电力工业论文_新能源背景下的主动配电网故障恢

文章目录

致谢

项目致谢

摘要

Abstract

1 第一章绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 配电网故障恢复概述

1.3 国内外研究现状

    1.3.1 网络重构

    1.3.2 孤岛划分

    1.3.3 动态恢复顺序生成

    1.3.4 多能耦合

1.4 现有研究存在的问题

1.5 本文的主要工作与创新点

2 第二章考虑电动汽车配置的主动配电网鲁棒孤岛恢复

2.1 引言

2.2 分布式能源建模

    2.2.1 储能设备

    2.2.2 应急电动汽车

    2.2.3 风电光伏

2.3 孤岛恢复模型

    2.3.1 确定性孤岛恢复模型

    2.3.2 鲁棒孤岛恢复模型

2.4 鲁棒孤岛恢复模型求解方法

    2.4.1 鲁棒故障恢复模型紧凑形式

    2.4.2 松弛主问题

    2.4.3 子问题

    2.4.4 算法迭代流程

2.5 算例分析

    2.5.1 系统参数

    2.5.2 鲁棒孤岛恢复结果分析

    2.5.3 应急电动车优化配置对结果的影响

    2.5.4 不同不确定性参数对结果的影响

2.6 本章小结

3 第三章考虑高阶不确定性的配电网分布鲁棒故障恢复方法

3.1 引言

3.2 基于分布鲁棒的故障恢复网络重构模型

    3.2.1 改进的故障恢复网络重构方法

    3.2.2 基于分布鲁棒的不确定性处理方法

3.3 恢复投入顺序决策方法

    3.3.1 冷负荷启动模型

    3.3.2 柴油发电机频率稳定分析模型

3.4 仿真分析

    3.4.1 IEEE13 节点配电系统参数

    3.4.2 配电系统自恢复流程仿真分析

    3.4.3 不同预测误差下的仿真分析

    3.4.4 改进拓扑结构约束的效果分析

3.5 本章小结

4 第四章基于数据驱动的配电网统一随机鲁棒故障恢复方法

4.1 引言

4.2 SOPS在故障恢复中的运行方式

4.3 基于虚拟网络的故障恢复模型

    4.3.1 数据驱动的分布式电源不确定性分析方法

    4.3.2 考虑不确定性的两阶段故障恢复架构

4.4 基于列-约束生成法的两阶段故障恢复模型求解方法

    4.4.1 子问题求解方法

    4.4.2 主问题的求解方法

    4.4.3 算法迭代流程

4.5 算例分析

    4.5.1 IEEE33 节点配电网系统

    4.5.2 SOPS影响分析

    4.5.3 风电对故障恢复的影响分析

    4.5.4 风电功率注入的最恶劣场景

    4.5.5 不同方法的对比分析

    4.5.6 置信度对恢复结果的影响

    4.5.7 IEEE123 节点配电网测试

4.6 本章小结

5 第五章考虑双向耦合的电-气综合能源系统时序故障恢复方法

5.1 引言

5.2 电-气综合能源系统恢复框架

5.3 综合能源系统时序故障恢复的数学模型

    5.3.1 电力系统运行约束

    5.3.2 天然气系统运行约束

    5.3.3 电-气耦合约束

    5.3.4 拓扑约束

5.4 算例分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

作者简历

文章摘要:随着国民经济的发展,对于电力的需求日益陡增,也导致传统电力系统的运行方式越来越复杂,从而使得大面积连锁故障的防范工作变得异常艰难。在系统安全背景下未来智能电网的建设,如果可以更多地倾向于分布式发电并网技术、智能配用电等靠近用户侧的技术,则可以保证本地负荷的用电可靠性,减小大面积停电事故的危害。配电网作为用户侧的关键电能传输系统,是国民经济和社会发展的重要基础设施,随着我国配电网供电质量和技术水平的提高,以及高级量测设备和远程遥控装置的建设,传统配电网被动分配电能的功能进一步拓展为“主动”控制电能,发展为了主动配电网。主动配电网具有全方位可观、可控的特点,能满足新能源形势下的微型分布式发电、电动汽车和主动负荷等多种能源设备接入。在主网大停电的情况下,主动配电网可通过高级量测和控制功能对分布式能源进行有效管控,从而对本地用电负荷进行快速的故障恢复,以保证本地负荷的电力供应,提高供电的可靠性,减小因主网大停电带来的经济损失。基于该背景,本博士论文就新能源背景下的主动配电网故障恢复若干关键技术开展研究,并得到如下成果:1)主动配电网中包含各种分布式发电、电动汽车、储能设备和柔性负荷,因其在时空上的不确定性给配电调度机构的运维带来了挑战。本文从故障恢复的角度出发,考虑主动配电网中风光机组出力不确定因素,将电动汽车作为应急调度资源,建立了一个形式为min-max-min的三层鲁棒孤岛恢复数学模型,使得在最恶劣的运行场景下,切负荷量最小,即尽量恢复失电负荷;在求解方法上,使用（column&constraint generation,CCG）方法将该三层鲁棒优化模型转化为min松弛主问题和max-min子问题,通过迭代和添加可行割、最优割来得到原问题的最优解;考虑到max-min子问题中Distflow潮流模型中的非凸性,利用松弛技术将子问题转换为一个MISOCP规划模型,同时利用对偶理论将max-min子问题转化为单层max问题。最后,通过PG&E 69配电网系统验证了本文模型和方法的有效性。2)提出了基于分布鲁棒优化理论和柴油发电机暂态过程中频率稳定性分析的配电网故障恢复方法。相对于传统的鲁棒优化恢复方法,在处理分布式电源出力不确定性方面改善了原方法的保守性,得到了更好的负荷恢复量。同时,将恢复过程中的频率稳约束纳入到了故障恢复模型,使得在故障顺序恢复供电的过程中保证了系统的安全可靠运行。此外,还对故障恢复模型中的拓扑约束进行了改进,使得故障重构后的网络拓扑更加灵活,使得恢复重要度较高的负荷能够优先恢复,从而更进一步地提升了故障恢复方案的灵活性。3)提出一种基于数据驱动的统一随机-鲁棒故障恢复优化方法来处理不可控分布式能源出力的不确定性,构建了一个两阶段的凸优化模型,使得其可以被高效快速求解。同时,引入了一种非参数估计的方法,对风光机组出力预测误差的历史数据进行分析,得到了对应的概率分布密度函数区间,通过在该区间内寻找最恶劣场景进行优化来应对风光机组出力的不确定性。此外,引入了电力电子软开关（Soft Open Points,SOPs）来进一步提升故障恢复的效果。SOPs作为一种电力电子器件可以安装在配电网的联络开关上,具有很强的潮流控制能力,可以有效改善网络重构后的电力潮流,从而提升故障恢复的效果。SOPs模型上的非线性约束被转化为具有凸形式的约束,从而可以利用求解器高效求解。最后,在IEEE 33节点配电网和IEEE 123节点配电网上开展了仿真分析,结果验证了本文所提方法的有效性。4)电力系统和天然气网络通过双向耦合可以实现高可靠性运行。为解决电-气综合能源系统在发生故障后的恢复问题,为解决电-气综合能源系统在发生故障后的恢复问题,本文提出了一种时序故障恢复方法。一方面,考虑燃气轮机和P2G设备的双向耦合特性,在恢复过程中通过调度其出力大小实现电力-天然气网络的互补共济;另一方面,考虑到恢复过程中大多设备具有时序特性,如储能电池容量、负荷大小、风光机组出力大小以及网络拓扑的变化,建立了一个多时序的故障恢复混合整数规划问题,并通过分段线性化的手段将模型处理得易于求解,从而得出故障恢复过程中最优的拓扑开关操作序列。最后,通过对13节点配电网和6节点配气网的联合仿真证明了本文所提方法的有效性。

文章来源：《电力系统自动化》 网址: http://www.dlxtzdhzz.cn/qikandaodu/2021/1110/1207.html