容-校验修正多阶段协同评估模型。最后,基于嵌套列与约束生成算法(nested column and constraint generation algorithm,N-C&CG)将该模型转化为光伏选相配置优化、灵活性资源需求响应和上级变电站容量校验3个子问题进行交互式求解。通过典型配电台区仿真对比分析可知,所提方法能提升配电台区可开放容量9.84%以上,为配电网业扩报装配套接入方案优化和可靠运行提供了技术支撑。

基于半正定规划的交直流主动配电网三相有功无功联合优化

交直流主动配电网作为未来配电网的主要发展形态,实现其有功无功资源的协同优化控制具有重要的研究意义。然而配电网负荷单相接入和分布式发电三相功率不一致,将导致配电网三相不平衡现象越发严重。为了应对交直流主动配电网的三相不平衡问题,提出考虑相间耦合与三相不平衡度限制的三相有功无功联合优化方法。首先,建立考虑相间耦合的原始三相潮流模型并对其进行升维映射;其次,采用半正定松弛方法,推导了交直流主动配电网各子系统的完整三相潮流模型以及序分量形式下的三相电压不平衡度约束;再次,提出以总运行成本最小化为目标函数的交直流主动配电网三相有功无功联合优化模型;最后,采用改进IEEE 33节点、69节点、141节点和1056节点交直流配电网算例分析,验证了该文所提方法的有效性。

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。

基于数据潮流模型的高比例光伏配电网三相不平衡优化

随着分布式光伏的大规模接入,配电网固有的三相不平衡问题日益严重,给系统的电能质量、经济运行等带来不利影响。此外,高比例光伏的接入使得配电网的物理结构和运行方式更加复杂多变,导致当前依赖精确拓扑结构和线路参数的三相不平衡优化方法难以应用。因此,提出一种基于数据潮流模型的高比例光伏配电网三相不平衡优化方法。首先,采用基于双阶段注意力机制的循环神经网络方法建立数据潮流模型,拟合三相潮流约束中变量之间的函数关系。同时,提出图特征嵌入的方法将部分已知的拓扑信息嵌入到数据潮流模型中以提高拟合精度。其次,以训练后的数据潮流模型为基础重建配电网三相不平衡优化模型。最后,通过条件梯度下降方法求解该模型,以修改的IEEE33节点配电网络为例,验证了所提方法的有效性。

基于改进NSGA-3和不平衡潮流的配电网相序优化

低压配电网存在大量单相负荷,三相负荷不平衡会造成台区线路损耗增加,危害电网运行安全。提出一种基于历史数据的用户相序优化方法。使用台区用户的历史电压、电流数据构建台区不平衡潮流模型。针对台区一天内的运行状况建立用户节点电压平均不平衡度最小、台区线路损耗最小和换相次数最小的目标函数。提出含有正态分布交叉算子(normal distribution crossover, NDX)的改进非支配遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-3,NSGA-3),对用户节点的相序进行优化,以获得较好的种群分布并减少优化时间。然后从解集中选择最符合条件的一组解作为换相策略。最后以安徽省某配电台区实际用户数据为例,验证了所提方法可以有效地降低三相电压不平衡度,减小线路损耗。

基于改进蜉蝣算法的含分布式电源配电网无功优化

近年来,风光等分布式电源(distributed generation,DG)的大规模并网运行给主动配电网无功优化带来新挑战。首先,在对分布式电源无功调控特性进行分析的基础上,针对配电网单相、三相混杂的情况,文中分别建立了考虑三相平衡与不平衡情况下计及DG无功支撑能力的配电网无功优化模型。其次,在蜉蝣算法的基础上,利用Sobol序列生成超均匀分布的初始蜉蝣种群提高算法收敛性;引入自适应重力系数合理化搜索机制和基因突变以增加种群多样性;同时调整越界约束策略以减少无效计算,提出一种改进蜉蝣算法(improvedmayflyalgorithm,IMA)用于求解含DG的配电网无功优化问题,并给出具体的无功优化流程。最后,通过对改进后的IEEE 33节点和三相IEEE 33节点配电系统进行测试,验证IMA较于其他智能算法在无功优化计算中的优越性。结果表明所提模型和算法能够有效降低配网的有功网损和三相不平衡度,提高各节点的电压水平。

