含多种直流环节的智能配电网快速仿真与模拟关键技术研究

智能配电网的发展使得智能表计、配电自动化装置、配电数据采集与监控系统等得到了逐步推广,为智能配电网高级应用和分析软件的集成和实用化创造了条件。配电快速仿真与模拟(Distribution Fast Simulation and Modeling,DFSM)是一套专门用于配电网络运行、规划和管理的辅助决策工具,它可以为配电系统运行人员提供准确的系统实时仿真与分析,保证系统自动的、持续的优化运行。随着分布式电源的广泛接入和电力电子装置的快速发展,直流配电网和新型电力电子装置成为了配电网的热点问题。面向这一新的发展形势,DFSM所包含的各方面应用和功能都有待进一步完善。本文重点围绕DFSM的核心功能开展研究,具体工作如下:(1)对含多种直流环节的智能配电网元件稳态模型进行了总结,包括交流配电网元件、直流配电网元件、分布式电源、智能软开关装置(Soft Normally Open Point,SNOP)等,提出了考虑配电网不对称特性的交直流转换装置三相数学模型,并给出相应的控制方式。直流配电网设备和新型电力电子装置的建模方法研究扩展了DFSM的建模能力。(2)提出了一种混合结构配电网潮流计算方法,充分考虑了交直流转换装置的多种控制方式,利用基于无功补偿的非PQ节点处理方法,实现了分布式电源、SNOP等在潮流计算中的有效处理。交直流混合潮流计算的实现强化了DFSM的潮流计算能力,使DFSM的适用范围更加广阔。(3)建立了含SNOP的配电网运行优化新模型,包括目标函数、潮流约束、电压水平约束、支路电流约束、SNOP运行边界约束等,将SNOP优化和网络重构进行对比,从静态优化、动态优化两个方面分析了SNOP的潜在优势和价值。SNOP的接入和应用丰富了DFSM的控制手段和潮流优化功能。(4)研究了储能装置的运行边界,基于时序潮流计算建立了含储能装置的配电网运行优化模型,针对该大规模优化模型,提出了一种基于锥规划理论的快速求解方法,提高了DFSM的计算速度,以满足配电网运行优化的实时性要求。