基于最优场景生成算法的主动配电网无功优化

针对间歇性分布式电源输出功率的不确定性和随机性,提出采用Wasserstein距离指标和K-means聚类场景削减技术生成最优场景,将随机优化问题转换为确定性优化问题。建立了风—光—荷多场景树模型,并以有功网损最小、电压偏差最小作为目标函数,考虑储能荷电状态约束影响,建立含间歇性分布式电源的主动配电网无功优化数学模型,并采用人工蜂群算法对模型进行求解。仿真分析得出基于Wasserstein距离指标和K-means聚类场景削减技术生成的最优场景能较精确地体现分布式电源有功出力的随机特性。最后,以IEEE-33节点配电系统为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性和可行性。

基于机会约束规划的含电动汽车主动配电网能量管理方法

针对含电动汽车(EV)和分布式光伏的主动配电网(ADN),提出了一种基于机会约束规划的能量管理方法。首先,基于EV用户的出行特性和需求,构建了基于分段线性化的EV智能充放电决策模型;其次,通过支路潮流模型与二阶锥松弛,构建了含EV与分布式光伏的ADN一体化数学模型,EV集群作为灵活可控单元主动参与ADN的能量管理;然后,为了充分考虑分布式光伏的不确定性,采用机会约束规划方法描述了含不确定性参数的数学模型,并对模型中的机会约束条件进行确定性转换;最后,考虑不同城市功能区内含EV与分布式光伏的ADN场景,进一步对比分析了不同的机会约束条件置信水平下EV对ADN经济安全运行的影响。仿真结果表明,适度降低机会约束条件的置信水平能在保证EV用户出行需求的同时充分地挖掘EV充放电行为的灵活性,进一步实现ADN的灵活运行。

含智能软开关的主动配电网3阶段鲁棒电压控制方法

为了解决大规模光伏接入主动配电网后引起的节点电压越限和波动的问题,提出了一种含智能软开关(soft open point,SOP)的主动配电网3阶段鲁棒电压控制(three-stage robust voltage control,TSRVC)方法。该方法的第1阶段考虑了长时间尺度下光伏出力和负荷的不确定性,对有载调压变压器的分接头位置和电容器组的投切组数进行了鲁棒优化;第2阶段根据光伏和负荷的短期功率预测结果,对各个SOP的有功功率和其电压-无功下垂曲线进行了优化;第3阶段根据节点电压的实时测量值和上一阶段优化得到的电压-无功下垂曲线,动态地调整各个SOP的实时无功功率输出。最后,在改进的IEEE 33节点算例上进行了仿真,结果表明:所提3阶段鲁棒电压控制方法可以充分应对光伏出力和负荷的不确定性,将节点电压有效控制在理想范围内的同时,能够显著降低系统的运行损耗,实现含高渗透率光伏配电网的电压控制。

城轨车辆牵引过程对配电网电能质量的影响分析

针对以谐波电流95%概率值和电压短时闪变值为指标的城轨电能质量传统评估方法时间粒度大的问题,提出基于小波包变换预处理的改进Hilbert-Huang变换(WPT-HHT)方法分析车辆牵引过程谐波电流时变特性。利用小波包变换的分频特性对检测信号进行预处理,避免了经验模态分解出现模态混叠的问题;分析了检测信号频率波动对瞬时电压d-q分解法计算精度的影响,推导了频率波动情况下的误差公式。采用瞬时电压d-q分解法提取车辆牵引过程网侧电压闪变包络线。对北京地铁一号线某牵引变电站24 h实测录波数据进行了算例分析,结果表明了所提方法的有效性。

基于电动汽车无功补偿的配电网电压调控策略

大规模电动汽车充电负荷将加重局部配电网节点电压偏离标称电压程度,且在时间和地点上具有随机性,传统无功补偿方式虽能解决上述问题但经济性较差。因此,提出了一种基于电动汽车无功补偿的电压调控策略,该策略通过有效调节充电机的运行功率因数,对节点进行无功补偿的同时改变充电有功功率,从而在保证节点电压安全稳定的同时又不降低配电网经济性。通过分析符合国内一二线城市特征的工作区域的出行行为特性和充电机变功率因数运行特性,计算了充电机运行功率因数的可调控范围,进而提出了以接入某节点的所有电动汽车充电机运行功率因数为优化变量,以减小节点电压与额定值差距、减小电压波动、电动汽车单位时间段内充入电量尽可能多为优化目标的节点电压调控模型,并采用免疫优化算法对该模型进行求解。最后以实际局部配电网为例,通过仿真验证了该策略的有效性。

