基于灰色模糊理论的含微电网配电网可靠性综合评估

介绍了灰色模糊区间综合评价模型,将含微电网配电网的可靠性评估中的数据指标处理应用于该模型.主要考虑可靠性中的5个指标:平均供电可用指标、期望缺供电量、平均停电频率、平均停电持续时间和最大停电时间.对IEEE RBTS-BUS4的节点模型改造接入不同结构的微电网,并对不同的接入方案进行评估分析,结果验证了灰色模糊评价模型在含微电网配电网可靠性评估中应用的可行性.     

基于几何分布的微电网孤岛运行可靠性快速概率评估

微电网内间歇性分布式电源和负荷的波动性使孤岛运行可靠性评估变得复杂。而避免负荷频繁投切的实际短时孤岛切负荷策略增强了负荷状态的时序关联性,该策略下序贯蒙特卡洛仿真计算量大。针对上述问题,文中基于几何分布模型和概率计算,提出了快速准确计算微电网负荷点停电时间概率分布的解析公式,可综合计算负荷点和系统可靠性指标。以改造的配电系统为例,通过评估微电网孤岛运行可靠性将所提方法与蒙特卡洛评估方法进行了对比分析,论证了所提方法的快速性和有效性;对源荷功率波动性和切负荷策略对微电网孤岛运行可靠性的影响进行分析,进一步验证了所提计算模型的合理性。     

计及可靠性含M-V-U的配电网动态重构

大量新能源及新型负荷的接入,传统基于时间断面的配电网静态重构将难以适用于新型配电网络。提出了含电动汽车充电设施微电网(M-V-U)的新型配电网可靠性最优化方法。首先,建立了含电动汽车充电设施的微电网结构模型,并对其运营策略进行分析。选取了系统平均停电频率指标、系统供电不足率指标和系统有功网损指标,并建立各指标的满意度评价函数,使各指标量纲统一。在此基础上,建立了含M-V-U的配电网可靠性最优化模型,并在四种典型场景下对模型进行优化,仿真结果验证了文章所提方法及模型的有效性及正确性。     

含微电网的配电网可靠性最优化

提出了一种含微电网的配电网可靠性最优化模型和算法。目的是在引入微电网后,在不增加投资的条件下,通过改变网络结构来达到可靠性提高的最大化,为规划运行人员提供决策参考。模型以系统平均停电频率指标、系统平均停电持续时间指标、系统平均供电不可用率指标以及系统平均供电量不足指标的加权组合的最小化为目标函数,以系统安全稳定极限以及微电网运行特点为约束条件。设计了基于可靠性的启发式的开关交换算法对模型进行求解。改进了传统的牛顿法,使之适用于含微电网的配电网的重构特点。算例分析表明所建模型在优化网络结构,改善负荷分布以及提高网络整体可靠性等方面具有积极作用。     

基于序贯仿真法的复杂配电系统可靠性评估

与用户直接相连的配电系统是向用户供应电能和分配电能的重要环节,可靠性的研究和应用是保证供电质量的重要手段.根据断路器、分段开关、联络开关将复杂配电网络划分为多个子区域,再对每个区域建立状态转移图,给出了每个状态下负荷点停电频率,停电时间的计算公式;最后采用序贯仿真法计算配电系统的可靠性指标.通过对RBTS算例的分析,验证了序贯仿真法的正确性,并分析了断路器、熔断器可靠度对可靠性指标的影响.     

兼顾可靠性与经济性的孤岛型光储微电网容量配置方法

可靠性和经济性是孤岛型光储微电网容量配置的2个重要参照,但不能同时最优.为协调二者矛盾,提出了一种兼顾可靠性与经济性的孤岛型光储微电网容量配置方法.该方法针对概率类、频率及持续时间类指标,从容量及功率角度进行了可靠性评估与经济性分析,对比研究了不同负荷点接入光储微电网的配置方案.结果表明:一定储能配置方案下,光伏容量的增加可优化概率类指标,但频率及持续时间类指标变化并非单调;合理的储能配置能进一步优化概率类指标,降低或平抑系统平均停电次数指标对微电网的冲击;在负荷水平较低处安装微电网可实现可靠性与总成本的最优折中.     

