CN111756075B - 一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法 - Google Patents

一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111756075B
CN111756075B CN202010607114.8A CN202010607114A CN111756075B CN 111756075 B CN111756075 B CN 111756075B CN 202010607114 A CN202010607114 A CN 202010607114A CN 111756075 B CN111756075 B CN 111756075B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power distribution
distribution network
load
power supply
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010607114.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111756075A (zh
Inventor
孙充勃
宋毅
吴志力
原凯
潘尔生
郭铭群
韩丰
李敬如
靳夏宁
胡丹蕾
姜世公
唐亮
孙辰军
王卓然
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Economic And Technological Research Institute Co LtdB412 State Grid Office
State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Economic And Technological Research Institute Co LtdB412 State Grid Office
State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Economic And Technological Research Institute Co LtdB412 State Grid Office, State Grid Hebei Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Economic And Technological Research Institute Co LtdB412 State Grid Office
Priority to CN202010607114.8A priority Critical patent/CN111756075B/zh
Publication of CN111756075A publication Critical patent/CN111756075A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111756075B publication Critical patent/CN111756075B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • H02J3/144—Demand-response operation of the power transmission or distribution network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/40—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation wherein a plurality of decentralised, dispersed or local energy generation technologies are operated simultaneously
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Abstract

本发明涉及一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，其包括如下步骤：(1)依据配电网实际需求，明确该配电网的典型场景及其特征，其中，配电网特征包括网架结构特征、负荷特征以及分布式电源特征；(2)根据配电网典型场景下对应的配电网特征，基于现行配电网标准，进行典型场景配电网算例设计；(3)从不同角度对设计的典型场景配电网算例进行测试分析，得到典型场景配电网算例的测试分析结果。本发明可以广泛应用于含分布式电源的配电系统算例设计领域。

Description

一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法
技术领域
本发明涉及一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，特别是一种考虑分布式电源随机性波动性的配电系统的算例设计与测试方法。
