含分布式电源的配电网合环电流调控策略研究

摘要

配电网合环操作可以实现系统不停电倒负荷，显著提高配电网络的供电可靠性，是电力系统运行中必不可少的环节。但合环后产生的冲击电流可能使继电保护装置误动，从而直接影响到系统的安全稳定运行。因此，在合环操作前对待合环的配电网络进行仿真计算，判断合环安全与否就显得非常重要。此外，随着分布式电源在配电系统中的渗透率不断上升，其在削峰填谷、降低环境污染、提高能源利用率等方面发挥积极作用的同时，也对配网的安全运行产生了一定的负面影响。为了保证合环操作的成功率，同时最大限度地实现合环操作与分布式电源的双赢，研究分布式电源对配电网合环操作的影响，并找出行之有效的合环电流调控策略是很有必要的。
　　论文首先建立了配电网合环操作的数学模型，并以此为研究对象给出了相关基础计算的计算流程。本文采用改进的前推回推法计算配电网潮流，解决了传统前推回推法难以处理环网的问题。同时，根据叠加定理和戴维宁等值定理分别计算配电网的合环稳态电流与合环冲击电流，推导出冲击电流和稳态电流的对应关系，并利用分布系数法研究合环支路冲击电流对其它支路的影响。
　　其次，本文通过分析合环稳态电流与冲击电流的形成机理，找出了影响合环电流大小的主要因素，即参与合环的主变压器变比与合环线路上的无功补偿容量。当合环电流过大时，通过改变变压器分接头的位置和电容器的投入组数来调节变比和无功设备的补偿容量，即可达到调节合环电流的目的。在此基础上，本文建立了合环电流调控模型，该模型以合环冲击电流为目标函数、以变压器分接头位置和电容器投入组数为控制变量。同时，模型考虑了分布式电源对配电网合环操作的影响，对不同类型的分布式电源给出了相应的处理方法，并将分布式电源的影响体现在模型的约束方程中。
　　最后，本文提出了基于粒子群和模拟退火算法的协同算法来求解配电网合环电流调控模型。该算法兼具粒子群算法的快速局部搜索能力和模拟退火算法的全局收敛性，在求解问题时拥有很高的收敛速度并能以较大概率跳出局部极值点。论文应用Matlab软件编制了基于协同算法的配电网合环电流调控程序，并以我国某市的合环网络为算例进行了仿真验证。结果表明该算法有良好的收敛速度、收敛稳定性和较高的收敛精度，能够行之有效地进行配电网合环电流调控。此外，通过改变算例中分布式电源并网的容量和位置，分析了分布式电源对合环操作的影响，并给出了相应的解决方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 合环操作研究现状

1．2．2 分布式电源研究现状

1．3 本文的主要工作

第2章 配电网合环电流分析

2．1 合环稳态电流计算

2．1．1 支路电流法

2．1．2 叠加法

2．2 合环冲击电流计算

2．2．1 数学模型

2．2．2 公式推导

2．2．3 合环冲击电流对非合环支路的影响

2．3 合环电流计算流程

2．4 本章小结

第3章 含分布式电源的合环电流调控理论

3．1 合环电流调控概述

3．2 合环电流影响因素

3．2．1 公式推导

3．3．1 影响因素及分析

3．3 调控合环电流的措施

3．3．1 调节变压器分接头

3．3．2 调节电容器补偿容量

3．4 分布式电源的影响

3．4．1 分布式电源的模型

3．4．2 含分布式电源的配电网潮流计算

3．5 本章小结

第4章 基于协同算法的含分布式电源的合环电流调控

4．1 概述

4．2 基于粒子群与模拟退火的协同算法

4．2．1 粒子群算法

4．2．2 模拟退火算法

4．2．3 基于粒子群与模拟退火的协同算法

4．3 合环电流调控的算法实现

4．3．1 数学模型

4．3．2 编码方案

4．3．3 适应值函数

4．3．4 算法参数设定

4．3．5 终止准则

4．3．6 求解流程

4．4 本章小结

第5章 算例分析

5．1 某市配电网合环算例

5．2 含分布式电源的配电网合环电流调控

5．2．1 DG并网容量对合环电流的影响

5．2．2 DG并网位置对合环电流的影响

5．2．3 含DG的合环电流调控

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所参与的项目