SNOP的柔性配電網(wǎng)中分布式電源最大準(zhǔn)入容量計(jì)算

由于化石燃料的有限性,人類越來越重視對(duì)風(fēng)能、太陽能等新能源的開發(fā)和利用。風(fēng)能和太陽能等分布式發(fā)電(distributedgeneration)近幾年得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。分布式電源大量接入配電網(wǎng)給傳統(tǒng)的繼電保護(hù)帶來了不少影響,給傳統(tǒng)的配電網(wǎng)運(yùn)行、控制和保護(hù)帶來了許多影響。文中主要從故障位置和dg的接入容量分析了dg并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)帶來的影響。

配電系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)智能調(diào)度的前提,分布式電源的不斷接入是智能電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì),在基于支路電流狀態(tài)估計(jì)方法的基礎(chǔ)上研究了分布式電源的接入對(duì)弱環(huán)配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果的影響,并在改進(jìn)的ieee36節(jié)點(diǎn)弱環(huán)系統(tǒng)上進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明,分布式電源的加入,增加了配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的冗余度,能夠提高整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的精度,并且隨著分布式電源對(duì)配電網(wǎng)滲透水平的提高,系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的精度也在不斷增加;隨著分布式電源不斷地向根節(jié)點(diǎn)方向滲透,狀態(tài)估計(jì)精度在不斷減小。說明分布式電源遠(yuǎn)離根節(jié)點(diǎn)接入時(shí),能獲得更好的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果。

分布式電源(distributedgeneration)的接入改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的故障特性,同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)的保護(hù)帶來巨大的影響。針對(duì)含有分布式電源配電網(wǎng)的故障分析與繼電保護(hù)問題,文章通過對(duì)分布式電源的控制與特性進(jìn)行研究,提出考慮分布式電源控制特性的配電網(wǎng)故障分析方法,提出含分布式電源的配電網(wǎng)自適應(yīng)距離保護(hù)與基于公共聯(lián)接點(diǎn)計(jì)算電壓差值比較的新型縱聯(lián)保護(hù)。結(jié)合對(duì)分布式電源故障穿越控制與特性的研究,建立分布式電源無功電流計(jì)算方程,從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自適應(yīng)距離保護(hù)的整定,進(jìn)行仿真驗(yàn)證其自適應(yīng)距離保護(hù)的合理性。

根據(jù)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)邊際容量成本和節(jié)點(diǎn)電壓分布特性,提出了分布式電源(dg)安裝位置的優(yōu)選原則。針對(duì)不同類型的dg,分析了其輸出功率的特點(diǎn),建立了dg在配電網(wǎng)中優(yōu)化配置的數(shù)學(xué)模型,以配電系統(tǒng)有功網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù),在此基礎(chǔ)上形成了合適的隨機(jī)潮流算法,判斷配置方案是否違反約束,并采用改進(jìn)遺傳算法對(duì)所建模型進(jìn)行了求解。以18節(jié)點(diǎn)的配電系統(tǒng)為算例,計(jì)算了dg的最優(yōu)安裝位置和接入容量,驗(yàn)證了模型及算法的有效性和實(shí)用性。

面對(duì)傳統(tǒng)化石能源的枯竭以及人們對(duì)于電力需求的安全性能的不斷提高,分布式電源因其獨(dú)特的高效性、節(jié)能性等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的關(guān)注以及發(fā)展.本文主要研究了分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的相關(guān)影響.同時(shí)在本文中利用matlab/simulink搭建了一些仿真模型,利用模型參數(shù)的的設(shè)計(jì)的變化研究各個(gè)參數(shù)對(duì)分布式配電網(wǎng)繼電保護(hù)方面產(chǎn)生的影響.本文主要對(duì)分布式電源在接入配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)的容量的不同以及在網(wǎng)絡(luò)中接入位置的不同作為主要的研究要素,并對(duì)影響結(jié)果進(jìn)行了分析,希望能對(duì)繼電保護(hù)的安裝以及建設(shè)中提供參考.