背景技术
在传统化石能源的枯竭和环境污染的双重压力下，新能源成为了能源行业的重点发展对象。受自然资源和经济发展的分布限制，新能源电源与负荷往往很难得到合理匹配，不仅在输电网层面面临着巨大的新能源消纳问题，在配电网层面也呈现出不同程度的消纳困难问题。其中几个比较典型的问题如下：(1)低压380/220V接入光伏造成低压配电网末端过电压问题严重；(2)分布式电源与负荷空间分布不均衡，难以就地消纳，需要重复升降压，或同一变电站不同馈线间的潮流流动，不利于电网经济运行；(3)分布式电源与负荷的时间不匹配问题，例如，光伏电源出力主要在白天，负荷用电主要在夜晚，配电网开始扮演受端电网和送端电网双重角色；(4)配电网保护配置及运维模式难以适应分布式电源接入，传统三段式电流保护可能出现越级跳闸、故障拒动等。
为了应对因接入大量分布式电源后对配电网的影响，促进配电网的健康发展，引导配电网进一步的规划建设改造，国家能源局和国家电网公司先后发布了《配电网规划设计技术导则》(DL/T 5729—2016)，并且针对光伏、风电等电源接入电网做了一系列规定，如《分布式电源接入配电网设计规范》(Q/GDW 11147—2013)、《分布式电源接入电网评价导则》(Q/GDW 11619—2017)、《分布式电源接入电网承载力评估导则》(DL/T 2041-2019)。这些规划导则与相关规定提出了一系列分布式电源接入配电网的规范，如不同容量分布式电源的接入等级、推荐接入位置以及评价原则等等。然而，由于分布式电源接入点多面广，接入容量和方式也多种多样，不同地区不同种类的清洁能源资源各异，所面临的分布式电源接入需求也不尽相同，再考虑到储能、需求响应等各种灵活性资源的接入，仅仅依靠相关规定指导分布式电源安全稳定入网并发挥其最大效益还并不足够。为了实现各地区配电网因地制宜地实现清洁能源最大化消纳，除了相关导则标准外，还需要建立面向各种场景的算例系统，验证各类接入方案的可实施性和实际效益。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，该方法考虑了分布式电源和负荷波动性、符合实际配电系统特征，设计的算例包括了网架结构、设备参数、电源与负荷特性曲线等数据，并通过配电网安全相关指标验证算例的合理性。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，其包括以下步骤：
(1)依据配电网实际需求，明确该配电网的典型场景及其配电网特征，其中，配电网特征包括网架结构特征、负荷特征以及分布式电源特征；
(2)根据配电网典型场景下对应的配电网特征，基于现行配电网标准，进行典型场景配电网算例设计；
(3)从不同角度对设计的典型场景配电网算例进行测试分析，得到典型场景配电网算例的测试分析结果。
进一步地，所述步骤(2)中，典型场景配电网算例设计包括对配电网网架结构及设备型号和参数的设计、典型负荷特性曲线的设计、典型电源出力曲线的设计、配电网各个节点的负荷接入容量设计以及分布式电源接入容量设计。
进一步地，所述步骤(2)中，进行典型场景配电网算例设计的方法，包括以下步骤：
(2.1)根据配电网场景下的网架结构特征，对配电网网架结构及设备型号和参数进行设计；
(2.2)根据配电网典型场景下的负荷特征，对配电网的负荷类型和特性曲线进行设计，得到配电网的典型负荷特性曲线；
(2.3)根据配电网典型场景下的分布式电源特征，对配电网的分布式电源类型和特性曲线进行设计，得到配电网的典型电源出力曲线；
(2.4)根据配电网现行标准，综合考虑配电网承载能力、分布式电源渗透率水平需求，设计配电网各个节点的负荷接入容量以及分布式电源接入容量。
进一步地，所述步骤(2.1)中，根据配电网典型场景下的网架结构特征，对配电网的网架结构及设备型号和参数进行设计的方法，包括以下步骤：
(2.1.1)根据典型场景下的网架结构特征，设计配电网的网架结构和供电方式，并给出上一级电源点；
(2.1.2)依据配电网现行标准，基于设计好的配电网网架结构和供电方式，对各线路、开关、变压器配电网设备的型号和参数进行设计。
进一步地，所述步骤(3)中，从不同角度对设计的典型场景配电网算例进行测试分析时，涉及的评价指标包括配电网最大/小电压水平、设备最大负载率水平。
进一步地，从配电网最大/小电压水平指标方面对设计的典型场景配电网算例进行测试分析时，验证内容包括：
a)以GB 12323的要求为依据，分析验证典型场景配电网算例中分布式电源接入后配电网的过电压和低压电是否超过限制范围；
b)采用时间序列分析方法，分析验证各种工况下配电网的电压水平情况是否超过限制范围；
c)分析验证整个配电网所有节点的电压水平是否超过限制范围。
进一步地，所述步骤a)中，当典型场景配电网算例中分布式电源接入后配电网的过电压和低压电超过限制范围时，采取下列调整措施：
当电压越上限时，采用减少分布式电源接入容量或减少线路长度的方式进行调整；
当电压越下限时，采用减少负荷接入容量或减少线路长度的方式进行调整。
进一步地，所述步骤b)中，采用时间序列分析方法，分析验证各种工况下配电网的电压水平情况是否超过限制范围时，包括以下步骤：
b.1)记当前计算时刻t＝0，同时设置时间步长dt、运行周期T；
