配电网合环电流分析及概率评估方法研究

作     者：纪焕聪 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：夏成军;赵勇

授予年度：2023年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：配电网合环操作 合环电流 合环分析模型 权重分析 概率评估 

摘      要：随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,电力用户对供电可靠性的要求越来越高,配电网合环操作已成为保证用户连续供电的常用手段,但合环操作过程中会产生较大的合环电流可能引起设备过载,甚至导致继电保护装置误动,造成大范围停电。如今,大量DG接入配电网,配电网潮流、网架结构、安全风险等都发生了较大的变化。电网结构的复杂化增加了配电网合环操作的复杂性,也对合环电流评估技术提出了更高的要求。因此,建立准确的合环电流分析模型、探讨合环电流影响因素的重要性,从而制定相应的合环电流调控策略,进一步深入研究含DG的合环电流概率评估方法,对提高供电可靠性和提升客户满意度有着至关重要的意义。首先,针对现有合环操作分析模型中忽略馈线负荷作用,会导致合环电流计算出现较大偏差的问题,考虑负荷对合环操作稳态及暂态过程的影响,建立了一种计及负荷等值阻抗的配电网合环电流分析模型。在此模型的基础上提出了合环稳态电流及冲击电流的计算方法,针对目前合环冲击电流计算方法存在的不足,提出了基于最佳频率法的合环冲击电流计算方法。基于PSCAD/EMTDC仿真平台建立了具体合环网络算例,验证了本文所提模型及计算方法的有效性。其次,针对各影响因素对合环电流贡献程度不清晰,合环电流调控措施缺乏针对性的问题,提出基于XGBoost算法的配电网合环电流影响因素权重分析方法。结合实际配电网的特点,确定了影响合环电流的特征因素集,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建配电网合环模型,改变参数取值以获取大量样本数据,利用XGBoost算法,对样本数据进行训练,得出合环电流影响因素的权重排序,并按此制定相应的合环电流调控策略。最后,针对现有合环电流概率评估方法未考虑DG的相关性及概率密度函数可能出现负数问题,提出一种考虑DG相关性的合环电流概率评估方法。该方法利用拉丁超立方抽样和Nataf变换技术生成大量考虑输入变量相关性的合环电流场景,结合K-means聚类方法实现场景缩减,并在各簇内计算输入变量数字特征,应用半不变量及最大熵法拟合出合环电流的概率分布情况,最后利用全概率公式计算合环电流的整体概率分布。以某具体合环网络为例,验证了所提方法的准确性及快速性,通过计算合环安全性评估指标,定量分析了合环安全风险,并探讨了DG渗透率和相关程度对合环电流的影响。