基于边缘自治决策终端的台区柔性直流互联控制系统

随着我国“双碳”发展战略以及建设新型电力系统等重大战略的实施,传统的无源配电网正逐渐转变为有 源配电网.为了满足分布式光伏高比例接入和高效消纳,就地实现配电网源荷平衡,提出了一种基于边缘自治决策终 端的台区低压柔性直流互联控制技术,通过低压柔性直流互联改造,利用边缘自治决策终端装置的灵活、快速功率调 节特性,不仅使得台区内部原有负荷的正常使用得到保证,同时有力地解决了相邻台区间的负载率不均衡等问题,满 足负荷增长的需求,有效提升了配电网供电可靠性.     

低压台区柔性互联系统跨台区功率互济策略

高比例分布式光伏接入低压配电网易导致功率倒送和电压越限问题。构建低压台区柔性互联系统并通过各台区间功率互济可以实现光伏消纳,有效降低功率倒送和电压越限的概率。如何协调交互各台区间功率是核心问题。为此,提出一种基于改进下垂算法的自适应控制策略,通过引入传输因子和换向/修正因子,实现台区在输出功率和接收功率的状态间平滑切换,并可依据台区以及直流系统运行工况维持功率传输方向。通过引入分配系数,实现功率在台区间的按需分配,无须通信即可实现跨台区功率互济。为验证所提策略的正确性和有效性,利用RT-LAB全时数字仿真平台,以宁夏某地区低压柔性直流台区示范点架构为基础,搭建低压台区柔性互联系统仿真模型。仿真结果验证了所提控制策略可有效实现跨台区功率互济。     

基于VSC的优质光伏资源区配电台区柔性互联规划方法

针对独立运行模式下配电台区源荷特性差异引发的光伏功率倒送和变压器重载运行等问题,提出了区域配网的台区柔性互联规划方法。首先,分析基于VSC的台区柔性互联拓扑结构及运行模式,建立其功率流动模型。其次,根据台区运行特性提出配电台区的互联需求指标,并以此为基础提出区域配网的台区可联性分析方法。然后,以整个区域配网为研究对象,建立台区柔性互联方案以及互联装置配置的双层规划模型,上层模型求解最优规划方案,下层模型实现系统的经济运行。模型采用基于模拟退火和锥规划的混合优化算法求解。最后,在40节点算例上对所提规划模型进行验证,通过规划前后配电系统成本、光伏消纳率以及台区变负载率的对比分析,证明了该模型在提升区域配网的经济性和运行效率方面的有效性。     

考虑规模化快充负荷的低压互联配电台区风险评估

提出一种基于规模化电动汽车快充负荷的配电台区风险评估方法.首先,以"停车—充电"模式为基础,考虑居民区、商业区不同的充电需求,进行电动汽车快充负荷的模拟;其次,给出配电台区中快充负荷分散接入的传统方式,以及台区低压侧互联的新型接入方式,并基于此提出AC/DC变流器、储能设备的控制策略,建立台区互联的功率模型;最后,以台...     

考虑低压台区柔性互联的配电网最大供电能力

“双碳”目标下,配电网将承载分布式发电、电动汽车、电采暖等低碳技术的大规模应用,面临着承载能力不足、负载不均衡以及电能质量等问题的严峻挑战,而低压台区柔性互联技术被认为是应对上述挑战的有效手段。因此,研究了考虑低压台区柔性互联的配电网最大供电能力(TSC)。首先,给出了考虑台区柔性互联的配电网典型结构以及运行方式,建立了考虑柔性互联设备多端口潮流灵活分配、负荷多级转供的配电网TSC模型;其次,针对所提TSC模型的非线性非凸特征,提出了基于分支定界算法的模型求解方法;然后,计算了实际台区柔性互联配电网算例的TSC,并进行N-1安全性校验;最后,观测了不同低压柔性互联设备容量下TSC数值的变化规律,给出了台区柔性互联配电网的规划运行建议,为低压台区柔性互联技术在配电网的大规模应用提供了理论基础。     

基于低压柔直的末端电网能源互联与能量微循环系统

“双碳”目标下大规模分布式光伏和电动汽车充电桩等零碳、低碳要素接入低压配电网,对末端电网可靠、稳定、经济运行提出了挑战。文中基于低压直流技术实现配电变压器台区间柔性互联与功率灵活互济,构建末端电网在新型电力系统下的新形态,通过能量微循环解决当前末端电网的一系列问题。首先,对低压柔性直流互联的一次拓扑结构、二次组网方式进行了介绍,以满足不同低压配电网资源禀赋情况与差异化需求。然后,对末端能源微循环的若干功能形态进行阐述,以实现不同台区间均载、故障快速转供的运行目标。最后,对中国目前开展的工程情况进行了总结,并详细介绍了中国首套低压柔性互联与能量微循环工程,工程运行情况验证了该系统可有效提升末端电网运行的可靠性与经济性。     

