多电压等级交直流配电系统潮流分析

随着分布式电源及直流负荷的发展,兼具安全、可靠、高效的交直流混合配电网将成为未来配电网发展的一种重要形式。基于电压源型换流器的直流配电网具有可控性强、电能质量问题少、经济性好等优点,但同时也引入了有别于交流配电网的潮流计算问题。为此,文章首先建立了考虑换流器损耗以及直流变换器损耗的潮流计算模型,并给出损耗参数计算方法。其次介绍了直流系统潮流模型的求解方法,重点考虑了电压源型换流器和DC/DC变换器控制方式对潮流计算的影响,针对不同的控制策略给出不同的潮流求解方法,并给出了当潮流越限时几种有效的解决措施。最后利用IEEE 33节点直流配电网算例验证了提出的损耗模型的正确性和潮流求解方法的有效性。     

考虑分布式电源限流作用的主动配电网连续潮流计算

当配电网含有换流器型分布式电源时,连续潮流需要考虑换流器的限流特性。根据换流器型分布电源的控制策略与限流特性,得到换流器型分布式电源的连续潮流计算等效模型。基于该模型,提出一种含换流器型分布式电源配电网的连续潮流计算方法。该方法在连续潮流计算过程中增加了换流器型分布式电源限流状态的判断环节;当换流器型分布式电源进入限流状态后,需要修改该分布式电源的节点类型以及预估和校正环节雅可比矩阵中与限流分布式电源节点相关的元素。某33节点配电网算例验证了所提方法的正确性。     

考虑不同接线方式的多电压等级直流配电网潮流计算方法

直流配电网潮流分析是直流配电系统设计、运行、维护的基础。传统直流潮流计算方法无法满足控制方式更加灵活、运行方式更加多样、负荷类型更加丰富的多电压等级直流电网的潮流计算需求。为此,提出了在不同接线方式下的多电压等级直流配电网潮流算法,首先考虑AC/DC换流器以及DC/DC直流变换器多种控制方式,建立了统一的潮流控制方程。其次研究了AC/DC换流器及DC/DC直流变换器在不同接线方式下的潮流计算模型并重点分析了不同类型直流负荷在真双极、伪双极网络中的潮流方程的构建方法,进而给出了不平衡网络潮流方程的求解步骤与方法。最后以国家重点研发计划苏州两端电压源变换器(voltage source converter,VSC)多电压等级直流配电网示范工程为算例,验证在不同控制方式下文中所提的多电压等级直流潮流算法的有效性。     

多端直流的交直流配电网潮流计算

传统的交直流潮流计算方法主要用于输电网计算,而交直流配电网需要考虑交流网侧三相不平衡和直流网侧分布式电源低压多端直流接入等问题。针对这一问题,提出了一种考虑三相不平衡的含多端直流的交直流配电网交替求解算法。(1)对交流系统和换流站三相不平衡建模;(2)计及换流站不同控制方式,推导了直流潮流方程,在其基础上,推导了含DC/DC变换器的直流潮流计算修正方程式,根据DC/DC变换器和换流站控制方式的不同,在交直流潮流计算中提出不同的等效处理方式;(3)通过改进的IEEE 34节点算例进行了仿真验证。仿真结果表明,在多端直流不同控制模式下,所述交直流配电网潮流计算方法处理三相不平衡、分布式电源直流接入等问题具有较好的收敛性能。     

基于电压源型换流器的多端直流配电网潮流计算

随着分布式电源及电力电子技术的发展,基于电压源型换流器(VSC)的直流配电网具有接入灵活、可靠性高、经济性好等优点。在详细分析了VSC稳态潮流模型的基础上,计及直流配电网的运行控制策略,研究了基于VSC的多端直流配电网潮流计算。在潮流计算过程中,采用节点关联矩阵对网络结构进行自动搜索和自动开环处理,提出了针对环网和下垂节点的统一功率修正方法,并考虑了VSC的功率限制及其控制方式的转换。最后,利用修改后的IEEE 14节点直流配电网算例,验证了所提直流配电网潮流计算方法的有效性和正确性。     

考虑DG渗透率的交直流混合配电网运行优化方法

为适应分布式电源大规模并网和直流负荷不断增长的发展趋势,发展交直流混合配电网已成为当前配电网研究的重要方向。首先对电压源型换流器的稳态潮流模型和控制策略进行了分析,提出了一种基于交替求解法的交直流配电系统潮流计算方法;然后,考虑分布式电源不同渗透比例,以系统的网损最小为目标,提出了基于遗传算法的交直流混合配电网运行优化调度方法;最后,结合交直流混合配电网算例系统进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于多端VSC技术的一种交直流混合配电网网络结构

