基于多场景技术的有源配电网可靠性评估

集成了风电等分布式电源和储能系统的配电网称为有源配电网。为了提高考虑风电随机性的有源配电网可靠性评估的计算效率,同时最大程度地拟合风电出力的随机性特点,建立了基于拉丁超立方抽样和场景削减技术的风电可靠性评估模型,并提出一种系统化的有源配电网可靠性评估方法。对于有源配电网,主网发生故障后,配电网的部分可以形成微电网孤网运行。当处于微电网运行状态时,考虑在每一种风电功率场景下,微电网内负荷和发电是否均衡,并在发电不足时执行切负荷策略,得到了微电网内负荷点被切除的概率,然后基于孤岛形成概率,运用全概率公式得到了配电网负荷点的可靠性指标和系统的可靠性指标,并在改进的IEEE RBTS算例系统上进行仿真。该算法能够综合考虑风电可靠性模型的计算效率和准确性2个方面,算例结果表明,风机加入配电网能够有效提高相应微电网的可靠性水平。     

考虑可靠性的交直流混合配电网网架与分布式电源 协同优化规划

含高比例分布式电源接入的交直流混合配电网是未来配电网发展的重要过渡形式,且随着电力系统的发展,对于配电网可靠性的要求越来越高。提出了一种考虑可靠性的交直流混合配电网网架与分布式电源协同优化规划设计方法。在场景构建阶段,该方法考虑了配电网中各分布式电源出力的相关性和时序性以及各负荷功率的时序性。在可靠性评估阶段,针对交直流混合配电网的运行特点,建立了完善的同时考虑稳态和故障运行下可靠性的综合评估体系,通过建立各可靠性指标间的联系,客观地将可靠性指标与经济性指标进行统一量纲处理。在优化阶段,对交直流混合配电网网架结构及分布式电源接入容量设计了双层协同优化策略。同时,建立了完备的线路故障抽样模型。以修改的IEEE 33节点交直流混合配电网的优化规划算例验证了所提方法的优越性和有效性。     

计及故障重构与信息约束的有源配电网短期可靠性评估方法

配电网短期可靠性可有效反映系统的运行风险,而分布式电源出力变化、网络重构与信息系统状态都是其重要影响因素。为此,提出了计及故障重构与信息约束的有源配电网短期可靠性评估模型和方法。首先构建基于马尔可夫过程的配电网元件短期停运模型,然后建立考虑故障重构与信息物理耦合的有源配电网故障后最优负荷削减模型,提出基于有向虚拟多商品流模型的考虑故障重构与孤岛划分的最优负荷削减策略,建立适用于故障重构与孤岛划分的辐射状拓扑约束以及考虑信息系统对配电网支撑作用的信息约束,实现对故障后果的精确分析。在此基础上,提出基于模型驱动的有源配电网短期可靠性评估方法,并进一步针对基于模型驱动的方法所存在的快速性不足缺点,采用“离线建模,在线评估”思想,提出基于最小二乘支持向量机的改进短期可靠性快速评估方法,实现了短期可靠性的快速评估。基于算例分析了负荷削减策略、分布式电源出力、信息物理耦合对系统可靠性的影响,验证了所提方法的有效性以及所提负荷削减策略对可靠性提升的优越性。     

分布式电源接入对配电网可靠性影响的仿真分析

随着分布式电源的推广和并网运行,现有的关于配电网可靠性评估的模型、算法和指标都会受到影响。提出了一种采用解析法计算含有分布式电源的配电网可靠性评估方法。该方法是基于威布尔?马尔科夫(Weibull-Markov)模型建立能够更精准模拟分布式电源多运行状态运行的配电网可靠性计算模型。进而,在改进IEEE-RBTS-BUS6系统中,采用该方法仿真计算该系统的可靠性,并分析分布式电源接入对系统可靠性的影响,得出在可靠性限制条件下,分布式电源接入配电系统的最佳比例。     