面向局域配电网的电动汽车充电控制系统

根据局域配电网的特点,建立了满足电网和电动汽车用户需求的充电控制系统模型。该系统包括充电分时电价时段划分模块、有序充电模块和用户响应评价模块。充电分时电价时段划分模块利用模糊聚类和曲线特点辨识的方法,并结合用户响应评价模块的分析结果,对充电分时电价进行了时段划分。根据时段划分的结果,有序充电模块以用户充电费用最低和尽早充电以及电网负荷曲线方差最小为目标对电动汽车进行有序充电管理。对充电控制系统进行了建模仿真,仿真结果表明:与即来即充的无序充电结果相比,该系统不仅以最低的充电费用完成用户的充电需求,而且利用电网昼夜负荷较低处充电,合理分散了用电高峰期电动汽车的充电功率。

一种配电网故障区段定位的改进矩阵算法

分析了现有配电网故障定位矩阵算法存在的问题,提出一种配电网故障区段定位改进矩阵算法。该方法以网络关联矩阵描述馈线区段和测控点的拓扑联接关系,根据故障发生时与故障馈线区段相连测控点的故障过电流特征,形成一种适用于各类型馈线区段故障判定的统一判据。该算法判据形式统一、计算量小,省去了规格化处理与多次设定正方向的过程,能够解决环网故障、馈线末端故障、多电源网络多重故障定位等问题。

基于改进CGA的配电网重构

针对遗传算法易早熟收敛和易产生大量不可行解的问题,提出了一种基于改进的克隆遗传算法(CGA)的配电网重构方法.该方法对克隆遗传算法进行了3点改进:通过简化网络结构,缩短了算法中染色体的长度;采用基于环路的编码方式,避免了产生大量不可行解;改进克隆遗传算法的选择算子、基因移位和突变操作,克服了早熟收敛的问题,提高了算法的收敛速度.本文以网损最小为优化目标对算例进行了重构,同时与基于遗传算法及粒子群算法的配电网重构进行了比较,算例结果表明:改进的CGA具有较高的寻优性能,应用于配电网中可以起到减小网损的作用.

基于TASSA-Mg LSTM的配电网线损预测方法

为更精确地预测配电网线损,提出了一种基于瞬态自适应麻雀搜索算法TASSA(transient adaptive sparrow search algorithm)优化Mogrifier LSTM(Mg LSTM)的配电网线损预测方法。首先通过斜率灰色相关性分析方法,得到12个电气特征参数与线损之间的关联度,并经过配电网数据的预测校验,确定最佳的电气特征参数体系。然后使用TASSA优化Mg LSTM神经网络中4个重要参数,确定最佳的Mg LSTM网络结构,进而构建基于TAS⁃SA-Mg LSTM的神经网络线损预测模型。最后,通过甘肃省某地区配电网进行实例分析,验证了所提方法具有较高的预测精度。

计及风电出力不确定性的配电网保护策略研究

随着配电网中风电渗透率的不断提高,配电网的拓扑结构有了很大的变化,传统的配电网保护受其影响严重,将会出现保护可靠性和灵敏性降低以及选择性失效等问题。同时,风电的出力及运行特性易受风速、风向等自然条件的影响,具有不确定性,加剧了保护的复杂程度。通过分析风电的运行特性及其接入配电网后各故障电流的分布情况,提出了一种适用于不受其接入风电出力不确定性影响的配电网的分区域保护方案,并以某含风电的10 kV配电网为例,通过仿真分析,验证了该方案的有效性。

