Convex Hull Based Security Region for AC/DC Hybrid Distribution Networks

Lei PEI; Zhinong WEI; Sheng CHEN; Guoqiang SUN; Si LYU

doi:10.7500/AEPS20210220003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Convex Hull Based Security Region for AC/DC Hybrid Distribution Networks

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Convex Hull Based Security Region for AC/DC Hybrid Distribution Networks
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 18, Pages: 45-51(2021)
- 作者机构：
  
  河海大学能源与电气学院，江苏省南京市 211100
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Natural Science Foundation of China(U1966205)
- DOI：10.7500/AEPS20210220003
  CLC：
- Received：20 February 2021，
  
  Revised：2021-04-26，
  
  Published Online：20 July 2021，
  
  Published：25 September 2021
- 稿件说明：
移动端阅览
裴蕾,卫志农,陈胜等.基于凸包络的交直流混合配电网安全域[J].电力系统自动化,2021,45(18):45-51.

PEI Lei,WEI Zhinong,CHEN Sheng,et al.Convex Hull Based Security Region for AC/DC Hybrid Distribution Networks[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(18):45-51.
裴蕾,卫志农,陈胜等.基于凸包络的交直流混合配电网安全域[J].电力系统自动化,2021,45(18):45-51. DOI： 10.7500/AEPS20210220003.

PEI Lei,WEI Zhinong,CHEN Sheng,et al.Convex Hull Based Security Region for AC/DC Hybrid Distribution Networks[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(18):45-51. DOI： 10.7500/AEPS20210220003.

摘要

现有配电网安全域研究主要针对交流配电网，文中提出基于凸包络的交直流混合配电网安全域模型。首先，计及电压约束、馈线容量约束和关键设备出力约束，构建交直流配电网非线性安全域模型。其次，基于非线性规划模型求解交直流混合配电网安全边界点。最后，采取凸包络拟合的方法生成可观测的安全域空间。算例结果验证了凸包络拟合的合理性和优越性，同时评估了交直流混合配电网中换流器控制方式、换流器无功补偿量和系统电压下限等因素对安全域大小的影响。

Abstract

Current research on security region of distribution networks generally focuses on AC distribution networks. This paper proposes the convex hull based security region (CHSR) model for AC/DC hybrid distribution networks. Firstly

a nonlinear security region model for AC/DC distribution networks is constructed by taking into account the voltage constraints

feeder capacity constraints and critical equipment output constraints. Secondly

the security boundary points of the AC/DC hybrid distribution network are solved based on the nonlinear programming model. Finally

the convex hull fitting approach is adopted to generate the observable security region space. The results of the example verify the rationality and superiority of the CHSR. Meanwhile

the impact of the control modes of the converters

the reactive compensation of the converters and the lower limit of the system voltage on the constructed security region are investigated.

关键词

Keywords

references

宋强，赵彪，刘文华，等 . 智能直流配电网研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 25 ）： 9 - 19 .

SONG Qiang ， ZHAO Biao ， LIU Wenhua ， et al . An overview of research on smart DC distribution power network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 25 ）： 9 - 19 .

肖峻，肖居承，张黎元，等 . 配电网的严格与非严格安全边界［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 12 ）： 2637 - 2648 .

XIAO Jun ， XIAO Jucheng ， ZHANG Liyuan ， et al . Strict and non-strict security boundary of distribution network ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 12 ）： 2637 - 2648 .

赵晋泉，居俐洁，罗卫华，等 . 计及分区动态无功储备的无功电压控制模型与方法［J］. 电力自动化设备， 2015 ， 35 （ 5 ）： 100 - 105 .

ZHAO Jinquan ， JU Lijie ， LUO Weihua ， et al . Reactive voltage control model and method considering partitioned dynamic reactive power reserve ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2015 ， 35 （ 5 ）： 100 - 105 .

李振坤，陈星莺，刘皓明，等 . 配电网供电能力的实时评估分析［J］. 电力系统自动化， 2009 ， 33 （ 6 ）： 36 - 39 .

LI Zhenkun ， CHEN Xingying ， LIU Haoming ， et al . Online assessment of distribution network loading capability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2009 ， 33 （ 6 ）： 36 - 39 .

肖峻，屈玉清，张宝强，等 . N <math id="M166"><mo>-</mo></math> http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=20005405&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=20005404&type= 2.87866688 2.11666679 0安全的城市配电网安全域与供电能力［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 17 ）： 12 - 19 .

XIAO Jun ， QU Yuqing ， ZHANG Baoqiang ， et al . Security region and supply capability of urban distribution network with N <math id="M167"><mo>-</mo></math> http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=20005405&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=20005404&type= 2.87866688 2.11666679 0 security ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 17 ）： 12 - 19 .

魏炜，赵学良，朱洁，等 . 基于鲁棒优化的交直流混合配电网供电能力评估［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 10 ）： 87 - 93 .

WEI Wei ， ZHAO Xueliang ， ZHU Jie ， et al . Power supply capability evaluation of AC/DC hybrid distribution network based on robust optimization ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 10 ）： 87 - 93 .

张释中，裴玮，杨艳红，等 . 基于供电能力的交直流混合配电网结构优选和设备容量优化［J/OL］. 中国电机工程学报： 1 - 13 ［ 2020-06-26 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.190192 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.190192 .

ZHANG Shizhong ， PEI Wei ， YANG Yanhong ， et al . Optimization of structure and equipment capacity of AC/DC hybrid distribution network based on power supply capability ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ： 1 - 13 ［ 2020-06-26 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.190192 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.190192 .

肖峻，祖国强，白冠男，等 . 配电系统安全域的数学定义与存在性证明［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4828 - 4836 .

