含柔性多状态开关的配电网协调优化控制技术
发布时间：2021-01-29 23:26
随着分布式电源在配电网中的渗透率不断提高,传统的配电网调控手段难以满足电网安全性、稳定性和灵活性的需求。在此背景下,出现了柔性多状态开关这一新型电力电子装置。考虑到柔性多状态开关的特点,配电网中可能长期存在多个柔性多状态开关和常规开关共存的情况。因此,需要对多个柔性多状态开关相互配合、柔性多状态开关和常规调控手段相互配合的协调优化控制技术展开研究。本文分别提出了含柔性多状态开关的配电网分区方法、多目标随机运行优化方法和分布式自适应控制方法,构成了完整的含柔性多状态开关的配电网控制架构。本文主要研究内容及成果包括:（1）含柔性多状态开关的配电网分区方法。针对柔性多状态开关实现多个电压等级、多个区域配电网柔性互联的情况,基于多层图分割理论,提出了分区方法。分区方法不仅能够优化配电网的运行指标,还可以和柔性多状态开关的调控相配合,进一步优化配电网的运行状态。（2）含柔性多状态开关的配电网多目标随机运行优化方法。首先,建立了含柔性多状态开关的配电网多目标随机运行优化模型。该模型考虑了新能源随机性的影响,以柔性多状态开关出力、常规开关的通断状态和动作时间作为优化变量,包含网络重构和柔性多状态开关...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
含柔性多状态开关的配电网分区条件
浙江大学硕士学位论文第2章含柔性多状态开关的配电网分区方法72.3含柔性多状态开关的配电网分区方法为了满足上述分区条件，本文提出以多层图分割理论框架为基础的配电网分区方法。由文献[29-30]提出的多层图分割理论主要分为粗化、分区和还原3个阶段，如图2.2所示。0G0G1G1G2G2G3G3G3G图2.2多层图分割理论示意图在粗化阶段，带有权重的原始图G0=(V0，E0)被逐步简化为一系列规模更小的图G1，G2，……,Gk，其包含的顶点数量满足：|V0|>|V1|>…>|Vk|。在分区阶段，通过分区方法Pk，粗化得到的图Gk=(Vk，Ek)被分割为若干区域。在还原阶段，随着图Gk逐渐被还原成原始图G0，分区方法逐渐被调整为Pk-1，Pk-2，…，P1，P0。分区方法P0即为适用于原始图G0的分区方法。多层图分割理论的核心思想是：首先粗化，然后快速分割，最后逐步提高自由度并调整分区方法。因此，多层图分割理论可以在计算速度和分割质量之间取得较好的平衡[31]。多层图分割理论是软件包METIS的内核算法，其主要功能有分割大规模的不规则图形、分割大规模网络和计算稀疏矩阵的填充-约化顺序。上述功能都对分割后的子网络拓扑没有较高的要求。但是在电力系统中，需要保证配电网的辐射状拓扑结构，且2.2.1节中所述的分区条件对子网络的拓扑提出了进一步的要求。因此，本文采用多层图分割理论粗化、分区和还原3个阶段的理论框架，重新提出了适用于含柔性多状态开关的配电网分区方法。2.3.1粗化阶段（1）等效粗化消除冗余节点和合并并联支路是等效粗化的核心思想。其中，网络静态等值是消除冗余节点的基本原理，具体操作为将节点度为1的节点合并至相邻节点，直到图中不存在节
浙江大学硕士学位论文第2章含柔性多状态开关的配电网分区方法11还原，防止陷入局部最优解。但是，若系统的规模很大，直接比较目标函数值生成割集可能效率较低。此时可以将合并节点分成若干步还原或采用智能优化算法确定割集。2.4算例分析2.4.1系统介绍本文使用118节点10kV配电网对所述方法加以验证和对比，如图2.4所示。该系统共含有3条母线，4条馈线，3个两端柔性多状态开关，130条支路。其中，共有13条联络开关支路。总负荷为(22709.72+j17041.068)kVA。其中，馈线1—2、101—102的负荷较轻，并接有部分新能源，对应于农村地区的配电网负荷情况；馈线1—28、63—64的负荷较重，对应于城市地区的配电网负荷情况。图2.4118节点配电网考虑到常规开关不可频繁开断，而柔性多状态开关则可以快速改变传输功率，调整运行状态。本文设置分区1天只进行1次，柔性多状态开关的运行优化每小时进行1次，1天共进行24次。结合式（2-1），分区方法的目标函数是最小化日均馈线负载均衡度。由新能源和负荷波动性造成的潮流变化则通过柔性多状态开关进行调节。1天内的风速、光照强度参考文献[36]，负荷的波动参数参考文献[37]。接入的光伏和风电在1天内的出力情况如图2.5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]主动解列策略求解过程中的网络化简[J]. 吴学娟,沈沉,向学军,乔颖. 中国电机工程学报. 2008(07)
