交直流混合配电网

摘要： 高比例间歇性分布式光伏的接入给交直流混合配电网的运行带来了挑战。当前所提两阶段随机优化调度模型对不确定变量的观测较为粗略,导致配电网实时决策与日前决策偏差较大。鉴于此,提出了基于场景树的交直流混合配电网多阶段随机优化模型。所提模型以日前购电成本、日内调节成本和实时平衡成本之和最小为目标,通过储能装置的充放电功率调节、换流站输出功率调节和需求响应等灵活调节措施,实现了间歇性光伏的就地消纳和系统的削峰填谷。多阶段随机优化模型的日前离散决策变量可随日内和实时阶段的不确定信息改变而自适应调整,更符合实际高比例光伏渗透下交直流混合配电网的运行需求,为其经济灵活运行提供技术支撑。

摘要： 大规模、分散式的可再生能源接入和电动汽车等新型负荷接入比例的提高致使传统的配电网络受到巨大冲击。为应对新型源荷对电网经济性和安全性的冲击,在考虑不同时间尺度的基础上提高线路间功率调控能力,利用交直流混合配电网来进行交直流转换从而提高电网的可控性及可靠性成为目前解决此类问题最有效的手段。鉴于此,介绍了交直流混合配电网的拓扑结构,构建了分布式电源稳态模型,接着对不同时间尺度下交直流混合配电网进行马尔可夫链-动态场景模拟,最后对交直流混合配电网技术研究做出展望。

摘要： 高比例的新能源和直流负载的接入给配电网带来了全新的挑战,随着基于电压源换流器(voltage source converter, VSC)的换流技术不断发展,交直流混合配电网因其能够为分布式电源提供高效经济的接入方式而得到了越来越广泛的应用。提出了一种含有分布式电源、储能和VSC的交直流混合配电网运行优化模型,该模型以配网购电成本、弃风弃光成本、网损成本和储能日运行维护成本之和构成的系统综合运行成本最小为目标,优化配网购电量、VSC的功率和储能的充放电策略。针对该混合整数非线性模型带来的求解困难的问题,提出了一种考虑网损的线性化方法对模型进行线性化处理,该方法没有网架拓扑形式的限制,具有更广泛的适用性。最后,在改造的13节点算例中验证了所提方法的有效性和准确性。

摘要： 电动汽车以及分布式能源的规模化接入对配电网的安全经济运行提出了巨大的挑战。考虑到交直流混合配电网(HADDN)具有灵活可控性高、分区特性显著的特点,提出了一种计及源-荷侧双重不确定性的HADDN有功功率和无功功率的分布式协同优化方法。首先,提出了综合考虑交通拓扑结构、居民出行行为以及风电预测误差区间差异性的电动汽车充电负荷-风电场景生成方法,采用基于Wasserstein距离的最优场景缩减算法生成典型概率场景;其次,建立了以网络损耗和节点电压偏差最小为目标的HADDN随机优化模型;然后,对所提多目标优化模型进行目标分解以及区域解耦,采用一种基于目标值交换原理的交替方向乘子法对其进行分布式求解;最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性。

摘要： 为了克服基于启发式优化算法难以得到交直流混合配电网规划模型最优规划方案的缺点,同时在规划时更好地兼顾交直流混合配电网的经济性与可靠性,文中基于改进的配电网可靠性显式表达方法和线性潮流约束,提出了计及可靠性成本的中压交直流混合配电网的混合整数线性规划模型。所提模型以最小化投资建设成本、运营成本、可靠性成本为目标,对配电网中的节点建设类型以及待规划支路进行规划求解。然后,将得到的交直流混合规划方案与交流规划方案和直流规划方案进行了比较。最后,分析了换流器故障率对交直流混合配电网规划结果的影响。

