基于多源数据融合的配网负荷均衡技术

为了解决配网中普遍存在的馈线重过载问题,提出了一种基于多源数据融合的配网负荷均衡技术。首先,根据配网负荷动态特性建立了馈线重过载量化模型。其次,融合调度、营销和运检等多个业务系统的数据源,针对3种典型应用场景提出了相应的配网负荷数据集构建方法。最后,通过多种配网重构方案下重过载指数的试算与比较,确定最优的馈线负荷均衡调整方案。实际算例证明了该技术的有效性。基于该技术研发的配网负荷管理与优化辅助决策系统已实际应用于江苏配网调度及运维检修。     

配电网故障判断与负荷均衡化

提出一种配电网简化模型 :将馈线开关当做节点 ,将馈线当做弧 ,从负荷的角度描述配电网 ,并采用邻接表的数据结构加以描述。在此基础上发展了配电网故障区域判断方法 ,讨论了以最少的开关操作隔离故障区域的方法。提出一种以联络开关为核心的用于负荷均衡化的配电网络重构方法 ,将每个联络开关对应的两条馈线看做馈线偶 ,分别定义了馈线偶和配电网的负荷均衡率 ,并以此作为网络重构的评价函数 ,配电网络重构过程由若干馈线偶内负荷均衡化过程组成 ,这种方法具有迭代次数少和不需要量测馈线配电变压器参数等优点。文中给出了典型实例     

配电网故障判断与负荷均衡比

提出一种配电网简化模型：将馈线开关当做节点，将馈线当做弧，从负荷的角度描述配电网，并采用邻接表的数据结构加以描述，在此基础上发展了配电网故障区域判断方法，讨论了以最少的开关操作隔离故障区域的方法，提出一种以联络开关为核心的用于负荷均衡化的配电网络重构方法，将每个联络开关对应的两条馈线看做馈线偶，分别定义了馈线偶和配电网的负荷均衡率，并以此作为网络重构的评价函数，配电网络重构过程由若干馈线偶内负荷均衡化过程组成，这种方法具有迭代次数少和不需要量测馈线配电变压器参数等优点，文中给出了典型实例。     

配电网馈线负荷预测及风险评估预警分析方法

配电网馈线重过载运行是影响配电网可靠性的重要因素,为了掌握配电网馈线运行情况和预警馈线风险状况,提出了配电网馈线负荷预测及风险预警分析方法。首先基于用户负荷特性分析,采用聚类分析方法将用户类别进行细分。其次开展负荷分布预测,并基于用户聚类分析结果,确定用户负荷叠加结果,提出馈线负荷预测方法。然后基于馈线负荷结果,考虑馈线重过载运行对配电网供电可靠性的影响程度,提出馈线风险评估和风险预警方法。最后通过实例分析验证了研究成果的有效性。     

配电网的简化模型

提出了一种配电网简化模型：将配电网的馈线开关当作节点,将馈线当作弧。定义了描述配电网潜在连接关系的网基结构矩阵和描述配电网当前连接关系的弧结构矩阵,并讨论了根据配电网潜在连接关系和馈线开关的位置推算出配电网当前连接关系的方法。定义了负荷矩阵,并讨论了根据节点负荷推算出馈线供出负荷的方法及根据馈线供出负荷堆算出节点负荷的方法。基于这些新模型,发展了故障区域判断、健全区域优化恢复供电、配电负荷均衡化及配电网调度仿真的方法,即使在严重缺乏量测数据的情况下,也实现了配电网自动化高级应用功能。     