可靠性与经济性相协调的微电网能量优化

提出一种可靠性与经济性相协调的微电网能量优化方法,权衡停电损失和投资运行费用,得到微电网等年值费用最小时各类微电源的最佳运行容量和供电策略。考虑微电源出力特性、负荷随机需求、微电网与主网交换功率以及可靠性模型,基于序贯蒙特卡洛模拟法统计微电网停电损失;计及微电源运行工况和微电网运行年限,基于全生命周期计算微电网投资运行费用。算例针对自治模式下的微电网系统进行优化,分析结果表明,所述方法可为微电源优化配置提供建议,实现微电源动态经济运行,降低系统总费用。     

考虑容量约束的配电系统可靠性评估

提出了一种考虑线路容量约束的配电系统可靠性评估模型,并开发了其软件。可靠性评估通过故障影响分析实现。这样,开发的软件既可评估全部失去连续性事件的可靠性,又可以评估部分失去连续性事件的可靠性。可靠性指标是：系统平均停电频率、系统平均停电持续时间、用户平均停电频率、用户平均停电持续时间、平均供电可用率、缺供电量、平均缺供电量。经对IEEE配电测试系统DRTS的测试表明,该软件是有效、可用的。     

配电自动化数据传输有误对配电系统供电可靠性的影响

配电自动化系统可视为一类典型的信息物理系统,其信息环节(包括主站、通信网络以及配电终端单元)是物理配电系统安全可靠供电的重要保证。考虑信息环节数据传输有误影响,旨在提出一种评估配电自动化数据传输有误对配电系统供电可靠性影响的分析方法。首先,以馈线分段联络模型为基础,构建基于供电可靠性指标以及包含故障定位、故障隔离和故障处理恢复环节细分的馈线故障模式后果分析解析模型;随后,引入信息环节数据传输有误影响,提出相应的可靠性指标修正模型,以系统停电时间和系统缺供电量为指标,评估配电自动化传输信息有误对配电系统可靠的影响。最后通过算例验证了所提模型和算法的有效性。     

配电系统开关优化配置的混合整数线性规划模型

配电系统中的开关设备可以有效提高系统的运行可靠性,而开关的种类以及安装的位置对配电系统运行可靠性的影响有所不同。在此背景下,研究了计及可靠性的配电系统中开关优化配置策略。首先介绍了在不同预想故障条件下用户停电时间的计算方法。之后构建了以开关投资费用、运行维修费用和用户停电损失费用之和最小,以可靠性指标在给定阈值内为约束条件的开关优化配置模型。通过对用户停电损失函数线性化处理,将所提出的模型转换为混合整数线性模型,并通过高效商业求解器进行求解。最后,对IEEE RBTS-Bus 4系统和某实际中压配电系统进行测试分析,算例结果说明了所提出的模型与求解方法的基本特征。     

考虑微电网接入下的配电网优化规划

在能源紧缺、污染严重的时代背景下,分布式电源迅速普及。含分布式电源的配电网规划研究日益增多,而将分布式电源以微电网的形式考虑到配电网规划之中还鲜有研究。将不同类型的分布式电源、储能装置以微电网的形式接入配电网,充分考虑微电网加入对变电站规划和网架规划产生的影响。基于微电网系统模型,分别建立配电网规划中变电站选址定容模型及网架规划模型,利用改进粒子群算法求解上述两个多目标非线性化模型,并计算由微电网带来的变电站容量削减量及配电网故障时的可避免停电损失费用。以IEEE50节点为算例验证此模型,算例验证了所提模型有利于提高系统的可靠性和经济性,优化了网架结构,具有实际工程参考意义。     

计及可靠性的微电网接入规划

采用蒙特卡罗方法对微电网内各分布式电源和负荷的出力特性进行模拟,建立了基于微网整体特性的典型配置模型。以微电网接入后配电网网损和可靠性损失费用最低为目标函数,以微电网经济可靠运行及微电网接入相关限制为约束条件,建立了基于可靠性的典型微网规划模型,并利用粒子群算法的全局寻优能力对模型进行求解。以RBTS-BUS 6为例,利用上述方法建立了规划模型并进行了求解,结果表明微电网的合理接入能有效提高整个配电网系统的可靠性。     

Microgrids: Architectures,Controls, Protection,and Demonstration

Abstract—In the recent years, there has been a growing interest in the concept of microgrids to integrate distributed generation systems and to provide higher reliability for critical loads. Several microgrid demonstration projects have been implemented to investigate further and advance this emerging concept. This article provides a detailed review of microgrid systems. It describes different architectures, including AC, DC, and hybrid systems. Various microgrid components, including sources, converters, and loads, are illustrated. Microgrid management and controls are discussed, and a modified natural droop control is described in detail. Both physical layers and standard protocols are explained for communication in the microgrid structure. The unique protection complexities have been raised and discussed in the presence of distributed generations and bidirectional power flow. A demonstration of a military microgrid system at Fort Sill is illustrated, and the experiment of a typical microgrid operation scenario is provided.     

Integration of a hybrid fuel cell-battery system to a distribution grid

In order to integrate a proton exchange membrane type (PEM) fuel cell system (FCS) combined with a battery bank to a distribution grid; this paper proposes a local controller based on fuzzy logic. The proposed system provides primary frequency control and local bus voltage support to the local grid. This opposes the passive distributed generation of the present that do not provide auxiliary services, such as back-up power, voltage support and reliability of supply as they operate under constant power factor equal to 1 at all times. During network disturbances, the distributed generations of the present are disconnected until normal operation is reestablished. When the distributed generation penetration is high this may lead to system instability. The microgrid concept is the effective solution for the control and quality improvement of grids with high level of DG penetration. So, the proposed system, also, can be an active controllable microsource of a microgrid in the future that cooperates with other microsources in order to cover the local load demands for active and reactive power either under grid-connected mode or under islanding operating mode. In cases where the distribution grid (working as microgrid) is forced to operate in islanded mode, the hybrid system provides the demanded active and reactive power. The FCS is connected to a weak distribution grid so that the system performance is studied under the worst conditions. The simulation results are obtained using MATLAB software under a severe step load change where the grid is still connected and under islanded operation. In both cases the system presents a good performance.     

含微网的新型配电网可靠性分析

大量的分布式电源接入配电网会对配电网的可靠性带来深刻的影响。提出以分布式电源、负荷所组成的微网为分析对象,从微网的角度分析微网对配电网可靠性的影响。提出发电负荷率(GLR)的概念,通过序贯的蒙特卡洛模拟算法,考虑发电负荷率的因素,分别分析微网内部分布式电源类型、容量以及微网运行方式对配电网可靠性的影响。算例结果表明,微网能够提高配电网的可靠性,且不同类型的微网对其可靠性影响程度不同。     

微电网群功率优化控制

随着间歇性电源(分布式风电、光伏)在中、低压配电网中渗透率的提高,多个微电网可能共存于一个区域配电网中,各微电网间能量互济与协调控制的微电网群技术开始引起广泛的关注。以微电网研究为基础,分析了微电网群的典型特征及拓扑结构。以微电网群功率波动为研究对象,建立了微电网群功率波动熵值的动态调度模型,采用量子粒子群优化算法进行求解实现优化控制。仿真结果验证了所提微电网群功率优化控制方法的正确性和有效性。     

