半月刊

ISSN 1000-1026

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  • 柔性互联配电网关键技术
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    • 高比例新能源下考虑需求侧响应和智能软开关的配电网重构

      2021, 45(8):86-94. DOI: 10.7500/AEPS20190930004

      摘要 (191) HTML (130) PDF 1.09 M (752) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了高比例新能源接入下考虑需求侧响应(DR)和智能软开关(SOP)的配电网重构策略。首先,构建了配电网重构下的DR和SOP模型;然后,综合考虑网损费用、弃风费用、弃光费用和开关费用,以社会利益最大化为优化目标,构建高比例新能源接入下多时段配电网重构模型;接着,通过大M法和二阶锥松弛将配电网重构模型转化为混合整数二阶锥规划问题,并采用YALMIP和CPLEX对转化后的模型进行求解;最后,采用改进的IEEE 33节点配电系统进行了算例仿真,并进行了灵敏度分析和不同配电网重构策略的对比分析,验证了模型的有效性。算例分析结果表明,采用所提考虑DR和SOP的配电网重构策略,可以有效提高配电系统的新能源消纳能力,平抑负荷峰谷差,提升配电网运行的经济性。

    • 基于改进灵敏度分析的有源配电网智能软开关优化配置

      2021, 45(8):129-137. DOI: 10.7500/AEPS20191021004

      摘要 (108) HTML (98) PDF 1.05 M (509) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着大量间歇性分布式电源(DG)不断渗透到配电网中,电压越限和双向潮流等问题变得越发严重。智能软开关(SOP)是一种柔性电力电子装置,安装在配电网中用来替代传统联络开关,可以实现快速电压调节和准确潮流控制,从而有效解决DG所带来的相应问题。然而,SOP的投资成本较高,使得SOP选址定容问题显得尤为关键。文中提出一种基于改进灵敏度分析的有源配电网SOP优化配置方法。首先,结合DG出力的时序变化特性,从改善电压分布的角度采用改进灵敏度分析方法优化SOP选址;其次,采用二阶锥规划算法求解在改进灵敏度计算下的SOP选址定容优化模型;最后,在改进的IEEE 33节点配电系统上,对文中提出的优化方法进行分析与验证。算例结果表明,采用文中提出的方法对SOP进行优化配置可有效节省配电网年度综合运行成本和改善系统电压,有利于提高有源配电网运行的经济性和可靠性。

    • 交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略

      2021, 45(8):68-76. DOI: 10.7500/AEPS20191124007

      摘要 (118) HTML (91) PDF 1.70 M (680) 评论 (0) 收藏

      摘要: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,通过设计电压前馈控制方法有效抑制了扰动作用。其次,针对弱交流配电网调节能力不足的问题,设计自适应功率补偿控制方法,使得SNOP能够根据工作点处电压变化量自适应地补偿功率缺额,同时分析了该功率需求对于直流电压偏差的影响;在此基础上针对直流系统,综合考虑直流电压偏差与电压变化率设计了改进的自适应虚拟惯性控制方法,并分析主要控制参数变化对直流系统稳定性的影响,提升了直流系统惯性。最后,在MATLAB/Simulink中搭建交直流混合配电网仿真模型,验证了控制策略的有效性。

    • 柔性多状态开关应用场景分析

      2021, 45(8):13-21. DOI: 10.7500/AEPS20200117005

      摘要 (107) HTML (182) PDF 1.03 M (868) 评论 (0) 收藏

      摘要: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的应用背景和优势,并对典型应用场景下功能需求、技术支撑情况、示范应用以及研究难点进行了分析,给出了不同应用场景面临的关键问题和挑战,并展望了柔性多状态开关未来的研究方向。