一种配电网负荷快速倒出方法的设计与实现

传统配电网馈线长时间处于重过载状态,导致馈线元器件老化加速,馈线使用寿命缩短,增大了馈线发生故障的概率,不利于配电网供电可靠性。结合目前流行的微服务架构提出一种基于联络线路负荷均摊和预备力最大的负荷倒出方法,实现配电网馈线发生重过载时快速倒出负荷。基于微服务的应用架构,将配电网重过载负荷倒出功能的各个功能模块解耦,并结合云原生十二因子和康威定律等设计理念将配电网负荷倒出业务划分为区域负荷计算微服务、过负荷监视微服务、负荷倒出微服务和操作票执行微服务。基于某云平台开展的负荷倒出功能验证表明,基于联络线路负荷均摊和预备力最大的方法可以快速倒出更为接近的负荷,避免了不必要的用户停电,同时也提高了用户的用电效率。     

含环配电网的网络重构统一框架研究与实现

网络重构能在不增加额外投资的情况下平衡负荷,消除过载,提高供电质量和电网运行经济性。首先针对负荷均衡和网损最小两个目标建立了统一的重构框架,同时考虑电流约束、电压约束和不能含有孤立节点等约束条件。然后,为了实现全面重构和环路电阻的快速计算,根据配电网结构的特点,设计了开关电流连接图来存储电网模型。最后,针对配电网中存在环或者馈线内联络开关的情况,提出了基于生成树的启发式优化算法。算例结果表明该方法快速有效,可以满足配电网网络重构实际应用需要。     

基于馈线偶的配电网快速减小网损重构方法

作为配电网自动化高级应用模块,网络重构应满足快速性的要求而达到在线应用的目的。而许多配电网重构方法因追求全局最优或多次潮流计算而不能满足该要求。文中提出一种基于馈线偶的快速减小网损重构方法。该方法利用馈线偶内网损估算公式推导馈线偶内最佳转移负荷来寻找最优分段开关,可以避免多次潮流计算,完成馈线偶内重构。以馈线偶内重构为基础,并按照全网所有馈线偶的联络开关两侧压差的大小顺序进行全网网络重构。全网重构时对所有馈线进行"优化标定",可以起到避免重构死循环和结束全网重构的作用。最后采用13节点和185节点配电网进行了编程计算,结果表明了该方法的快速性和有效性,可以满足配电网重构在线应用的要求。     

配电网概率负荷分析及其应用

文章根据配电自动化系统中馈线终端单元(FTU)采集的历史数据,预测未来各个配电区域的负荷及其概率分布.基于各个区域的负荷相互独立、负荷预测结果呈正态分布的假设,得出流过各个开关的负荷及其概率分布的预测结果.在此基础上提出了体现负荷分布概率的新的配电网安全指标,并建立了能够考虑安全运行因素的网络重构方法.实例表明通过网络优化,可以均衡配电网负荷,并且确保配电网的安全运行.     

基于负荷均衡的智能配电网故障恢复

配电线路发生故障后,智能配电网应能迅速检测和隔离故障,并迅速恢复非故障失电区负荷供电,以实现智能配电网的自愈功能.传统的故障恢复方法虽能得到理想的供电恢复方案,但收敛速度慢且忽略了负荷均衡.因此,提出了基于启发式搜索的快速故障恢复方法.该方法以最少的停电负荷和馈线负荷均衡为目标,以供电恢复路径的负荷度最小为搜索规则,可缩短寻优时间,提高馈线的负载能力,避免由于过载而引起的配电网大面积停电事故.算例结果验证了该方法的可行性.     

计及配电网馈线约束的电动汽车优化调度研究

随着配电网的迅速发展,其以电动汽车为代表的柔性负荷大量并入配电网,给配电网的优化运行带来挑战,电动汽车的无序充电行为会导致电力损失、电压跌落和馈线过载等一系列问题。以电动汽车充电费用和电池衰减成本以及系统发电成本最低为目标,并考虑配电网的馈线容量耦合约束,提出了一种基于交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)的电动汽车分散式优化调度策略。在仿真案例中验证了所提算法的最优性,并表明了该方法能够有效地解决配电网馈线过载问题。     