摘要： 交直流混合配电网是从交流配电网向直流配电网过渡的有效解决方案。为提升交直流混合配电网传输容量与供电可靠性,多端供电结构逐渐被广泛采用。从两端电源供电结构入手,研究当发生单极接地故障时的直流侧故障特征及接地方式。通过对故障回路的分析,研究了发生故障后电流的阶段性特性,推导故障电压与电流的时间表达式,并通过数学简化得到故障过电流峰值与达到峰值时刻的简单计算式。在此基础上,通过实例给出了选择接地电阻阻值的方法。研究分析了当两侧回路参数不对称时的故障电流振荡现象和规律,并提出基于等效拆分法的四阶微分方程回路计算方法进行故障电流计算。仿真结果表明,所提出的计算方法和接地方式适用于两端电源供电的交直流混合配电网的直流侧,有助于交直流混合配电网的安全、稳定、可靠运行。

摘要： 分布式电源(DG)大规模并网不仅带来了消纳问题,还使交直流网络的经济安全运行面临巨大挑战。基于此,文中提出一种基于DG选址和多端电压源换流器(VSC)协调控制的交直流混合配电网优化运行方法。针对DG选址,基于灵敏度分析方法提出一种节点网损灵敏度指标,利用网络中不同位置的负荷节点对网损敏感度不同的规律进行交流网侧的DG选址。进而建立以网络有功总损耗、节点电压偏移量和DG盈余量最小为目标的多目标优化模型,对多端VSC不同控制策略下的端口功率电压变量和DG的有功出力进行协调控制。仿真结果表明,所提优化运行方法能够提高网络运行经济性和安全性,并兼顾配电网对DG的消纳水平,为实际工程中的决策人员提供重要的参考。

摘要： 电力电子变压器有望替代传统变压器成为交直流配电网的能量传输枢纽,当交流电网电压发生常见的单相跌落故障时,对电力电子器件及用户都会造成严重影响,需要其相应的故障穿越控制,保证电力电子变压器不会因故障闭锁脱网,并且维持其稳定的运行状态。文中提出一种适合交直流配电系统的模块化多电平变流器型电力电子变压器拓扑,并设计各部分的控制策略。首先,采用序分量控制维持不对称故障下输入级电流和电压的稳定性,在此基础上提出一种无功分段补偿控制向网侧提供无功支撑,以实现故障期间的低电压穿越。其次,调制波信号中注入合适的三次谐波,抑制电压单相跌落时子模块电容电压波动,提高故障时直流电压的稳定性。最后借助Matlab平台搭建了仿真模型,验证了该拓扑及控制策略的正确性与可行性。

摘要： 交直流混合配电网是主动配电网的重要分支,其灵活性运行域研究对实现输-配电网主动交互及高效经济调度具有重要意义。计及光伏、储能及可控负荷的灵活运行特性,文中构建了基于DistFlow潮流模型的交直流混合配电网功率灵活性运行域模型。首先,为降低光伏出力随机性的影响,采用多个典型场景下运行域的交集作为交直流混合配电网的灵活性运行域,并采用椭圆对多个连续时段的交流侧根节点有功功率-无功功率、电压源型换流器(VSC)交互有功功率的运行域进行近似。其次,通过添加外近似多边形顶点约束将模型转化为单层优化模型求解,在最大化椭圆面积的同时保证其分解可行性。最后,采用33节点和93节点交直流混合配电网为算例进行分析,研究了储能、可控负荷、VSC控制方式以及不同光伏渗透率对功率灵活性运行域的影响,采用蒙特卡洛方法验证了椭圆灵活性运行域的分解可行性,并在求解速度和精度上与传统方法进行了对比。

摘要： 多端口电力电子变压器(PET)是交直流混合配电网组网的关键设备。然而,当多端口负荷功率差异较大时,将引起PET相间或相内功率严重不平衡从而超出PET的功率传输能力,导致系统不稳定。因此,提出一种级联式跨相并联型多端口PET的安全稳定运行区域分析方法及其稳定控制策略。首先,建立基于调制比的系统稳定运行约束条件;然后,推导系统安全稳定运行区域及边界的解析表达式,给出其安全稳定运行裕度的定义和计算方法;最后,提出提升PET安全稳定运行裕度的功率转移策略,利用MATLAB/Simulink仿真验证了所提策略的有效性。

摘要： 随着智能电网的快速发展,分布式新能源配电网接入是未来发展的必然趋势.本文提出一种包含Z型变压器和升压斩波电路的新型单导线交直流混合配电网拓扑,以融合交流配电网与直流配电网的优势.Z型变压器因同一相的电压相互抵消而无明显的铁芯饱和现象,可用于实现交流和直流功率的耦合与解耦.升压斩波电路用于实现直流功率的流动,并维持各节点的电压等级.建立了分布式新能源配电网接入新型拓扑的仿真模型,验证了该新型拓扑的可行性.