面向低压直流配电网的双降压/升压型柔性互联开关

柔性互联开关作为跨区域低压直流配电网的关键装备,能够实现区域间低压直流功率互联与灵活转供,有利于可再生能源的充分消纳与高效利用.通过分析目前低压直流配电网的运行特性与柔性互联开关的可靠性问题,提出了一种基于双降压/升压变换器的新型柔性互联开关拓扑结构,其具备无桥臂直通、电压利用率高、功率等级易拓展等优点.通过采取反向耦合电感技术来改善无源器件用量与内部续流问题,以柔性提升互联开关的工作效率,并给出了不同工作模式下端口电压增益的表达式.搭建一套150 V/1 kW实验样机进行实验分析,结果验证了所提拓扑结构的有效性与正确性.     

基于SOM 神经网络算法的配电台区低压出线终端设计

针对配电台区低压出线终端的用户关系容易变化的问题,提出了一种基于 SOM 神经网络算法来获取配电台区拓扑结构的算法,通过更新低压配电台区的拓扑结构来发现配电台区的故障,进行故障修复.     

配电台区低压线损的组成及降损措施

介绍了低压配电台区线损的组成及降低线损的主要措施。通过降低导线上的附加损耗、减少未计入售电量的电器设备能耗及其他原因引起的电能损失,达到降低台区线损、提高经济效益的目的。     

基于储能型柔性多状态开关的直流微电网与交流配电网柔性互联策略

柔性多状态开关大多采用"刚性"的变流控制策略,导致其端口惯性与阻尼不足,直流微电网通过其接入时难以与交流配电网进行柔性互联,无法响应交流配电网调频调压.为此,提出一种基于储能型柔性多状态开关的直流微电网与交流配电网柔性互联策略,交直流端口统一采用虚拟电机控制,通过模拟电机的惯性和阻尼特性使交直流端口呈现柔性特性,同时针...     

基于MMC的柔性直流配电系统低频振荡机理分析

以采用主从控制的柔性直流配电系统为研究对象,从时域角度提出了直流电压时间尺度下柔性直流配电系统的高阶数学模型,引入阻抗系数对数学模型进行了降阶处理.通过对降阶数学模型的分析,研究了子模块电容、子模块个数等电路参数与控制参数对振荡频率的影响,揭示了柔性直流配电系统低频振荡机理.最后,通过MATLAB/Simulink搭建了基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流配电系统仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性.     

多时间尺度下主动配电网能量调度优化

间歇性能源发电的不确定给配电网运行调度带来了巨大的挑战,主动配电网是未来的配电网中实现间歇性新能源集成的有效技术。结合全局和区域协调控制的思路,提出了长时间尺度下的全局优化和短时间尺度下的区域自治协调相结合的优化方法。将混沌优化算法和差分算法结合用于求解全局优化问题,区域协调控制以整个网络的优化为模板,根据实时区域内资源和负荷的变化以及可再生能源的处理,使整个网络和区域运行在最优状态,并通过仿真验证优化方案的有效性。所做研究工作为国内分布式电源接入电网的后续管理提供参考和借鉴。     

基于高频链直流变压器的柔性中压直流配电系统分析

为了克服柔性中压直流配电网工频方案中变压器体积大、重量大、噪音大、控制不够灵活等问题,提出一种基于高频链直流变压器的柔性中压直流配电系统。该系统中直流配电母线不仅包括中压直流母线,还包括低压直流母线;中低压直流母线之间通过直流变压器进行连接;低压直流母线用于接入各类分布式电源。该系统中高频链直流变压器的使用不仅实现了不同电压等级直流母线间的电压变换、能量管理,还可以有效提高系统功率密度。介绍了中压柔性直流配电系统架构,给出了高频链直流变压器以及其它典型换流器的设计和分析,并对直流配电系统的工作模式和控制器进行了设计。最后,搭建了仿真平台,验证了系统的有效性。     

基于单端电气量的多端柔性直流配电系统暂态保护

随着配电系统结构的发展与变化,传统交流配电系统、高压直流输电系统的保护原理无法适用于多端柔性直流配电系统。目前所提直流配电线路的保护方案有2种思路:基于线路两端信息和基于线路单端信息。前者需要通信通道,要求两端数据的同步,动作速度慢;后者需要构造保护边界,增加系统经济成本。基于此,提出了一种基于单端电气量、无需构造保护边界的多端柔性直流配电系统暂态保护方案。首先,分别计算线路一侧的正、负极暂态电压与其正常稳态电压的标准差系数识别故障极。然后,分析发生区内故障时各电气量的时域解析关系,分别推导出单、双极故障时的微分方程以计算故障距离,从而实现区内、外故障的快速、可靠识别。最后在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型。仿真结果表明,所提保护方案在各种故障情况下仅基于本地信息即可有效识别故障极和区内、外故障,有较强的抗过渡电阻及抗干扰能力,满足直流配电网对保护速动性与选择性的需求。     

用于弱电网互联的柔性直流输电系统双端构网型控制

针对常规跟网型控制下柔性直流输电系统不具备电网频率支撑能力、弱电网运行能力差的问题,提出了一种柔性直流输电系统的双端构网型控制策略。利用直流电容的动力学特性,将柔性直流输电系统模拟为同步电动机-连轴-同步发电机运行,使其具备良好的弱电网运行能力与电网主动支撑能力。在此基础上,设计了柔性直流输电系统的电网故障穿越策略。在PSCAD/EMTDC软件中进行仿真验证,结果表明所提柔性直流输电系统的双端构网型控制策略具备弱电网适应能力、快速潮流调节能力、电网频率主动支撑能力以及电网故障穿越能力。     

计及主站容量裕度的柔性直流互联系统主从控制策略

柔性直流互联技术可有效改善电网电能质量、增强供电可靠性、提升新能源消纳水平。采用主从控制的柔性直流互联系统中,负荷突增和新能源出力短时波动等突发工况易导致主站实际功率超过其容量。传统功率限幅或调度方法难以及时平抑功率波动,进而导致直流侧电压异常,威胁系统正常运行。为此,文中提出一种计及主站容量裕度的主从控制策略。该策略优化了主站的运行机制,将容量裕度因素纳入主站运行模式中,调整了主站电压环的环路结构与变量定义,并增加了基于过容功率的闭合抑制环路,保障了主站对直流母线电压的持续调节能力。由于主站在平衡系统功率时需要从站间的协调运行,因此文中在从站传统运行模式及原有调度基础上引入了从站间的功率支援机制,在系统功率平衡等约束条件下建立了系统经济损失最小、源储设备损耗最小的多目标优化模型,并利用非支配排序遗传算法-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)对优化模型进行快速求解。最后通过仿真验证了所提策略能有效防止主站过容,保障柔性直流互联系统稳定、高效运行。     

基于直流电抗电压的柔性直流配电网故障测距方法

故障测距是柔性直流配电网发展所需的关键技术之一,传统的高压直流输电系统故障测距方法在直流配电系统中适应性不好。因此在考虑线路配置直流电抗器的情况下,提出一种基于直流电抗电压的直流配电网双端故障测距方法。该方法从直流故障的电容放电阶段进行研究,利用线路两端直流电抗电压构建包含故障距离和过渡电阻的两个未知参数的时域微分方程,并利用最小二乘法进行求解。PSCAD仿真结果表明该方法能够有效地进行故障定位,并且能够计算出故障点过渡电阻,可以满足直流配电网的故障测距要求。     

交流配电网中柔性直流互联装置阻抗稳定性分析及阻抗协同重塑控制

对于交流配电网中的柔性直流互联装置,当功率方向变化时,负阻抗会随之在装置内定功率控制换流器的直流侧和交流侧进行转移,降低了系统稳定性.针对此问题,提出了一种阻抗协同重塑控制策略.首先,介绍了配电网中柔性直流互联装置的结构;其次,分别建立了装置内两侧换流器多个端口阻抗在功率双向传输下的小信号模型,探究其阻抗特性;然后,对...     

基于电容放电特征的柔性直流配电网线路保护方案

针对换流设备直接接入直流母线的双端柔性直流配电网的保护配置问题,提出一种基于单端电气量的线路保护方案。首先分析了双端柔性直流配电网的直流线路故障特征,其次重点分析了处于不同母线处的换流器并联电容之间的放电特征差异。结合该差异设计出能够有效识别故障区域、在5 ms内隔离故障的主保护。同时为解决主保护可能存在检测失败的问题,设置了利用过电流判据以及动作延时的后备保护方案。最后通过PSCAD/EMTDC搭建仿真模型验证了所提方案的有效性。