    • 考虑环间接入模式及可靠性影响的有源配电网软开关规划

      2021, 45(8):120-128. DOI: 10.7500/AEPS20200505003

      摘要 (83) HTML (48) PDF 1.11 M (588) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前软开关(SOP)规划方法未涉及馈线环间的接入模式以及配电网可靠性影响等问题,提出了一种考虑故障损失成本的SOP在馈线环内与环间的位置选择及容量配置方法。首先,分析SOP两种接入模式对配电网运行的效益,并针对环内接入提出了混合式SOP及将SOP与联络开关联动控制的方案。其次,构建了计及配电网正常、故障运行效益的双层规划框架与模型,规划层以系统年综合成本最小为目标,正常运行层考虑SOP的三相潮流调节作用优化网络状态,故障运行层基于序贯蒙特卡洛模拟可靠性评估方法计算故障成本。再次,面对该模型的离散、连续变量混合整数规划的非线性特性,提出了基于改进粒子群优化和锥规划的求解方法。最后,通过算例验证了所提方法的有效性。

    • 柔性互联配电系统连锁故障风险评估

      2021, 45(8):112-119. DOI: 10.7500/AEPS20200505010

      摘要 (87) HTML (79) PDF 1.04 M (612) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析柔性多状态开关(FMS)保护隐性故障引起的柔性互联配电系统连锁故障风险,首先介绍其物理结构,随后分析稳态特性、交流馈线故障时的暂态特性,以及FMS的控制保护策略。然后,提出了引起保护误动的不确定因素并对其进行建模,并在此基础上分析了连锁故障形成的机理,建立柔性互联配电网连锁故障风险指标,并提出了基于蒙特卡洛法的概率指标和基于最优切负荷故障后果的计算方法。最后,以改进IEEE 33节点系统为算例,评估了系统连锁故障风险,并分析了故障位置和分布式电源渗透率因素对风险的影响。

    • 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

      2021, 45(8):60-67. DOI: 10.7500/AEPS20200519001

      摘要 (101) HTML (142) PDF 1.05 M (532) 评论 (0) 收藏

      摘要: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。基于能量管理目标生成了不同运行模式下交直流子网储能单元参考指令。针对传统交直流母线并联变换器的下垂控制电压压降和环流问题,提出了交流母线电压压降补偿方法和环流抑制方法。最后,通过仿真软件建立了基于SOP互联的交直流混合配电网仿真平台,仿真结果验证了该平台的可行性和有效性。

    • 具有故障穿越能力的T型桥臂交替多电平换流器及其调制策略

      2021, 45(8):41-50. DOI: 10.7500/AEPS20200629006

      摘要 (68) HTML (71) PDF 1.83 M (702) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对常规模块化多电平换流器(MMC)难以兼顾直流故障穿越能力与系统经济性的问题,提出一种T型桥臂交替多电平换流器(T-AAMC)及其调制策略,其直流桥臂采用半桥子模块并配合桥臂移相的新型调制策略,有效降低换流器建造成本与运行损耗,同时由全桥子模块串联组成的交流桥臂实现了直流故障穿越。首先,介绍了T-AAMC的拓扑结构,再基于各桥臂能量平衡条件,明确T-AAMC的桥臂移相调制策略,进而分析了T-AAMC的运行参数与硬件配置;同时,设计闭环控制系统,实现交直流桥臂能量的动态平衡;然后,将T-AAMC与现有的MMC进行了对比,相比于混合型MMC,T-AAMC在子模块数量、功率器件数量、电容取值上均实现了削减;最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真平台,验证了拓扑、调制与控制设计的有效性。所提T-AAMC在正常工况下能够实现宽范围、高效率的能量转换,同时具有直流故障穿越能力,可保障系统持续可靠运行。