摘要： 柔性直流换流器具有维持互联的交流系统电压和频率稳定、有功和无功独立控制、交流故障隔离等优点,在城市配电网中有很好应用前景。本文介绍了国内已经投运的舟山柔直工程和南澳柔直工程所采用的MMC拓扑、文昌作业区和贵州配网轻型直流输电示范工程所采用的三相桥级联拓扑。针对这两类拓扑均无法闭锁直流故障电流的问题,本文介绍了两种改进型的拓扑。本文从造价、占地和效率三方面比较了这两类拓扑的优缺点,MMC拓扑更适用于电缆敷设的交流电压10kV,不用隔离变压器的交直流配电网络;改进型三相桥拓扑更适用于空间狭小和经济性要求高的交直流配电网络。

摘要： 柔性直流换流器具有维持互联的交流系统电压和频率稳定、有功和无功独立控制、交流故障隔离等优点,在城市配电网中有很好应用前景。本文介绍了国内已经投运的舟山柔直工程和南澳柔直工程所采用的MMC拓扑、文昌作业区和贵州配网轻型直流输电示范工程所采用的三相桥级联拓扑。针对这两类拓扑均无法闭锁直流故障电流的问题,本文介绍了两种改进型的拓扑。本文从造价、占地和效率三方面比较了这两类拓扑的优缺点,MMC拓扑更适用于电缆敷设的交流电压10kV,不用隔离变压器的交直流配电网络;改进型三相桥拓扑更适用于空间狭小和经济性要求高的交直流配电网络。

摘要： 柔性直流换流器具有维持互联的交流系统电压和频率稳定、有功和无功独立控制、交流故障隔离等优点,在城市配电网中有很好应用前景。本文介绍了国内已经投运的舟山柔直工程和南澳柔直工程所采用的MMC拓扑、文昌作业区和贵州配网轻型直流输电示范工程所采用的三相桥级联拓扑。针对这两类拓扑均无法闭锁直流故障电流的问题,本文介绍了两种改进型的拓扑。本文从造价、占地和效率三方面比较了这两类拓扑的优缺点,MMC拓扑更适用于电缆敷设的交流电压10kV,不用隔离变压器的交直流配电网络;改进型三相桥拓扑更适用于空间狭小和经济性要求高的交直流配电网络。

摘要： 柔性直流换流器具有维持互联的交流系统电压和频率稳定、有功和无功独立控制、交流故障隔离等优点,在城市配电网中有很好应用前景。本文介绍了国内已经投运的舟山柔直工程和南澳柔直工程所采用的MMC拓扑、文昌作业区和贵州配网轻型直流输电示范工程所采用的三相桥级联拓扑。针对这两类拓扑均无法闭锁直流故障电流的问题,本文介绍了两种改进型的拓扑。本文从造价、占地和效率三方面比较了这两类拓扑的优缺点,MMC拓扑更适用于电缆敷设的交流电压10kV,不用隔离变压器的交直流配电网络;改进型三相桥拓扑更适用于空间狭小和经济性要求高的交直流配电网络。

摘要： 柔性直流换流器具有维持互联的交流系统电压和频率稳定、有功和无功独立控制、交流故障隔离等优点,在城市配电网中有很好应用前景。本文介绍了国内已经投运的舟山柔直工程和南澳柔直工程所采用的MMC拓扑、文昌作业区和贵州配网轻型直流输电示范工程所采用的三相桥级联拓扑。针对这两类拓扑均无法闭锁直流故障电流的问题,本文介绍了两种改进型的拓扑。本文从造价、占地和效率三方面比较了这两类拓扑的优缺点,MMC拓扑更适用于电缆敷设的交流电压10kV,不用隔离变压器的交直流配电网络;改进型三相桥拓扑更适用于空间狭小和经济性要求高的交直流配电网络。

