智能配电网合环电流的计算方法及调控策略研究

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配电网的合环操作是转供电或实现不停电检修的常规手段,然而合环操作可能产生过大的合环电流,对配电网稳定运行带来冲击。相比于传统配电网,智能配电网的运行方式更复杂,合环电流冲击可能更严重,合环条件也更难通过经验判断。因此,利用智能配电网中的高精度测量装置、快速通信系统以及调控设备,准确预估合环电流、降低合环电流冲击的相关研究具有重要应用价值。基于上述理由,论文围绕智能配电网的合环电流计算与调控问题展开了一系列研究。首先,对合环操作进行分类,阐述合环电流的产生原因并分析何种情况下的合环操作会产生较大的合环电流。针对合环操作的安全性问题,讨论了合环电流对继电保护的影响。考虑到在实际工程中对合环安全条件分析时,需要实时的高精度的数据支撑,论文详细地介绍了智能配电网的高精度测量装置和快速通信系统。在这些基础上,对各类合环操作的安全条件做进一步分析,并在Simulink建立仿真模型以验证结论的合理性。接着,提出基于同步相量测量装置(Synchronized Phasor Measurement Unit,PMU)的智能配电网合环电流计算方法以判断合环操作是否满足安全条件。该方法先根据节点标记和深度优先搜索遍历获取合环路径,通过PMU获取电气量信息,分计算合环稳态电流与计算合环冲击电流两种情况对分布式电源、变压器、分支线路等进行等效处理,再建立数学方程,求解得到合环稳态电流与合环冲击电流的数学表达式。以上海市临港智能配电网示范区作为算例,在Simulink中搭建模型进行仿真验证,结果表明本文方法计算合环冲击电流最大值的误差在3.6%左右,计算合环稳态电流幅值的误差在2.2%左右,计算结果精确且符合安全评估中留裕量的原则,有利于提高允许合环判断的成功率。最后,通过分析影响合环电流的主要因素确定合环调控手段,包括调节变压器变比、静止无功补偿器补偿量以及分布式电源无功出力。考虑到调控合环电流时会影响其他状态指标,以合环电流、电压偏差、有功网损为优化目标建立合环综合调控模型。此外,提出一种改进混沌多目标免疫粒子群算法对调控模型进行求解,该算法相较于传统优化算法在解的质量、分布性和收敛性等方面均有显著提升。在之前算例的基础上,对不满足安全条件的合环网络进行调控,与调控前目标值相比,调控后合环电流下降29.4%、电压偏差下降40.2%、有功网损下降26.7%,算例结果证明论文提出的合环综合调控策略为合环操作创造安全合环条件的同时也能尽量保证配电网运行的稳定性和经济性。
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