b.2)从步骤(2)中设计的典型负荷特性曲线和电源出力曲线上获得t时刻分布式电源和负荷的功率值，计算公式为：
Figure BDA0002559556350000031
式中，Pn,t、Qn,t是第n个分布式电源或负荷在t时刻有功和无功功率；Pbase和Qbase是第n个分布式电源或负荷的给定容量；KLP,t、KLQ,t是从特性曲线中得到的t时刻第n个分布式电源或负荷有功和无功系数；KM是全系统负荷系数，在进行分布式电源功率计算时或不考虑系统负荷水平时忽略该参数；KY是分布式电源或负荷的年增长系数。
b.3)基于获取的分布式电源和负荷功率数据，进行t时刻的潮流计算；
b.4)更新仿真时刻，即新的仿真时刻为tnew＝t+dt；
b.5)判断新的仿真时刻是否达到运行周期，即如果tnew≤T，则结束时间序列分析；否则，则记新的仿真时刻为当前仿真时刻t＝tnew，返回到步骤b.2)。
进一步地，从设备最大负载率水平指标方面对设计的典型场景配电网算例进行测试分析时，验证内容包括：
a)根据实际需求明确典型场景的设计标准，并验证其重载率、过载率、轻载率是否超过最大负载率上限值；
b)采用时间序列分析方法，分析各种工况下的负载率水平是否超过最大负载率上限值；
c)分析整个配电网所有设备的负载率水平是否超过最大负载率上限值，包括系统平均负载率、最大负载率最大值。
进一步地，所述步骤c)中，当配电网最大负载率超过限制值或平均负载率超过限制值时，进行算例参数调整，调整措施为：
在潮流正向分布时，一是减少负载率超限的线路上所带的负荷，包括减少负荷用户数或者降低负荷值；二是增加负载率超限的线路上所带的分布式电源，包括增加分布式电源用户数或者增加分布式电源容量；
在潮流反向分布时，一是增加负载率超限的线路上所带的负荷，包括增加负荷用户数或者降低负荷值；二是减少负载率超限的线路上所带的分布式电源，包括减少分布式电源用户数或者增加分布式电源容量。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明基于对含分布式电源的典型场景和特征的分析结果，建立了考虑分布式电源和负荷波动性、符合实际配电系统特征的算例，使得算例分析结果更加准确的反应配电网的实际情况。2、本发明从最大/小电压水平、设备最大负载率水平等不同角度对设计的算例进行测试，能够有效验证设计的算例是否符合分布式电源接入的典型场景，是否能支撑分布式电源接入与消纳分析，使得设计的算例更加合理。因此，本发明可以广泛应用于含分布式电源的配电系统算例设计领域。
附图说明
图1是本发明时间序列分析方法流程图；
图2是本发明实施例中农村场景典型算例10kV结构图，图中，
Figure BDA0002559556350000041
为水电站，
Figure BDA0002559556350000042
为开关，
Figure BDA0002559556350000043
为光伏；
图3是本发明实施例中农村场景典型算例110/35kV结构图，图中，
Figure BDA0002559556350000044
为断路器(闭合)，
Figure BDA0002559556350000045
为断路器(断开)，
Figure BDA0002559556350000046
为光伏电站，
Figure BDA0002559556350000047
为负荷；
图4是本发明实施例中配电系统的时序电压分布曲线；
图5是是本发明实施例中配电系统的电压极值曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供的一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，包括以下步骤：
(1)依据配电网实际需求，明确该配电网的典型场景及其特征，其中，配电网特征包括网架结构特征、负荷特征以及分布式电源特征。
(2)根据配电网典型场景下对应的配电网特征，基于现行配电网标准，进行典型场景下的算例设计，设计的各算例均包括对配电网网架结构及设备型号和参数的设计、典型负荷特性曲线的设计、典型电源出力曲线的设计、配电网各个节点的负荷接入容量设计以及分布式电源接入容量设计。
具体的，算例设计的方法包括以下步骤：
(2.1)根据配电网典型场景下的网架结构特征，对配电网的网架结构及设备型号和参数进行设计；
(2.1.1)根据典型场景下的网架结构特征，设计配电网的网架结构和供电方式，并给出上一级电源点；
(2.1.2)依据《配电网规划设计技术导则》(DL/T 5729—2016)等现行标准，基于步骤2.1.1)中设计好的配电网网架结构和供电方式，对各线路、开关、变压器等配电网设备的型号和参数进行设计。
(2.2)根据配电网典型场景下的负荷特征，对配电网的负荷类型和特性曲线进行设计，得到配电网的典型负荷特性曲线，设计时可依托已有历史数据进行聚类分析，选取典型特性曲线。
(2.3)根据配电网典型场景下的分布式电源特征，对配电网的分布式电源类型和特性曲线进行设计，得到配电网的典型电源出力曲线，设计时可依托已有历史数据进行聚类分析，选取典型特性曲线。
(2.4)根据《配电网规划设计技术导则》(DL/T 5729—2016)等现行标准，综合考虑配电网承载能力、分布式电源渗透率水平需求，设计配电网各个节点的负荷接入容量以及分布式电源接入容量。