XIAO Jun ， ZU Guoqiang ， BAI Guannan ， et al . Mathematical definition and existence proof of distribution system security region ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4828 - 4836 .

肖峻，左磊，祖国强，等 . 基于潮流计算的配电系统安全域模型［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 17 ）： 4941 - 4949 .

XIAO Jun ， ZUO Lei ， ZU Guoqiang ， et al . Model of distribution system security region based on power flow calculation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 17 ）： 4941 - 4949 .

刘一兵，吴文传，张伯明，等 . 基于混合整数二阶锥规划的主动配电网有功-无功协调多时段优化运行［J］. 中国电机工程学报， 2014 ， 34 （ 16 ）： 2575 - 2583 .

LIU Yibing ， WU Wenchuan ， ZHANG Boming ， et al . A mixed integer second-order cone programming based active and reactive power coordinated multi-period optimization for active distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2014 ， 34 （ 16 ）： 2575 - 2583 .

ERROUISSI R ， AL-DURRA A ， MUYEEN S M . A robust continuous-time MPC of a DC-DC boost converter interfaced with a grid-connected photovoltaic system ［J］. IEEE Journal of Photovoltaics ， 2016 ， 6 （ 6 ）： 1619 - 1629 .

王守相，陈思佳，谢颂果 . 考虑安全约束的交直流配电网储能与换流站协调经济调度［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 11 ）： 85 - 91 .

WANG Shouxiang ， CHEN Sijia ， XIE Songguo . Security-constrained coordinated economic dispatch of energy storage systems and converter stations for AC/DC distribution networks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 11 ）： 85 - 91 .

CHEN S ， WEI Z N ， SUN G Q ， et al . Convex hull based robust security region for electricity-gas integrated energy systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 3 ）： 1740 - 1748 .

CHEN S ， WEI Z N ， SUN G Q ， et al . Steady-state security regions of electricity-gas integrated energy systems ［C］// 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting （PESGM）， July 17-21 ， 2016 ， Boston， USA ： 1 - 5 .

BARBER C B ， DOBKIN D P ， HUHDANPAA H . The quickhull algorithm for convex hulls ［J］. ACM Transactions on Mathematical Software ， 1996 ， 22 （ 4 ）： 469 - 483 .

马鑫，郭瑞鹏，柳劲松，等 . 三相不平衡下交直流配电网状态估计［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 23 ）： 65 - 71 .

MA Xin ， GUO Ruipeng ， LIU Jinsong ， et al . State estimation for three-phase unbalanced AC/DC distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 23 ）： 65 - 71 .

谈竹奎，徐玉韬，班国邦，等 . 基于主从控制的交直流混合微电网多模式运行与切换策略［J］. 电气技术， 2018 ， 19 （ 9 ）： 60 - 64 .

TAN Zhukui ， XU Yutao ， BAN Guobang ， et al . Multi-mode operation and transition for hybrid AC-DC microgrid based on master-slave control ［J］. Electrical Engineering ， 2018 ， 19 （ 9 ）： 60 - 64 .

窦晓波，皇甫霄文，全相军，等 . 交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略［J/OL］. 电力系统自动化： 1 - 16 ［ 2020-06-25 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20200427.1702.008.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20200427.1702.008.html .

DOU Xiaobo ， HUANGFU Xiaowen ， QUAN Xiangjun ， et al . Voltage adaptive control strategy for soft normally open point in AC/DC distribution network ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ： 1 - 16 ［ 2020-06-25 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20200427.1702.008.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20200427.1702.008.html .

刘柳，王丹，贾宏杰，等 . 面向区域综合能源系统的安全域模型［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 8 ）： 63 - 71 .

LIU Liu ， WANG Dan ， JIA Hongjie ， et al . Security region model for regional integrated energy system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 8 ）： 63 - 71 .

LIU L ， WANG D ， HOU K ， et al . Region model and application of regional integrated energy system security analysis ［J］. Applied Energy ， 2020 ， 260 ： 114268 .

石文超，吕林，高红均，等 . 考虑需求响应和电动汽车参与的主动配电网经济调度［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 11 ）： 41 - 51 .

SHI Wenchao ， LYU Lin ， GAO Hongjun ， et al . Economic dispatch of active distribution network with participation of demand response and electric vehicle ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 11 ）： 41 - 51 .

徐荆州，葛磊蛟，杨昌海，等 . 考虑用户便捷性和配网接纳能力的EV充电站选址定容［J］. 电力工程技术， 2020 ， 39 （ 4 ）： 112 - 119 .

XU Jingzhou ， GE Leijiao ， YANG Changhai ， et al . Location and capacity selection method of EV charging stations considering transportation convenience and distribution network capacity ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2020 ， 39 （ 4 ）： 112 - 119 .

于继来，张婷，郭钰锋，等 . 交直流电力网络源流电能分配关系解析［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 9 ）： 37 - 47 .

YU Jilai ， ZHANG Ting ， GUO Yufeng ， et al . Analysis of energy distribution relationship of a source-flow pair in an AC/DC power network ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 9 ）： 37 - 47 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Voltage Limit Violation Mitigation Strategy for Rural Low-voltage Distribution Network Based on Communicationless “AC-DC-Energy Storage” Coordination

Construction Method and Control-interaction Analysis of Security Region for Control Parameters of Grid-connected Converter

Related Author

LU Dongbin

YU Xiang

HUANG Zhiling

LI Haiying

LU Yu

LYU Yanbei

JIA Yajun

LI Tao

Related Institution

State Grid Electric Power Research Institute (NARI Group Corporation)

NR Electric Co., Ltd.

Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd.

School of Electrical Engineering, Inner Mongolia University of Technology

The Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion (Shanghai Jiao Tong University)

⁰