柔性直流环节对配电网优化运行作用的概率评估
柔性直流输电在城市配电网中的应用..
直流输电技术课程报告题目柔性直流输电在城市配电网中的应用学院学号姓名电气学院14S106XXXXXX哈尔滨工业大学2015年 4月 13日摘要城市电网是城市现代化建设的重要基础设施之一，是电力系统的主要负荷中心，具有用电量大、负荷密度高、安全可靠和供电质量要求高等特点。
随着城市化进程的不断推进和社会经济的高速发展，城市负荷不仅持续快速增长，并且对供电可靠性以及电能质量的要求越来越高。
由于大中城市的空中输电走廊的限制和不断发展的城市负荷，纯交流线路的城市配电网络己经越来越不能满足社会和经济发展的需求。
因此，向城市负荷中心供给大量优质可靠的电能将面临越来越大的困难和挑战。
柔性直流输电利用电压源换流器 VSC 的自换向特性使其具有诸多优点，研究高压直流输电，特别是柔性直流输电在城市电网中的应用具有重要意义。
本文分析了当前城市配网面临的问题和柔性直流输电的原理及技术优势，针对柔性直流输电在城市配网中的应用进行了相关分析。
关键词：城市电网柔性直流输电技术优缺点技术可行性1引言电能在当前经济和生活中起到非常重要的作用，人类已经越来越离不开电。
人们是从直流电开始了解和使用电的，同时电力科学的发展的基础也是直流电。
法国物理学家 M. 得彼列茨于 1882 年进行了世界上首次直流输电试验。
这次试验的损耗高达 78，几乎没有任何实用价值，但它预示着高电压、远距离和大容量输电的开始。
自 20 世纪 50-70 年代，汞弧换流器和可控硅换流器的相继出现，使直流输电技术在现代电力工业中得到广泛的应用。
直流输电与交流输电相比，两者各有优缺点，可以取长补短，相互补充。
与交流输电相比，直流输电在大功率远距离输电、海底电缆送电和交流系统非同步连接等方面具有明显的优势，因此直流输电在现代电力系统中具有重要的经济和技术意义。
随着可控硅换流器制造成本的不断下降，直流输电在电力系统中将得到更广泛地应用。
目前世界各国都或多或少面临着能源问题，在此情况下直流输电不但是减少输电损耗的输电形式，而且直流输电技术在开发利用可再生清洁资源以及新储能方法等方面也起到重要作用。
柔性直流配电网的若干问题研究
柔性直流配电网的若干问题研究一、本文概述随着能源结构的转型和电力电子技术的快速发展，柔性直流配电网作为一种新兴的配电方式，受到了广泛关注。
其独特的优势，如能够灵活控制潮流、实现多源协调互补、适应分布式新能源接入等，使得柔性直流配电网在解决传统配电网面临的一系列问题上展现出巨大潜力。
柔性直流配电网在实际应用中仍面临诸多问题和挑战，如系统稳定性、经济性、控制策略、保护技术等方面的问题，亟待解决。
本文旨在深入研究柔性直流配电网的若干关键问题，通过对现有文献的梳理和分析，结合国内外相关研究成果，探讨柔性直流配电网的理论基础、技术难点和发展趋势。
文章首先对柔性直流配电网的基本原理和主要特点进行概述，然后重点分析其在运行控制、保护技术、经济性评估等方面的关键问题，并提出相应的解决方案和策略。
文章还对柔性直流配电网的未来发展方向进行展望，以期为我国配电网的升级改造和新能源消纳提供理论支持和实践指导。
二、柔性直流配电网的基本原理与关键技术柔性直流配电网采用基于电压源型换流器（VSC）的直流配电系统，通过PWM（脉宽调制）技术实现直流电压的灵活控制。
VSC换流器通过调整其输出电压的幅值和相位，能够独立地控制有功功率和无功功率，从而实现对配电网的灵活控制。
VSC换流器还具有快速响应、易于扩展和模块化等优点，使其成为构建柔性直流配电网的理想选择。
（1）VSC换流器技术：VSC换流器是柔性直流配电网的核心设备，其性能直接影响整个配电网的运行效率和稳定性。
研究高效、可靠的VSC换流器技术是柔性直流配电网发展的关键。
（2）直流保护技术：由于直流配电网的故障特性与交流配电网存在显著差异，传统的交流保护方法无法直接应用于直流配电网。
需要研究适用于直流配电网的故障检测、隔离和恢复技术，以确保配电网的安全稳定运行。
（3）直流配电网的规划与优化技术：随着分布式电源和电动汽车等直流负荷的快速发展，直流配电网的规划与优化问题日益突出。
需要研究考虑多种因素的直流配电网规划方法，以及基于多目标优化的配电网运行控制技术，以实现配电网的经济性、可靠性和环保性的协调优化。
智能电网规划与运行控制的柔性评价及分析方法
么整个智能 电网规 划与运行控制 中的电力系统 的调节能力就 越大 ， 在这样的情况下 ， 整 个可 行域的范 围也 会越 来越大 ， 对智能 电网的利 用 是十分有利 的 ， 需要 我们进行合理 的控制 。除 此之外 ， 如果整个 电力系统 需要考虑的指标过 多 ． 这样就需要将 电一尺度 的入刑指标进行扩 王祺睿 王 锐 国家电 网啥尔滨分公司黑龙江瑞腾电力工程设计有限公司 展 ， 在这样的情况下 ， 将单 一尺度的柔性指标 变为多尺度 的柔 性指标 ， 在这样的情况 下 ， 就
较多 ， 这样就给整个 系统的使用带 来了极大的 难题 ， 这样对整个系 统的运 行是极其不利的 ． 需要得到我们 的重 视。在智能电网的运行中 ， 定要重视智能 电网系统面临的危险性 ， 将柔 性评价做好。 ２ － ２ 智能 电网电力 系统中的柔性评价方法 电力系统在运行 中是离不开柔性评价方法 的 ， 如果没有柔性评价 方法 ， 那么对 整个 电力 系统有着很大的影 响。电力系统的设计和 运行 都离不开柔性化 手段 ， 利用柔性化手段 ， 需要 将整个系统的可控参 数控制在一定的范围内 这样就可以保证整 个系统的稳定运行 ， 在既定 的刚性约束条件 下 ， 使整个 智能电网都可以离 开整个约束边界 ， 在 这样的条件下 ， 就要 将整
一
网中的发电机组的功率有着 很大程度的下 降 ． 在使用了柔性评价的方法 ， 电力企 业就不在需 要使用燃料费用进行 降压 ， 从而 减少了整个系
统的无功功率。
１ ． 智能电网中的柔性
智 能 电网 柔性主 要就 是指 在一 定的参 数 下 ． 可 以抵抗 外部 和 内部 的干 扰的 参数 的能
ｎ ｔ ｅＩ Ｉ ｉ ｇ ｅ ｎ ｃ ｅ Ａ ｐ ｐ Ｉ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ—ｉ 虿
柔性直流输电系统的设计与优化
柔性直流输电系统的设计与优化直流输电系统作为电力传输领域的一项重要技术，在解决远距离电力传输、提高输电效率和稳定性等方面具有独特优势。
而柔性直流输电系统作为直流输电的一种新型形式，在电力系统领域得到了广泛关注和研究。
本文将从柔性直流输电系统的设计与优化角度展开讨论，探究其在电力系统中的应用与发展。
一、柔性直流输电系统的基本原理与特点柔性直流输电系统主要由直流母线、换流站、逆变站以及相应控制系统等组成。
其基本原理是通过硅控整流和逆变技术，将交流电能转换成直流电流进行传输，并在需要的地方再次将其转换为交流电能。
在这个过程中，可以通过控制直流母线的电压和频率来实现对输电系统的柔性控制。
相比传统的交流输电系统，柔性直流输电系统具有以下几个特点：1. 高效能：柔性直流输电系统在电能转换的过程中，能够大大减少电能的损耗。
传统交流输电系统由于存在变压器等能量转换设备，会存在一定的能量损耗。
而柔性直流输电系统采用直流电能传输，能够减少能量转换环节，提高能量传输的效率。
2. 高稳定性：柔性直流输电系统具有更好的稳定性。
由于直流电路的特点，柔性直流输电系统能够更好地应对电力系统中的故障和波动。
例如，在输电线路出现瞬态故障时，柔性直流输电系统能够通过控制直流母线电压和频率，迅速稳定系统运行，减少对系统的影响。
3. 较小的占地面积：柔性直流输电系统相比传统交流输电系统在占地面积上具有较大优势。
传统交流输电系统需要设置变电站、输电线路等设备，占用大量土地资源。
而柔性直流输电系统不仅仅可以减少变电站设备，还可以通过多级换流站的方式，进一步减小占地面积。
二、柔性直流输电系统的设计要点柔性直流输电系统的设计涉及到许多技术和工程要点。
下面将从输电线路、换流站和逆变站等方面来介绍设计要点。
1. 输电线路设计：柔性直流输电系统中的输电线路是电力传输的核心环节。
在设计时需要考虑线路的传输能力、损耗、抗风荷载能力等因素。
同时，为提高输电线路的可靠性，还需要进行断面选择和材料选择。
柔性交流输电系统的优化设计及性能评估
柔性交流输电系统的优化设计及性能评估柔性交流输电系统是一种新兴的电力输电技术，它利用高功率电子器件和控制系统，实现对交流电的频率、电压和相位进行调节，从而实现电力传输过程中的灵活性和可控性。
在电力系统中，柔性交流输电系统能够提供可靠的电力供应，同时具备高效、高稳定性和降低电能损耗的优势。
1. 柔性交流输电系统的优化设计柔性交流输电系统的优化设计是确保系统性能最优化的关键。
优化设计应包括以下几个方面：1.1 电器特性优化柔性交流输电系统中的电器元件需要经过充分的优化，以提高系统的效率和可靠性。
优化设计应包括电流和电压传感器、滤波器、开关器件和控制算法等方面，确保系统在不同工况下能够稳定运行，并满足电力需求。
1.2 系统配置与结构优化柔性交流输电系统的配置和结构对系统性能具有重要影响。
优化设计应考虑系统的稳定性、容错能力和故障恢复能力。
通过优化选择适当的电器元件、拓扑结构和控制策略，提高系统的可靠性和可调性。
1.3 调节策略优化柔性交流输电系统的调节策略对系统性能具有关键作用。
优化设计应考虑电力调节、有功/无功平衡和电压调整等方面，以提高系统的响应速度、稳定性和控制精度。
2. 柔性交流输电系统的性能评估对柔性交流输电系统的性能评估可以从多个方面进行：2.1 能量损耗评估柔性交流输电系统的能量损耗对系统运行成本和环境影响非常重要。
通过对系统中各个电器元件和传输线路的损耗进行评估，可以优化设计方案，减少能量损耗，提高系统的能源利用率。
2.2 稳定性评估柔性交流输电系统的稳定性是确保系统安全可靠运行的重要指标。
通过对系统在不同工况和故障条件下的动态响应进行评估，可以评判系统的稳定性和容错能力，并提出相应的优化措施。
2.3 调度能力评估柔性交流输电系统的调度能力是指系统响应和适应外部电力需求变化的能力。
通过对系统在负荷变化、电压波动和电网故障等情况下的调度能力进行评估，可以判断系统的灵活性和可调性。
3. 总结柔性交流输电系统的优化设计及性能评估是提高电力系统性能和可靠性的重要工作。
《基于MMC的柔性直流配电网保护方案研究》
《基于MMC的柔性直流配电网保护方案研究》一、引言随着电力系统的快速发展和能源结构的转型，柔性直流配电网作为新型的电力传输方式，在国内外得到了广泛的应用。
而模块化多电平换流器（MMC）以其独特的优势，在柔性直流配电网中扮演着重要的角色。
然而，随着系统复杂性的增加，保护问题也变得尤为突出。
本文针对基于MMC的柔性直流配电网保护方案进行了深入研究，以期为电力系统的发展提供一定的理论依据。
二、MMC技术及柔性直流配电网概述MMC技术以其高可靠性、高效率、模块化等优点，在高压大功率的电力传输中得到了广泛应用。
而柔性直流配电网则以其灵活的电力传输和调控能力，满足了分布式能源接入、微电网互联等复杂场景的需求。
两者相结合，形成了一种新型的电力传输方式。
三、柔性直流配电网中的保护问题然而，随着MMC和柔性直流配电网的广泛应用，其保护问题也逐渐凸显出来。
由于系统结构的复杂性、运行环境的多样性以及设备类型的多样性，使得保护方案的制定变得尤为困难。
因此，针对MMC的柔性直流配电网保护方案的研究，具有非常重要的意义。
四、基于MMC的柔性直流配电网保护方案针对柔性直流配电网的特点，本文提出了一种基于MMC的保护方案。
该方案主要包括以下几个方面：1. 故障检测与定位：通过实时监测MMC的电流、电压等参数，结合智能算法，实现对故障的快速检测与定位。
同时，通过对比分析，确定故障类型和故障位置，为后续的保护措施提供依据。
2. 快速隔离与恢复：一旦检测到故障，系统将迅速启动隔离措施，将故障部分从系统中隔离出来，以防止故障扩大。
同时，通过智能控制，实现系统的快速恢复，减少对用户的影响。
3. 协调控制策略：在保护方案中，各保护措施需要协调配合，形成一套完整的保护策略。
通过优化控制算法，实现各保护措施的协调配合，提高系统的整体保护性能。
4. 远程监控与诊断：通过建立远程监控系统，实现对系统的实时监控和故障诊断。
一旦发现故障，可以迅速定位并处理，提高系统的可靠性和稳定性。
柔性直流配电网运行控制技术分析与研究
柔性直流配电网运行控制技术分析与研究发布时间：2023-01-04T08:15:39.730Z 来源：《福光技术》2022年24期作者：郭阳王晓辉[导读] 频率和电压是反映系统与负荷方面能量是否达到稳定的重要参数。
内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电分公司内蒙古呼和浩特 010030摘要：频率和电压是反映系统与负荷方面能量是否达到稳定的重要参数。
所以，直流系统启动的关键在于创建可靠的直流电压，随后是做好功率控制。
假如系统中安装了双向调节的储能装置，可以在下一阶段连接，从而应对电源造成的功率不稳现象；接着连接到分布式电源，最后连接电荷。
所以，对于该项课题的研究，需要基于频率和电压等相关指标，提出关键技术设备的启停控制策略。
关键词：柔性；直流配电网；运行控制技术1直流配电网协调控制保护技术现状1.1故障特性和机理故障原理和特性分析是相关故障保护技术的重要前提。
已经有学者围绕相关换流器出口极间故障与接地故障问题展开了研究，同时对于第一类故障划分为三个环节；全面探讨了直流配电系统故障电流的属性表现，为后面评估故障原理、分析动态响应创造了良好的条件。
随后对第二类故障划分为4个不同的环节，在中性点接地位置，系统梳理了接地故障的主要特征表现。
1.2故障检测和定位当直流配电系统出现运行问题时，内部保护配置首先会在尽可能短的时间内对故障问题进行评估与检测。
明确不同故障模式该通过哪个部分进行负责，随后开始启动相应的保护逻辑，对于其中的问题进行切除处理。
保障系统中的重要设备不受影响，故障意外的部分依然可以保持稳定的工作。
如今，对于直流配电领域的故障测定、定位问题已经有很多学者进行过不同角度的探讨，不过基本还是理论时期，还难以在工程项目中进行运用，所以作为重难点之一，未来时间中依然需要进一步探讨研究。
尤其是线路较短而且中点不接地情况，此时的故障评估、定位更加难以完成。
1.3故障保护配置①单端量保护。
基于单端量的直流配电系统保护一般适用于一些简单的网络，且动作时限能否满足器件安全要求也有待深入分析。
《基于MMC的柔性直流配电网保护方案研究》
《基于MMC的柔性直流配电网保护方案研究》一、引言随着电力系统的不断发展和技术的不断进步，柔性直流配电网以其能够提供更加灵活、高效和可靠的电力供应而备受关注。
其中，模块化多电平换流器（MMC）以其独特的优点在柔性直流配电网中得到了广泛应用。
然而，柔性直流配电网的保护方案问题依然存在，对系统安全、稳定和高效运行构成了挑战。
因此，本文旨在研究基于MMC的柔性直流配电网保护方案，为电力系统的安全稳定运行提供保障。
二、MMC在柔性直流配电网中的应用MMC作为一种新型的电力电子变换器，具有结构简单、模块化程度高、能够输出高质量的电能等优点，因此在柔性直流配电网中得到了广泛应用。
MMC通过多个子模块串联的方式，实现了电压的均衡分配和电流的灵活控制，从而提高了系统的可靠性和灵活性。
三、柔性直流配电网保护方案的研究现状目前，针对柔性直流配电网的保护方案研究已经取得了一定的成果。
然而，由于柔性直流配电网的复杂性和特殊性，现有的保护方案仍存在一些问题和挑战。
例如，保护装置的配置、保护原理的选择、保护动作的协调等方面仍需进一步研究和改进。
四、基于MMC的柔性直流配电网保护方案的设计针对上述问题，本文提出了一种基于MMC的柔性直流配电网保护方案。
该方案主要包括以下几个方面：1. 保护装置的配置：根据系统结构和运行特点，合理配置保护装置，包括电流保护、电压保护、功率保护等。
同时，考虑到系统的灵活性和可扩展性，保护装置应具有高度的可配置性和可扩展性。
2. 保护原理的选择：针对柔性直流配电网的特点，采用差动保护和纵联保护等原理。
差动保护通过比较线路两端的电流差来检测故障，纵联保护则通过通信方式实现线路两端的协同保护。
此外，还可以采用基于人工智能的故障诊断方法，提高保护的准确性和可靠性。
3. 保护动作的协调：为了保证系统的可靠性和稳定性，保护动作应具有快速性和选择性。
在故障发生时，应首先切除故障线路或设备，以避免故障扩大。
同时，应考虑到系统其他部分的运行安全，避免误动或拒动。
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文章编号：0258-8013 (2016) 02-0342-08
柔性直流环节对配电网优化运行作用的概率评估
和敬涵，李智诚，王小君
(国家能源主动配电网技术研发中心(北京交通大学)，北京市 海淀区 100044)
Probabilistic Evaluation on the Benefits of Flexible DC Link for Distribution Network Optimal Operation
342
第 36 卷 第 2 期 2016 年 1 月 20 日
中
国 电 机 工 程 学 Proceedings of the CSEE
报
Vol.36 No.2 Jan.20, 2016 ©2016 Chin.Soc.for Elec.Eng. 中图分类号：TM 71
DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2016.02.004
VSC 稳态模型
VSC steady-state model
器和滤波电抗器的等效阻抗。假定 VSC 输出基波 = U ∠θ ， 与交流配网连接处的电压 电压相量为 U
c c c
= U ∠θ ，流过换流变压器的电流为 I ， 相量为 U s s s
换流器直流侧的电压和电流分别为 Ud 和 Id， 则 VSC 稳态潮流计算模型[19]可表示为
基金项目：国家自然科学基金项目(51277009)；国家 863 高技术基 金项目(2015AA050101)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51277009); The National High Technology Research and Development of China 863 Program (2015AA050101).
高压侧
中压 配电侧
…… VSC 2 …… VSC 3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图1 Fig. 1
Ss=Ps+jQs R
U s ∠θs
柔性直流环节示意图
Sc=Pc+jQc XL AC Ud
U c ∠θ c
Typical diagram of flexible DC link
Id + DC Pd
I
配电网
交流侧
换流器
直流侧
图2 Fig. 2
0 引言
城市用电负荷不断增长，现有交流配网面临着 供电容量不足、输电走廊紧张、电能质量难以保障 等问题。分布式电源(distributed generation，DG)规 模化接入的迫切需求也对配电网可控性提出了更 高的要求。随着电力电子技术的发展及其在配电领 域的广泛应用，学者们开始审视直流配电形式的技 术经济可行性[1-3]。 目前直流配电网的研究尚处于起 步阶段，但就柔性直流设备在交流配电网中的应用 已经有了一定的研究基础。文献[4-5]提出了一种基 于背靠 背结 构的回 路功 率平衡 器， 应用在 一个 6.6 kV 微电网工程中，用以改善不同馈线间的潮流 分布。 文献[6]从时域动态仿真角度研究了一种柔性 联络开关对 DG 出力随机性与波动性的抑制作用。 文献 [7] 分析了一种柔性直流环节嵌入对配电网载 荷能力的提高作用。 文献[8]研究了一种基于多代理 架构的智能功率路由器，可用于多区域配电网互联 与潮流自动管理。 文献[9]在考虑光伏发电高渗透接 入下评估了一种回路功率控制器对均衡馈线负载 的作用。文献[10]提出了一种基于小功率背靠背换
VSC 采用脉宽调制，通过调节调制比和移相
角，可实现对换流器有功和无功功率的快速解耦控 制，一般有 4 种控制方式：1）定直流电压、定无 功功率控制；2）定直流电压、定交流电压控制；
HE Jinghan, LI Zhicheng, WANG Xiaojun
(National Active Distribution Network Technology Research Center (Beijing Jiaotong University), Haidian District, Beijing 100044, China) ABSTRACT: The access of flexible DC link will be helpful to improve the power flow control ability of distribution network. This paper proposes a probability-based method to evaluate the benefits of flexible DC link for optimal operation distribution network. The probabilistic optimal power flow model (P-OPF) of distribution network with DC link was established using the steady-state model of DC link. The probabilistic models of distributed generators (DG) output were discretized to construct multiple conditional probability problems with the certain power injection of DG. The P-OPF model was solved in each conditional event based on particle swarm optimization algorithm and cumulant-based analytic method. The full probability distributions of stochastic variables in optimized operation were obtained by accumulating all Gauss functions of conditional events according to the total probability formula. A case study of modified IEEE 33-bus test system was carried out in different scenarios. Results show that the flexible DC link plays an active role on the optimal operation of distribution network, especially with high penetration of DG. The proposed method has theoretical and practical significance for the access planning of DC link in a distribution network. KEY WORDS: flexible DC link; active distribution network (ADN); probabilistic evaluation; stochastic optimal power flow (OPF); discrete probabilistic model; total probability theory 摘要：柔性直流环节的引入有望提高配电网的潮流调控能 力。 提出一种直流环节对配电网优化运行作用的概率评估方 法。 在分析直流环节稳态特性的基础上， 建立含直流环节的 配电网随机优化潮流模型。 由风电、 光伏的离散概率模型构
= (U −U ) / ( R + jX ) ⎧I s c L ⎪ * ⎪ Ss = Ps + jQs = U s I ⎪ Ps = − Y U sU c cos(δ + α ) + Y U s2 cosα ⎪ ⎪Qs = − Y U sU csin(δ + α ) + Y U s2sinα ⎨ 2 ⎪ Pc = Y U sU c cos(δ + α ) − Y U c cosα ⎪Qc = − Y U sU csin(δ + α ) − Y U c2sinα ⎪ 2 ⎪ Pd = U d I d = Y U s I c cos(δ + α ) − Y U c cosα ⎪ ⎩U c = μMU d
造多个分布式电源出力确定的条件概率分布问题。 针对每个 条件事件， 结合粒子群寻优算法和半不变量解析法对所提出 的模型进行求解， 再应用全概率公式进行累加拟合， 可得到 计及直流环节调控作用的随机变量完整概率分布。采用 IEEE 33 节点算例在不同场景下进行了仿真分析，测试结果 表明直流环节对配电网优化运行(尤其是分布式电源高渗透 率条件下)具有积极作用，提出的方法对直流环节接入交流 配电网规划具有理论和实际意义。 关键词：柔性直流环节；主动配电网；概率评估；随机优化 潮流；离散概率模型；全概率理论
(1)
2 式中：相角差 δ = θs − θ c ；导纳 Y = 1 / R 2 + X L ；
阻抗角 α = arctan(X L /R) ；μ为直流电压利用率，为
0~1 之间的常数；M 为换流器的调制比，取值范围
为 0~1。 1.2 控制方式
1 柔性直流环节的稳态模型
1.1 VSC 稳态功率特性 柔性直流环节由若干个相互协调的 VSC 直流 侧互联构成，用以连接邻近的不同配电馈线，如 图 1 所示。任意一端 VSC 的具体模型如图 2 所示。 图中，Ps 和 Qs 为交流配电网流入换流变压器的有 功和无功功率；Pc 和 Qc 为流入换流器的有功和无 功功率；Pd 为换流器直流侧功率；R 为换流器内部 损耗和换流变压器损耗的等效电阻； XL 为换流变压