含分布式电源的配电网健康状态评估

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随着我国经济的迅速发展以及电能需求的增大,加速了不可再生能源枯竭的同时,也对环境造成污染。在此背景下,分布式电源(Distributed Generation,DG)得以广泛被使用,配电网的结构和电力系统供电可靠性需要以更高的要求来配合。传统配电网的健康评估体系对于含分布式电源配电网的状态评估具有局限性,因此需要对含分布式电源的配电网中设备层面与网络层面开展健康评估研究。为掌握分布式电源并网对电网的综合影响,本文提出了反映DG并网影响的状态评估指标体系,改进了已有的健康状态评价方法,使其更加符合配电网状态评价的逻辑,为DG接入配电网的健康运行提供重要依据。首先,根据DG并网的简化模型,以理论角度研究了 DG并网对配电网的潮流变化及电压分布的影响原理。介绍了静态电压稳定性的定义,给出基于潮流方程的静态电压稳定性指标。并以IEEE33节点配电系统模型,仿真分析了 DG接入位置、接入容量变化时,对系统网损、电压分布和静态电压稳定性的影响。指出DG能够降低网损、提升电压水平和提高电压稳定性,但不合理的配置会起到相反作用,对配电网造成严重影响。其次,阐述了配电网的可靠性分析理论,介绍了负荷层与系统层的可靠性指标及计算方法,考虑分布式电源故障对系统造成的影响,提出基于最小路法对系统的可靠性进行理论分析及计算。并以IEEE RBTS BUS6系统仿真分析了 DG不同接入位置、接入容量下,分别引起负荷层面及系统层面的可靠性指标的变化。结果表明,在合理范围内将较高渗透率的DG接入馈线末端附近的位置,有利于提升配电网的可靠性。然后,在确定设备健康状态的基础上,运用网络等值法结合成功流法分析网络结构,建立了表征网络中设备状态的网络健康指数指标,并在分析传统配电网与含分布式电源配电网的差异及联系的基础上,选取在网络可靠、环保、安全、经济层面具有代表性的指标,构建了含分布式电源配电网的健康状态评估体系。为了兼顾评价的主观性与客观性,提出了层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)与熵权法相结合的方式确定指标的权重。在此基础上,利用模糊数学的思想划分配电网健康等级,选取合适的隶属度函数,将所得的评估结果通过最大隶属度校验,得到研究对象的健康评估等级。最后,以IEEE33节点系统为基础模型,分析不同方案下DG接入容量与接入方式的变化对配电网综合健康状态的影响。依据系统中负荷的重要程度及负荷大小划分了孤岛范围,并基于设备健康状态求解出网络健康指数指标,利用主客观权重结合的方法得到了各指标的综合权重。选取隶属度函数求取指标的单因素评判集,通过综合权重与模糊评判集合,计算得出各方案下的评价结果,由最大隶属度原则确定网络的健康状态,验证了本文提出的含分布式电源的配电网健康状态综合评价模型的可行性。
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