(3)从配电网最大/小电压水平、设备最大负载率水平等指标方面对步骤(2)中设计的典型场景配电网算例进行测试分析，得到测试分析结果。
为验证设计的算例是否符合分布式电源接入的典型场景，是否能支撑分布式电源接入与消纳分析，需对所设计的典型场景进行测试分析，主要从最大/小电压水平、设备最大负载率水平、分布式电源现状/最大消纳水平等指标方面进行验证。
具体的，验证内容包括以下几个方面：
(3.1)配电网最大/小电压水平
配电网的过电压/低电压问题一直以来是分布式电源大规模接入后配电网面临的重要问题。为此，配电网最大/小电压水平指标应考虑以下几点：
a)以GB 12323的要求为依据，判断配电网典型场景下对应的各算例中，分布式电源接入后配电网的过电压和低压电是否超过限制范围；如果超过限制范围，则对相应算例进行调整，调整措施为：当电压越上限时，采用减少分布式电源接入容量或减少线路长度的方式进行调整；当电压越下限时，采用减少负荷接入容量或减少线路长度的方式进行调整；
b)为充分考虑分布式电源的随机性、波动性影响，采用时间序列分析方法，分析一段运行周期内配电网的电压水平情况，而不仅仅是典型工况下的情况。
如图1所示，为时间序列分析方法流程图。具体的，包括以下步骤：
b.1)记当前计算时刻t＝0，同时设置时间步长dt、运行周期T；
b.2)从步骤(2)中设计的典型负荷特性曲线和电源出力曲线上获得t时刻分布式电源和负荷的功率值，具体按如下公式计算：
Figure BDA0002559556350000061
式中，Pn,t、Qn,t是第n个分布式电源或负荷在t时刻有功和无功功率；Pbase和Qbase是第n个分布式电源或负荷的给定容量；KLP,t、KLQ,t是从特性曲线中得到的t时刻第n个分布式电源或负荷有功和无功系数；KM是全系统负荷系数，在进行分布式电源功率计算时或不考虑系统负荷水平时忽略该参数；KY是分布式电源或负荷的年增长系数。
b.3)基于获取的分布式电源和负荷功率数据，进行t时刻的潮流计算；
b.4)更新仿真时刻，即新的仿真时刻为tnew＝t+dt；
b.5)判断新的仿真时刻是否达到运行周期，即如果tnew≤T，则结束时间序列分析；否则，则记新的仿真时刻为当前仿真时刻t＝tnew，返回到步骤b.2)。
c)为确保配电网的安全供电水平，应分析整个配电网所有节点的电压水平，而不仅仅是分布式电源接入点电压水平。
(3.2)设备最大负载率水平
设备最大负载率水平指标应考虑以下几点：
a)应同时关注重载率、过载率、轻载率等指标，根据实际需求明确典型场景的设计标准，即最大负载率上限值；
b)为充分考虑分布式电源的随机性、波动性影响，应采用时间序列分析方法，分析运行周期内所有工况的负载率水平，而不仅仅是典型工况下的情况；
c)为确保配电网的安全供电水平，应分析整个配电网所有设备的负载率水平，从系统平均负载率、最大负载率最大值等指标进行分析，而不仅仅是分布式电源接入线路的负载率水平。
根据测试结果，当系统最大负载率超过限制值(参考值为80％)或平均负载率超过限制值(参考值为60％)时，进行算例参数调整。调整措施为：1)在潮流正向分布时，一是减少负载率超限的线路上所带的负荷，可考虑减少负荷用户数或者降低负荷值；二是增加负载率超限的线路上所带的分布式电源，可考虑增加分布式电源用户数或者增加分布式电源容量。2)在潮流反向分布时，一是增加负载率超限的线路上所带的负荷，可考虑增加负荷用户数或者降低负荷值；二是减少负载率超限的线路上所带的分布式电源，可考虑减少分布式电源用户数或者增加分布式电源容量。
实施例一
本实施例选取农村场景为具体实施案例，对本发明方法做进一步阐述。
(1)依据配电网的实际需求，对农村场景的配电网特征进行分析，得到其特征如下：
1.1)农村配电网的网架结构以辐射电网为主，均为架空线路；
1.2)负荷类型以居民负荷和农业负荷为主，农村地区用电负荷密度低且较为分散，体现出明显的季节性；
1.3)农村配电网对供电可靠性要求较低；
1.4)得益于良好的自然资源和土地资源，各类小型电厂、光伏、小水电、风电等新能源发电方式在农村地区得到广泛发展，部分配网中分布式电源渗透率高达60％。
(2)基于该农村场景的配电网特征，对典型场景进行设计。
(2.1)如图2、图3所示，分别为该农村场景的配电网网架结构和供电方式以及上一级电网的主要电网结构。算例参数设计如下：
a)110kV电网由2座220kV变电站作为上级电源，变电站A的35kV侧接有4座35kV变电站(C、D、E、F)及2座光伏电站(K、L)，10kV侧接入3条10kV馈线；变电站B的35kV侧接入4座35kV变电站(G、H、I、J)及2座光伏电站(M、N)；
b)10kV配电网涉及保留3条馈线设计，主要考虑多条馈线间的相互影响。其中线路II和线路III互为联络，且均有电源接入，共有51个节点。
其中，主要涉及线路参数，见表1。
表1线路参数
Figure BDA0002559556350000071
Figure BDA0002559556350000081
Figure BDA0002559556350000091
(2.2)对典型日负荷曲线进行设计
选取居民负荷和农业负荷进行历史数据分析，得到典型日负荷曲线，见表2。
表2典型日负荷数据(单位：p.u.)
