开源代码分享(12)—考虑负荷曲线的配电网扩展规划(附matlab代码)

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1.背景介绍

        电力系统(SEP)不断扩展,以满足电力消费者的需求。在这个背景下,配电系统扩展规划(PESD)确定了配电网络扩展的指导方针。除了SEP的扩展之外,现代化和新技术的出现,例如分布式发电(GD)装置,都会影响电力系统,进而影响配电网络的质量和可靠性[1]。

        许多因素可能影响电力配电网络,例如新消费者的接入、能量消耗的增加、负荷曲线的变化以及分布式发电的增加(由于许多能源发电源的间歇性)。这些原因会改变组成配电网络的各种变量(例如母线电压、配电线路电流、损耗、功率流动、保护系统等)。随着这些变量的改变,就需要重新规划电路的设计,确定需要安装或升级(更换容量更大的元素),如配电线路、变压器、调节器、电容器组的分配等[2]。

        在这种情况下,电力分销公司正在寻求优化PESD的开发技术,并制定其配电线路再潜力规划,其电流承载能力已超过施工计划中的最大负荷。在提出强化规划模型时需要考虑许多因素,如负荷的功率预测和分布式发电装置(GDs)的功率提供。通常,许多文献的研究重点是负荷/发电的预测和电力分配系统的再潜力机制。因此,本研究旨在提出一种技术规划方法的改进,以考虑使用电力消费和发电的随机模式,从而实现更精确的敏感性分析。

        这项工作的目的是提出对电能分配系统技术规划方法的调整,以考虑使用电能发电和消耗的随机分布。在本研究中,可以计算公交车上的负载,找到所有涉及该问题的大小,从而可以估计和更换负载超过66%的导体。OPENDSS用于计算IEEE123和MATLAB网络功率流的资源,用于数据管理、网络、噪声过滤、网络操作等资源。此外,在模拟效率流以及发电点和消耗点的排列之后,可以计算整个网络的重新供电成本。

2.数学模型

2.1. 潮流计算方法

        用于计算功率流的软件是OpenDSS。OpenDSS是一款于1997年由EPRI(Electric Power Research Institute)开发的开源软件,用于执行不平衡电力配电网络的功率流计算。为了操作网络(例如改变负载/发电单位,收集电压、电流、损耗等结果),使用了集成了OpenDSS的Matlab®软件。

2.2. 配电网的约束

        在这项工作中,我们分析了母线的电压和线路的电流。母线的电压被认为是适当的,当其值在0.93 pu到1.05 pu的范围内,参考的是当前用于巴西中压电网的永久性规定[5]。重建的标准是66%,也就是说,当线路的电流负载超过了电缆容量的66%时,进行了重建。66%的值代表中压馈线的首要负载限制,并且与馈线之间在事故情况下的负载传输能力直接相关。它的值是根据在电力配网中应用的备用电路规则得出的,详见[6]。[6]中表示,考虑到相同容量的电路,中压配电线路在正常条件下的负载限制由以下公式给出 (1):

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2.3.不确定性建模

        负载建模为概率密度函数(PDF)对数正态,平均值等于原始IEEE网络负载123巴的1 pu,相对标准偏差(RSD)等于20%。分布式发电机组建模为对数正态PDF,平均值等于500kW,RSD等于20%。对数正态PDF通常用于对商品价格、温度等本质上非负的变量进行建模[10]。对数正态PDF方程如(2)所示。 

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        将概率建模应用于随机选择的3个负荷节点和3个发电节点。负荷节点的概率密度函数(PDF)和发电节点的PDF都由5个数据点构建,总共有15,625个不同的模拟场景。对于每个模拟场景,确定了必要的输电线路成本。在结果展示中,采用了90%的置信区间。

3.仿真结果

3.1 测试系统

        所采用的电路用于测试所提出的方法是改进版的IEEE 123母线供电系统,该系统是由美国电气和电子工程师协会(IEEE)提供的测试配电网。电路数据可以在[11]中找到。IEEE 123母线测试系统的额定电压为4.16 kV。尽管这个电压值并不常见,但它存在电压下降问题,需要通过应用电压调节器和并联电容器来解决。该电路的特点是包括空中和地下线路、不平衡负荷以及恒定电流、阻抗和功率,还有四个电压调节器、并联电容器组和多个开关。图2显示了电路的单线图。

3.2仿真结果

        该电网在变电站电压调节器后的电流约为654 A,电压在0.979 pu到1.0375 pu之间变化。该供电系统的总功率为3.6 MW + j1.3 MVAR,线路损耗、电压调节器、变压器和其他元件的损耗为95.8 kW。

        在分析原始电路之后,在电路的3个母线上插入了分布式发电单元(DGU),用其概率密度函数(PDF)表示,同时在3个母线上用其PDF表示了3个负载母线。连接到DGUs的母线是:#4,#13和#43。负载接收概率密度函数的母线为:#39,#49和#111。图3说明了当负荷功率值和发电单元发电量发生变化时,母线#1的状态(以ABC相的电压表示)如何改变。

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开源代码分享(12)—考虑负荷曲线的配电网扩展规划(附matlab代码),电力系统运行优化,开源代码分享,matlab,电力系统,配电网,拓展规划         在最后,我们计算了配电线路的负载电流,并检查了哪些线路的负载超过了66%。如果是这样,我们会用满足负载标准的最小容量导线替换该线路的导线,具体标准可以在表格I中找到。作为示例,我们分析了场景#10,并可以从中看出有必要对一些线路进行增容,如图4和图5。

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4.代码获取

 下面的链接可以获取matlab代码:

(PS:运行代码需要安装opendss)

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