基于三相-单相交直交变换器的配电网供电方式研究

针对配电网三相不平衡,提出了一种基于三相-单相交直交变换器的配电网供电方式。将配电变压器低压侧的三相交流电整流为直流,进而逆变为单相交流电连接至用户,并增设了滤波器。从建设投资、运行维护费用两方面分析了所提出供电方式的经济性,给出了提高三相-单相交直交变换器运行可靠性的措施。在供电半径与用户负荷分布相同的条件下,利用PSCAD/EMTDC分别建立了三相四线制和三相-单相交直交变换器的仿真模型,进行了多种三相不平衡工况的仿真,对比分析了用户的电压偏差、线损等,给出了所提供电方式的适用场合。分析及仿真结果表明,三相-单相交直交变换器供电方式可以改善配电网电能质量。

基于变电站稳态监测信息的小电阻接地系统单相接地检测性能提升方法

为了利用已有硬件资源提高小电阻接地系统单相接地选线性能,研究了基于变电站自动化系统的全局稳态监测信息用于单相接地选线的方法。推导单相接地时母线零序电压和各条线路的零序电流,计算极端情况下单相接地故障线路与健全线路的零序电流幅值之比,提出单相接地选线方法,指出以线路的零序电流作为单相接地选线的启动条件,并给出零序电流的整定原则,计算零序电流整定值下能够启动的最大过渡电阻。结合实例对所提方法进行验证,结果表明利用变电站自动化系统的稳态监测信息能够显著提升小电阻接地系统单相接地检测性能。

基于智能软开关的三相不平衡配电网动态重构策略

针对单相分布式电源(DG)的接入会加剧配电网不平衡程度、增大网络损耗,且在严重不平衡时影响系统安全运行的问题,提出计及智能软开关(SOP)的三相不平衡配电网动态重构策略。首先,构建考虑SOP和DG电流不平衡度约束的三相不平衡配电网动态重构模型;然后,针对模型的非凸性将原模型转化为混合整数线性规划模型;最后,对改进的IEEE34节点配电网和某地78节点实际配电网进行算例分析,结果表明所提模型和策略可在保证配电网的安全运行的同时提升配电网的经济效益。

基于预测滚动的有源低压配电网三相不平衡治理方法

针对传统治理模式存在的控制时效性低以及与有源配电网不兼容等问题,该文提出了一种将负荷换相预决策和滚动优化相结合的三相不平衡治理方法。首先,分析了分布式电源对低压三相不平衡的影响机理。在此基础上,提出三相电流不平衡治理的预决策方法,在负荷换相预决策模块中采用降噪回归模型进行短期负荷预测,并利用启发式算法进行馈线电流平衡优化。进而,考虑到预测模型的学习能力有限,提出了三相电流不平衡治理的滚动优化的原理与方法。最后实例仿真分析表明,所提方法不仅能在新能源分布式接入的台区中获得较好的平衡效果,而且在没有历史数据或实时数据的情况下,预决策模块或滚动优化模块的独立工作仍能具有三相不平衡抑制能力。

基于线性规划的中低压不平衡配电网电压无功实时优化

高间歇性、高波动性分布式电源(distributed generation,DG)的持续大量接入给配电网的无功电压管理带来严峻挑战,对无功优化的时效性提出了更高要求。现有电压无功控制研究普遍基于单一电压等级和三相平衡网络模型假设,但实际中低压配网两侧的DG、负荷通过配电变压器的耦合互动不断加剧。同时,由于换相缺失、线路不对称布置、负荷及DG不均匀接入等因素,配电网不平衡特性日益加剧,沿用单一电压等级和三相平衡网络可致电压无功控制决策结果不合理甚至不可行。为此,提出一种基于线性规划的中低压不平衡配电网电压无功实时优化方法。具体通过中压配网静止无功发生器(static var generator,SVG)和低压配网分布式光伏逆变器的协调控制,在满足电网运行约束和控制设备能力约束的情况下,实现中低压不平衡配电网节点电压偏差的最小化。同时,为满足高间歇性DG接入对电压无功控制实时性的要求,对上述非线性电压无功优化问题进行线性化逼近,并采用CPLEX求解器对相应线性规划问题进行有效求解。最后,基于某澳大利亚真实配网开展24h仿真,验证了所提基于线性规划的中低压不平衡配电网电压无功实时优化的有效性和优越性。

