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多源配电网不对称潮流计算方法研究

多源配电网不对称潮流计算方法研究

作者：郭文花山西大学

学位级别：硕士

以往电力系统潮流计算通常忽略了电力系统中实际存在的不对称性,采用单相潮流计算模型,能够满足不对称性低的电力系统规划、设计和运行分析的需要。在配电网中,由于导线不换位或不完全换位及存在大量单相供电的负荷等现象,使得配电网的... 详细信息

以往电力系统潮流计算通常忽略了电力系统中实际存在的不对称性,采用单相潮流计算模型,能够满足不对称性低的电力系统规划、设计和运行分析的需要。在配电网中,由于导线不换位或不完全换位及存在大量单相供电的负荷等现象,使得配电网的结构和运行的不对称程度远高于输电网,基于对称假设的潮流计算在配电网中具有一定的不适应性。随着智能电网的建设,分布式电源、储能装置、电动汽车的接入量逐步增加,传统由单一电源供电、潮流方向固定的配电网将被多电源供电、潮流方向多变的配电网所替代。这些变化,一方面增加了配电网运行控制的复杂性,另一方面对配电网运行控制的精确性也提出了更高的要求。原有的配电网潮流计算方法已不能满足现代配电网发展的需求。不对称条件下配电网潮流计算已引起广泛的重视,形成了众多的研究成果。但仍存在以下问题:(1)多数研究假定负荷三相功率已知;(2)常假定电源的三相功率相等、三相电压对称;(3)较少考虑负荷的静态电压特性;(4)PV节点的无功功率常采用预测修正算法。实际上,除中性点接地的三相负荷外,在潮流计算得到结果前无法得到负荷的单相功率值;在不对称情况下,电源的三相输出功率也会不同,端口三相电压也会出现不对称;由于不对称,各相负荷的电压可能较大地偏离正常值,负荷的电压特性对实际潮流会有较大的影响;PV节点无功功率的预测具有一定的盲目性,增加了迭代次数。针对上述存在的问题,本文在深入研究的基础上,提出了解决措施,建立了相应的模型和算法。主要研究内容和创新如下:(1)计及负荷静态电压特性和接线方式,建立了四种(星形连接中性点接地、三角形连接,星形连接中性点不接地、三相对称耦合)负荷的不对称潮流计算数学模型。这些模型几乎覆盖所有可能的负荷接入方式,拓展了负荷处理能力。(2)通过引入负序和零序阻抗,解决了不对称情况下包括PV节点和平衡节点在内的电源和三相对称耦合负荷潮流方程的列写问题,使得PV节点的处理不再是一个难题,也使得电源的三相功率和电压的计算成为可能。(3)研究了配电网不对称潮流计算的序分量法和相序混合算法,根据潮流方程的特点,采用了一次迭代中一些方程应用高斯-赛德尔法,一些方程应用牛顿-拉夫逊法的算法,解决了潮流方程的求解问题。基于本文建立的模型和算法,在C++Builder XE7环境下,开发了配电网不对称潮流计算程序,通过IEEE33节点算例对模型和算法进行了验证。

关键词：多源配电网不对称潮流计算负荷模型

电压协同的多源配电网阻抗角测量防孤岛保护方法

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供用电 2024年第9期41卷 78-89页

作者：高宜凡陈益哲甘锴王超徐化博广东电网有限责任公司肇庆供电局广东肇庆526060 山东科汇电力自动化股份有限公司山东淄博255087

随着配电网中分布式电源(distributed generator,DG)渗透率的提高,电网停电引起的非计划孤岛问题日益严峻。阻抗测量防孤岛保护方法因检测盲区小、不易误动、电能质量影响小等优势,日益受到人们的关注,但多源配电网中DG数量变化及注入... 详细信息

随着配电网中分布式电源(distributed generator,DG)渗透率的提高,电网停电引起的非计划孤岛问题日益严峻。阻抗测量防孤岛保护方法因检测盲区小、不易误动、电能质量影响小等优势,日益受到人们的关注,但多源配电网中DG数量变化及注入信号相互干扰会导致保护失效。为此,提出基于电压协同注入的阻抗角测量防孤岛保护。首先,设计了基于阻抗角测量的孤岛辨识判据,避免了DG运行数量变化的影响。然后,结合DG控制策略,设计了一种信号注入及阻抗角测量方法。所提方法使得各DG在检测到电压变化时同步注入0.04 s的孤岛检测信号,避免了信号干扰问题,降低了对电能质量的影响。最后,基于实时仿真软件平台RTDS进行仿真验证,证明所提方法可以准确辨识电网扰动及孤岛,有效避免了现有保护存在的拒动及误动问题。

