SNOP的研究及其在配电网中的应用

摘要：分布式电源的高度渗透对配电网的功率传输、系统稳定性等带来广泛而深远的影响,也对配电网的网络结构变换和潮流管理提出了更高的要求。先进的电力电子技术是构建灵活、可靠、高效的主动配电网的重要基础与关键手段。传统配电网一般为闭环设计,开环运行,SNOP(Soft Normally Open Points)是安装于联络开关处的一种电力电子装置,可在本地或中央对其进行控制,它能够准确调控其所连接双端馈线的有功功率与无功功率,可使配电网有机地结合辐射型结构与环状型结构的主要优势,即在提高配网供电可靠性的同时也可以简化系统的保护策略。 本文以背靠背电压源型变流器为SNOP的实现对象,分析背靠背VSC在同步旋转dp坐标系下的动态数学模型,基于背靠背VSC与两侧交流系统的功率交换原理,给出其双闭环协调控制策略以实现多重控制目标。在此基础上,利用DIgSILENT软件搭建SNOP仿真模型,通过对SNOP与两侧交流系统的功率交换进行仿真,验证SNOP与两侧交流系统的有功功率交换、无功功率的独立控制以及抑制直流侧电压波动等方面的功能。 基于SNOP在连接两侧交流系统时的作用,以IEEE-33节点配电网为例,在不同的配网负载率下,用SNOP替换配电网中不同位置的联络开关,将线路损耗、电压偏差等多个优化目标以及约束条件通过权重和罚函数法形成综合目标,以SNOP的控制变量P、Q1和Q2为优化变量,利用模拟退火算法进行优化,分析SNOP在不同位置处对减小配电网的线路损耗及提升节点电压的作用,并得出在不同场景下SNOP接入配电网后的最优配置位置。 波动性负荷和分布式电源的出力具有随机性,在不能精确预测节点数据变化的情况下,本文依据历史数据与统计规律建立配电网中负荷和DG的概率模型,利用蒙特卡洛抽样法对含DG的配电网进行概率潮流计算。在此基础上结合模拟退火算法,提出把多潮流断面下的平均目标函数值J作为模拟退火算法中的“能量函数”进行优化的方法,得到最优的SNOP控制变量P、Q1和Q2,使其对所有抽样得到的潮流断面起到的平均优化作用最佳。最后对IEEE-33节点配电网算例进行仿真,分析SNOP在多潮流断面下对平衡馈线负荷,降低线路损耗,改善节点电压水平等方面的作用。