分布式电源的快速发展和配电网负荷的变化使得传统辐射型交流配电网面临诸多问题。该文利用多端电压源换流器(voltage source converter,VSC)技术,通过在交流配电网中增加直流环节来构建交流直流混合配电网,提出了交直流混合配电网的网络结构,并对其控制策略进行了理论分析,最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型对其网络结构和控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明,通过对换流器进行合理控制,能够有效改善原有交流配电线路的电压分布和负荷承载能力,并且能够对系统潮流进行灵活控制,实现对系统能源的合理分配。另外,交直流混合配电网中的直流环节可以作为未来直流配电网的一部分,从而使传统交流配电网可以平缓过渡到未来可能全面建设的直流配电网。     

换流器限流状态下的配电网潮流计算方法

在利用潮流计算方法分析配电网的电压稳定性时,由于换流器本身的限流作用,当配电网电压下降到一定程度后,换流器并网型分布式电源可能进入限流状态。因此,引入一种新的Iθ节点模型对运行于限流状态下的换流器型分布式电源进行等效,同时提出一种含Iθ节点配电网的潮流计算方法。该方法根据Iθ节点功率平衡方程的变化,利用牛顿迭代法,构造新的雅克比矩阵和修正方程组对配电网潮流进行计算。最后在IEEE33节点标准算例中对所提潮流计算方法进行了验证。算例结果验证了所提方法的有效性。     

多端直流架构的交直流混合配电网三相不平衡潮流计算

在配电网向交直流混合供电的方向发展的新形势下,提出一种能够计及交流三相不平衡的交直流配电网潮流计算方法。首先建立了电压源型换流器的三相稳态潮流模型,推导了换流器的三相潮流以及直流配电网潮流计算方程,并对不平衡系统进行了补偿。考虑了不同的控制方式及适用于配电网的多端直流控制策略,在此基础上,提出了适合配电网的三相不平衡交直流交替迭代潮流计算方法,该方法采用了模块化思想,不需要全局迭代,可以从交、直流侧任意方向开始潮流计算,自动修正越限变量并调用控制策略,实现了交直流潮流计算的解耦。最后,对修改的IEEE 37节点配电系统进行仿真计算,仿真结果证明了算法的有效性、快速性和准确性。     

一种计及柔性直流环节接入的配电网优化重构策略

直流配电形式是配电领域新的发展方向,具有巨大发展前景。直流环节的引入不仅便于直流分布式发电单元与直流负荷的接入,也提高了配电系统的潮流可控性。针对计及直流环节接入的交流配电网优化运行,重点研究柔性直流环节与传统配电重构的协同优化。分析了柔性直流环节的动态潮流调控特性,考虑其接入对配电网优化重构的拓扑约束等相关影响,给出了含柔性直流环节的配电网优化重构模型。针对重构中包含不同类型控制变量的特点,提出了一种基于混合编码的双层优化求解策略,并结合改进的IEEE 33节点算例验证了方法有效性。结果表明,计及柔性直流环节接入的配电网优化重构能够进一步地降低网络损耗与改善电压分布,促进配电系统的优化运行。     

多端互联交直流配电网的潮流分层控制策略及算法

随着直流配电系统的提出与发展,传统配电网的网架结构与运行方式正在逐渐改变,未来会形成交直流混联的配电网新型供电模式,交直流之间的电气量耦合给潮流的有序控制以及混联求解都带来了新的挑战。为此,提出了多端互联的交直流配电网分层潮流控制策略,实现交直流电压的有序控制。第一层控制由交直流互联的换流器实现,采用下垂控制均摊直流配电网内的负荷,并根据下垂曲线对直流母线电压进行控制。第二层控制由具有调压功能的分布式电源实现,维持就地电压平衡。第三层控制由电压调节器实现,进行区域电压调整。针对交直流配电网的特点,提出了高斯—牛顿交直流混合潮流算法,提高了算法的收敛性能。最后,在改进的IEEE 123节点系统上进行了测试,验证了所述控制策略及算法的有效性与正确性。     

苏州同里新能源小镇的交/直流混合配电网潮流计算方法研究

苏州同里新能源小镇是一个集光伏发电、风力发电、储能、电动汽车、能源路由器等特征元件为一体的小镇。在传统配电网固有元件(变电站、配电线路、无功补偿、负荷等)的基础上,小镇配电网引入了新型的设备元件(分布式可再生电源、储能设备、电动汽车、直流负荷、能源路由器等),构成了交/直流混合配电网。目前交流配电网的潮流计算方法已经相当成熟,而直流配电网一般都采取闭环运行方式,故该方法无法在交/直流混合配电网中使用。本文根据含能源路由器等新型设备的交/直流配电网特点,将传统的牛顿拉夫逊法进行相应改进,分别对交流配电网和直流配电网进行潮流求解,通过作为接口的电压源换流器,进行交替迭代,直至交/直流网络均潮流收敛。该潮流计算方法将在同里新能源小镇的配电网实例中加以应用。     

基于连续潮流模型的直流配电网负荷裕度分析

直流配电网由于能灵活接纳分布式电源和直流负荷,是未来智能配电网的发展趋势。随着直流配电网中负荷需求的不断增加,系统会由于静态电压失稳而崩溃。因此,研究直流配电网的负荷裕度对保障系统安全可靠运行至关重要。该文首先建立直流配电网的潮流模型,并将含双有源桥DC-DC变换器的潮流模型嵌入到直流配电网潮流模型中,提出了基于连续潮流法的直流配电网负荷裕度计算方法。通过两类典型的拓扑结构的直流配电网仿真,结果表明直流配电网在减小网络损耗和提高供电能力方面明显优于交流配电网,而且DC-DC变换器变比增加有助于负荷裕度提升。     

交直流混合微电网接口变换器虚拟同步发电机控制方法

随着分布式发电技术的推广,交直流混合微网以其灵活性正得到越来越广泛的研究和应用,而接口变流器是其核心部件。提出了一种接口变换器虚拟同步发电机控制策略。该策略不仅能使交直流子网有功功率分配更加均匀,还能使系统在大容量负荷投切过程中响应更加平滑,降低交直流子网快速功率波动的耦合影响。Matlab/Simulink仿真算例的验证结果表明,提出的接口变换器虚拟同步发电机控制方法能够降低交直流子网功率传导影响,有利于提高交直流微电网的运行稳定性。     

基于模块化多电平换流器的交直流混合电网稳态建模及仿真

由于模块化多电平换流器(MMC)在容量升级、电磁兼容、故障管理等方面具有明显的技术优势,其在交直流电能变换与控制中的应用越来越广泛。首先,基于电路原理中的平衡桥同电位点可以短接的等效理论,建立基于MMC的交直流混合系统简化等效电路模型;然后,导出基于MMC的交直流混合系统纯交流节点的潮流方程、直流节点的潮流方程和MMC换流器的基本潮流计算方程,并依据所建立的稳态模型和MMC控制方式,分析适用于基于MMC的交直流混合系统潮流算法;进而,基于自动微分技术,提出一种具有3阶收敛速度的统一迭代改进潮流算法;最后,通过算例验证所建立模型和算法的有效性。     

基于电压控制特性的电压源型多端直流/交流系统潮流求解

由于基于电压源型换流器的高压直流(VSC-HVDC)输电技术具有良好的可控性,对负荷中心供电、风电消纳、孤岛电力传输等适应能力强,电压稳定性好,因此具有良好的应用前景。当前对VSC-HVDC系统主要基于定功率控制模式进行潮流计算,而很少考虑到实际的换流器电压控制能力。为了更加精确地反映实际电网中VSC的电压控制特性,文中建立了基于VSC的电压控制模型,考虑了换流器损耗、交流滤波器、换流器容量限制等的影响,并基于电压控制特性提出了VSC多端直流/交流系统的通用潮流求解方法。对直流电网功率分布变化和N-1故障以及多端直流/交流系统的潮流算例分析表明,所提的潮流算法能够反映直流换流器的电压控制调节能力,验证了基于VSC的多端直流/交流系统在考虑换流器电压控制特性后的潮流方法的有效性、合理性以及算法的快速性。     

含电压源型换流器直流电网的交直流网络潮流交替迭代方法

随着电压源型换流器(VSC)及基于VSC的并联型直流电网的不断发展,未来电网会形成含VSC的多直流母线、多直流联络线和多直流负荷的交直流网络。文中分析了VSC的稳态模型及其控制方式,详细推导了含VSC直流电网的交直流网络稳态潮流模型,研究了不同控制方式直流电网的潮流求解方法。在此基础上提出了一种通用交直流网络潮流交替迭代方法,该算法根据VSC换流站的不同控制方式在交流侧和直流侧解耦等效,先进行直流电网潮流迭代,后进行交流电网潮流迭代,二者交替计算直至直流电网、换流站和交流电网全部收敛。算法适用于不同的直流电网控制方式且考虑了直流变量约束条件和运行方式的合理调整。最后在改进的IEEE 57节点交直流电网上,验证了所提出的交替迭代方法的有效性和准确性。     

基于机会约束规划的多PET互联的交直流配电网日前优化调度

随着电力电子技术的发展,基于电力电子变压器(power electronic transformer,PET)构建可实现大范围互联的交直流配电网成为新的发展趋势。首先基于多PET应用于交直流配电网的应用场景,对其柔性调节作用进行了分析;其次,计及分布式电源日前预测出力的不确定性,构建了基于机会约束规划的多PET互联的交直流配电网日前优化调度模型;再次,利用蒙特卡洛方法模拟分布式电源出力的不确定性,采用粒子群优化算法对所提出的运行优化模型进行求解;最后,基于改进的IEEE 33节点算例对所提出的优化模型进行分析,通过与确定性运行优化模型进行比较,验证了所提模型的有效性和正确性。