摘要： 柔性直流换流器具有维持互联的交流系统电压和频率稳定、有功和无功独立控制、交流故障隔离等优点,在城市配电网中有很好应用前景。本文介绍了国内已经投运的舟山柔直工程和南澳柔直工程所采用的MMC拓扑、文昌作业区和贵州配网轻型直流输电示范工程所采用的三相桥级联拓扑。针对这两类拓扑均无法闭锁直流故障电流的问题,本文介绍了两种改进型的拓扑。本文从造价、占地和效率三方面比较了这两类拓扑的优缺点,MMC拓扑更适用于电缆敷设的交流电压10kV,不用隔离变压器的交直流配电网络;改进型三相桥拓扑更适用于空间狭小和经济性要求高的交直流配电网络。

摘要： 本发明公开交直流混合配电网直流电压自适应下垂控制方法和系统，属于电力电子技术领域。本发明对下垂控制的下垂系数和下垂额定工作点进行自适应地改进变化，第一步调节下垂系数，当直流电压越限时，根据当地检测到的直流母线电压和输出功率信息，以控制电压偏差在限制范围内为目标自适应地计算并更新下垂系数，将直流电压快速地控制回到限制范围内；第二步调节下垂额定工作点，直流母线电压稳定在上限或者下限处，此时对应的换流站输出功率即为系统的平衡功率，以该功率作为新的额定工作点构造新的下垂曲线，控制直流电压沿着新的下垂曲线回到额定工作点处，从而解决交直流混合配电网采用电压下垂控制时由潮流变化引起的直流电压越限问题。

摘要： 本发明公开了一种适用于交直流混合配电网的直流线路保护方法，包含主保护、近后备保护及远后备保护。主保护由电流差动保护、过流保护和不平衡电流保护组成。近后备保护由电流方向保护和低电压保护组成，不受过渡电阻影响，保护范围为线路全长。远后备保护由电流方向保护、极间电压保护、不平衡电压保护和微分不平衡电压保护组成。为降低交流故障，特别是单相接地短路后，交流保护拒动导致直流电网运行异常，可通过远后备保护隔离交流故障。

摘要： 本发明涉及一种多端交直流混合配电网直流故障检测方法，计算交直流混合配电网发生直流极间短路和单极接地故障后，各条直流线路限流电感的电压变化率，确定故障检测各步骤的阈值；将各条直流线路限流电感的电压变化率与所述故障检测阈值比较，得到交直流混合配电网是否发生直流故障的检测结果；将各条直流线路限流电感电压变化率与故障线路识别阈值比较，得到交直流混合配电网故障线路的识别结果；将故障线路正负极限流电感电压变化率做差，并与故障类型识别阈值比较，得到交直流混合配电网故障类型的识别结果；将故障线路正负极限流电感电压变化率做差，并与所述故障极判断阈值比较，判断交直流混合配电网直流故障极。

摘要： 本发明涉及一种多端交直流混合配电网直流故障时交流系统贡献短路电流的计算方法，步骤为：101、针对直流线路发生极间短路故障后的故障电流特性及交流系统对故障电流的贡献，提出交直流混合配电网直流极间短路故障后的等效电路。该等效电路由交流电压源301、交流系统等效电阻302、交流系统等效电感303、换流站直流侧电容206、直流线路电阻304、306，直流线路电感305、307组成；102、根据步骤101的分析，推导交流系统贡献短路电流的解析表达式；103、根据步骤102的分析提出多端交直流混合配电网直流故障时交流系统贡献短路电流的计算方法，计算其稳态平均值、暂态峰值时间以及暂态峰值。