时刻 居民负荷 农业负荷 时刻 居民负荷 农业负荷
0:00 0.28 0.139 12:00 0.10 0.358
1:00 0.23 0.036 13:00 0.13 0.148
2:00 0.21 0.029 14:00 0.13 0.162
3:00 0.20 0.025 15:00 0.18 0.118
4:00 0.19 0.026 16:00 0.26 0.139
5:00 0.19 0.139 17:00 0.34 0.360
6:00 0.20 0.297 18:00 0.44 0.545
7:00 0.26 0.404 19:00 0.65 0.745
8:00 0.44 0.375 20:00 0.57 0.833
9:00 0.36 0.108 21:00 0.42 0.706
10:00 0.32 0.108 22:00 0.37 0.368
11:00 0.15 0.367 23:00 0.29 0.190
(2.3)对典型日电源出力曲线进行设计
选取光伏和小水电进行历史数据分析，得到典型日电源出力曲线，见表3。
表3典型电源出力数据(单位：p.u.)
Figure BDA0002559556350000101
(2.4)对各节点负荷容量以及分布式电源接入容量进行设计
设计节点配变总容量为9450kW，节点负荷容量为6875kW，详细各节点配变容量见表4。
表4节点负荷信息(单位：kW)
Figure BDA0002559556350000111
Figure BDA0002559556350000121
突出各馈线的分布式电源特点，分布式电源接入设计如下：
a)馈线I凸显户式光伏接入特点，接入电压等级为380/220V，户用光伏总装机容量1200kW；
b)馈线II凸显小水电接入特点，在节点33、35和39三处接入小水电，接入电压等级为10kV，总装机容量为500kW；
c)馈线III凸显集体光伏接入特点，在节点49、50和51三处接入集体式光伏，接入电压等级为10kV，总装机容量为1500kW；
总体渗透率为46.55％(其中：馈线I渗透率为57.01％，馈线II渗透率为26.32％，馈线III的渗透率为52.26％)，各节点详细接入情况见表5。
表5分布式电源装机容量(单位：kW)
节点编号 光伏 小水电 节点编号 光伏 小水电
2 60 0 19 90 0
3 60 0 20 180 0
11 180 0 21 120 0
12 60 0 33 0 200
13 120 0 35 0 150
15 90 0 39 0 150
16 120 0 49 300 0
17 60 0 50 600 0
18 60 0 51 600 0
(3)对各典型场景进行测试
对于农村场景具体实施案例进行测试，结果如下。
在典型日场景下，系统节点时序电压分布如图4所示。全时段各节点出现的电压最大值和最小值如图5所示。可以看到，节点电压水平受光伏出力的变化影响较大，时间上一天内的电压波动最大超过0.04p.u.，空间上同一时刻的电压水平分布范围也在0.04p.u.左右。在农村地区，由于负荷轻，光伏的高渗透率接入导致配电网在时间和空间两个维度上都可能出现高电压和低电压问题。但是，本实施案例的电压水平均处于合理水平，无需修正。
在典型日场景下，系统各线路的负载率水平均处于30％～80％合理范围内，不存在重过载情况，从负载率水平看，本实施案例无需修正。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)依据配电网实际需求，明确该配电网的典型场景及其配电网特征，其中，配电网特征包括网架结构特征、负荷特征以及分布式电源特征；
(2)根据配电网典型场景下对应的配电网特征，基于现行配电网标准，进行典型场景配电网算例设计；
(3)从不同角度对设计的典型场景配电网算例进行测试分析，得到典型场景配电网算例的测试分析结果；
所述步骤(3)中，从不同角度对设计的典型场景配电网算例进行测试分析时，涉及的评价指标包括配电网最大/小电压水平、设备最大负载率水平；
从配电网最大/小电压水平指标方面对设计的典型场景配电网算例进行测试分析时，验证内容包括：
以GB 12323的要求为依据，分析验证典型场景配电网算例中分布式电源接入后配电网的过电压和低压电是否超过限制范围；
采用时间序列分析方法，分析验证各种工况下配电网的电压水平情况是否超过限制范围；
所述采用时间序列分析方法，分析验证各种工况下配电网的电压水平情况是否超过限制范围时，包括以下步骤：
①记当前计算时刻t＝0，同时设置时间步长dt、运行周期T；
②从步骤(2)中设计的典型负荷特性曲线和电源出力曲线上获得t时刻分布式电源和负荷的功率值，计算公式为：
Figure FDA0003339470330000011
式中，Pn,t、Qn,t是第n个分布式电源或负荷在t时刻有功和无功功率；Pbase和Qbase是第n个分布式电源或负荷的给定容量；KLP,t、KLQ,t是从特性曲线中得到的t时刻第n个分布式电源或负荷有功和无功系数；KM是全系统负荷系数，在进行分布式电源功率计算时或不考虑系统负荷水平时忽略该系数；KY是分布式电源或负荷的年增长系数；
③基于获取的分布式电源和负荷功率数据，进行t时刻的潮流计算；
④更新仿真时刻，即新的仿真时刻为tnew＝t+dt；
⑤判断新的仿真时刻是否达到运行周期，即如果tnew≤T，则结束时间序列分析；否则，则记新的仿真时刻为当前仿真时刻t＝tnew，返回到步骤②；