实现可靠自动转供的城市配电网改造规划

分析了目前中压配电网环网线路转供率不高的成因,提出了在中区内通过支路联络开关优化部分负荷的接入点、降低主干馈线负载率,以最小的改造代价即可满足转供安全校验条件的规划策略。以此构建了基于Distflow潮流的辐射状配电网馈线负荷均衡优化模型,满足馈线对"N-1"负荷校验约束及网络拓扑约束。通过二阶锥松弛技术对该混合整数非凸非线性规划进行凸松弛,使原问题转化为可高效求解的混合整数二阶锥问题进行求解。为验证该模型的可行性与有效性,采用68节点和34节点配电系统对该模型进行了仿真测试,表明仅通过重构的手段即可使馈线满足联络开关自动转供的要求,并在一定程度上提高了配电网运行的经济性。     

基于配电网过载风险的柔性多状态开关容量优化配置

柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)可连接存在电压差和相角差的馈线,并按指令在馈线之间转移功率,能够有效平抑馈线负荷过载。FMSS各端的容量需要优化配置。基于负荷的时序随机概率模型,建立配电网负荷特性和过载风险之间的解析表达式;并提出考虑FMSS降低过载风险收益和投运成本的FMSS容量优化配置模型;最后以含三端FMSS的配电网为例,利用上述优化模型,计算不同负荷运行场景下FMSS容量优化配置方案。结果表明,FMSS的容量优化配置与配电网的负荷特性紧密相关,优化模型可为FMSS各端容量优化配置提供参考。     

基于一致性算法的柔性互联配电网负载均衡控制

传统配电网馈线负载均衡依赖网络重构来解决,但不能保障参与重构每回线路的负载动态均衡。强随机性分布式电源及冲击性负荷的高比例接入,加剧了配电网中馈线负载的实时不均衡,限制分布式电源接入容量。而网络重构动作过程的时间尺度较长,难以解决含高比例分布式电源的主动配电网负载不均衡问题。柔性互联配电网能够实现馈线间准确的潮流控制,显著有利主动配电网运行。为了解决有源配电网中馈线负载不均衡问题以及分布式电源的就地消纳,提出了一种动态调节的基于柔性互联的馈线经济负载率模型,提高了馈线运行的经济性的同时实现了分布式电源的就地消纳。同时将一致性算法与负载均衡控制策略相结合,避免了信息处理集中化的同时实现了非健全通信网络下系统的稳定运行。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建四端柔性互联配电网仿真模型验证了所提模型与控制策略有效性。     

配电网负荷均衡的网络分割算法

随着配电网规模的不断扩大 ,配电网网络重构算法的实时性越来越难以满足工程实用化的要求。而网络重构的结果其实是将一个配电网分割成几部分 ,各部分通过常开的联络开关相连。基于此 ,提出了配电网负荷均衡的新算法———网络分割算法。该算法将负荷均衡作为一个网络优化问题 ,利用配电网的一种新模型———分层拓扑模型 ,将全局最优问题转为多阶段分割问题 ;同时 ,充分利用配电网负荷均衡的特点 ,通过寻找源点分支负荷大于负荷平均值的下确界负荷和小于负荷平均值的上确界负荷的方法 ,实现了配电网的负荷全局最优均衡。算例的仿真结果说明了该算法的正确、有效和快速。     

基于改进双层聚类多目标优化的配电网动态重构

随着配电网的高速发展,电力用户对供电可靠性的要求越来越高。针对现有配电网动态重构中开关次数难以约束,系统节点功率变化对配电网潮流分布的影响以及单一聚类算法负荷识别不足的问题,提出基于形态与幅值的双层聚类。外层以皮尔逊为相似度量进行形态相似聚类,内层以欧氏距离为相似度量进行幅值相近聚类。建立减小网损、提高电压稳定性、均衡馈线负荷、减少开关操作次数的多目标优化数学模型,采用改进粒子群算法完成配电网多目标动态重构。仿真结果表明,较静态重构开关操作次数降低了54.76%,减小电能15 575.4 kW·h,降低了39.28%,较重构前电压偏移指数降低49.1%,负荷均衡度改善41.9%。该研究所提改进的双层负荷聚类相比FCM聚类,准确度提高了11%,聚类效果更加接近原始数据。该动态重构方案可提高配电网运行的可靠性。     

基于负荷均衡原则的城区配电网优化研究

结合宁波市北仑城区配电网的实际情况,以图论算法为基础,提出了一种适合城区配电网的结构描述方法。该方法将开关站的10k V母线看做节点,将各侧开关及连接电缆看做弧,根据实际潮流方向,形成一种新的有向图。然后,提出了改进的负荷均衡优化算法和流程,并对北仑城区配电网进行重构优化。结果表明,新的网络描述方法可以有效地降低数据规模,简化网络结构,尤其适合电缆线路建模,同时改进的负荷均衡优化算法也使北仑城区各10k V配电线路的负荷分布更趋均衡,设备利用更加充分,能够有效解决部分线路重载,甚至过载问题。     

配电网负荷均衡的网络分割算法

随着配电网规模的不断扩大,配电网网络重构算法的实时性越来越难以满足工程实用化的要求.而网络重构的结果其实是将一个配电网分割成几部分,各部分通过常开的联络开关相连.基于此,提出了配电网负荷均衡的新算法--网络分割算法.该算法将负荷均衡作为一个网络优化问题,利用配电网的一种新模型--分层拓扑模型,将全局最优问题转为多阶段分割问题;同时,充分利用配电网负荷均衡的特点,通过寻找源点分支负荷大于负荷平均值的下确界负荷和小于负荷平均值的上确界负荷的方法,实现了配电网的负荷全局最优均衡.算例的仿真结果说明了该算法的正确、有效和快速.     

融入重构级别快速识别的配电网两阶段优化运行

配电网净负荷时空分布不均衡带来大规模弃光、失负荷问题,采用配电网动态重构改善潮流分布是一条有效路径,但全局动态重构在增加模型求解难度的同时,可能产生大规模潮流转移和非理想递进效益。基于此,该文提出融入重构级别快速识别的配电网两阶段优化运行策略。重构级别识别方法以优先局部自治、弃光失负荷成本最小为目标对各变电站、变压器的级别选择变量进行决策,获得配电网各时段“馈线–变压器–变电站”多级重构需求,并通过时段划分获得分时段多级重构级别评估结果。两阶段优化运行策略:第一阶段以弃光、失负荷、开关动作成本最小为目标进行分时段多级重构;第二阶段在已知全时段开关动作情况下,采用场景集对光伏和负荷的不确定性进行处理,通过可控负荷协调优化弥补第一阶段潮流分布改善能力的缺陷。最后,采用148节点系统验证了所提级别识别方法和两阶段优化运行策略的有效性。     

基于柔性多状态开关的主动配电网双层负荷均衡方法

分布式电源(DG)的大量接入使得配电网源荷不确定性与随机性增大,而柔性多状态开关(FMS)的应用使得供区间互联不再受制于电压等级和相位,主动配电网(ADN)多供区联合优化运行将成为新常态,也为改善负荷不均衡现象、提高供电水平提供了基础.利用FMS灵活互联的特点,以供区层和馈线层负荷均衡指数加权最小为目标函数,建立了ADN双层嵌套负荷均衡模型,并采用改进粒子群和二阶锥规划的混合优化算法求解网络重构拓扑方案与FMS出力.整体算法外部对合环配电网进行简化和等效,减小网络重构的粒子群算法的粒子规模,加快计算速度;内部采用最佳等距分段线性逼近法(OEPLAA)对目标函数进行线性化,将FMS出力优化问题进行二阶锥转化.最后,通过某实际配电网对所提出的负荷均衡方法进行了分析和验证.