考虑负荷特性的有源配电网变电站优化规划方法

针对未来规划区域面临大规模分布式电源接入的场景,提出了一种考虑负荷特性的有源配电网变电站优化规划方法。首先,分析规划区域内的不同类型负荷的负荷特性曲线;其次,从可靠性的角度出发,结合分布式电源出力的时序特性曲线,综合考虑变电站主变故障及DG出力的时序特性,根据分布式电源加入前后可靠性不变的原则,提出了一种分布式电源置信容量评估方法;再次,结合加权Voronoi图算法,提出了一种考虑负荷特性的有源配电网变电站选址定容方法。最后通过实际算例的对比分析,说明了方法的科学性和实用性。     

有源配电网供电域与开关优化选址区间模型

为直接描述源–网–荷不确定性条件下有源配电网分布式电源(distribution generation,DG)供电能力及其与开关设备最优选址间的匹配关系,该文首先提出了分布式电源供电域的概念,并基于区间规划,建立了用于供电域求解的区间模型。其次,通过对负荷与DG出力的场景聚类与区间参数等效及网络状态建模,将分布式电源供电域推广到有源配电网供电域的区间等效描述。然后就配电网有源化建设与自动化改造问题,基于上述供电域模型,建立了有源配电网开关优化选址双层区间模型,并设计了基于多种群遗传算法的多层嵌套区间模型求解方法。最后,通过基于RBTS BUS6 F4系统的有源配电网进行了案例分析,验证了所提供电域模型与开关优化选址模型的有效性及其在适用范围与计算效率上的优越性。     

考虑新型配电元件多状态可靠性模型的配电网可靠性评估

传统配电网可靠性评估模型难以模拟新型配电元件在传统工作与停运2种状态之外的新状态。针对该问题，提出一种考虑新型配电元件多状态可靠性模型的配电网可靠性评估方法。首先建立基于状态空间法的新型配电元件可靠性指标求解模型，该模型根据新型配电元件的子模块故障及其影响情况对新型配电元件进行状态划分，并建立新型配电元件马尔可夫模型，利用状态合并简化模型平稳状态概率求解，通过频率持续时间法计算考虑状态合并后的各状态可靠性指标，通过状态合并归总获取不同的可靠性状态及相应可靠性指标。在此基础上，建立基于状态空间蒙特卡洛法的含新型配电元件配电网可靠性评估模型，从而实现可靠性评估。最后，通过算例验证了该模型的有效性。     

基于仿射最小路法的含分布式电源配电网可靠性分析

大规模风电和光伏发电以分布式电源形式接入电力系统,提高了配电网可靠性评估的复杂度。针对分布式电源输出功率的随机性问题,建立了基于马尔可夫过程的发电机多容量状态模型以模拟出力波动。在此基础上,为克服区间最小路法过于保守的不足,提出了可以有效缩减区间范围的仿射最小路法,该算法既考虑了配电网元件及负荷的原始参数不确定性,也计及了不确定变量之间的相关性。以IEEE-RBTS母线6配电系统为例,分析瞬时故障对配电网可靠性的影响,并对所提出的模型和算法的合理性进行验证。结果表明,仿射最小路法相比于区间最小路法,在可靠性指标计算方面具有更高的精准度,并且在系统不确定性越大时区间缩减效果越明显,为实际工程中的可靠性评估及系统规划设计提供了有力依据。     

基于动态孤岛混合整数线性规划模型的主动配电网可靠性分析

为了得到配电网最优孤岛划分的准确方案,准确评估分布式电源（distributed generation,DG）接入对提升配电网可靠性的有益效果,文章提出了基于混合整数线性规划（mixed integer linear programming,MILP）的多时段动态孤岛划分模型,并基于序贯蒙特卡洛模拟提出了考虑故障状态下动态孤岛的可靠性评估流程。动态孤岛划分模型考虑了分布式电源和负荷的波动性,并建立了分布式电源和和负荷的功率时序模型。通过建立支路功率与节点状态的线性逻辑约束保证故障期间孤岛的辐射状拓扑结构,以改进的RBTS-BUS6系统为例,对含分布式光储的主动配电网（active distribution network,ADN）进行可靠性分析,结果表明文章所提出的电力孤岛模型能最大范围地恢复供电,并有效提高配电网的可靠性水平。     