硕士论文
[1]含分布式电源的主动配电网重构研究[D]. 卢扬.北京交通大学 2016
[2]多智能体系统的分布式自适应控制[D]. 李红霞.西安电子科技大学 2014
本文编号：3007795
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
含柔性多状态开关的配电网分区条件
浙江大学硕士学位论文第2章含柔性多状态开关的配电网分区方法72.3含柔性多状态开关的配电网分区方法为了满足上述分区条件，本文提出以多层图分割理论框架为基础的配电网分区方法。由文献[29-30]提出的多层图分割理论主要分为粗化、分区和还原3个阶段，如图2.2所示。0G0G1G1G2G2G3G3G3G图2.2多层图分割理论示意图在粗化阶段，带有权重的原始图G0=(V0，E0)被逐步简化为一系列规模更小的图G1，G2，……,Gk，其包含的顶点数量满足：|V0|>|V1|>…>|Vk|。在分区阶段，通过分区方法Pk，粗化得到的图Gk=(Vk，Ek)被分割为若干区域。在还原阶段，随着图Gk逐渐被还原成原始图G0，分区方法逐渐被调整为Pk-1，Pk-2，…，P1，P0。分区方法P0即为适用于原始图G0的分区方法。多层图分割理论的核心思想是：首先粗化，然后快速分割，最后逐步提高自由度并调整分区方法。因此，多层图分割理论可以在计算速度和分割质量之间取得较好的平衡[31]。多层图分割理论是软件包METIS的内核算法，其主要功能有分割大规模的不规则图形、分割大规模网络和计算稀疏矩阵的填充-约化顺序。上述功能都对分割后的子网络拓扑没有较高的要求。但是在电力系统中，需要保证配电网的辐射状拓扑结构，且2.2.1节中所述的分区条件对子网络的拓扑提出了进一步的要求。因此，本文采用多层图分割理论粗化、分区和还原3个阶段的理论框架，重新提出了适用于含柔性多状态开关的配电网分区方法。2.3.1粗化阶段（1）等效粗化消除冗余节点和合并并联支路是等效粗化的核心思想。其中，网络静态等值是消除冗余节点的基本原理，具体操作为将节点度为1的节点合并至相邻节点，直到图中不存在节
浙江大学硕士学位论文第2章含柔性多状态开关的配电网分区方法11还原，防止陷入局部最优解。但是，若系统的规模很大，直接比较目标函数值生成割集可能效率较低。此时可以将合并节点分成若干步还原或采用智能优化算法确定割集。2.4算例分析2.4.1系统介绍本文使用118节点10kV配电网对所述方法加以验证和对比，如图2.4所示。该系统共含有3条母线，4条馈线，3个两端柔性多状态开关，130条支路。其中，共有13条联络开关支路。总负荷为(22709.72+j17041.068)kVA。其中，馈线1—2、101—102的负荷较轻，并接有部分新能源，对应于农村地区的配电网负荷情况；馈线1—28、63—64的负荷较重，对应于城市地区的配电网负荷情况。图2.4118节点配电网考虑到常规开关不可频繁开断，而柔性多状态开关则可以快速改变传输功率，调整运行状态。本文设置分区1天只进行1次，柔性多状态开关的运行优化每小时进行1次，1天共进行24次。结合式（2-1），分区方法的目标函数是最小化日均馈线负载均衡度。由新能源和负荷波动性造成的潮流变化则通过柔性多状态开关进行调节。1天内的风速、光照强度参考文献[36]，负荷的波动参数参考文献[37]。接入的光伏和风电在1天内的出力情况如图2.5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]主动解列策略求解过程中的网络化简[J]. 吴学娟,沈沉,向学军,乔颖. 中国电机工程学报. 2008(07)
硕士论文
[1]含分布式电源的主动配电网重构研究[D]. 卢扬.北京交通大学 2016
[2]多智能体系统的分布式自适应控制[D]. 李红霞.西安电子科技大学 2014
本文编号：3007795
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