特约主编寄语 | “基于电力电子装备的配电网运行控制与形态演变”专栏

主编寄语

     随着电力电子技术的日益成熟，智能软开关、电力电子变压器等新型柔性装备开始逐渐应用于配电网，为满足配电侧分布式电源接入、定制化供电、灵活供需互动等新需求提供了重要手段。同时，电力电子装备的接入也深刻改变着配电网的运行架构与组织形态，为其提供了实时潮流控制、电压调节等新的技术能力，形成了柔性馈线互联、柔性变电站、交直流混合配电等一系列新的运行模式。面对日益丰富的配电网运行与服务需求，需要更加充分地发掘和利用电力电子装备提供的主动、快速、精准控制能力，以便更好地支撑系统层面运行目标高品质实现。近年来，基于电力电子装备的配电网运行问题已经吸引了一大批专家学者投身其中，在理论研究、装备研发与系统应用方面取得了一系列成果，先后开展了多个示范工程建设，成为配电技术发展的前沿与热点领域。

为展示该领域的研究进展和发展趋势，共享最新学术和技术成果，《中国电力》组织策划了“基于电力电子装备的配电网运行控制与形态演变”专栏，本期专辑共收录论文5篇。
在配电网电压控制方面，金子冉等人提出了一种配电网日前日内协调电压控制方法，通过模糊逻辑确定系统电压安全的电压趋危系数，以此对日前的优化场景及装备投切时间进行修正，日前与日内控制有效配合保证了配电网运行经济性与安全性；在配电网运行优化方面，邢海军等人提出了一种考虑CVR的中压配电系统降压节能运行方法，通过调节有载调压变压器实现配电系统在合理运行区间的降压运行，同时借助网络重构、分布式电源调节等主动管理策略保障电能质量要求；徐全等人提出了一种基于智能软开关的有源配电系统运行灵活性提升方法，通过构建多维状态空间，提出配电网运行灵活性的量化分析方法，结合智能软开关进一步分析其对有源配电系统运行灵活性的提升作用；在配电网故障定位方面，姚永峰等人提出了基于邻接矩阵最短路径的故障区段定位方法，基于图论生成与配电网故障监测单元配置对应的邻接矩阵，建立故障电流在故障监测单元拓扑图中的连通性等效模型，在此基础上建立考虑多重故障的低压配电网故障定位模型并采用粒子群优化算法进行求解；在系统集成和工程应用方面，曾永浩等人结合广东佛山柔性多状态开关示范工程，提出了含柔性多状态开关的配电网故障自愈控制策略，建立了含柔性多状态开关的配电网运行优化和自愈控制统一模型，在示范工程实际算例上分析了柔性多状态开关对改善配电网运行状态的积极作用。
本专栏希望通过广大科研工作者对最新研究进展和未来方向的共同研讨，促进基于电力电子装备的配电网运行控制与形态演变这一研究方向更多地开拓创新并收获累累硕果。衷心感谢有关专家学者对本专栏的大力支持！感谢《中国电力》编辑部在本专栏的策划和出版过程中所给予的支持和帮助！

特约主编

许寅，北京交通大学电气学院教授，博士生导师，智慧能源研究中心副主任。分别于2008和2013年获得清华大学学士和博士学位；2013-2016年在美国华盛顿州立大学担任助理研究教授；2017年入选北京交通大学卓越百人计划，聘为教授。主要研究方向包括韧性电网、电力-交通融合、电力系统高性能计算等；发表学术论文80余篇，其中SCI收录论文40篇，ESI高被引论文5篇；曾获中国电力优秀科技青年人才奖、中国电工技术学会科技进步一等奖、西藏自治区科学技术一等奖、北京市高等教育教学成果二等奖等奖励。现担任《IET Smart Grid》编委、《电力系统保护与控制》青年编委、北京电机工程学会科普工作委员会副主任委员、中国电工技术学会青年工作委员会委员、IEEE PES能源互联网韧性工作组主席等兼职。