考虑可靠性与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估

针对传统供电能力评估中难以同时解决既避免单纯以负荷高峰时刻全网N-1准则为基础又细致计及分布式电源、储能和负荷需求响应影响等问题,提出了考虑可靠性柔性需求与故障后负荷响应的主动配电网供电能力评估方法。首先,结合出力不确定性与用户差异化的响应能力,对主动配电网中的分布式电源、储能与可响应负荷等基本元素进行建模;其次,构建了以最大供电能力为目标、以可靠性需求和故障后负荷响应经济性为主要约束的主动配电网供电能力评估模型;继而,发展了考虑分布式光伏、蓄电池以及需求响应的主动配电网可靠性评估准序贯蒙特卡洛模拟法,并提出了基于遗传算法的供电能力评估模型优化求解方法;最后,通过算例验证了所提方法可有效挖掘主动配电网供电能力,提升资产利用效率。     

基于自治单元的配电网可靠性分析及优化配置

本文重点分析接入分布式电源的配电网可靠性,并基于可靠性指标建立优化配置模型,解决新能源大量接入环境下配电网存在的可靠性分析困难的问题。本文根据接入分布式电源后电网的特性,将配电网简化为以自治单元为主体的系统,然后进行自治分区划分并分类,计算不同类别自治分区的可靠性指标。并且通过可靠性指标建立优化模型,最终对系统中分布式电源的容量进行配置。通过实际算例分析,本文提出的方法能够正确的计算系统的可靠性指标,并且将负荷的可靠性指标用自治区域指标替代,从计算量上减小计算的复杂度,比传统方法具有更快的计算速度。因此基于自治单元的配电网可靠性分析和优化配置方法更适用于当前大规模接入分布式电源的系统,为解决目前配电网可靠性计算的难题提供了有效手段。     

基于点估计法的有源配电网概率可靠性评估

分布式可再生能源的接入增强了配电网可靠性的不确定性,而应用现有方法进行的配电网可靠性评估无法全面反映孤岛内电源和负荷的随机波动性,为此提出了基于点估计法的有源配电网概率可靠性评估方法。以蒙特卡洛模拟法为框架,首先确定有源配电网故障分区,建立孤岛随机变量概率模型,其次通过基于点估计法的独立随机变量非线性变换方法,对孤岛概率可靠性进行评估,最后将多次模拟故障的可靠性结果概率叠加,得出系统概率可靠性指标,实现了对有源配电网可靠性的全面评估和分析。通过对改造的IEEE RBTS Bus6中的多分支馈线模型进行仿真计算,验证了此种评估方法的有效性和准确性。     

计及供电可靠性的多目标分布式电源选址定容方法

现有分布式电源选址定容方案优化目标单一,难以兼顾分布式电源接入的经济性和对配电网可靠性性的影响。本文提出了计及供电可靠性的多目标分布式电源选址定容方法,基于含分布式电源配电网孤岛的划分,采用对偶抽样序贯蒙特卡洛模拟法计算配电网可靠性指标。结合分布式电源运行成本和配电网网损等经济性指标,建立了多目标分布式电源选址定容优化模型,采用粒子群优化与非支配遗传排序协同进化算法(CPSO-NSGA)进行模型求解。给出了在IEEE33节点标准系统中的算例,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于贝叶斯全解析模型与多因素降维的有源配电网分布式故障区段定位方法

随着配电网规模的扩大与分布式电源的并网运行,传统集中式故障区段定位方法难以满足故障诊断准确性和可靠性的要求。对此文章提出一种基于贝叶斯全解析模型与多因素降维的有源配电网分布式故障区段定位方法。首先构建基于多代理机制的分布式故障诊断模式,提出故障区段定位基本原理;其次考虑FTU多种类型信息畸变情况,提出基于故障假说的贝叶斯全解析模型,并利用故障矛盾理论与故障电流序列特征对模型进行降维与化简;最后论述多代理机制下故障定位方法的实现流程,准确定位配电网故障区段。仿真结果表明,该方法具有较高的容错性,且能够有效改善集中式算法的单点失效问题,适用于规模化有源配电网。     

主动配电网可靠性评估源荷模型改进及并行处理

随着主动配电网节点数及分布式电源种类与数量的增多,基于蒙特卡洛模拟法的主动配电网可靠性评估结果愈加依赖于分布式电源与负荷的可靠性模型,且计算复杂度会急剧增加。针对此问题,文中首先建立了考虑更多随机因素的光伏发电系统与风电机组随机输出模型、计及负荷反弹效应的多状态负荷模型,并就主动配电网协调控制优化特性建立了用于系统运行状态判定的储能—负荷协调控制模型。然后,为降低上述模型引入与时序蒙特卡洛模拟法对计算耗时的影响,提出和设计了结合多机与多核并行的可靠性评估并行处理方案,建立了并行计算任务分配环节的数学模型与一维搜索求解算法。最后,通过算例验证了基于并行计算的主动配电网可靠性评估方法的有效性与优越性,在极大减少计算时间的同时,能与串行计算持有一致的收敛速度与评估精度。     

基于改进卷积神经网络拓扑特征挖掘的配电网结构坚强性评估方法

提出一种基于拓扑特征分析和深度卷积神经网络的配电网网架结构坚强性评估方法。将考虑分布式电源出力不确定性的配电网运行状态与配电网拓扑特性相结合,构建涵盖可靠性、运行裕度和结构鲁棒性3个配电网结构坚强性要点的拓扑指标集,提升评估指标刻画配电网实际状态的能力;通过多通道融合和多级池化改进卷积神经网络,解决了传统方法无法自主挖掘评估指标数据特征,以及难以直接分析不同维度的评价指标和同一指标不同尺寸的数据这两方面问题。通过对华东地区某中压配电网进行算例分析,说明所提出的评估方法的有效性和优越性。     

考虑分布式电源贡献度的单元制主动配电网供电可靠性评估

供电可靠性一直都是供电企业最关心的指标之一,随着分布式电源大量接入配电网,主动配电网应运而生,如何评估其供电可靠性成为新的研究问题。基于用户层一负荷点层一单元层的单元制主动配电网结构,设计了基于配电网故障停电信息并结合分布式电源贡献度的单元制主动配电网供电可靠性评估新方法,该方法可以量化分布式电源对主动配电网供电可靠性的提升效果。最后通过算例验证了该方法的有效性和可行性。     

含分布式电源配电网中重合器的优化配置

基于配电网的可靠性指标和评估方法,分析了分布式电源接入后对配电网可靠性的影响。在考虑提高系统和用户侧的供电可靠性的基础上,分析了配电系统引入分布式发电对重合器等保护设备配合的影响,选择了配电网重合器位置优化配置的数学模型。结合用户停电感受,利用遗传算法给出该模型求解算法,通过算例验证了该种算法的有效性。     

考虑光伏电源可靠性的配电网无功电压调控策略

光伏电源主动参与配电网无功调控会增大光伏逆变器输出电流,导致绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)最大结温升高、结温波动加剧,严重影响光伏电源的可靠运行。为了实现光伏电源无功主动支撑,同时保证光伏电源可靠运行,提出考虑光伏电源可靠性的配电网无功电压调控策略,采用基于任务剖面的IGBT可靠性评估方法,实现光伏逆变器中IGBT可靠性的量化评估;考虑分布式光伏电源无功支撑能力,建立基于IGBT最大结温、配电网网损、光伏有功削减的有源配电网多目标无功优化模型,通过线性化与二阶锥松弛将非线性非凸模型转化为二阶锥规划模型,实现模型快速求解;利用IEEE 33节点典型配电系统与实际配电系统验证了所提策略在提升光伏电源最小寿命、平均寿命、可靠性等方面的有效性。     

数据-物理融合驱动的有源配电网自适应电压控制

分布式电源高比例接入条件下，配电网运行状态更加复杂，同时也难以获取准确的物理参数。本文提出一种数据-物理融合驱动的有源配电网自适应电压控制方法。首先，构建数据-物理融合驱动的有源配电网自适应电压控制框架；然后，针对有源配电网的电压控制问题进行数据驱动建模；进一步考虑数据驱动控制的局限性，通过不完备物理模型修正数据驱动模型；最后，基于改进的IEEE33节点算例进行分析验证，结果表明数据-物理融合驱动控制策略可以有效抑制有源配电网的电压频繁越限，提高配电网自适应优化控制水平。