关键词：分布式电源多源配电网电压同步防孤岛保护阻抗角测量

基于信息物理融合的多源配电网网损分析和节能控制研究

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基于信息物理融合的多源配电网网损分析和节能控制研究

作者：赵长乐上海电机学院

学位级别：硕士

随着间歇性新能源配网渗透率的不断提升,对于配电网“多源”、“异构”的发展变化,其稳定分析与控制技术和降损节能优化调控技术将变得更为复杂,其重要性也将变得更为突出,针对多源性配电网网损和节能控制展开研究是切实立足现状问题具... 详细信息

随着间歇性新能源配网渗透率的不断提升,对于配电网“多源”、“异构”的发展变化,其稳定分析与控制技术和降损节能优化调控技术将变得更为复杂,其重要性也将变得更为突出,针对多源性配电网网损和节能控制展开研究是切实立足现状问题具有重要的实践意义。本文首先介绍了多源异构特性的配电网发展的背景与意义,结合浙江地区实际配电网结构特点,总结了多源异构配电网的特性和典型运行结构,并给出了国内外在多源配电网网损分析和节能控制方面的研究现状。其次,基于现状存在的问题,研究了基于动态潮流的网损计算方法,综合考虑分布式电源注入功率和场景变化,以获得系统在所研究的连续时间段内的确定性网损分析和运行轨迹,提出基于动态潮流的网损计算方法。该方法基于一套信息流处理运算体现信息物理的融合。再次,研究了基于拓扑异构推演的配电网的电压协调节能降损的优化控制方法,考虑针对多源配电网无功电压调控和电网运营成本条件下给出了配电网无功电压和节能降损的方法。最后,结合丽水地区示范应用工程,引入配电网多层域智能装置聚类联动管理机制,对实施区域的配电网无功调节设备有序管理。将联动管理机制载入多源异构配电网综合优化控制系统,最终实现了配电网无功优化平衡,大大提高了用户电压合格率,同时实现用户节能和电网降损。

关键词：多源配电网信息物理融合网损分析节能降损

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基于信息物理融合的多源配电网网损分析研究

节能技术 2019年第5期37卷 439-446页

作者：赵长乐刘天羽杨永标上海电机学院电气学院上海210120 南瑞集团公司(国网电力科学研究院) 江苏南京211106

多源配电网有较强的随机性特征和时变特性,需要研究基于信息物理融合的多源配电网动态潮流网损分析方法,用于深入揭示电网运行的复杂内在特性。该方法需综合考虑分布式电源随机注入功率和场景变化,同时有效支撑分布式电源对非可控能源... 详细信息

多源配电网有较强的随机性特征和时变特性,需要研究基于信息物理融合的多源配电网动态潮流网损分析方法,用于深入揭示电网运行的复杂内在特性。该方法需综合考虑分布式电源随机注入功率和场景变化,同时有效支撑分布式电源对非可控能源与负荷的调节作用,以获得系统在所研究的连续时间段内的确定性网损分析和运行轨迹。建立连续变量和离散状态相融合的可控分布式能源混合逻辑动态模型及配电网动态潮流模型,揭示在不确定性背景和信息与物理交互作用下电网运行的复杂内在特性,实现基于配电网动态潮流模型的多源异构配电网网络损耗计算。

关键词：多源配电网时变场景信息物理融合动态潮流

多源接入配电网动态等值的时域Kron物理推广模型

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中国电机工程学报 2024年

作者：罗佳奕韩蓓汪可友彭林何志敏欧朱建电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 国网智能电网研究院有限公司国网江苏省电力有限公司南通供电分公司

Kron化简是等值建模中经典的网络拓扑化简方式，常用于稳态等值建模。经典Kron化简仅适用于工频正弦波激励下的稳态网络，难以精确拟合动态及暂态过程。动态推广理论时域Kron化简虽具有更高动态拟合精度，但存在无法映射得到物理模型的... 详细信息

Kron化简是等值建模中经典的网络拓扑化简方式，常用于稳态等值建模。经典Kron化简仅适用于工频正弦波激励下的稳态网络，难以精确拟合动态及暂态过程。动态推广理论时域Kron化简虽具有更高动态拟合精度，但存在无法映射得到物理模型的缺点。本文针对时域Kron化简这一缺点展开研究，发现通过高斯消去法获取化简零空间基向量，并在自由基赋值时每次仅给一个自由基赋值为1或-1，其余自由基赋值为0时，时域Kron化简能够映射明确物理模型，本文将该方法称为时域Kron物理推广。并对时域Kron物理推广模型的线路耦合特征、模型唯一性和化简效果进行了分析。相较于时域Kron，本文所提物理推广模型具有直观物理意义，可适用于更广泛场景与仿真技术；相较于经典Kron，该模型具有更高的动态拟合精度和更简洁的化简拓扑形式。最后通过电磁暂态数值实验及Simulink仿真对上述方法进行验证。