吴红斌，合肥工业大学电气与自动化工程学院教授，博士生导师，现任新能源利用与节能安徽省重点实验室主任。主要从事分布式发电、主动配电网和综合能源系统等方面的研究和教学工作。主持3项国家自然科学基金（重点项目、面上项目、青年项目）和参与多项国家重点研发计划、“973”、“863”、教育部科学研究重大项目等纵向课题工作。近年来发表SCI/EI收录论文60余篇，授权发明专利10余项。学术兼职包括中国电机工程学会电力建设专业委员会委员、中国系统仿真学会电力系统仿真专业委员会委员；曾获安徽省科学技术二等奖1项。
于浩，男，博士，天津大学电气自动化与信息工程学院讲师。分别于2010和2015年获得天津大学学士和博士学位。主要研究方向包括配电网与综合能源系统的建模仿真、运行控制与优化等；作为项目负责人主持国家自然科学基金青年基金项目1项，参与国家“973”、“863”、科技支撑计划、重点研发计划项目等国家级科研课题多项。
李鹏，男，博士，天津大学研究员，博士生导师。长期面向城市电力能源网的相关科学与工程问题，重点围绕智能配电网运行控制、综合能源能量管理与系统优化、智能配电网建模与仿真开展研究。承担了包括国家863项目、国家科技支撑项目、国家自然科学基金项目等在内的多项国家级科技项目；发表SCI检索论文30余篇，授权发明专利10余项；担任《电力系统自动化》编委、《Sustainable Energy Technologies and Assessments》编委、《中国电机工程学报》青年编委、《CSEE Journal of Power and Energy Systems》主题编辑等；曾获天津市科技进步一等奖2项，中国电力科学技术进步一等奖1项。

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01

摘要：高比例分布式光伏接入配电网后，源荷不匹配可能会导致电压越限。在电压偏差量和电压波动量基础上，定义了评估配电网不同运行场景的电压趋危系数(voltage tendency coefficient, VTC)，提出了基于电压趋危系数的多时间尺度自适应无功电压控制方法。在长时间尺度下，构建了以经济性和安全性满意度最优为目标的日前优化调度策略；在短时间尺度下，通过电压趋危系数动态修正传统下垂控制的固定斜率，以释放光伏逆变器无功裕度。同时，在短时间尺度优化控制中加入对长时间尺度的反馈校正环节。通过算例系统进行仿真，验证了提出的无功电压控制方法的有效性。

02

摘要：随着碳中和目标的明确，通过技术手段降低社会用能成本对能源低碳转型有着重要意义。基于此提出一种主动配电网降压节能（conservation voltage reduction, CVR）运行方法。采用负荷指数模型，通过有载调压变压器（on-load tap changer，OLTC）调节实现降压节能运行，配以网络重构、分布式电源（distributed generations，DGs）调节等主动管理策略保证降压节能运行的同时满足供电电能质量要求，实现一段时间内配电系统总能耗最小。通过IEEE 33节点配电网算例分析，验证了所提方法的有效性和合理性。

03

摘要：随着分布式电源广泛接入，配电系统的运行场景更加复杂，给有源配电系统的灵活运行提出了挑战。有源配电系统运行灵活性的基础是系统中接入的各种可控资源。作为新兴的柔性配电装置，智能软开关的广泛接入为灵活性的提升带来很大的潜力。为分析智能软开关对运行灵活性的提升程度，提出了基于智能软开关的有源配电系统运行灵活性提升方法。首先明确了运行灵活性的定义，通过构建多维状态空间，给出状态方程及灵活性提升的量化分析方法；其次，进一步分析智能软开关对有源配电系统运行灵活性的提升作用，给出智能软开关的基本数学模型和提升机理；最后，通过蒙特卡洛模拟法，在改进的IEEE 33节点算例上验证智能软开关对系统运行灵活性的提升程度。

04

摘要：低压配电网具有线路区段短、分支众多且拓扑结构复杂多变的特点，分布式电源的并网进一步增加了其故障定位的难度。结合图论分析方法和人工智能算法，提出了基于拓扑邻接矩阵的低压配电网故障区段定位方法。首先生成与配电网故障监测单元配置相对应的邻接矩阵，其次建立故障电流在故障监测单元拓扑中的连通性等效模型，根据故障电流从电源到估计故障区段的最短路径计算故障监测信息。以此为基础建立了考虑多重故障的低压配电网故障定位模型并利用粒子群优化算法进行模型求解。仿真算例验证了所提方法能够有效提高故障定位的效率和准确度。

05

摘要：分布式能源的广泛接入可能会导致诸如配电网电压越限和网络堵塞等多种问题。柔性多状态开关（flexible distribution multi-state switch， FDS）是一种调节能力强、控制灵活性高的新型电力电子设备，可以有效解决间歇性分布式电源（distributed generators， DGs）高比例接入所引起的一系列问题。三端柔性多状态开关可以更安全、可靠和快速地调节系统潮流，通过对有功功率和无功功率的快速、精准控制，进一步实现馈线之间的柔性互联，从而改善系统电压水平，提高供电可靠性。介绍了广东佛山柔性多状态开关示范工程的基本情况，提出含柔性多状态开关的配电网故障自愈控制策略，建立含柔性多状态开关的配电网运行优化和自愈控制的统一模型，并在示范工程实际算例上分析了柔性多状态开关对改善配电网运行状态的作用。结果表明，柔性多状态开关的应用可以有效地改善配电网电压分布，同时提高供电可靠性。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：方彤

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