基于柔性多状态开关的混合配电网能量管理策略与控制方法

基于柔性多状态开关(SOP)的交直流混合配电网能量管理控制方法是保证其高效、可靠、灵活和可控性的关键技术挑战.为了减少SOP非必要交换功率,并最大限度地利用可再生能源,提出了一种新的能量管理策略.该策略优先考虑可再生能源输出功率的使用,并辅以交直流子网储能的相互支持.交直流混合配电网并网运行划分为20种运行模式.基于能...     

交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略

交直流配电网中受端弱交流配电网电压调节能力较弱,需要直流配电网提供功率支撑,而直流配电网受到自身和交流配电网的双重影响,导致直流电压偏差较大且低惯性特征更加明显.对此,文中引入柔性多状态开关(SNOP),并提出一种交直流电压自适应控制策略.首先,分析交流电网电压扰动对直流电压动态响应和惯性调节过程的影响机理,通过设计电...     

柔性多状态开关多端口协调优化调控方法

针对配电网中高渗透率新能源消纳能力提升和馈线均衡与系统运行降损需求,提出了柔性多状态开关多端口协调优化调控方法。算法分为2层,分别是参考点优化层和斜率优化层。在参考点优化层,基于源、荷长时间尺度预测数据,考虑交流馈线负载率均衡约束、开关端口功率交互方向及损耗约束以及系统潮流、运行安全等约束,以最小化系统运行成本为目标,对各端口运行参考点进行优化。在斜率优化层,基于参考点优化层所得的端口功率交互方向和运行参考点,根据指令更新间隔期间短时间尺度源、荷预测数据,考虑各端口有功、无功下垂控制约束和有功、无功容量耦合约束,以降低运行损耗为目标,对下垂斜率进行优化。算例仿真结果表明,所提出的柔性多状态开关调控方法可以有效降低系统运行损耗,实现不同馈线的功率资源优化共享;此外,基于蒙特卡洛模拟,说明所提出的方法对于间歇性新能源与负荷的发用电功率波动有较好的适应能力,可以有效降低系统状态的越限风险。     

含柔性多状态开关的主动配电网有功-无功协调动态优化

多端柔性多状态开关(FDS)作为可实现功率实时调控的装置,有利于实现主动配电网的运行优化。文中基于FDS接入配电网的拓扑和运行数学模型,建立含FDS支路的配电网有功-无功协调动态优化运行模型:构建多时间尺度有功-无功调度架构,以最优网损和电压均衡为目标函数,并考虑计及系统安全和断面动作限制的运行约束条件。为提高多断面潮流模型的求解效率和松弛精度,提出针对二阶锥规划和非线性规划的模型求解优化方法,并利用求解工具集SCIP等算法包获取测试结果。最后,依托实际工程数据,在含三端FDS主动配电网系统中展开仿真测试,结果呈现了FDS接入对主动配电网电能质量改善、运行策略优化和潮流智能分配的积极影响,并验证了所述方法的寻优稳定性和计算高效性。     

基于柔性多状态开关的有源配电网双层优化方法

大量间歇性分布式电源的接入,给配电网带来了新的挑战。柔性多状态开关(Soft Open Point, SOP)是一种新型的电力电子装置,具有强大的功率调控和潮流优化能力。文中提出了一种基于SOP的有源配电网双层优化方法。考虑SOP运行控制的约束条件,建立了多端口SOP等效模型。以年综合费用最小为目标建立SOP上层规划模型,以多时段配电网电压偏差最小、网损最低为目标建立基于最优潮流的下层优化模型,并采用改进的遗传粒子群混合优化算法对双层优化模型进行求解。在IEEE 33节点算例上,对比分析了规划前后三端口SOP的优化能力。结果表明,SOP能有效解决配电网电压越限问题,同时降低系统损耗,并且合理的SOP规划对配电网运行优化效果更为显著。     

含柔性多状态开关的配电网分区方法

柔性多状态开关是一种新型智能配电装置。结合柔性多状态开关的功能特点,提出了含柔性多状态开关的配电网分区条件。以多层图分割理论框架为基础,提出了由粗化、分区和还原阶段构成的分区方法。在粗化过程中,提出了基于最短电气距离的粗化方法,使用贪婪图生长算法完成初始分区,并在还原阶段提出了基于路径搜索的还原方法。分区方法不仅能够优化配电网的运行指标,还能够提高配电网的可控性和灵活性。通过IEEE 118节点配电网算例对所述分区方法进行了说明和验证,并结合柔性多状态开关的调控对分区效果进行了进一步分析。结果表明,该方法能够改善配电网的日均馈线负载均衡度,并能够和柔性多状态开关的调控相配合,进一步改善配电网每一时刻的馈线负载均衡度和电压分布。     

