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主动配电网的自愈控制策略研究

赵向阳  
【摘要】:国民经济的持续发展依赖于充足的电力供应,为减小能源危机和环境污染所造成的影响,保障国家的能源供应安全,分布式电源(Distributed Generation,DG)并网及相关技术得到了长足的发展。由于主动配电网(Active Distribution Network,ADN)具有主动管理与主动控制等多种主动措施,并可协调统筹配电网中的多种可控资源,增加了配电网的可控性,从源—网—荷三个层次进行全网协调控制,提高了系统的安全性和DG接纳能力,是目前值得推广的新一代智能配电技术。自愈作为ADN的不可或缺的重要功能备受各方关注,ADN的自愈过程需要统筹多种可控资源,妥善处理自愈过程中所面临的多种不确定性因素,重点把握ADN运行的时序特性,综合利用ADN的孤岛运行等管控措施以提高系统安全性。本文针对ADN的自愈控制二次系统设计、实施主动自愈的自适应动态孤岛技术与故障后自愈能力评估展开了深入的研究,主要研究成果总结如下:(1)鉴于ADN内部可控资源的分层分布的特性,采用多代理系统对配网自愈问题进行综合分析决策。建立由决策层、协调层、设备层构成的ADN自愈分析决策的三层多代理系统结构。该技术将提供更加科学的控制手段与协调方法,尽可能提高ADN的安全裕度并实现故障时的紧急与恢复控制。(2)在传统负荷转供恢复的基础上,提出了一种考虑越限风险的动态孤岛划分新方法。该方法从整个故障恢复时间段内深入研究孤岛最佳划分与调整方案。首先,利用CART决策树对故障停电时间进行预估;然后,以该时段内恢复负荷总电量为目标函数,通过DG优先级指标确定主电源后,在停电时段内进行动态孤岛划分。针对负荷与DG出力的波动性,定义了孤岛功率越限风险指标,并在数学模型中对其建立了机会约束条件,用以保障孤岛运行的持续性与鲁棒性。在整个故障恢复时间段内,孤岛范围可随负荷与DG出力曲线动态调整,从而实现DG的充分利用和负荷的最大化恢复。(3)提出了一种计及负荷与DG时序特性的主动配电网故障后自愈能力评估方法。建立了故障后自愈能力评估指标体系,提出了自愈能力评估方法。针对自愈能力评估指标,建立了自愈恢复率、自愈恢复速度、自愈控制操作复杂度、自愈可持续时间覆盖率等四项量化指标,涵盖了配电网故障后负荷恢复的范围、速度、操作难度、可持续时间等因素。然后,基于负荷与DG出力的时序数据,通过所提评估方法,定量评估了不同时段、不同支路和全天系统总体自愈能力,实现了对ADN自愈薄弱时段和薄弱支路的准确定位。


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