基于IEC 61850的DER并网监控信息模型研究

DER(Distributed Energy Resources)并网需要解决的问题之一是DER与整个配电网系统的信息采集和交互。以IEC61850标准为基础,研究DER并网监控的信息内容,设计了一种基于IEC 61850的综合并网监控信息模型。该模型采用面向对象的抽象方法,将DER并网监控系统各设备抽象为逻辑功能节点,分析DER接入10 kV配网的监控信息流,定义了各信息所属的数据对象,建立逻辑设备节点信息模型。最后以PV(Photovoltaic System)并网为例,选取发电子系统和并网点的典型逻辑节点,建立了不同并网状态下的综合信息模型。     

考虑微电网运行域的配电网分布式能源规划

随着分布式能源(DER)和微电网(MG)的大规模发展,在配电网静态安全约束下MG运行范围与DER渗透率之间相互制约,而现有DER规划模型未计及MG原有的运行范围,所得配置方案将可能局限MG运行空间,使得MG控制难度和配电网运行风险大大提高。为解决该问题,开展了含MG配电网DER选址定容问题的研究,重点研究了MG运行域、需求响应(DR)和储能运行策略对于DER规划的影响。为减少DER接入对MG运行的影响,引入MG运行域模型定量刻画MG运行边界,并采用区间算术将其转化为规划模型的约束条件。建立DR模型时,提出用户可中断负荷概率矩阵表征DR的不确定性。在此基础上,建立了综合考虑配电网运营商与DER投资商利益的含MG配电网DER规划模型,并采用改进粒子群算法进行求解。算例结果表明,所得DER规划方案在保证MG运行域不受影响下实现经济性最优,验证了所提模型的合理性和有效性。     

含有多种分布式电源的配电网综合评估方法

分布式电源(distributed generation,DG)并网对配电网的经济性、服务质量、安全性、环保效益等产生影响,基于此提出了一种对含有DG的配电网进行综合评估的有效方法。根据风力、光伏发电的特点,建立了风速、光照强度的正态分布模型,确定其出力情况从而计算配电网可靠性。从经济性、服务质量、安全性和环保效益4个方面考虑建立了综合评估指标体系。以IEEE RBTS-Bus6系统的F4馈线作为测试系统,对DG不同接入方案下配电网各项评价指标进行仿真计算,并运用模糊层次分析法得到各方案综合得分。算例结果表明,多种类DG并网能有效改善电网的各项评价指标。     

考虑分布式电源并网的配电网适应性评价方法

为系统分析分布式电源(DG)多点、高渗透并网给配电网设备带来的影响,量化评估配电网现有设备对分布式电源的接纳能力,本文基于分布式电源并网影响建立了针对配电网设备运行安全性、可靠性、经济性3个方面的设备适应性评价指标体系。参照现行国标规定及专家经验给出评价指标计算方法及评分曲线,并利用层次分析法与主成分分析法相结合的方法为指标赋权,计算得到考虑分布式电源并网的配电网设备适应性综合评价结果。利用本文提出的评价体系和评估方法对我国某地区实际配电网进行评价,对比分析了DG接入前后、DG集中接入以及DG分散接入3种情况下配电网设备的适应情况,并针对评价结果提出配电网设备适应性改造实施方案。算例结果表明,所提评价指标体系和评估方法能够直接量化评估配电网设备对分布式电源的整体适应能力;同时,各分指标评分可准确定位配电网接纳分布式电源设备运行薄弱环节,从而为配电网的建设改造和优化运行提供有力依据。     

变频驱动系统电网接口虚拟同步发电机控制技术

网侧功率变换器是变频驱动系统接入配电网的重要接口,随着变频驱动系统渗透率的不断提高,网侧功率变换器对配电网中的影响越发突出。借鉴传统电力系统中的同步发电机数学模型,形成电网接口虚拟同步发电机控制方案,设计具有变频驱动系统自身特性的虚拟调速器和虚拟励磁控制器,保证电网电流的低谐波畸变的同时,满足负荷功率需求,并具有响应电网电压/频率异常事件功能,可在一定程度上提高电网的稳定性。同时模拟同步发电机的转动惯量,提高电网接口的惯性和阻尼,降低变频驱动系统对电网的影响,提升电网对大规模变频驱动系统接入的适应性。为实现电网接口的柔性起动,提出一种虚拟同步预并网控制方法,可实现电网接口柔性离/并网切换,消除起动冲击电流。仿真和实验结果表明了所提控制方案的有效性。     

智能配电网建设中的继电保护问题 讲座六 有源配电网保护技术

分布式电源(DER)的大量接入,使配电网成为功率双向流动的有源网络,这给配电网保护带来一系列亟待解决的问题。在简述DER并网技术和有源配电网基本概念的基础上,分析了DER故障电流输出特性以及DER高度渗透的有源配电网的故障电流特征、DER对配电网保护的影响,提出了适应DER接入的配电网保护改进措施;介绍了用于并网点的DER侧故障保护、系统侧故障保护;在综述反孤岛保护技术的基础上,提出了基于分布式智能控制的反孤岛保护新技术。在全专题讲座的总结中,对提高我国配电网继电保护技术水平、加强对智能配电网建设中继电保护问题的研究提出了建设性意见。     

基于粒子群优化与K-means聚类的配网5G改造经济性评价方法

针对现有4G网络难以满足配电网业务,而5G通信在配网应用中经济性尚不明确的问题,提出一种基于粒子群优化与K-means聚类的配网通信改造经济性评价方法。建立5G与现有4G通信方式在配网中的基站规划模型,利用自适应粒子群算法与K-means聚类算法,对2种通信方式下的基站安装进行优化;建立改造成本模型,计算5G改造与现有4G通信下的建设成本;建立通信改造经济性评价模型,利用粒子群算法进行优化求解,进而利用求解出的结果评估2种通信在配电网改造中的经济性。     

适于多类型光伏电站监控系统的综合通信技术

大型并网光伏电站和用户侧并网光伏电站是中国建设光伏电站的主要类型.由于建设规模、运行环境、安装位置、应用需求的不同,光伏电站监控系统配置比较灵活、功能复杂多样,特别是其通信系统与传统火电厂、水电站通信系统区别较大,亟待研究开发.文章通过对光伏电站通信需求的深入分析,研究并提出融合光纤通信、载波通信、无线通信等多种方式的综合通信平台技术方案,具有统一网管、灵活配置、适应性强的特点,能够满足不同类型光伏电站的数据采集与运行监控要求.     

含多微网稀疏通信优化的主动配电网分层分布式协调控制

针对多微网及主动配电网协调运行时控制目标的不同,通过多智能体系统构建含配电网级、微网级、元件级的三层协调控制架构,将调度管理过程分为配电网级智能体调度和微网级智能体调度两个部分,提出了稳态运行时主动配电网和多微网之间的互联、互动的新方案,并在元件级智能体上设计了一种基于分布式稀疏通信网络的二级优化控制器,可以实现微网内负荷波动时元件上电压、频率的快速恢复,以及联络线有功功率的精确分配。另外,为了分析通信时滞对多微网智能体之间协调控制的影响,根据图论的基本理论对通信拓扑进行了优化设计。最后,以一个含三微网群的主动配电网为例,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,验证了所提控制策略的有效性。     

分布式电源并网条件下配电网继电保护方案设计

分析了DG并网对配电网故障电流的影响,并提出一种改进保护方案。方案利用含DG配电网的故障电流特征,采用两侧电流的相角变化量作为判据进行故障定位,由始端保护装置实现主电源到DG接入点之间故障的判别。方案对电流幅值的精确度要求不高,能有效避免系统运行方式变化产生的影响,简单可靠;仅需要传输反映电流相角变化方向的数字信号和保护决策信号,对通信通道要求不高;仅需要采集故障前后的电流信息量,节省了电压互感器,对配电网而言具有良好的经济性。仿真实验证明其可行性。     

新型负荷及分布式电源接入配网承载能力综合评估

随着新型负荷(电采暖和电动汽车)和分布式电源逐步接入配电网,如何评价现有电网对新型负荷和高比例分布式电源接入的适应性,是电网目前重点工作之一。为此,本文提出一种含新型负荷及高比例分布式电源的配电网承载能力综合评估方法。该方法首先根据新型负荷及分布式电源的特性,选取合适的评价指标,建立新型配电网承载能力综合评估的指标体系,然后,用基于变权理论的多层次模糊综合评价算法计算指标权重,最后以某城市一条配电线路为例,对新型负荷和高比例分布式电源接入后的配电网进行了综合评估;并基于该区域评价指标的计算结果,分析出典型区域网架的薄弱环节,为后续规划工程提供依据。     

自愈电网与分布能源

当前特高压大电网的发展和分布能源自愈电网的研发已形成两个不同的亮点。作者在阐述电网安全控制技术发展趋势的基础上,就有关自愈电网和分布能源的产生背景、研发过程、关键技术,及其和大电网之间的相互关系进行了分析和讨论。最后,提出了将某些自愈电网方法应用于当前大电网建设和运行的建议。     

分布式光伏与储能系统协调控制终端的应用

智能电网区别于传统电网的一个特征是支持用户端接入分布式电源,从而使得用电形式多样化。以分布式光伏并网发电与储能系统作为分布式电源单元,介绍了一种分布式多电源接入电网的协调控制终端的解决方案,并着重介绍了终端白天模式和夜间模式的控制过程。     

Integration of distributed energy resources into low voltage grid: A market-based multiperiod optimization model

This paper develops a multiperiod optimization model for an interconnected micro grid with hierarchical control that participates in wholesale energy market to maximize its benefit (i.e. revenues-costs). In addition to the operational constraints of distributed energy resources (DER) including both inter-temporal and non-inter-temporal types, the adequacy and steady-state security constraints of micro grid and its power losses are incorporated in the optimization model. In the presented model, DER are integrated into low voltage grid considering both technical and economical aspects. This integration as a micro grid can participate in wholesale energy market as an entity with dual role including producer and consumer based on the direction of exchanged power. The developed model is evaluated by testing on a micro grid considering different cases and the results are analyzed.     

基于盲数模型的含分布式电源配电网供电能力评估

分布式电源(DG)的接入使配电网供电能力的评估工作变得更加复杂。文中主要研究DG并网后对配电网供电能力的影响,通过判断矩阵法建立电网中不确定因数的盲数模型,提出了基于盲数理论的供电能力评估指标,并结合重复潮流法用以评估含DG的配电网供电能力。最后,算例对比分析验证了该方法的可行性和必要性。     

Sensitivity-based locational marginal value calculations in distribution grids

Electric utilities are experiencing a rapid growth of distributed energy resource (DER) deployment in their distribution grids. DERs can result in operational challenges in distribution grids, while at the same time can be viable assets in helping electric utilities better plan and manage grid design, operation, and planning. The DER valuation becomes an extremely important factor in this situation to ensure that DERs are fairly and accurately valued for the services they provide. This paper investigates the idea of spatiotemporal valuation of DERs and develops a sensitivity-based locational marginal value (LMV) calculation method that can be solved without the need for solving the network power flow problem. Furthermore, the impact of cost allocation to various upgrades in the system on LMV calculation is investigated, with the goal of demonstrating the fairness of the proposed LMV calculation method. The proposed model is applied to a standard test system for evaluation and validation.     

基于快速密度聚类的电力通信网节点重要性评估

电力通信网的节点重要性评估是电力通信研究的一个重要议题。针对目前电力通信网节点重要性评估存在的连接权值单一以及评价指标单一等问题,利用电力通信网的带宽和距离作为权值,计算电力通信网节点的多种评价指标:节点强度、节点紧密度以及节点的介数。基于电力通信网节点的多种评价指标,利用快速密度聚类方法建立电力通信网的节点重要性评估模型,为电网通信的规划做支撑。通过快速密度聚类方法进行无监督的分类,将节点分为若干个重要性等级。该方法可以有效地改善基于距离的无监督分类方法的不足。利用某省的实际电网通信数据进行检验,验证了该方法在电力通信网中的实用性。     

含柔性软开关的有源配电网故障恢复策略

随着智能配电网的发展,新型的电力电子装置柔性软开关(SOP)替代配电网中传统的联络开关(TC),可增加配电网运行控制的灵活性。分析了含SOP的有源配电网正常运行和故障情况下的SOP控制模式。对于配电网中部分失电区域由于严重故障致使无法通过联络开关连接到端电源的情况,文中将该失电区域称为失联侧子网,将其余可以通过联络开关与上级网络相连的区域称为联网侧子网,并据此提出了由SOP和分布式电源协同供电的故障恢复策略。该策略考虑了联网侧子网的转供能力,可为失联侧子网恢复运行提供相应的约束。通过设定SOP为Vf控制模式,以总失电负荷加权值最小、脱离主网分布式电源最少,以及网络损耗最小为目标函数,建立了含SOP的配电网故障恢复模型,优化变量为联络开关状态及SOP的出口电压,采用混沌蚁群联合优化算法进行求解。采用含SOP的单回IEEE 33节点系统、手拉手双回IEEE 33节点系统作为测试算例,从恢复策略和负荷波动适应性两个层面验证了所提故障恢复策略的有效性,仿真结果表明该恢复策略不仅能实现配电网失联侧最大恢复供电,还能保证配电网联网侧的正常运行。     

卫星通信网与调度数据网互联的安全方案研究

建立电力应急通信系统是一项保障电网运行质量和财产安全的战略性措施。卫星应急通信因其具有受地面灾害影响小、环境适应性强的优点,成为提高电力通信抗灾能力的重要手段。然而卫星通信网属于公共通信网,存在的安全风险很大。为保障电力调度数据网的安全,电力调度数据网接入卫星通信网时应采取安全防护措施,使潜在的安全风险降至最低。文章首先介绍了卫星应急通信的系统结构,分析其可能存在的安全风险,之后介绍了电力调度专网以自动切换方式与卫星通信网的互联方式,提出在这种互联方式下增强安全性能的解决方案。     

分布式电源并网后对电压分布影响的研究

分布式电源（DG）接入电网后会对电网的电压分布产生很大影响。如何减少分布式电源并网后给配电网电压带来的影响,已经成为一个亟待解决的问题。使用IEEE33节点配电网络作为算例,应用Simulink软件搭建了仿真模型,通过改变分布式电源的容量以及接入位置来分析其对配电网电压分布的影响。在大量仿真算例与数据的基础上,并经过充分研究,总结出一套切实可行的将分布式电源并网的方案,以及并网应该遵循的一些准则,使配电网的安全性与经济性得到提高,对配电网中分布式电源的接入起到了很好的指导作用。