    • 应用于配电网三端柔性互联的三角形交交变换器

      2021, 45(8):32-40. DOI: 10.7500/AEPS20200702004

      摘要 (64) HTML (64) PDF 1.17 M (525) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对配电网三端柔性互联,提出了一种三端口三角形交交变换器。首先,介绍了三端口三角形交交变换器的电路拓扑,其与三端口背靠背模块化多电平换流器相比桥臂数量减少了一半。然后,分析了三端口三角形交交变换器的工作原理,建立其数学模型,并采用相量图法研究其运行特性。之后,结合柔性多状态开关的应用需求设计了控制策略,利用第3个桥臂的电流调节特性,在满足输出馈线功率需求的基础上,实现了2条输入馈线上的功率灵活分配。最后,采用仿真验证了所提出的三端口三角形交交变换器拓扑和数学模型的正确性及其控制策略的有效性。

    • 基于智能软开关的柔性互联交直流配电系统分布式优化

      2021, 45(8):95-103. DOI: 10.7500/AEPS20200713009

      摘要 (145) HTML (54) PDF 1.08 M (615) 评论 (0) 收藏

      摘要:围绕柔性互联交直流配电系统的优化调度问题展开研究。通过在配电网分区边界引入智能软开关(SOP)与直流充电装置相结合的柔性互联装置,建立了计及多种分布式资源的改进柔性互联配电系统多区域、多目标分布式优化模型。通过边界及SOP解耦模型的建立,将系统优化划分为微网子区域优化、配电网子区域优化、微网与配电网分区边界处以及柔性互联装置处优化等若干子问题。考虑对各区域隐私的保护,提出了各区域内、分区边界及SOP参与分布式优化的调度方案,设计了交替方向乘子法自适应步长调整机制,提高了计算效率。最后,通过仿真验证了算法的有效性、扩展性以及柔性互联模型的经济性。

    • 基于柔性多状态开关的主动配电网双层负荷均衡方法

      2021, 45(8):77-85. DOI: 10.7500/AEPS20200714006

      摘要 (57) HTML (75) PDF 1.07 M (561) 评论 (0) 收藏

      摘要:分布式电源(DG)的大量接入使得配电网源荷不确定性与随机性增大,而柔性多状态开关(FMS)的应用使得供区间互联不再受制于电压等级和相位,主动配电网(ADN)多供区联合优化运行将成为新常态,也为改善负荷不均衡现象、提高供电水平提供了基础。利用FMS灵活互联的特点,以供区层和馈线层负荷均衡指数加权最小为目标函数,建立了ADN双层嵌套负荷均衡模型,并采用改进粒子群和二阶锥规划的混合优化算法求解网络重构拓扑方案与FMS出力。整体算法外部对合环配电网进行简化和等效,减小网络重构的粒子群算法的粒子规模,加快计算速度;内部采用最佳等距分段线性逼近法(OEPLAA)对目标函数进行线性化,将FMS出力优化问题进行二阶锥转化。最后,通过某实际配电网对所提出的负荷均衡方法进行了分析和验证。

    • 基于电力电子变压器的中压直流互联配电网协调控制方法

      2021, 45(8):51-59. DOI: 10.7500/AEPS20200714012

      摘要 (72) HTML (98) PDF 1.33 M (810) 评论 (0) 收藏

      摘要:多端口电力电子变压器(PET)作为柔性互联配电网关键装备,其端口解耦控制与区域协调控制是保证跨区域互联系统安全稳定运行的关键技术之一。文中以基于隔离型模块化多电平变换器(I-M2C)的多端口PET作为关键装备提出一种依靠中压直流(MVDC)馈线互联的柔性配电网架构。首先,分析基于MVDC馈线跨区域互联配电网方案的技术特点,建立基于双调制自由度的 I-M2C型PET端口数学模型。然后,根据端口数学模型及不同稳态运行模式需求提出各端口基于双调制自由度的解耦控制方法。同时,介绍了跨区域互联模式下区域间主从控制策略,总结了柔性配电网在各工况下的运行模式。最后,通过MATLAB/Simulink搭建了10 kV仿真系统模型,验证了MVDC互联的柔性配电网协调控制策略的有效性与可行性。

