含柔性互联节点的高压配电网优化调控

传统配电网中变电站常通过改变母线分段开关对运行方式进行调控,难以实现实时连续的功率调节作用。利用智能软开关(soft open point,SOP)替代变电站主变母线分段开关,对变电站相关节点进行柔性互联构造柔性互联节点,从而能够增强电网灵活的功率交换控制能力并实现潮流优化。同时,以全网有功功率损耗最低为目标,优化调度SOP控制变量及相关节点无功补偿设备的投切。由于涉及到的问题属于混合整数规划问题,提出一种混合粒子群算法进行求解,并在某地实际高压配电网验证所提策略的有效性和合理性。

基于模块化多电平换流器的直流融冰装置馈线潮流控制仿真

本文对基于模块化多电平换流器(MMC)的直流融冰装置进行功能拓展,利用其整流侧对称的拓扑将其延展为双端柔性互联装置,接入配电网对馈线潮流进行控制,灵活改变交流系统电压、电流使其满足上层功率指令变化,并在其中一侧交流系统发生短时电压波动时由对侧方向交流系统提供一定的无功支撑,在提高配电网供电可靠性的同时也提高了设备的利用率。首先对基于模块化多电平换流器的直流融冰装置拓扑及直流侧整流系统的控制方式进行设计并加以说明,进而在仿真平台搭建实际双端柔性互联装置模型,通过改变功率参考值及暂时电压波动得到过渡过程的电压、电流波形,验证直流融冰装置在融冰期外作为柔性互联装置实现馈线潮流控制的有效性。

基于模糊理论的柔性配电网多储能SoC均衡控制策略研究

光伏和风电等分布式电源在柔性配电网中的渗透率不断提高,为减弱其间歇性出力对电力系统的不利影响,引入了储能系统。但由于各储能单元在电池特性、硬件参数配置等方面存在差异,将导致储能单元的有效使用寿命缩短。本文针对分布式储能单元SoC不均衡及输出电压波动的问题,提出一种基于模糊理论的SoC均衡控制方法。以各储能单元的荷电状态和储能端口的电压偏差量为模糊控制的输入,得到各储能单元的参考电压叠加值;以此间接控制DC/DC变换器,改变储能单元的输入/输出电流,从而实现对储能单元的充放电控制;最终使剩余电量达到均衡,同时维持储能系统输出电压稳定。利用PSCAD仿真软件对文中的基于模糊理论的柔性配电网多储能SoC均衡控制策略进行仿真,证明了所提方法的有效性。

基于序惯蒙特卡洛模拟的交直流互联配电网可靠性评估

随着环境保护和高质量发展背景下社会生产方式的转变,现有配电网消纳间歇式可再生能源弱、可控水平低、供电品质单一等问题日益突出。配电网电力电子化是解决以上矛盾主要途径之一,已成为当前研究热点。未来配电网必将采用以交直流互联系统为主体、接入各类型分布式电源、网源荷储协同的技术形态。本文以柔性互联配电网为研究对象,建立了模块化换流器、直流变压器等互联关键设备可靠性模型,然后设计了基于序惯蒙特卡洛模拟法的柔性互联配电网可靠性评估流程;最后,在IEEE 33节点基础上构建了五端柔性互联配电网,将所提评估流程用于该配电网进行评估,结果表明引入柔性电力电子开关后形成的交直流互联配电网,可以有效改善系统停电频率指标(SAIFI)及户平均停电持续时间(CAIDI)。

直流融冰技术应用比较研究

直流融冰装置是目前电网抗冰的主要利器,在冬季应对低温凝冻天气对主网的侵袭中发挥巨大作用。总体来说,基于各种器件研发的各类装置能够对不同长度、不同导线型号线路进行直流融冰,装置的适应性较好,但各类型装置有不同的受限条件。本文介绍了直流融冰技术以及基于各种类型功率器件研发的各类型装置,对比了各种类型直流融冰装置技术特点和经济性,对装置在实际运行中存在的问题进行分析总结,并展望未来直流融冰技术发展的几个方向:基于新器件、新拓扑研发新型直流融冰装置,同时结合直流输电相关技术的发展,拓展直流融冰装置的应用,除冬季抗冰外,其余时间可兼具其他功能应用,提升装置资产利用率和解决装置长期不用带来的缺陷率增加、运行可靠性降低问题。

模块化多电平直流融冰装置控制与保护系统设计

模块化多电平直流融冰装置因具有谐波小,无功补偿拓扑切换简单等优势而逐渐成为新一代直流融冰装置的发展方向。模块化多电平直流融冰装置功能的复用性也决定了其控制保护系统设计的复杂性。针对某兼具无功补偿与柔性互联功能的模块化多电平直流融冰装置开展控制系统与保护系统设计。在控制系统设计上提出了控制层、相控制层和单元控制层的设计方案。在保护系统设计上设计了脉冲闭锁及跳闸保护两级保护动作方式,在保护层次上提出了主控制器层和功率模块控制层保护方案。

MMC型直流融冰装置小型化散热结构设计

直流融冰技术因其效率高、覆盖面广等优点已成为我国电网抵御大规模冰冻灾害使用最为频繁和有效的手段。随着技术的进步,直流融冰装置也从传统的晶闸管融冰装置向功能复用的MMC直流融冰装置方向发展。但与此同时由于已有变电站本身剩余空间的局限和MMC直流融冰装置占地较大,存在制约装置的现场安装布置。为此本文围绕MMC型直流融冰装置小型化开展研究工作。论文首先从功率模块结构优化设计入手,基于ANSYS Icepak平台对所选型的散热器进行热分析,得到了功率模块的结构温度场分布并实现了模块相比于传统结构的减小30%的设计。在此基础上,针对融冰装置经常移动需求,提出了采用强迫风冷作为设备散热方式。此外,结合装置日常作为无功补偿长期运行的特征,提出了下进风和侧进风两种方式,为工程实际应用提供了依据。

双重移相控制下双有源桥变换器的优化控制

针对双有源桥DC-DC变换器电流应力及动态性能问题,提出一种基于双重移相控制、结合电流应力优化方案,引入负载电流前馈的方法。首先,通过Karush-Kuhn-Tucker(KKT)算法得到双重移相控制下双有源全桥最小电流应力的移相角关系;其次,对变换器引入负载电流前馈控制,使得电流应力减小的同时,提高变换器的动态响应能力。仿真结果表明,与传统单移相控制相比,在输入电压突降、负载突增等情况下,优化控制策略提高了变换器动态性能,降低了电流应力。

基于背靠背MMC的柔性互联变电站系统小信号模型

介绍动态系统的Lyapunov线性化方法,并依此作为理论依据对柔性互联变电站(FIPS)中双端背靠背模块化多电平换流器(MMC)和控制系统进行建模;考虑到变电站作为交、直流系统连接的关键节点,将模型拓展至交、直流系统,再将各部分模型整合到一起构成基于背靠背MMC的FIPS系统小信号模型,即整体模型包括MMC、控制系统、交流系统和直流系统四个部分。通过MATLAB实现所得全局系统的小信号模型,并在不同工况下与PSCAD/EMTDC暂态模型所得波形进行对比,验证了所建小信号模型的准确性。

基于B2B-MMC的柔性互联变电站优化调度方法

针对传统变电站内主变之间采用单母线分段开关难以准确调控潮流问题,提出一种基于背靠背模块化多电平换流器(B2B-MMC)的柔性互联变电站优化调度方法。首先,提出含柔性互联变电站的配电网架构,实现潮流的连续性控制及多区域间互相协调;然后,设计柔性互联变电站架构下的一种潮流优化调度方法,采用遗传算法对换流器进行赋值,利用改进交替迭代法进行潮流计算,实现配电网潮流的主动调控;最后,通过仿真模型验证了本文所提控制方法的有效性和合理性。

基于改进量子粒子群算法的直流配电中心削峰填谷策略研究

直流配电系统具有供电质量高、系统稳定性好、利于可再生能源高比例接入等特点,其优化运行为典型的多目标优化问题。该文以国内首个五端柔性直流配电中心作为算例,考虑了直流配电中心所辖风光设备日运维成本与环境污染物惩罚成本的经济性模型。在考虑经济性的同时以直流配电中心最大日负荷曲线削峰填谷方差值最低为目标,建立了直流配电中心多目标优化模型。为有效求解该模型,提出了一种改进量子粒子群(QPSO)算法,有效提高了算法随机性和全局寻优能力,并将直流配电中心通过VSC换流器与IEEE33节点交流配电网互联构成柔性互联配电网。最后,通过算例潮流结果计算进一步分析验证了该策略的有效性。

考虑储能系统柔性接入的削峰填谷策略研究

为更好地消纳配电网中接入的分布式能源,本文提出一种基于智能软开关的储能系统柔性接入配电网的方式,在实现馈线功率互济的同时,能提升储能系统的综合效益。为弥补储能系统应用于削峰填谷灵活性不够的问题,本文针对储能系统柔性接入配电网后的削峰填谷技术开展了研究,考虑负荷曲线平滑度和电压改善能力两类指标,建立了储能系统柔性接入后的配电网削峰填谷优化模型,在此基础上把削峰填谷后的配电网侧电压偏移最小和配电网侧负荷曲线方差最小作为目标函数,利用MATLAB编制改进的粒子群算法进行求解。最后,对含柔性接入储能系统的改进IEEE-33节点配电系统进行了仿真,结果表明储能系统柔性接入配电网,可以在提高配电系统电压水平的同时实现削峰填谷,即提升了配网运行的经济性和稳定性。

模块化多电平直流融冰装置过电压分析及其绝缘配合研究

模块化多电平直流融冰装置因其谐波小、无功补偿切换简单等优势逐渐成为电网融冰发展新方向,而装置的过电压分析及其绝缘配合也成为工程应用安全运行的关键技术之一。本研究首先以贵州某110 kV变电站系统参数及其新建模块化多电平直流融冰装置拓扑结构为研究对象,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件中建立融冰装置的仿真计算模型。其次结合绝缘配合标准探索了融冰装置交流侧与直流侧的避雷器选型方案。最后通过对开展交流侧与直流侧的接地故障仿真及直流侧断线故障仿真并得到各种情况下过电压,验证了选型的正确性,并确立了融冰装置绝缘水平选取依据。

基于激光测距的输电线路覆冰状态监测系统研究

为提高输电线路覆冰安全性,提出一种基于激光雷达测距的输电线路覆冰状态监测系统,该系统主要由移动平台、电源模块、数据存储及发送模块、4 G通信模块、二维激光雷达模块和上位机组成。通过控制激光雷达旋转角度,采集得到大量不同角度下输电线路对地的距离,经树莓派存储并通过4 G通信发送至远程上位机;上位机将获取的对地距离数据拟合为输电线抛物线模型,并利用对地距离与输电线路弧垂之间的对应关系,得到输电线覆冰状态。

基于模拟导线的输电线路覆冰质量在线测量技术研究

架空导线覆冰质量监测对维护输电线路安全稳定运行具有重要意义。由于导线的舞动,基于力学模型的传统覆冰质量测量方法往往存在较大的误差。为了降低导线覆冰质量的测量误差,基于模拟导线,构建了覆冰质量测量系统,通过测量模拟导线的覆冰质量间接监测实际导线的覆冰状况。由于测量系统的姿态晃动,测量系统在架空线路上易做不规则圆周运动,导致覆冰质量测量有较大误差;因此,基于应变式称重传感器测量质量的原理,建立圆周运动下覆冰质量测量模型,并针对采集数据的特点引入截尾均值算法以减小误差。设计覆冰质量测量实验验证系统的精度,实验结果表明:模拟导线的质量误差由0.9 g降到0.1 g,证明了该系统的有效性。

基于双目视觉的电力线巡检机器人障碍物定位测距

随着对于电力的需求不断上涨,输电线路的规模也不断扩大,目前高压输电线已是电力传输中的一个重要组成部分。因为大多布置在野外,高压输电线路也经常受到恶劣气候环境的影响,腐蚀、磨损甚至断股等线路故障时有发生,因此,电力巡检机器人的研发也逐渐受到重视。机器人运行线路上的障碍物识别定位,则是巡线机器人实现功能的关键技术之一。为了进行电力线路上障碍物的定位测距,采用了双目视觉的方法。硬件采用双目摄像头,首先进行了相机标定。通过获取到的相机内参矩阵与左右相机位姿矩阵,对双目相机的视图进行了畸变矫正与立体矫正。然后采用了半全局立体匹配算法SGM(Semi-Global Matching)获得双目图像的视差图,并使用加权最小二乘滤波(weighted least squares)的算法进行视差图的平滑。最后,通过对视差图进行重投影获得了障碍物的深度信息。针对电力线路的障碍物进行实验验证了提出的定位测距方法的有效性并且精度达标。

一种三臂式输电线路巡检机器人机械结构设计

高压输电线路所处地形复杂,山区、森林是部分高压线路的必经地,并且部分地区由于冰雪覆盖导致工作人员以及巡线车辆很难到达。为保证高压输电线的正常运作以及解决人工巡线难度高、效率低等问题,提出了一种三臂式输电线路巡检机器人的机械结构设计,并进行了越障分析。该机器人采用对称模块化结构设计。行走模块具有快速行走和爬行两种行走状态;夹紧模块采用夹紧轮颚式夹紧,夹紧状态稳定可靠;越障模块通过机械臂的协调运动配合进行越障,其在越障过程中采用平动结构代替了普通巡线机器人的摆动结构,提高了机器人的稳定性、可靠性与可操控性。