基于安全运行边界的微电网故障影响度评估研究
发布时间：2022-01-21 11:42
随着分布式风电和光伏等可再生能源技术的发展,电力系统中可再生能源发电比例不断攀升。微电网作为高效兼容可再生能源的复杂分布式系统,将成为能源转型背景下现代电力系统的重要组成单元。然而,可再生能源高渗透微电网运行特性和故障特性将给电力系统安全稳定评估与控制带来新的挑战。针对微电网故障下的电力系统安全稳定评估问题,结合传统电力系统安全运行域的思想,本文从多场景微电网故障特性分析、含微电网的配电网安全运行边界计算、基于安全运行边界的微电网故障影响度评估三方面展开研究,为含微电网电力系统安全稳定性评估提供理论基础。主要内容包括:（1）研究多场景微电网故障特性。研究微电网中包含分布式风电、光伏、储能和交直流负荷的高比例可再生能源微电网的拓扑结构模型,在此基础上,研究不同单元控制方式和系统运行方式下的微电网故障特性,为多微网配电系统在故障条件下运行状态辨识与安全运行边界建模提供理论基础。（2）研究含微电网的配电系统安全运行边界计算方法。考虑微电网接入后的配电系统潮流和暂态过程特性等因素对安全稳定性的影响,研究安全稳定性指标的量化表征方法,提出含微电网的配电系统安全运行边界计算方法,采用局部仿真逼近法...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IEEE-RBTS-BUS4扩展含微电网的配电网仿真模型
第4章基于安全运行边界的微电网故障影响度评估47和微电网接入线路L10-MG3发生三相短路故障进行系统状态分析。得到了在不同故障场景下的故障恢复时间与系统动态过程中域安全运行距离的关系，如图4.7所示。图4.7安全控制过程中域状态安全距离Fig.4.7Domainstatesafetydistanceduringsafetycontrol由图4.7可以看出，以状态安全距离描述的系统风险评估方法能够判断系统在故障恢复动态过程中的系统状态。在恢复控制的初始时刻，由于两种场景下的故障严重程度不同，场景二的域状态安全距离为负值，这也说明该时刻系统处在暂态失稳状态。另外，两种场景最终都恢复到动态的稳定状态，但恢复控制时间不同，故障场景一在控制时间为7s时系统即恢复到动态平衡的安全运行状态，故障场景2在控制时间为8s时恢复到稳定。上述结果也说明了风险评估方法对于不同影响水平的故障场景的有效性、适用性。（3）系统状态风险评估效果分析为了进一步验证不安全风险评估指标在含微电网配电网中不同馈线位置故障状态下的判断效果，设置两种不同故障位置及故障节点类型的故障状态场景。一种场景是故障发生在馈线F7的微电网并网线路L36-MG4上；另一种场景为故障发生在馈线F1的负荷线路L6-L7上，两种场景均发生三相短路故障，并分别与正常运行状态点进行比较。每一种故障状态场景，以配电网络中的馈线段为观测单位，得到的在不同馈线位置下如不同线路故障点的状态安全距离关系如图4.8所示。由图4.8可以看出，两种故障情景下馈线的状态安全距离整体下降，说明系统运行在故障状态下的安全水平较低。同时微电网并网点MG4在馈线F7处的状态安全距离下降明显，说明主要对所接入的馈线起主要影响作用，同理负荷节点L6主要对馈线F1
沈阳工业大学硕士学位论文48的安全水平产生影响,如图中箭头所示。由于在不同的故障状态场景下，系统状态是一个动态过程，所以在故障状态下部分馈线的状态安全距离要高于正常运行状态下的安全距离。结果说明了提出的风险评估指标能够以不同馈线段上的状态安全距离反映出系统的运行状态及安全水平。图4.8不同节点故障位置下馈线安全距离分布Fig.4.8Distributionoffeedersafetydistanceatdifferentnodefaultlocations表4.6为含微电网的配电网在各接入微电网故障下经过安全控制恢复到正常运行状态过程中系统的风险评估结果。在考虑了运行状态下系统状态安全距离、系统不安全概率及恢复过程的恢复控制成本各因素下，能够以系统不安全风险指标对系统的静态和动态状态进行评估。