摘要： 交直流混合配电网枢纽变换器交直流互济控制装置和方法，控制装置包括功率控制外环和电压电流双环，功率控制外环包括直流电压环、交流有功环及交流无功环，交流有功环及交流无功环基于虚拟同步机的控制方式，用于为电网提供频率响应惯性特性；直流电压环通过直流电压下垂的方式获得直流功率指令同时前馈至电压内环d轴并反馈至交流有功环中；电压电流双环内环控制，电压环采用dq解耦的控制方式生成dq轴参考电流，再通过dq反变换得到三相电流参考值，电流环采用无差拍的控制方式，使三相电流实时跟踪电流参考值，用于实现对于输出电压的跟踪。本发明提高设备输出电压的控制精度及电能质量，并兼顾了直流功率响应的快速性和准确性。

摘要： 本发明公开交直流混合配电网直流电压自适应下垂控制方法和系统，属于电力电子技术领域。本发明对下垂控制的下垂系数和下垂额定工作点进行自适应地改进变化，第一步调节下垂系数，当直流电压越限时，根据当地检测到的直流母线电压和输出功率信息，以控制电压偏差在限制范围内为目标自适应地计算并更新下垂系数，将直流电压快速地控制回到限制范围内；第二步调节下垂额定工作点，直流母线电压稳定在上限或者下限处，此时对应的换流站输出功率即为系统的平衡功率，以该功率作为新的额定工作点构造新的下垂曲线，控制直流电压沿着新的下垂曲线回到额定工作点处，从而解决交直流混合配电网采用电压下垂控制时由潮流变化引起的直流电压越限问题。

摘要： 本发明提供一种多端交直流混合配电网直流高阻故障检测方法和装置，当多端交直流混合配电网发生直流高阻故障后，计算各条直流线路首末端限流电感的电流；基于所述电流确定多端交直流混合配电网的故障线路；基于所述故障线路对所述直流高阻故障进行检测。本发明不仅能够确定故障类型，还能够确定故障极，检测难度小，速度快，且不容易受到噪声的影响；本发明提供的技术方案检测过程简单，检测结果准确，为多端交直流混合配电网的控制和保护奠定基础，有利于直流高阻故障的隔离和恢复；本发明不受过渡电阻、故障距离和换流站功率反转的影响，计算精度高。

摘要： 本发明涉及一种多端交直流混合配电网直流故障时交流系统贡献短路电流的计算方法，步骤为：101、针对直流线路发生极间短路故障后的故障电流特性及交流系统对故障电流的贡献，提出交直流混合配电网直流极间短路故障后的等效电路。该等效电路由交流电压源301、交流系统等效电阻302、交流系统等效电感303、换流站直流侧电容206、直流线路电阻304、306，直流线路电感305、307组成；102、根据步骤101的分析，推导交流系统贡献短路电流的解析表达式；103、根据步骤102的分析提出多端交直流混合配电网直流故障时交流系统贡献短路电流的计算方法，计算其稳态平均值、暂态峰值时间以及暂态峰值。

摘要： 本发明涉及一种多端交直流混合配电网直流故障检测方法，计算交直流混合配电网发生直流极间短路和单极接地故障后，各条直流线路限流电感的电压变化率，确定故障检测各步骤的阈值；将各条直流线路限流电感的电压变化率与所述故障检测阈值比较，得到交直流混合配电网是否发生直流故障的检测结果；将各条直流线路限流电感电压变化率与故障线路识别阈值比较，得到交直流混合配电网故障线路的识别结果；将故障线路正负极限流电感电压变化率做差，并与故障类型识别阈值比较，得到交直流混合配电网故障类型的识别结果；将故障线路正负极限流电感电压变化率做差，并与所述故障极判断阈值比较，判断交直流混合配电网直流故障极。

摘要： 本发明公开了一种适用于交直流混合配电网的直流线路保护方法，包含主保护、近后备保护及远后备保护。主保护由电流差动保护、过流保护和不平衡电流保护组成。近后备保护由电流方向保护和低电压保护组成，不受过渡电阻影响，保护范围为线路全长。远后备保护由电流方向保护、极间电压保护、不平衡电压保护和微分不平衡电压保护组成。为降低交流故障，特别是单相接地短路后，交流保护拒动导致直流电网运行异常，可通过远后备保护隔离交流故障。