分布式電源大量接入使配電網(wǎng)的規(guī)劃、保護(hù)等面臨新的挑戰(zhàn)。首先介紹了分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、運(yùn)行特性及投資收益等影響;其次對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行分類,詳細(xì)闡述了布點(diǎn)規(guī)劃、擴(kuò)容規(guī)劃的內(nèi)容及特點(diǎn);接著對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)規(guī)劃建模方法進(jìn)行描述;最后對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)規(guī)劃重要意義進(jìn)行總結(jié)。

首先,分析了光伏逆變器產(chǎn)生的諧波特點(diǎn),并根據(jù)不同光伏裝機(jī)容量產(chǎn)生的諧波注入電流計(jì)算了諧波潮流,建立了諧波評(píng)估模型。其次,建立了以節(jié)點(diǎn)電壓和線路傳輸功率等限制因素影響下的最大準(zhǔn)入容量計(jì)算模型,并結(jié)合諧波評(píng)估結(jié)果給出最佳配置模式。最后,通過算例計(jì)算,得出了配電網(wǎng)中分布式光伏接入位置對(duì)接入容量影響的規(guī)律,并通過計(jì)算得出了綜合考慮光伏接入容量和諧波畸變率大小的最佳光伏接入位置。

節(jié)點(diǎn)電價(jià)作為重要的價(jià)格信號(hào),對(duì)量化分布式電源的貢獻(xiàn)和指導(dǎo)配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)有著重要作用。以光伏為例,從分布式電源提高供電可靠性的角度出發(fā),基于長(zhǎng)期增量成本法提出了計(jì)及分布式電源的配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電價(jià)計(jì)算方法。該方法以初始節(jié)點(diǎn)電價(jià)作為孤島劃分原則,并根據(jù)具體用戶類型,采用序貫蒙特卡洛模擬法對(duì)負(fù)荷點(diǎn)可靠性指標(biāo)和單位停電損失進(jìn)行同步求解。針對(duì)經(jīng)濟(jì)壽命超過物理壽命的情況,對(duì)元件投資時(shí)間進(jìn)行了修正,保證投資成本的有效回收。通過rbts-bus6系統(tǒng)算例分析表明,所得節(jié)點(diǎn)電價(jià)能夠反映節(jié)點(diǎn)供電可靠性水平以及用戶類型,基于節(jié)點(diǎn)電價(jià)的孤島劃分原則更能發(fā)揮分布式電源的作用,減少節(jié)點(diǎn)電價(jià)的同時(shí)平衡區(qū)域電網(wǎng)發(fā)展。

分布式電源(distributedgeneration,dg)接入配電網(wǎng)會(huì)引起保護(hù)檢測(cè)到的電流發(fā)生變化,從而影響保護(hù)范圍。本文以dg接入35kv配網(wǎng)為例,描繪了在線路不同位置發(fā)生三相短路故障時(shí)dg接入前后電流對(duì)比曲線。利用三段式電流保護(hù)約束條件,在不修改原有保護(hù)配置的前提下得出了最佳容量比,提出了dg對(duì)饋線電流保護(hù)的影響與dg的故障位置和接入容量有關(guān)。

介紹傳統(tǒng)配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置情況,針對(duì)分布式電源接入配電網(wǎng)后保護(hù)配置存在的問題,分析分布式電源接入對(duì)三段式電流保護(hù)及自動(dòng)重合閘的影響,提出適用于含分布式電源配電網(wǎng)的保護(hù)配置方案,并說明該方案的應(yīng)用情況。

我們參照配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓的分布特征以及節(jié)點(diǎn)容量的邊際成本,以此來確定了分布式電源安裝的首選位置。每一種不同類型的分布式電源,它們的輸出功率也各有各自的特點(diǎn),依據(jù)這樣的特征我們可以建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行分布式電源在配電網(wǎng)當(dāng)中的配置計(jì)算,使得我們選擇的配置方案能夠達(dá)到配電系統(tǒng)有功網(wǎng)損最小的目標(biāo)。以這樣為基本理論,再利用改進(jìn)遺傳算法來進(jìn)行計(jì)算,從而得到分布式電源的最佳安裝位置,以及最佳的分布式電源接入容量。

為確定分布式電源可接入容量極限,提出了一種考慮短路電流、電壓質(zhì)量指標(biāo)以及系統(tǒng)潮流等約束的分布式電源準(zhǔn)入功率優(yōu)化模型。對(duì)分別處于節(jié)點(diǎn)消納、饋線消納和配網(wǎng)消納3種消納模式下分布式電源接入容量與短路電流進(jìn)行了仿真分析,并采用分布度、分散度和滲透率3個(gè)指標(biāo)來表征分布式電源的接入狀態(tài)。結(jié)合實(shí)際配網(wǎng)算例,研究表明:分布式電源對(duì)短路電流助增作用有限;可設(shè)置合適的開關(guān)定值確保配電網(wǎng)傳統(tǒng)故障定位方案仍然可用;限制分布式電源準(zhǔn)入功率的關(guān)鍵因素是電壓質(zhì)量指標(biāo)。

引入分布式電源的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其配電網(wǎng)線損計(jì)算具有新的特點(diǎn),傳統(tǒng)的配電網(wǎng)線損計(jì)算方法已不能滿足未來分布式發(fā)電系統(tǒng)的需求。針對(duì)含分布式電源的輻射性配電網(wǎng)開展研究,將常見分布式電源節(jié)點(diǎn)劃分為pq節(jié)點(diǎn)、pi節(jié)點(diǎn)、pv節(jié)點(diǎn)和pq(v)節(jié)點(diǎn)幾種類型,根據(jù)各節(jié)點(diǎn)類型的特點(diǎn),提出了改進(jìn)前推回推潮流算法,通過33節(jié)點(diǎn)算例計(jì)算潮流和線損電壓,與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)了采用異步電機(jī)作為接口的分布式電源會(huì)降低系統(tǒng)的電壓水平,而采用其他形式接口的分布式電源對(duì)系統(tǒng)電壓具有支撐作用。

本文簡(jiǎn)要介紹目前快速發(fā)展的分布式電源類型及類別,通過并網(wǎng)發(fā)電分布式電源接入容量變化,概述其接入對(duì)其并網(wǎng)點(diǎn)所在的配電網(wǎng)電壓、負(fù)載率、傳輸容量等方面的影響,以便促進(jìn)配電網(wǎng)安全運(yùn)行管理。

針對(duì)分布式電源出力時(shí)序特性與負(fù)荷時(shí)序特性,研究了風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電在不同的滲透率組合情況下對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)損的影響及網(wǎng)損最小時(shí)的電壓變化規(guī)律。運(yùn)用前推回代法潮流計(jì)算程序?qū)ζ浣尤胼椛錉钆潆娋W(wǎng)前后有功損耗和電壓進(jìn)行精確計(jì)算,并采用系統(tǒng)總網(wǎng)損、電壓改善程度來評(píng)價(jià)分布式電源對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)損和電壓的影響程度。通過ieee13節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的仿真試驗(yàn),總結(jié)了風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電在不同的滲透率組合情況下對(duì)配電網(wǎng)功率損耗的影響,并找出了使網(wǎng)損最小的風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電最優(yōu)安裝容量的比例。

綜合考慮最優(yōu)潮流、配電網(wǎng)重構(gòu)和電容器優(yōu)化投切,建立了計(jì)及分布式電源的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型。鑒于模型的復(fù)雜性,采用結(jié)合最優(yōu)潮流和改進(jìn)蟻群算法的混合優(yōu)化方法進(jìn)行求解。該方法將最優(yōu)潮流嵌入改進(jìn)蟻群算法中,利用最優(yōu)潮流求解考慮網(wǎng)絡(luò)安全約束的分布式電源優(yōu)化調(diào)度問題,利用改進(jìn)蟻群算法優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電容器檔位。為了提高蟻群算法的優(yōu)化效率,建立含有局部搜索螞蟻的混合蟻群,平衡蟻群算法的全局和局部搜索能力。通過對(duì)16節(jié)點(diǎn)和33節(jié)點(diǎn)的測(cè)試系統(tǒng)仿真,表明提出的模型和算法正確有效。

由于分布式發(fā)電裝置的應(yīng)用,配電網(wǎng)逐漸變?yōu)橛性喘h(huán)網(wǎng),為電力系統(tǒng)安全運(yùn)作設(shè)定了更高標(biāo)準(zhǔn)。文章簡(jiǎn)要分析了分布式電源對(duì)配電網(wǎng)過電壓產(chǎn)生的影響,通過電磁暫態(tài)仿真軟件對(duì)變電站的配電網(wǎng)實(shí)行了分析驗(yàn)證,且對(duì)其過電壓水平實(shí)行對(duì)比研究。試驗(yàn)結(jié)論反映,分布式電源的種類和容量、負(fù)荷能力和參變量對(duì)過電壓的作用較大。

分布式電源(distributedresources,dr)的接入會(huì)對(duì)配電網(wǎng)線損產(chǎn)生重要影響,其影響與dr的接入位置、準(zhǔn)入容量及功率因數(shù)密切相關(guān)。基于輻射狀單回路配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),采用均勻分布恒功率負(fù)荷模型,推導(dǎo)出了單個(gè)dr接入配電網(wǎng)后線損的減小量與dr接入位置、準(zhǔn)入容量、功率因數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,給出了dr最優(yōu)配置計(jì)算公式;通過仿真分析,總結(jié)了dr接入對(duì)配網(wǎng)線損的影響規(guī)律,并將推導(dǎo)公式推廣到多個(gè)dr接入配電網(wǎng)的情況。所得的結(jié)論為dr接入配電網(wǎng)的最佳運(yùn)行方式提供了理論依據(jù),為dr的電網(wǎng)規(guī)劃提供理論指導(dǎo)。

分布式電源是當(dāng)今科技發(fā)展和提升供電可靠性的研究熱點(diǎn)。本文介紹了傳統(tǒng)配電網(wǎng)保護(hù)的工作原理,傳統(tǒng)的配電網(wǎng)一般都是單一電源的輻射型網(wǎng)絡(luò),dg接入后,單輻射網(wǎng)絡(luò)變成雙端或多端網(wǎng)絡(luò),配電網(wǎng)中的潮流分布及故障時(shí)短路電流的大小和流向會(huì)發(fā)生根本性變化,從而給繼電保護(hù)的設(shè)置和動(dòng)作值的整定增加一定的難度。本文對(duì)分布式電源的接入對(duì)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護(hù)的影響作了分析研究,并提出了改進(jìn)建議。

智能配電網(wǎng)(sdg)的發(fā)展,將允許分布式電源(dg)大量接入。dg的引入改變了配電網(wǎng)饋線系統(tǒng)保護(hù)中饋線終端單元(ftu)感受到的故障電流大小及方向,因此sdg要求系統(tǒng)保護(hù)的故障處理應(yīng)更加快速并且能夠準(zhǔn)確判別不同方向的故障潮流。提出了基于瞬時(shí)功率的保護(hù)啟動(dòng)元件以及故障方向判據(jù),基于瞬時(shí)功率的故障特征量計(jì)算依據(jù)電壓、電流的瞬時(shí)值,運(yùn)算量小、速度快、實(shí)時(shí)性好。pscad/emtdc仿真結(jié)果驗(yàn)證了該類快速算法的可行性和可靠性。

在分布式電源接入配電網(wǎng)的過程中因?yàn)楦鞣N因素往往會(huì)導(dǎo)致無法順利接入。分布式電源作為電能利用的一種新型節(jié)能方式，對(duì)節(jié)約能源有著重要的作用。本文為了解決分布式電源接入配電網(wǎng)這一問題，對(duì)接入配電網(wǎng)中存在的技術(shù)問題和其他因素導(dǎo)致的故障進(jìn)行了分析，進(jìn)而為分布式電源順利接入配電網(wǎng)提供了一些建議意見。

分布式發(fā)電對(duì)提高電網(wǎng)抗災(zāi)能力,減少或避免大面積停電,保障電網(wǎng)安全運(yùn)行,最大限度降低電網(wǎng)因?yàn)?zāi)害及各類事故造成的損失有著重大的意義。