表4.6不同故障运行点下的系统不安全风险比较Tab.4.6Comparisonofsysteminsecurityrisksunderdifferentfaultoperationpoints故障运行点情景域状态安全距离/MVA安全距离均衡比系统不安全概率恢复控制成本/万元系统不安全风险正常运行4.151.570.57×10-300MG1故障2.950.864.81×10-31.9520.0093MG2故障3.511.133.82×10-32.3960.0090MG3故障3.650.986.16×10-31.8450.0113MG4故障3.011.365.88×10-32.7640.0162由系统不安全风险比较结果可以看出，当系统在正常运行状态下，系统的安全裕度较大，不安全风险值为零；当微电网并网节点发生故障且系统工作点发生转移时，系统的域状态安全距离有所变小，说明系统的综合安全水平降低。系统在一定的风险水平下，配电网可以通过故障恢复控制实现系统调节，从而使系统恢复到正常运行状态以保证系统的正常供电。同时发现MG4故障下的系统不安全风险值更高，这需要引起运行操作人员的注意，当
【参考文献】：
期刊论文
[1]主动适应能源革命大势推动清洁高效创新发展[J]. 江毅. 电力设备管理. 2020(01)
[2]省级电力系统全清洁能源供电潜力评估[J]. 周磊,李楠,刘飞,田旭,王建学. 电力需求侧管理. 2019(05)
[3]风力发电系统故障建模与仿真[J]. 吴天霞,王欣,田盛华. 分布式能源. 2019(04)
[4]分析光伏逆变器常见故障及处理方法[J]. 杨艳玲. 电子制作. 2019(16)
[5]新电改背景下考虑区域电力市场交易的电力系统风险评估方法[J]. 杜振东,王佳仁,何英静,沈舒仪,朱克平. 智慧电力. 2019(07)
[6]基于改进Benders分解的储能、分布式电源与配电网多阶段规划[J]. 吴志,刘亚斐,顾伟,刘鹏翔,李俊杰,李哲. 中国电机工程学报. 2019(16)
[7]含分布式电源配电网供电能力的概率评估[J]. 叶莘,韦钢,周利骏,张永超. 电力系统及其自动化学报. 2019(04)
[8]蜂巢状有源配电网拓扑及其可靠性评估[J]. 阮闯,江道灼,朱乃璇,杨轶凡,陈杰涛. 电力建设. 2019(03)
[9]考虑安全域的配电网重构二阶锥双层规划模型[J]. 江钧,成乐祥,孙国强,赫卫国,王春宁,许洪华,卫志农,臧海祥. 电力系统保护与控制. 2019(04)
[10]分布式电源对配网供电电压质量的影响[J]. 孙希,任晓峰,朱岩. 中国电力企业管理. 2018(35)
硕士论文
[1]考虑线路故障和光伏出力随机性的配电网运行风险评估[D]. 陈昊.北京交通大学 2019
[2]多风电场—抽水蓄能联合系统的可靠性评估和容量可信度模型[D]. 王蔓莉.重庆大学 2016
[3]大停电社会安全评估[D]. 任薛东.华北电力大学(北京) 2016
[4]基于动态安全域的电力系统故障筛选与排序[D]. 王海波.天津大学 2014
[5]基于动态安全域的大规模风电运行风险评估技术[D]. 朱文峰.天津大学 2014
[6]基于静态安全域的大型互联电网在线安全监视方法研究[D]. 李晓珺.中国电力科学研究院 2010
本文编号：3600194
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IEEE-RBTS-BUS4扩展含微电网的配电网仿真模型
第4章基于安全运行边界的微电网故障影响度评估47和微电网接入线路L10-MG3发生三相短路故障进行系统状态分析。得到了在不同故障场景下的故障恢复时间与系统动态过程中域安全运行距离的关系，如图4.7所示。图4.7安全控制过程中域状态安全距离Fig.4.7Domainstatesafetydistanceduringsafetycontrol由图4.7可以看出，以状态安全距离描述的系统风险评估方法能够判断系统在故障恢复动态过程中的系统状态。在恢复控制的初始时刻，由于两种场景下的故障严重程度不同，场景二的域状态安全距离为负值，这也说明该时刻系统处在暂态失稳状态。另外，两种场景最终都恢复到动态的稳定状态，但恢复控制时间不同，故障场景一在控制时间为7s时系统即恢复到动态平衡的安全运行状态，故障场景2在控制时间为8s时恢复到稳定。上述结果也说明了风险评估方法对于不同影响水平的故障场景的有效性、适用性。（3）系统状态风险评估效果分析为了进一步验证不安全风险评估指标在含微电网配电网中不同馈线位置故障状态下的判断效果，设置两种不同故障位置及故障节点类型的故障状态场景。一种场景是故障发生在馈线F7的微电网并网线路L36-MG4上；另一种场景为故障发生在馈线F1的负荷线路L6-L7上，两种场景均发生三相短路故障，并分别与正常运行状态点进行比较。每一种故障状态场景，以配电网络中的馈线段为观测单位，得到的在不同馈线位置下如不同线路故障点的状态安全距离关系如图4.8所示。由图4.8可以看出，两种故障情景下馈线的状态安全距离整体下降，说明系统运行在故障状态下的安全水平较低。同时微电网并网点MG4在馈线F7处的状态安全距离下降明显，说明主要对所接入的馈线起主要影响作用，同理负荷节点L6主要对馈线F1
沈阳工业大学硕士学位论文48的安全水平产生影响,如图中箭头所示。由于在不同的故障状态场景下，系统状态是一个动态过程，所以在故障状态下部分馈线的状态安全距离要高于正常运行状态下的安全距离。结果说明了提出的风险评估指标能够以不同馈线段上的状态安全距离反映出系统的运行状态及安全水平。图4.8不同节点故障位置下馈线安全距离分布Fig.4.8Distributionoffeedersafetydistanceatdifferentnodefaultlocations表4.6为含微电网的配电网在各接入微电网故障下经过安全控制恢复到正常运行状态过程中系统的风险评估结果。在考虑了运行状态下系统状态安全距离、系统不安全概率及恢复过程的恢复控制成本各因素下，能够以系统不安全风险指标对系统的静态和动态状态进行评估。表4.6不同故障运行点下的系统不安全风险比较Tab.4.6Comparisonofsysteminsecurityrisksunderdifferentfaultoperationpoints故障运行点情景域状态安全距离/MVA安全距离均衡比系统不安全概率恢复控制成本/万元系统不安全风险正常运行4.151.570.57×10-300MG1故障2.950.864.81×10-31.9520.0093MG2故障3.511.133.82×10-32.3960.0090MG3故障3.650.986.16×10-31.8450.0113MG4故障3.011.365.88×10-32.7640.0162由系统不安全风险比较结果可以看出，当系统在正常运行状态下，系统的安全裕度较大，不安全风险值为零；当微电网并网节点发生故障且系统工作点发生转移时，系统的域状态安全距离有所变小，说明系统的综合安全水平降低。系统在一定的风险水平下，配电网可以通过故障恢复控制实现系统调节，从而使系统恢复到正常运行状态以保证系统的正常供电。同时发现MG4故障下的系统不安全风险值更高，这需要引起运行操作人员的注意，当
【参考文献】：
期刊论文
[1]主动适应能源革命大势推动清洁高效创新发展[J]. 江毅. 电力设备管理. 2020(01)
[2]省级电力系统全清洁能源供电潜力评估[J]. 周磊,李楠,刘飞,田旭,王建学. 电力需求侧管理. 2019(05)
[3]风力发电系统故障建模与仿真[J]. 吴天霞,王欣,田盛华. 分布式能源. 2019(04)
[4]分析光伏逆变器常见故障及处理方法[J]. 杨艳玲. 电子制作. 2019(16)
[5]新电改背景下考虑区域电力市场交易的电力系统风险评估方法[J]. 杜振东,王佳仁,何英静,沈舒仪,朱克平. 智慧电力. 2019(07)
[6]基于改进Benders分解的储能、分布式电源与配电网多阶段规划[J]. 吴志,刘亚斐,顾伟,刘鹏翔,李俊杰,李哲. 中国电机工程学报. 2019(16)
[7]含分布式电源配电网供电能力的概率评估[J]. 叶莘,韦钢,周利骏,张永超. 电力系统及其自动化学报. 2019(04)
[8]蜂巢状有源配电网拓扑及其可靠性评估[J]. 阮闯,江道灼,朱乃璇,杨轶凡,陈杰涛. 电力建设. 2019(03)
[9]考虑安全域的配电网重构二阶锥双层规划模型[J]. 江钧,成乐祥,孙国强,赫卫国,王春宁,许洪华,卫志农,臧海祥. 电力系统保护与控制. 2019(04)
[10]分布式电源对配网供电电压质量的影响[J]. 孙希,任晓峰,朱岩. 中国电力企业管理. 2018(35)
硕士论文
[1]考虑线路故障和光伏出力随机性的配电网运行风险评估[D]. 陈昊.北京交通大学 2019
[2]多风电场—抽水蓄能联合系统的可靠性评估和容量可信度模型[D]. 王蔓莉.重庆大学 2016
[3]大停电社会安全评估[D]. 任薛东.华北电力大学(北京) 2016
[4]基于动态安全域的电力系统故障筛选与排序[D]. 王海波.天津大学 2014
[5]基于动态安全域的大规模风电运行风险评估技术[D]. 朱文峰.天津大学 2014
[6]基于静态安全域的大型互联电网在线安全监视方法研究[D]. 李晓珺.中国电力科学研究院 2010
本文编号：3600194
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