关键词：克朗化简多源配电网动态等值时域仿真

考虑主动孤岛模式的多源配电网故障恢复方法研究

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考虑主动孤岛模式的多源配电网故障恢复方法研究

作者：吴宜桐长沙理工大学

学位级别：硕士

现代电力系统中分布式电源高比例接入使系统运行方式更加多样化,故障类型和机理趋于复杂,给供电可靠性带来较大挑战。为此,以故障隔离后快速恢复非故障失电区负荷供电为主要研究目标,提出考虑主动孤岛模式的多源配电网故障恢复方法。采... 详细信息

现代电力系统中分布式电源高比例接入使系统运行方式更加多样化,故障类型和机理趋于复杂,给供电可靠性带来较大挑战。为此,以故障隔离后快速恢复非故障失电区负荷供电为主要研究目标,提出考虑主动孤岛模式的多源配电网故障恢复方法。采用BFGS信赖域算法分析无平衡节点孤岛电网潮流,对比恒功率负荷、商业负荷、居民负荷和工业负荷四种不同负荷类型对孤岛运行的影响。提出考虑分布式电源不确定性的多源配电网主动孤岛恢复方法,通过计算系统区间潮流表征分布式电源出力的随机性和负荷的波动性,以区间最小值作为系统潮流计算的数据定值进行孤岛划分,通过网络拓扑有权定向遍历确定孤岛恢复方案,利用无平衡节点孤岛电网潮流计算方法对孤岛恢复方案进行潮流验证,证明该主动孤岛恢复方法的有效性。提出主动孤岛与网络重构相结合的多源配电网故障快速恢复方法,基于网络分层进行配电网分区,根据最小自愈单元的基本环路矩阵确定采用主动孤岛/网络重构恢复非故障失电区负荷供电,若通过网络重构进行恢复,则利用启发式规则闭合满足条件的联络开关恢复非故障失电区负荷供电,计算网络各层支路的载流量情况,对所有满足条件的分段开关和联络开关进行状态交换,若依然存在过载线路则进行切负荷。对比四种不同负荷类型对孤岛运行的影响得出波动较大的孤岛系统无法满足恒功率负荷的运行要求,同时证明无平衡节点孤岛电网潮流计算方法的有效性。以PG&E69节点系统作为算例,利用无平衡节点孤岛电网潮流计算方法验证孤岛恢复方案的有效性,对比其它三种孤岛恢复方法,结果表明该孤岛恢复方法较现有方法耗时更少且能恢复更多重要负荷供电。通过主动孤岛恢复网络重构的恢复盲区,实现多源配电网故障恢复的最大化,以TPC 84节点系统作为算例,对比其它四种配电网故障恢复方法,结果表明该故障恢复方法较现有方法开关动作次数更少、故障恢复耗时更少,证明了该故障恢复方法的优越性。

关键词：分布式电源多源配电网主动孤岛非故障失电区网络重构

一种基于CPS的多源配电网故障定位与隔离方案

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自动化技术与应用 2016年第1期35卷 82-85,110页

作者：郭文花张学军山西大学山西太原030006

自愈是智能电网的主要特征,故障定位和隔离是实现自愈的基础。分布式电源接入使配电网的结构、潮流和故障电流都发生了很大的变化,故障定位和隔离问题变的更加复杂。基于信息物理融合系统通讯、计算和控制高度融合的理念,提出了一种多... 详细信息

自愈是智能电网的主要特征,故障定位和隔离是实现自愈的基础。分布式电源接入使配电网的结构、潮流和故障电流都发生了很大的变化,故障定位和隔离问题变的更加复杂。基于信息物理融合系统通讯、计算和控制高度融合的理念,提出了一种多源配电网故障定位与隔离的CPS方案。方案以集传感、计算、通信、控制和开关功能能为一体的CPS单元为基本组成,借助CPS单元间的通讯获得必要的信息,经CPS单元的分布计算快速判断故障位置,发出控制指令切除和隔离故障。与传统电流保护相比,有自适应能力强、动作速度快的特点。

关键词：智能电网信息物理融合系统多源配电网故障定位和隔离

基于模拟竹林生长算法的多源配电网故障定位研究

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东北电力技术 2023年第10期44卷 45-48,62页

作者：历馨东南大学成贤学院机械与电气工程学院江苏南京211800

为解决含分布式电源的多源配电网故障定位,提出一种基于模拟竹林生长算法的故障定位方法。首先随机生成初始生长点,然后沿着该点双向生长,在满足局部最优解重复出现次数后更新生长点,然后重新生成新1根竹子,直至满足竹林的收敛条件,最... 详细信息

为解决含分布式电源的多源配电网故障定位,提出一种基于模拟竹林生长算法的故障定位方法。首先随机生成初始生长点,然后沿着该点双向生长,在满足局部最优解重复出现次数后更新生长点,然后重新生成新1根竹子,直至满足竹林的收敛条件,最后输出定位结果。该算法改善了模拟植物生长算法因树状生长结构需从初始生长点依次搜索,导致迭代次数多、计算效率低的问题。算例验证表明,基于模拟竹林生长算法的多源配电网故障区段定位方法具有高准确性、高容错性的特点。

关键词：模拟竹林生长算法多源配电网故障区段定位

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基于负荷预测的配电网网损分析和优化

基于负荷预测的配电网网损分析和优化

作者：刘秋玲四川大学

学位级别：硕士

随着人民生活水平的日益提高和我国工业水平的逐渐发展,能源消耗量与日俱增。然而化石能源的开采速率与储量已经无法满足当前我国发展的需求,且化石能源通过燃烧方式获取电能的方式对环境有着极大的危害。新型可再生能源由于其清洁的特... 详细信息

随着人民生活水平的日益提高和我国工业水平的逐渐发展,能源消耗量与日俱增。然而化石能源的开采速率与储量已经无法满足当前我国发展的需求,且化石能源通过燃烧方式获取电能的方式对环境有着极大的危害。新型可再生能源由于其清洁的特性和可再生的优势逐渐引入电力生产系统中。结合火电和多种新能源分布式供电的多源配电网具有良好的负荷调整和用电峰谷调节作用。然而多源配电网的引入同样存在一定局限,多种新能源并入配电网易导致电网渗透率过大,加剧了输变电过程中电子设备的电压电流波形畸变,从而造成部分无用功率的产生,引起配电网电能污染,进一步增高了电网网损。基于降低多源配电网网损的考量,本文通过对多源配电网特性分析和研究现状的调研,构建了网损计算模型,并提出了高精度的负荷预测模型,并基于此利用优化算法实现对多源配电网网损的优化。论文对多源异构配电网特性进行了深入分析和研究现状的深入调研,确定分布式能源引进多源配电网容易进一步加剧配电网网损,导致电网经济损失和能源浪费。论文构建了多源异构配电网的动态潮流计算模型,基于功率平衡点发生偏移产生的动态潮流容易引起电网网损加剧。对动态潮流计算模型进行仿真实验,结果表明能良好的跟踪系统动态潮流。同时,根据动态潮流计算了网损变化模型,利用牛顿-拉夫法修正动态潮流实现网损计算。论文表明网损计算与输入功率和输出负荷具有较强相关性,然而负荷数据往往具有一定迟延性,建立了改进长短时神经网络的负荷预测模型。首先结合电网负荷特性,利用门控循环神经网络构建了负荷预测模型,并进行了仿真实验。结果表明门控循环神经网络能良好的预测电网短期负荷,对比其他经典回归算法,门控循环神经网络具有更高的预测精度。其次利用模态分解,将具有极强波动性与随机性负荷序列数据分解成多个模态,构建模态分解门控循环神经网络,并进行仿真实验。结果表明经过模态分解后的负荷预测模型能在门控循环神经网络的基础上再次大幅提高预测精度。且对比小波分解和傅里叶级数分解,模态分解具有更好的分解效果。论文在基于网损计算模型和实时负荷预测模型的基础上,构建了改进的粒子群算法对配电网网损进行优化。首先使用三种不同的经典优化算法对配电网网损进行优化,以四川省某地区多源配电网为研究对象进行网损优化仿真研究。仿真结果表明,通过网损计算模型和实时的负荷预测,使用优化算法能降低多源配电网网损。继而结合粒子群算法和遗传算法特性,构建了进化粒子群算法,进行网损优化。对比实验表明,进化粒子群算法能将配电网网损进行大幅的降低,优化效果高于单一粒子群算法和遗传算法。

关键词：多源配电网网损优化负荷预测神经网络动态潮流