技术文档当前位置:秒速牛牛 > 技术文档

【优博聚焦】天津大学宋关羽:面向多运行场景的智能配电软开关运行与规划方法

面向多运行场景的智能配电软开关运行与规划方法

宋关羽

导师:王成山 李鹏

1论文研究背景

现有的配电系统运行体系中,无论是针对配电自动化技术的扩展研究,还是面向运行优化、自愈控制等高级应用问题的方法研究,其重心都在于配电系统的二次侧的运行控制理论、方法与策略方面,对一次装备的研究与创新相对匮乏。事实上,现有的配电网一次装备体系虽然能够一定程度上满足主动配电网的运行控制优化需要,但其能够提供的控制手段在包括调节能力、响应速度、动作成本等灵活性方面均存在着较大局限。


智能配电软开关(soft open point, SOP)的概念最早于2010年由英国学者提出,其基本理念在于代替多分段多联络配电系统中的馈线常开联络开关(normally open point, NOP),使馈线间形成常态化“软连接”,接入位置如图1所示。SOP一般以全控型电力电子装置为基础,能够根据控制指令实时调整相连馈线间的功率流动,从而改变整个系统的潮流分布,使配电系统的运行调度更加“柔性”。

SOP接入位置示意图


图1 SOP接入位置示意图


作为未来主动配电网中的重要组成部分,SOP装置的应用将给主动配电网众多运行控制难题提供解决契机,但同时也将对主动配电系统从规划建设到运行管理等各个环节均提出新的挑战,亟待开展或深化相关理论研究以满足含SOP的主动配电网在运行优化、自愈控制、优化规划等方面的需求。

2论文所解决的问题

面向智能配电软开关SOP这一新型配电装备接入配电系统所带来的运行优化、自愈控制、优化配置等一系列新问题,需要对SOP的运行和规划方法开展详细深入的研究,以明确其应用效果和发展需求。为实现这一目标,本文围绕“面向多运行场景的智能配电软开关运行与规划方法”开展了深入的研究工作,组织架构如图2所示。

3论文主要研究内容

3.1 基于SOP的主动配电系统运行控制方法


针对主动配电系统的运行控制问题,在正常运行状态下,提出了一种基于SOP的电压无功控制方法和考虑联络开关协调配合的SOP运行优化方法,综合考虑了网络拓扑约束、系统潮流约束、系统运行约束以及SOP运行约束,建立了含SOP的主动配电系统时序优化模型;在故障状态下,提出了一种基于SOP的主动配电系统故障恢复方法,建立了基于SOP的主动配电系统供电恢复模型。在IEEE标准测试算例上进行了对比分析,验证了SOP接入给配电系统在降低系统损耗、改善电压水平和提升供电恢复能力等方面带来的益处,充分体现了SOP卓越的潮流控制效果和系统调节能力。


3.2 考虑源荷不确定性的SOP鲁棒运行策略


针对配电系统中分布式电源出力与负荷的随机性与波动性,提出了一种考虑源荷不确定性的SOP鲁棒运行策略,建立了同时考虑系统电压水平与损耗的SOP鲁棒优化模型,借助二阶锥规划、对偶和双线性化等方法,将原优化模型转化为两阶段混合整数二阶锥规划模型,并采用列和约束生成算法进行求解,得到SOP的鲁棒运行策略。在不同规模的测试算例上进行蒙特卡洛分析测试,表明:相比于确定性优化策略,SOP鲁棒优化策略以较小的网损代价,极大地降低了系统电压越限风险,取得了良好的运行效果。相关工作已入选2017年IEEE PES General Meeting的最佳论文。


3.3 考虑分布式电源运行特性的SOP优化配置方法


针对高投资成本的SOP优化配置问题,充分考虑配电系统中分布式电源的运行特性,并采用基于Wasserstein距离的场景生成技术进行典型运行场景构建,提出了一种考虑分布式电源运行特性的SOP优化配置方法,以年综合费用最小为目标,考虑SOP的投资和运行维护成本,建立了SOP优化配置模型。在不同类型的测试算例上的分析计算表明:各种情况下均得到了近似最优的SOP系统配置方案。在配电系统中合理配置SOP,将显著降低系统运行损耗,同时也将在电压水平改善、供电可靠性提升等方面带来益处。


3.4 主动配电系统优化潮流的锥规划模型及求解方法


面向主动配电系统中SOP运行控制和优化规划问题,其数学本质为难以有效求解的大规模混合整数非凸非线性规划模型,提出了一种适用于大规模配电系统优化潮流问题求解的二阶锥规划方法以及基于模拟退火和二阶锥规划的混合优化方法,通过线性化和凸松弛技术,并采用整数变量和连续变量解耦的方法,在保证解的质量的同时将待求问题转化为相对容易求解的线性模型或者二阶锥规划模型,极大地提高了求解效率。在不同类型、不同规模的测试算例上进行的分析计算表明:所提方法在收敛性和快速性上相较于商业优化软件均具有显著的优势。

4论文主要创新点

1)提出了基于SOP的主动配电系统运行控制方法,包括基于SOP电压无功控制策略、考虑联络开关协调配合的SOP运行优化策略以及基于SOP的主动配电系统故障恢复策略;


2)建立了同时考虑系统电压水平与网络损耗的SOP鲁棒优化模型,提出了面向源荷不确定性的SOP鲁棒运行方法;


3)以年综合费用最小为目标,建立了考虑投资成本、运行维护费用的SOP优化配置模型,提出了考虑分布式电源运行特性的SOP优化配置方法;


4)提出了适用于大规模配电系统优化潮流问题求解的二阶锥规划方法以及基于模拟退火和二阶锥规划的混合优化方法,所提算法具有较好的快速性和收敛性。

CATEGORIES

分类导航

咨询热线

021-51095123

联系人:王先生

手 机:13761987446

邮 箱:xuxinpower@126.com

地 址:上海市嘉定区吴杨东路333号

用手机扫描二维码关闭
二维码
秒速牛牛官网 秒速牛牛是骗局吗 秒速牛牛攻略 秒速牛牛计划平台 荣鼎彩开奖 秒速赛车怎么玩 秒速赛车手机官网 秒速牛牛计划 秒速赛车注册 秒速赛车是真的吗