分析验证整个配电网所有节点的电压水平是否超过限制范围。
2.如权利要求1所述的一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，其特征在于：所述步骤(2)中，典型场景配电网算例设计包括对配电网网架结构及设备型号和参数的设计、典型负荷特性曲线的设计、典型电源出力曲线的设计、配电网各个节点的负荷接入容量设计以及分布式电源接入容量设计。
3.如权利要求2所述的一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，其特征在于：所述步骤(2)中，进行典型场景配电网算例设计的方法，包括以下步骤：
(2.1)根据配电网场景下的网架结构特征，对配电网网架结构及设备型号和参数进行设计；
(2.2)根据配电网典型场景下的负荷特征，对配电网的负荷类型和特性曲线进行设计，得到配电网的典型负荷特性曲线；
(2.3)根据配电网典型场景下的分布式电源特征，对配电网的分布式电源类型和特性曲线进行设计，得到配电网的典型电源出力曲线；
(2.4)根据配电网现行标准，综合考虑配电网承载能力、分布式电源渗透率水平需求，设计配电网各个节点的负荷接入容量以及分布式电源接入容量。
4.如权利要求3所述的一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，其特征在于：所述步骤(2.1)中，根据配电网典型场景下的网架结构特征，对配电网的网架结构及设备型号和参数进行设计的方法，包括以下步骤：
(2.1.1)根据典型场景下的网架结构特征，设计配电网的网架结构和供电方式，并给出上一级电源点；
(2.1.2)依据配电网现行标准，基于设计好的配电网网架结构和供电方式，对各线路、开关、变压器配电网设备的型号和参数进行设计。
5.如权利要求1所述的一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，其特征在于：所述当典型场景配电网算例中分布式电源接入后配电网的过电压和低压电超过限制范围时，采取下列调整措施：
当电压越上限时，采用减少分布式电源接入容量或减少线路长度的方式进行调整；
当电压越下限时，采用减少负荷接入容量或减少线路长度的方式进行调整。
6.如权利要求1所述的一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，其特征在于：从设备最大负载率水平指标方面对设计的典型场景配电网算例进行测试分析时，验证内容包括：
根据实际需求明确典型场景的设计标准，并验证其重载率、过载率、轻载率是否超过最大负载率上限值；
采用时间序列分析方法，分析各种工况下的负载率水平是否超过最大负载率上限值；
分析整个配电网所有设备的负载率水平是否超过最大负载率上限值，包括系统平均负载率、最大负载率最大值。
7.如权利要求6所述的一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法，其特征在于：所述当配电网最大负载率超过限制值或平均负载率超过限制值时，进行算例参数调整，调整措施为：
在潮流正向分布时，一是减少负载率超限的线路上所带的负荷，包括减少负荷用户数或者降低负荷值；二是增加负载率超限的线路上所带的分布式电源，包括增加分布式电源用户数或者增加分布式电源容量；
在潮流反向分布时，一是增加负载率超限的线路上所带的负荷，包括增加负荷用户数或者降低负荷值；二是减少负载率超限的线路上所带的分布式电源，包括减少分布式电源用户数或者增加分布式电源容量。
CN202010607114.8A 2020-06-29 2020-06-29 一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法 Active CN111756075B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010607114.8A CN111756075B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010607114.8A CN111756075B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111756075A CN111756075A (zh) 2020-10-09
CN111756075B true CN111756075B (zh) 2021-12-28

Family

ID=72678110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010607114.8A Active CN111756075B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111756075B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116663338B (zh) * 2023-08-02 2023-10-20 中国电子信息产业集团有限公司第六研究所 一种基于相似算例的仿真分析方法、装置、设备及介质