城市微网接地方案探讨

针对低压微电网在不同接地方式下运行的安全稳定性问题,提出了典型微网的接地方案。基于国家/行业标准,结合理论分析和实践应用比较,对低压微电网主变压器接地方式、微源接地方式、低压微网系统接地方式分别进行了比选,给出了不同情况下各种接地方式的适用条件和场合。结合微网系统特点得出了适用低压微网的接地方案,即主变优选用D,yn11连接组别,中性点有效接地,微源并网时中性点不接地,孤岛时仅主电源中性点接地。整个微网系统采用TN-S/TN-C-S与TT混合接地方式,微源和三相用户采用四级开关,单相用户采用两级开关。     

蜂巢状有源配电网拓扑及其可靠性评估

为探寻适应分布式电源并网运行的高供电可靠性配电网结构,文章提出了一种基于分布式有源微网的蜂巢状有源配电网拓扑。首先,对该拓扑结构及其中的有源微网与智能功率/信息交换基站进行了介绍,并分析了该拓扑的优点与不足。其次,应用马尔可夫链分析蜂巢状微网的状态转移过程,并给出了数学模型,包括状态转移概率矩阵和不同状态下的概率计算方法等。然后,推导了基于最小割集法的蜂巢状微网可靠性指标计算的修正公式。最后,以IEEE-RBTS BUS6 F4测试系统为例,对其“改造”成蜂巢状微网前后的供电可靠性进行了仿真比较,结果表明“改造”后的蜂巢状微网具有更高的供电可靠性,进而得出了蜂巢状有源配电网的供电可靠性明显优于普通配电网的结论。     

Numerical inverse definite minimum time overcurrent relay for microgrid power system protection

Access of distributed generation gets complicated at the distribution level, and hence managing these systems effectively becomes highly challenging. Microgrids have been proposed as a way of integrating a large number of distributed renewable energy sources with a distribution system. They are low to medium voltage networks of small load clusters with distributed generation sources and storages. Microgrids can be operated in the islanded mode or the grid‐connected mode. If a microgrid is connected to the system, it is seen as a single aggregate load. One of the potential advantages of a microgrid is that it could provide more reliable supply to customers by islanding itself from the system in the event of a major disturbance. However, a major problem with microgrid implementation in islanded operation is designing a proper protection scheme. The fault currents for grid‐connected and islanded microgrids are significantly different. Additionally, high penetration of inverter‐connected distributed generation sources leads to conditions where no standard overcurrent protection method will work. Overcurrent protection is considered as the backbone of any protection strategy, especially in distribution systems. Distribution systems constitute the largest portion of the power system network, and therefore the diagnosis of faults in this system is a challenging task. Faults occurring in distribution systems will affect the reliability, security, and quality of a power system. Field‐processable gate array (FPGA) Xilinx Zynq‐based numerical overcurrent relay protection is provided to the microgrid that is operated in islanded mode. This results in faster discrimination and quicker isolation of the faulty section from the microgrid. This improves the reliability of the microgrid because the fault is rapidly diagnosed and isolated from the healthy part, thanks to the high‐speed operation of the 800‐MHz FPGA Xilinx Zynq‐based numerical overcurrent relay. This system is simulated using MATLAB Simulink SimPower system tool box and LabView software. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

考虑需求响应的互联交直流混合微电网的分布式经济调度模型

交直流混合微网能够高效集成分布式电源和柔性负荷,开放共享的互联系统能够通过功率共享机制进一步提高多微网的可靠性和经济性。提出了考虑需求响应的互联交直流混合微电网的分布式经济调度模型。对于单个微网,建立了考虑需求响应的优化模型来降低自身的运营成本,并通过添加备用容量约束来应对微网中的不确定性。对于整个互联系统,直流网络通过协调各微网的边界信息来优化潮流分布,降低网损。整个优化问题以分布式的方式进行求解,微网内部的负荷资源被充分协调,各微网仅需提供有限的边界信息,用户隐私被充分保护。算例结果证明了所提调度模型的有效性。