    • 兼顾微配网运行经济性与可靠性的智能软开关选址优化

      2021, 45(8):138-145. DOI: 10.7500/AEPS20200715006

      摘要 (82) HTML (93) PDF 1.32 M (684) 评论 (0) 收藏

      摘要:以多微网经智能软开关(SOP)互联的主动配电网整体经济性为目标,开展选址研究。首先建立含SOP主动式配电网在正常工况下的约束模型,并充分计及实时电价、SOP和储能电池的运行维护费用建立目标函数。通过将原始的非凸非线性约束进行松弛和线性化处理,转化得到二阶锥规划模型,实现了对该非线性规划问题的高效求解。最后在约束条件下求解目标函数,综合对比不同方案下的配电网日运行经济性和节点电压偏移指标,得到最佳的SOP选址方案,证明了SOP在提升微配网经济性和可靠性方面的显著优势。

    • 含智能软开关的配电网重要负荷恢复方法

      2021, 45(8):104-111. DOI: 10.7500/AEPS20200730004

      摘要 (66) HTML (62) PDF 1.01 M (577) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对含多个智能软开关(SOP)的有源配电网大面积停电场景下的重要负荷恢复问题,文中提出了两步式负荷恢复方法。首先,求解混合整数二阶锥规划(MISOCP)确定各时段最优恢复策略。然后,根据第2步所提出的恢复操作规则确定相邻时段间运行状态转化的开关操作次序和SOP的控制模式。其中,MISOCP以最大化加权负荷供电时间为目标,考虑了配电网、SOP与电源的运行约束等。恢复操作规则以尽可能快速优先恢复重要负荷供电为目标,根据第1步最优恢复策略与SOP在系统中的作用进行开关操作和SOP控制模式切换。算例测试采用改进的手拉手配电网进行对比验证,结果验证了所提两步式负荷恢复方法的有效性和优越性。

    • 基于改进增广节点方程的柔性互联配电网统一潮流计算方法

      2021, 45(8):22-31. DOI: 10.7500/AEPS20210104005

      摘要 (101) HTML (108) PDF 1.08 M (721) 评论 (0) 收藏

      摘要:未来柔性配电网中的直流环节可能以大量、分散的变流器形式与交流电网耦合,建立统一联立的计算模型对系统准确、高效求解将更具适用性。提出了一种基于改进增广节点方程的柔性配电网潮流分析建模方法。首先,建立了基于改进增广节点方程的交流和直流电网的网络模型,以及各类型节点的潮流约束。然后,考虑了作为耦合环节的换流器及智能软开关等包含多种控制模式的电力电子设备模型,形成了柔性配电网潮流计算的改进增广节点方程,并采用牛顿-拉夫逊法实现了对模型的求解。最后,通过改进的IEEE 123节点柔性配电网算例验证了所提算法能够有效实现对电力电子化柔性配电网的求解,并适用于包含多种运行模式场景下的系统时序潮流计算。

    • 柔性互联智能配电网关键技术研究进展与展望

      2021, 45(8):2-12. DOI: 10.7500/AEPS20210104007

      摘要 (177) HTML (328) PDF 1.26 M (1035) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过以智能软开关、能量路由器和智能功率/信息交换基站为代表的电力电子设备实现配电网的柔性互联,更好地适应多元源-储-荷设备的接入,将是未来智能配电网的演进趋势。从柔性互联智能配电网的概念阐述入手,详细介绍其核心柔性互联设备的拓扑结构及工作原理,分析柔性互联智能配电网规划设计、运行控制和故障自愈等关键技术的研究现状与难点,并对未来需要重点研究的技术领域和工程应用前景进行了讨论与展望。

    • 特约主编寄语

      2021, 45(8):1-1. DOI: 10.7500/AEPS20210222015

      摘要 (78) HTML (31) PDF 387.16 K (433) 评论 (0) 收藏

      摘要: