含智能软开关和储能系统的智能配电网分布式供电恢复方法

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智能配电网作为智能电网建设的重要组成部分,其供电可靠性是衡量配电网性能和用户满意度的重要综合指标,一旦发生故障,配电网供电可靠性将受到严重影响,必须尽快恢复非故障停电区域的供电。此外,电力电子可控装置接入配电网后使配电网出现新的运行特点,如智能软开关(Soft Open Point,SOP)的灵活调整特性使配电网实现柔性运行的同时控制方式更加复杂化,储能系统(Energy Storage System,ESS)可以促进分布式能源在配电网中的消纳,使配电网接入的分布式电源(Distributed Generation,DG)增加,同时使配电网运行信息增加,结构更加复杂,供电恢复问题的规模和求解难度快速膨胀。传统集中式供电恢复算法基于配电网全局规模的信息交互和复杂计算,难以满足配电网的结构和运行变化,因此研究一种适合智能配电网结构与运行特点、快速性好且适应性强的供电恢复方法具有重要意义。本文提出了一种含SOP和ESS的智能配电网分布式供电恢复方法,以分散安装在配电网各处的智能终端(Smart Terminal Unit,STU)为核心,基于配电网分布式的拓扑信息和电气量信息,实现供电恢复约束条件的快速分布式计算。在此基础上考虑SOP和ESS等可调可控装置接入配电网,根据该类装置多种控制方式和输出调整特性,提出适应分布式供电恢复进程的输出调整策略,以得到尽可能大的供电恢复范围。首先,本文阐述了分布式供电恢复方法的基本原理。分布式供电恢复方法分为两个步骤,首先进行非故障停电区域的搜索,然后进行实际可恢复供电区域的确定。在对供电恢复约束条件的分布式求解过程中,采用网络逐步戴维南等值的方法,对供电恢复过程中各节点的电气量约束条件进行就地的逐步计算。同时对多种类电源、多分支、多负荷优先级等情况进行了分析和处理。针对电力电子可控装置接入配电网的情形,在分布式供电恢复方法各个步骤中作出原理分析并提出调整措施。其次,提出了考虑SOP的分布式供电恢复方法。对SOP的数学模型、运行约束、控制方式及其实现展开介绍。为了发挥智能软开关的控制策略和输出调整特性优势,基于SOP不同的运行控制模式,提出与分布式供电恢复进程相适应的控制调整策略,充分发挥SOP对配电网供电恢复的支撑作用。针对配电网同一停电区域内存在多个SOP的情形,提出多个SOP在分布式供电恢复方法中的配合调整策略,以进一步提升供电恢复水平。最后,基于ESS的充放电灵活运行和可调可控特性,提出了考虑SOP和ESS的分布式供电恢复方法。建立了直线特性、圆形特性和矩形特性三种用于供电恢复的ESS模型,根据这三种模型的运行特点分别提出了 ESS与SOP配合在分布式供电恢复中的调整策略,实现两类装置的调整配合,以得到尽可能大的供电恢复范围。本文以IEEE33节点和IEEE69节点系统的配电网数据为基础,通过设置不同的算例场景对本文所提含SOP和ESS的分布式供电恢复方法分别进行了验证。算例分析表明,本文提出的含SOP和ESS的智能配电网分布式供电恢复方法具有良好的供电恢复效果,可实现更短时间、更大范围的供电恢复结果。所提的SOP和ESS在多种控制方式下的调整策略提升了配电网的供电恢复水平,为提高智能配电网供电可靠性奠定了良好基础。
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