基于阻抗谱重构技术的电池健康状态快速估计方法

电池健康状态(state of health,SOH)是保证系统安全稳定运行的关键,健康状态估计不准将影响电池的使用性能,甚至引发电池滥用等问题。电池电化学阻抗谱通过宽频范围内电池的阻抗特征来反映其内部的电化学过程,蕴含了大量电池老化信息,已经逐渐成为分析锂离子电池性能的有力工具。然而,传统的电池阻抗谱测试方法耗时长、成本高昂。为此,以实现锂离子电池的精细化检测与健康状态快速评估为目标,围绕基于电化学阻抗谱重构技术的电池健康状态估计方法展开研究。通过逆重复最大长度序列设计多频电流激励信号,实现了电池阻抗谱的快速测试。采用连续小波变换开展阻抗谱重构,从而获取目标频率范围内的电池阻抗信息,整个过程耗时小于4.5 min。通过不同老化状态电池在特殊频率点下的重构阻抗幅值建立经验模型,实现了电池健康状态的快速准确评估。

大数据技术在主动配电网中的应用综述

主动配电网实现主动运行和主动管理需要全景的配网状态数据。随着智能电网的建设,特别是用电采集系统、在线监控系统的实施和应用使电网公司的数据量达到PB级,进入大数据时代。如何高效利用这些数据实现与用户的互动,解决分布式能源消纳是当前的研究焦点。文章首先概述了当前主动配电网中的大数据类型及特点;然后列举了当前在工业产业界广泛应用的大数据技术,分析了这些技术在主动配电网中可能的应用及挑战;最后结合主动配电网在能量优化调度、状态分析评估、保护控制及需求侧管理方面的应用需求,对大数据技术可能的应用场景做了展望。

基于下垂控制的微电网变流器并网运行控制方法改进

基于下垂三环控制的微电网变流器并网运行时,电网电压存在的谐波分量将恶化微电网变流器输出电流。在不增加下垂三环控制环节的基础上,通过对传统控制方法中电压控制环的改进,提出一种简单有效地抑制微电网变流器输出电流谐波的方法。分析了传统下垂三环控制策略输出电流谐波产生的原理,将传统策略中电压调节器进行相应重组,在不影响基波输出阻抗的前提下增大微电网变流器对应谐波阻抗。分析了谐波调节环节谐振系数和截止角频率与抑制精度和抑制带宽的关系。仿真和实验结果表明,在相同电网谐波环境下改进方法能将微电网变流器对应输出谐波电流约降低至传统方法的15%,验证了该方法的正确性和可行性。

面向能源互联网的配电系统规划关键问题研究综述与展望

处于能源互联网环境下的配电系统,受交通系统、天然气系统等多系统交互影响,是能源互联网运行过程的核心环节。结合能源互联网内涵与特征,分析了能源互联网环境下的配电系统关键技术特征,提出从微电网规划、主动配电系统规划、配电系统与天然气系统协同规划、配电系统与交通系统协同规划4个关键技术领域对面向能源互联网的配电系统规划理论进行研究的思路。综述了配电系统规划过程中各个关键技术领域的研究成果,深入探讨了目前规划方法中需解决的规划模型、求解算法、不确定因素处理等关键理论问题,并针对相关领域进行了展望。

微电网孤岛工况下基于四桥臂变流器的不平衡负载分配策略

为实现负载功率的合理分配,微电网中的变流器并联运行时通常采用基于有功功率-频率、无功功率-电压的下垂控制策略。随着系统中不平衡负载的增加,传统的下垂控制策略已不能保证不平衡负载电流的准确分配。为解决上述问题,本文采用三相四桥臂作为微电网变流器拓扑,分析了负载电流不平衡分量的分配机理以及零序环流的产生原因,提出一种基于负序、零序虚拟阻抗的电流均分策略。该策略与正序功率下垂控制结合,通过设置各序的虚拟阻抗以减小线路阻抗对变流器负载电流分配的影响,实现对负序、零序电流的合理分配。最后,通过实验对所提出的并联控制策略进行验证。实验结果表明,在不平衡负载工况下,采用该控制策略的四桥臂变流器并联运行稳定,能够实现对负序、零序电流的准确均分,并有效抑制零序环流。

基于低频阻抗谱和健康特征融合的锂离子电池健康状态主动探测方法研究

准确的健康状态估计对锂离子电池管理具有重要意义。健康状态通常用衰退后的容量来表征,传统的容量估计主要被动采集电池的电压、电流和温度三种信号,进而提取与容量相关的特征,对充放电曲线的完整性和规则性要求较高。所提出的方法基于充电过程中探测的低频阻抗谱,提取五个健康特征,其中包含三个新的具有物理意义的健康特征,分别为修正的Warburg因子、伪锂离子扩散状态以及其经验模态分解后的残值,在锂离子电池内部动力学特征与外部老化特征之间架起了一座桥梁并且与容量具有强相关性。锂离子电池容量估计模型优化前决定系数R^(2)不到0.6。通过健康特征融合,从整体角度考量变量组间的相关性,能够大幅度提高模型估计精度,决定系数R^(2)可以达到0.935 7,RMSE为0.374 9 mAh和MAPE为0.836 2 mAh。

不平衡交流电网模块化多电平变流器特性分析及环流抑制方法

高压直流输电系统中的模块化多电平变流器的安全稳定运行是当前的研究热点。当交流侧出现不平衡时,通常需要对环流及直流侧脉动分别进行控制。因此,针对不平衡交流电网的情况,首先利用桥臂瞬时功率方程分析直流侧波动状态;其次,再通过不平衡下的调制函数及子模块端口电压方程,推导出整个桥臂模块电压波动表达式及环流表达式。分析得到正、负、零序2倍频波动分量贯穿桥臂,以此提出一种无需正负序分离和坐标变换的分相控制的环流抑制策略,以同时消除桥臂环流及直流电流的脉动。最终,通过傅里叶分析对不平衡下的系统特性进行了验证,并利用Matlab及实验平台对所提出的控制策略进行了仿真和实验验证。

一种可实现微网系统快速平滑并网的主动同步控制策略

为实现微网系统从孤岛运行模式到并网运行模式的平滑过渡,微网与主电网的同步是首要考虑的问题。提出了一种新型基于锁相环原理的主动同步控制策略,该方法通过主动调节微网母线电压的频率、相角和幅值跟踪主电网电压,从而减小并网时刻的电压偏差,达到孤岛模式向并网模式的平滑过渡。同时,采用电压矢量叉积作为鉴相器,微网频率和相角可同时快速有效地跟踪电网频率和相角。并且该方案不需传递相位等时域信号,仅需依赖于低带宽的通信,原理简单、易于实施。最后,实时硬件在环仿真与实验结果表明,该控制方案可实现微网快速平滑并网。

基于一维空间矢量调制的多电平逆变器共模电压抑制技术研究

多电平逆变器广泛应用于新能源发电、交流传动等领域,而共模电压带来的漏电流不仅会导致光伏并网电流畸变,还存在一定安全问题。针对非隔离型的三相多电平光伏并网逆变器,从理论上分析了不同的三相PWM波相对位置关系可以将共模电压幅值分为0、E/3、2E/3的3种情况。进而提出可实现共模电压幅值分别为0、E/3、2E/3的3种调制策略,并且从并网电流谐波性能、共模漏电流、滤波参数3个方面比较了3种调制方式的综合性能。结果显示,在七电平逆变器中,共模电压幅值为2E/3的调制方法综合性能较好。最后通过仿真和实验对所提方法进行了验证。

孤岛微电网电压不平衡网络化分层补偿方法

针对多逆变器并联的低压孤岛微电网公共耦合点(PCC)接入不对称负荷引起的三相电压不平衡问题,提出网络化分层协同优化控制方法。基于通信技术和分层控制理论,建立网络化分层控制体系结构,包含本地控制层和分布式二次控制层。本地控制层采用下垂控制和虚拟阻抗,实现有功功率和无功功率分配。在二次控制中,采用动态一致性算法获取全局平均值,调节电压和无功功率的偏差,以实现电压无静差控制和功率的精确分配;结合优化控制策略实现PCC和分布式发电(DG)电压不平衡协同优化补偿控制。该方法不仅能很好地对PCC的电压进行补偿,还兼顾了各DG的电压质量。搭建半实物仿真实验平台,验证了所提方法的有效性和可行性。