考虑换相软开关三相不平衡调节的主动配电网多目标运行优化

由于三相负荷的日益不平衡,主动配电网中的功率损耗和三相电压相位不平衡问题日益严重。作为一种可取代传统联络开关的电力电子设备,智能软开关为减少网损与缓解不平衡问题提供了潜在方案。为此,引入三相四线制的背靠背电压源型变流器作为智能软开关的拓扑结构,同时针对该拓扑设计了相应的换相控制策略。在此基础上,提出了以减少网损和缓解电压不平衡度为优化目标的基于三相四线制换相软开关的主动配电网多目标优化运行模型;应用对称半定规划算法,通过凸松弛将原始非凸非线性模型转换为便于求解的半正定规划模型,该模型可对三相电网进行三相解耦与分析。最后,在改进的IEEE 123节点系统中进行案例研究,验证了所提模型及其求解算法的可行性和有效性。

考虑三相负荷不平衡的10kV配电网电压损耗计算模型

单相负荷和三相不对称负荷大量接入10 kV配电网所引起的低电压问题日益严峻。为了量化三相不平衡度对配电网电压损耗的影响,并着眼于工程实际,提出了一种考虑三相负荷不平衡的10 kV配电网电压损耗计算模型。通过分析配电线路电压损耗的产生原理,并结合负荷矩的概念,建立了配电线路电压损耗计算的数学模型。考虑三相负荷不平衡对台区变压器电压损耗的影响,并分析三相不平衡度与台变电压损耗的定量关系,建立了三相负荷不平衡下台变电压损耗计算的数学模型。最后,利用某典型低电压台区监测数据进行案例分析。结果表明,所提模型可以有效计算三相负荷不平衡下的10 kV配电网电压损耗,具有实际工程应用价值。

基于永磁切换开关的有序平衡充电系统

充电桩建设是国家基础设施“新基建”项目之一。由于电力负荷的不确定性和汽车充电的随机性,大规模充电桩负荷造成的线路过载、三相负荷不平衡、电压下降等问题更加突出。以住宅小区的慢速充电、常规充电模式为对象,研究了基于永磁切换开关的电动汽车的负荷平衡、有序充电控制系统,可有效解决电动汽车大规模接入导致的上述问题。

基于空间最短距离算法的三相不平衡人工翻仓治理策略

随着社会的发展,人们对电能质量的要求越来越高,而配变台区三相负荷不平衡会对配电网的供电安全性、供电质量和经济运行产生不良影响,是低压电网运行的薄弱环节。通过将空间最短距离算法应用于三相不平衡治理策略研究中,完成了同站配变三相不平衡人工翻仓治理,为配电网三相不平衡科学治理提供了新的可行方案。

低压配电网三相不平衡监测系统的设计与调试运行

本文主要探究了三相不平衡监测系统的设计内容与调试效果。该系统的硬件部分主要由信号调理电路、ADS8364数模转换器、EM310通信装置等组成。三相电压和三相电流经调理电路后转化为ADS8364可识别的电压信号。经过数据处理后利用EM310通信模块将结果发送至数据中心,在显示器上呈现出来。本文在实验室环境下进行了10 kV配电网三相不平衡监测系统的调试运行,结果表明该系统能准确反映电力系统中三相不平衡情况,达到了设计预期。

低压配电网三相电压不平衡分析及抑制综述

在低压配电网中单相负荷的随机性和不确定性导致电网的电能质量问题愈发严重,针对三相电压不平衡对电网带来的安全稳定问题越来越凸显,着眼于三相电压不平衡产生的原因及现状分析,探讨提高检测不平衡电流的精度和速度的方法,以便对三相电压不平衡进行更好的治理,同时提高电力系统电能质量,确保电网安全稳定运行。

配电网三相不平衡过电压有源抑制方法研究

分析三相不平衡电压的产生机理,提出有源抑制方法,设计了有源逆变装置,等效为可控电流源,安装在中性点与地之间,优化控制注入电流的大小和相位,能强迫电网三相电压平衡。仿真分析和样机实验测试结果表明,该方法不需要测量线路对地参数,抑制三相不平衡过电压速度快、准确度高,甚至能将中性点位移电压抑制到零。