柔性多状态开关应用场景分析

随着配电网负荷、分布式能源及电动汽车的快速增长,传统的配电网结构与调控方式面临巨大挑战,馈线功率失衡、变压器重过载、城市输配电增容困难等问题日益突出.配电网柔性多状态开关技术为解决上述问题带来了可能.文中以配电网区域柔性互联典型应用场景为切入点,分析了柔性多状态开关适用的不同应用场景,研究了不同应用场景下柔性多状态开关...     

柔性多状态开关反馈线性化滑模控制

柔性多状态开关(SOP)能够实现配电网馈线潮流灵活的调控,改善电压分布水平,提升配电网消纳分布式电源的能力,已成为配电网领域的一个研究热点。文中以三端口SOP为研究对象,建立了三端口SOP的数学模型。针对SOP数学模型体现出的非线性及强耦合的特点,通过坐标变换得到反馈线性化模型,对该模型设计了滑模控制器。文中将反馈线性化控制和滑模控制相结合,并用该复合控制取代传统比例-积分(PI)双环控制的电流内环,与传统PI双环控制相比,可以减少PI控制环节,降低PI参数整定的难度。根据SOP不同运行模式的要求,分别实现了各端口定直流电压和定无功功率模式、定有功功率和无功功率模式、定交流电压模式下的反馈线性化滑模控制算法。在MATLAB/Simulink中搭建三端口SOP仿真模型,仿真结果表明,与传统PI控制相比,所提出的控制策略动态性能好、鲁棒性强。最后,通过几种典型工况的仿真,进一步验证了所提控制策略的有效性。     

柔性多状态开关在智能配电网中的应用

柔性多状态开关是一种代替传统联络开关的电力电子装备,它能够满足智能配电网分布式电源的消纳、高供电可靠性等定制电力需求。本文对实现配电网柔性互联的柔性多状态开关的数学模型和工作原理进行详细分析,提出实现双端配电网络柔性互联的控制方式,并对双端配电网络在不同电压等级、电网频率、电压、相位下的柔性互联进行仿真分析。仿真结果证明了柔性多状态开关的可行性和优越性。     

面向配网多馈线互联的柔性多状态开关拓扑选型分析

柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMS)是采用电力电子技术的新型智能配电设备,有助于解决配电网馈线功率失衡、电压波动越限等问题。多端FMS能够实现多条馈线柔性互联,其拓扑选型对设备的经济效益、联接限制等方面均有重要影响。文中以应用于中压配电网的三端FMS拓扑为例,就拓扑结构、性能和应用场景进行探索。重点针对模块化多电平变流器拓扑、九桥臂变流器拓扑和桥臂分叉变流器拓扑,分析各拓扑运行特性,并计算对应的核心参数、运行损耗和运行范围,进而得出各拓扑建设成本、占地空间、运行效率和潮流调节能力等指标的对比结果。最后,给出三种拓扑所适用的场景,为配网系统中多端FMS拓扑的选取提供建议。     

柔性多状态开关模型预测协同控制策略

柔性多状态开关(FMSS)作为一种新型电力电子装置能够部分替代配电网中传统联络开关,实现潮流的不间断灵活调控,优化电压分布。探讨了三端FMSS在配电网中的几种可能接入拓扑及工作模式,建立了三端FMSS的动态数学模型,结合三端控制约束提出了三端FMSS模型预测协同控制策略。该策略具有原理清晰、实现简单、动态响应速度快等优点,避免了传统比例—积分(PI)双闭环控制策略存在的控制结构复杂、PI参数较多且整定困难的问题。基于模型预测控制对各端口UdcQ控制模式、PQ控制模式,以及Uacf控制模式进行了具体算法实现。为了验证所提方案的有效性,在MATLAB/Simulink环境下搭建了三端FMSS仿真模型,不同工况下的仿真结果验证了所提三端FMSS模型预测协同控制策略能够有效实现多端口间的协同控制,发挥FMSS的调节功能,为FMSS的配电网应用提供灵活的解决方案。     

柔性多状态开关新型复合控制策略

分布式电源的大量接入和电动汽车的快速普及成为现今配电网面临的双重挑战,同时当前配电网普遍存在闭环设计、开环运行的现象,导致配电网内馈线功率失衡现象严重。为解决上述问题,文中研究了用于配电网馈线互联的柔性多状态开关控制技术。基于柔性多状态开关接入方式和拓扑分析,分析了柔性多状态开关与两侧馈线进行功率交换的原理。然后提出了一种新型复合控制策略,直流母线电压由所有变流器共同控制,能够实现装置同时独立进行有功潮流调节和无功补偿两种功能。搭建了仿真模型和原理样机实验平台,进行了配电网两条馈线潮流控制和无功补偿功能验证。仿真和实验结果显示,所提出的控制策略有效可行。     

主动配电网中多端柔性多状态开关的选址定容优化

智能柔性多状态开关作为网间功率调控媒介,在主动配电网中实现有功/无功协调并优化运行状态,发挥巨大的应用价值。本文考虑多端柔性多状态开关的拓展性,定义其接入的约束限制和位置向量,提出含柔性多状态开关主动配电网的经济成本优化配置模型。规划目标追求周期最小经济成本,综合考虑设备运行、连接损耗、网间交互和容量配置等成本因素来配置柔性多状态开关接入位置和端口容量。进而采用改进遗传算法和二阶锥规划的混合算法求解。最后,依托实际智能配电网示范工程,在馈线组算例系统中展开测试,结果表明所提方法能保证综合经济成本合理控制,并发掘了柔性多状态开关与无功补偿的有功/无功协调控制的性能,且算法稳定高效。     

共用模块的柔性多状态开关新型调制方法

柔性多状态开关作为取代传统机械开关的新型电力电子设备,具有响应速度快、潮流可控等优势。针对新型具有共用模块的级联型H桥变换器柔性多状态开关拓扑,简化其结构的同时节省部分模块,但是传统控制方法不再适用,因此文中提出新的适用于共用模块的类方波调制方法。首先根据具体工况计算出共用模块的调制波,然后协调计算得出非共用模块的调制波,实现对新型拓扑所有模块的调制。类方波调制在方波调制的基础上加入零电平时间,减小过零点时共用模块电压瞬时变化值,同时可以通过协调零电平时间与相位关系,使调制波的相位可变,避免非共用模块过调制。文中搭建共用模块柔性多状态开关拓扑的三相实验平台,验证了类方波调制策略的正确性和有效性。     

基于并查集的柔性多状态开关定容方法

柔性多状态开关(FMSS)作为配电网改造中的重要电力电子元件,因成本较高和相关技术的不成熟,尚未得到广泛应用。为合理规划FMSS的容量,同时兼顾配电网经济性和供电可靠性,以年均总成本最小为优化目标,建立了含新能源配电网的综合成本评价模型,并应用粒子群优化算法进行求解。为考虑FMSS运行模式的动态切换,等效简化了复杂工况下FMSS的工作模式,引入并查集算法以快速、有效地确定FMSS实时运行模式,大幅提升了定容问题的求解速度,克服了现有优化配置方案对FMSS运行策略多样性和动态性考虑不够充分的缺陷。IEEE 14节点和IEEE 33节点互联配电系统的多组对比仿真结果表明,所提方法在求解速度上有一定的优越性,优化所得方案能促进新能源消纳,提高配电网供电可靠性,且具备良好的经济效益。     

环网型柔性多状态开关混成切换控制策略

传统放射型柔性多状态开关(SOP)直流母线一旦故障会导致整个装置失效。提出了环网型SOP的接入方式,来解决直流侧故障问题,还能在控制各端口间功率传输的同时,实现无功补偿、谐波抑制和三相不平衡抑制等电能质量调节作用。对环网型三端口SOP数学模型和控制方式进行了分析,设计了各端口在不同控制模式下的控制器,并用混成切换控制理论设计了环网型三端口SOP的控制策略,使其能很好地实现故障恢复以及电能质量调节作用。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果验证了所提方案的有效性和可行性。     

配电开关状态监测与优化检修系统研制

设计了基于多状态量融合的配电开关状态监测与优化检修系统。系统主要由状态监测终端、手持PDA、现场综合试验系统、状态检修辅助决策系统等组成。通过巡检、例行试验、诊断性试验等手段获取配电开关状态信息并进行统计分析;利用开关的台账信息、状态监测终端采集的信息等,结合考虑开关的缺陷和故障的性质和概率,对配电开关设备的运行性能进行综合评价,为配电开关设备检修策略的制定安排提供依据。系统以国家电网公司颁布的标准与规程为依据进行设计,具有实用性及扩展性强等特点。