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2814527C (en) * 2013-03-15 2018-10-23 Queen's University At Kingston Single phase power system controller and method therefor
CN103488820B (zh) * 2013-09-03 2017-01-04 国家电网公司 一种基于长过程时序仿真的分布式电源规划方法
CN109873447B (zh) * 2019-02-19 2022-10-04 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司 一种多源协同主动配电网多时间级有功-无功调控方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111756075A (zh) 2020-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Su et al. Distributed generation interconnection planning: A wind power case study
KR101132107B1 (ko) 분산전원이 연계된 전력계통의 전압/무효전력 제어 시스템 및 이를 위한 방법
CN106655207A (zh) 基于多数据分析的配电网无功优化系统及方法
Behravesh et al. Control strategy for improving voltage quality in residential power distribution network consisting of roof-top photovoltaic-wind hybrid systems, battery storage and electric vehicles
CN108462210B (zh) 基于数据挖掘的光伏可开放容量计算方法
CN107230999B (zh) 一种区域分布式光伏最大容量接入评价方法
CN103326348A (zh) 一种提高地区电网供电能力分析及全过程在线监测的系统
CN112803892B (zh) 一种低压光伏发电故障的诊断算法
CN111756075B (zh) 一种含分布式电源的配电系统算例设计与测试方法
Chidurala High penetration of PV systems in low voltage distribution networks: Investigation of power quality challenges and mitigation
Aderibigbe et al. A review on optimal placement of distributed generators for reliability improvement on distribution network
CN112633605A (zh) 一种城市配电网规划方法
CN114172165B (zh) 基于电缆入地场景下配置svg的配电网降损方法
CN107767060B (zh) 配网线路理论线损计算系统及方法
Liu et al. Modeling simulation technology research for distribution network planning
CN110705925B (zh) 基于nsl0重构算法的接入配电网的能源互联规划系统
CN107959287A (zh) 一种两个电压等级电网生长演化模型的构建方法
Kumar et al. Open nodal power flow model of the nordic power system
Fan et al. China MV distribution network benchmark for network integrated of renewable and distributed energy resources
Cerbantes et al. Optimal power flow with voltage-sensitive loads in distribution networks
CN105958473B (zh) 一种基于短路电流约束的电网饱和负荷水平的确定方法
Lu et al. Impact of series compensation on operation performance of large‐scale PV plants
Raveendran et al. Modeling, Simulation, Analysis and Optimisation of a Power System Network-Case Study
Cararo et al. Optimizing of the insertion of distributed generation into a power distribution network
CN109245170B (zh) 一种配网友好的分布式电源并网案例库设计方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant