Networking Morphology, Key Feature and Research Prospect of Mesh-type Medium-voltage Distribution Network

LIU Hong; LI Qizhe; XU Jing; XU Zhengyang; XUE Shimin; LI Yuexuan

doi:10.7500/AEPS20221024004

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Networking Morphology, Key Feature and Research Prospect of Mesh-type Medium-voltage Distribution Network

Review | 更新时间：2025-06-16

- Networking Morphology, Key Feature and Research Prospect of Mesh-type Medium-voltage Distribution Network
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 16, Pages: 181-191(2023)
- 作者机构：
  
  1.智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
  2.国网天津市电力公司，天津市 300160
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5400-202112571A-0-5-SF)
- DOI：10.7500/AEPS20221024004
  CLC：
- Received：24 October 2022，
  
  Revised：2023-02-20，
  
  Published Online：16 May 2023，
  
  Published：25 August 2023
- 稿件说明：
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刘洪,李其哲,徐晶等.网孔型中压配电网组网形态、核心特征与研究展望[J].电力系统自动化,2023,47(16):181-191.

LIU Hong,LI Qizhe,XU Jing,et al.Networking Morphology, Key Feature and Research Prospect of Mesh-type Medium-voltage Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(16):181-191.
刘洪,李其哲,徐晶等.网孔型中压配电网组网形态、核心特征与研究展望[J].电力系统自动化,2023,47(16):181-191. DOI： 10.7500/AEPS20221024004.

LIU Hong,LI Qizhe,XU Jing,et al.Networking Morphology, Key Feature and Research Prospect of Mesh-type Medium-voltage Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(16):181-191. DOI： 10.7500/AEPS20221024004.

摘要

当前中压配电网形态研究尚未涉及能够实现全系统潮流柔性可控的网架结构。为此，提出一种以智能软开关为核心组网装置的网孔型中压柔性互联配电网拓扑结构，并开展了其核心特征解析和规划运行等相关研究的展望。首先，分析了传统配电网、柔性配电网、蜂巢配电网的典型架构，并结合其组网装置及控制方式对比了各架构的优势与不足；其次，探讨了网孔型配电网的组网形态、控制保护策略及改造方式，提出了针对不同应用场景的矩形网孔拓扑、六边形网孔拓扑以及交直流混联网孔拓扑，并构建了由传统配电网向网孔型配电网过渡的改造方式；然后，阐述了网孔拓扑结构的核心特征，并从负荷承载能力和分布式电源消纳能力两个角度进行了定量描述，总结了网孔型配电网的结构优势；最后，对所提基于新型拓扑的规划运行研究思路进行了总结与展望。

Abstract

The current research on medium-voltage distribution network morphology has not involved the flexible and controllable grid structure which can realize the power flow of the whole system . Therefore

a topology structure of mesh-type medium-voltage flexible interconnected distribution network with soft open point (SOP) as the core networking device is proposed

and its core features are analyzed and related research prospects such as planning and operation are carried out. Firstly

the typical architectures of traditional distribution network

flexible distribution network and honeycomb distribution network are analyzed

and the advantages and disadvantages of these architectures are compared according to their networking devices and control modes. Secondly

the network morphology

control and protection strategy and transformation mode of the mesh-type distribution network are discussed. The rectangular mesh topology

hexagonal mesh topology and AC-DC hybrid mesh topology for different application scenarios are proposed

and the transformation mode of the transition from the traditional distribution network to the mesh-type distribution network is constructed. Then

the key features of the mesh topology are described

and the structural advantages of the mesh-type distribution network are summarized from the perspectives of load bearing capacity and distributed generator accommodation capacity. Finally

the research idea of planning and operation based on the new topology is summarized and prospected.

关键词

Keywords

references

董旭柱，华祝虎，尚磊，等 . 新型配电系统形态特征与技术展望［J］. 高电压技术， 2021 ， 47 （ 9 ）： 3021 - 3035 .

DONG Xuzhu ， HUA Zhuhu ， SHANG Lei ， et al . Morphological characteristics and technology prospect of new distribution system ［J］. High Voltage Engineering ， 2021 ， 47 （ 9 ）： 3021 - 3035 .

JIANG X ， ZHOU Y ， MING W L ， et al . An overview of soft open points in electricity distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2022 ， 13 （ 3 ）： 1899 - 1910 .

王成山，武震，李鹏 . 微电网关键技术研究［J］. 电工技术学报， 2014 ， 29 （ 2 ）： 1 - 12 .

WANG Chengshan ， WU Zhen ， LI Peng . Research on key technologies of microgrid ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2014 ， 29 （ 2 ）： 1 - 12 .

赵冬梅，徐辰宇，陶然，等 . 多元分布式储能在新型电力系统配电侧的灵活调控研究综述［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2022-08-25 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220824.1607.010.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220824.1607.010.html .

ZHAO Dongmei ， XU Chenyu ， TAO Ran ， et al . Review on flexible regulation of multiple distributed energy storage in distribution side of new power system ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2022-08-25 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220824.1607.010.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220824.1607.010.html .

范帅，危怡涵，何光宇，等 . 面向新型电力系统的需求响应机制探讨［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 7 ）： 1 - 12 .

FAN Shuai ， WEI Yihan ， HE Guangyu ， et al . Discussion on demand response mechanism for new power systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 7 ）： 1 - 12 .

刘涤尘，彭思成，廖清芬，等 . 面向能源互联网的未来综合配电系统形态展望［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 11 ）： 3023 - 3034 .

LIU Dichen ， PENG Sicheng ， LIAO Qingfen ， et al . Outlook of future integrated distribution system morphology orienting to energy Internet ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 11 ）： 3023 - 3034 .

肖峻，刚发运，蒋迅，等 . 柔性配电网：定义、组网形态与运行方式［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 5 ）： 1435 - 1446 .

XIAO Jun ， GANG Fayun ， JIANG Xun ， et al . Flexible distribution network： definition， morphology and operation mode ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 5 ）： 1435 - 1446 .

LI P ， JI H R ， WANG C S ， et al . Coordinated control method of voltage and reactive power for active distribution networks based on soft open point ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2017 ， 8 （ 4 ）： 1430 - 1442 .

贾善翔，彭克，李喜东，等 . 基于智能软开关的柔性互联交直流配电系统分布式优化［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 8 ）： 95 - 103 .

JIA Shanxiang ， PENG Ke ， LI Xidong ， et al . Distributed optimization of flexible interconnected AC/DC distribution system based on soft open point ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 95 - 103 .

LONG C ， WU J ， THOMAS L ， et al . Optimal operation of soft open points in medium voltage electrical distribution networks with distributed generation ［J］. Applied Energy ， 2016 ， 184 ： 427 - 437 .

LI P ， JI J ， JI H ， et al . Self-healing oriented supply restoration method based on the coordination of multiple SOPs in active distribution networks ［J］. Energy ， 2020 ， 195 ： 116968 .

孙守晶，丛伟，邱吉福，等 . 含智能软开关的智能配电网分布式供电恢复方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 8 ）： 79 - 85 .

SUN Shoujing ， CONG Wei ， QIU Jifu ， et al . Distributed power restoration method for smart distribution network with soft open point ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 8 ）： 79 - 85 .

WANG J ， ZHOU N C ， CHUNG C Y ， et al . Coordinated planning of converter-based DG units and soft open points incorporating active management in unbalanced distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2020 ， 11 （ 3 ）： 2015 - 2027 .

JI H ， WANG C ， LI P ， et al . Quantified flexibility evaluation of soft open points to improve distributed generator penetration in active distribution networks based on difference-of-convex programming ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 218 ： 338 - 348 .

吴攀，黄文焘，邰能灵，等 . 基于功率互济的柔性互联多微网孤岛运行多层协调控制策略［J］. 高电压技术， 2019 ， 45 （ 10 ）： 3101 - 3111 .

WU Pan ， HUANG Wentao ， TAI Nengling ， et al . Multi-layer coordinated control strategy for islanded flexible interconnected multiple microgrids based on mutual power support ［J］. High Voltage Engineering ， 2019 ， 45 （ 10 ）： 3101 - 3111 .

黄开艺，艾芊，张宇帆，等 . 基于能源细胞-组织架构的区域能源网需求响应研究挑战与展望［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 9 ）： 3149 - 3160 .

HUANG Kaiyi ， AI Qian ， ZHANG Yufan ， et al . Challenges and prospects of regional energy network demand response based on energy cell-tissue architecture ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 9 ）： 3149 - 3160 .

张释中，裴玮，杨艳红，等 . 基于柔性直流互联的多微网集成聚合运行优化及分析［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 5 ）： 1025 - 1037 .

ZHANG Shizhong ， PEI Wei ， YANG Yanhong ， et al . Optimization and analysis of multi-microgrids integration and aggregation operation based on flexible DC interconnection ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 5 ）： 1025 - 1037 .

王成山，李鹏，于浩 . 智能配电网的新形态及其灵活性特征分析与应用［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 10 ）： 13 - 21 .

WANG Chengshan ， LI Peng ， YU Hao . Development and characteristic analysis of flexibility in smart distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 10 ）： 13 - 21 .

JI H ， WANG C ， LI P ， et al . An enhanced SOCP-based method for feeder load balancing using the multi-terminal soft open point in active distribution networks ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 208 ： 986 - 995 .

江道灼，徐宁，江崇熙，等 . 蜂巢状有源配电网构想、关键技术与展望［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 17 ）： 1 - 11 .

JIANG Daozhuo ， XU Ning ， JIANG Chongxi ， et al . Conception， key technology and prospect of honeycomb-shape active distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 17 ）： 1 - 11 .

祖国强，王蕾，肖峻，等 . 蜂巢配电网的核心特征、关键问题与研究思路［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 11 ）： 1 - 10 .

ZU Guoqiang ， WANG Lei ， XIAO Jun ， et al . Core features， key issues and research ideas of honeycomb distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 11 ）： 1 - 10 .

葛少云，周晨曦，刘洪，等 . 考虑环间接入模式及可靠性影响的有源配电网软开关规划［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 8 ）： 120 - 128 .

GE Shaoyun ， ZHOU Chenxi ， LIU Hong ， et al . Soft open point planning for active distribution network considering influence of access mode between feeder loops and reliability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 120 - 128 .

辛保安，单葆国，李琼慧，等 . “双碳”目标下“能源三要素”再思考［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 9 ）： 3117 - 3126 .

XIN Baoan ， SHAN Baoguo ， LI Qionghui ， et al . Rethinking of the “three elements of energy” toward carbon peak and carbon neutrality ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 9 ）： 3117 - 3126 .

杨欢，蔡云旖，屈子森，等 . 配电网柔性开关设备关键技术及其发展趋势［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 7 ）： 153 - 165 .

YANG Huan ， CAI Yunyi ， QU Zisen ， et al . Key techniques and development trend of soft open point for distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 153 - 165 .

薛俞，李月乔，刘文霞，等 . 柔性互联配电系统连锁故障风险评估［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 8 ）： 112 - 119 .

XUE Yu ， LI Yueqiao ， LIU Wenxia ， et al . Risk assessment of cascading failures in flexible interconnected power distribution system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 112 - 119 .

AITHAL A ， LI G ， WU J . Grid side unbalanced fault detection using soft open point in an electrical distribution network ［J］. Energy Procedia ， 2017 ， 105 ： 2859 - 2864 .

王成山，季节，冀浩然，等 . 配电系统智能软开关技术及应用［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 4 ）： 1 - 14 .

WANG Chengshan ， JI Jie ， JI Haoran ， et al . Technologies and application of soft open points in distribution networks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 4 ）： 1 - 14 .

宋毅，孙充勃，李鹏，等 . 基于智能软开关的有源配电网供电恢复方法［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 15 ）： 4390 - 4398 .

SONG Yi ， SUN Chongbo ， LI Peng ， et al . SOP based supply restoration method of active distribution networks using soft open point ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 15 ）： 4390 - 4398 .

刘洪，郑楠，葛少云，等 . 内嵌需求响应与优化运行策略的主动配电系统源网协同规划［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 3 ）： 89 - 97 .

LIU Hong ， ZHENG Nan ， GE Shaoyun ， et al . Coordinated planning of source and network in active distribution system with demand response and optimized operation strategy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 3 ）： 89 - 97 .

LIU Hong ， CAO Yuchen ， GE Shaoyun ， et al . Load carrying capability of regional electricity-heat energy systems： definitions， characteristics， and optimal value evaluation ［J］. Applied Energy ， 2022 ， 310 ： 118586 .

肖峻，张苗苗，祖国强，等 . 配电系统安全域的体积［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 8 ）： 2222 - 2231 .

XIAO Jun ， ZHANG Miaomiao ， ZU Guoqiang ， et al . Volume of distribution system security region ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 8 ）： 2222 - 2231 .

舒印彪，张智刚，郭剑波，等 . 新能源消纳关键因素分析及解决措施研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 1 ）： 1 - 9 .

SHU Yinbiao ， ZHANG Zhigang ， GUO Jianbo ， et al . Study on key factors and solution of renewable energy accommodation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 1 ）： 1 - 9 .

牛东晓，李建锋，魏林君，等 . 跨区电网中风电消纳影响因素分析及综合评估方法研究［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 4 ）： 1087 - 1093 .

NIU Dongxiao ， LI Jianfeng ， WEI Linjun ， et al . Study on technical factors analysis and overall evaluation method regarding wind power integration in trans-provincial power grid ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 4 ）： 1087 - 1093 .

LI B K ， LIANG Y S ， WANG G ， et al . A control strategy for soft open points based on adaptive voltage droop outer-loop control and sliding mode inner-loop control with feedback linearization ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2020 ， 122 ： 106205 .

李鹏，习伟，蔡田田，等 . 数字电网的理念、架构与关键技术［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 14 ）： 5002 - 5017 .

LI Peng ， XI Wei ， CAI Tiantian ， et al . Concept， architecture and key technologies of digital power grids ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 14 ）： 5002 - 5017 .

王成山，王瑞，于浩，等 . 配电网形态演变下的协调规划问题与挑战［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 8 ）： 2385 - 2396 .

WANG Chengshan ， WANG Rui ， YU Hao ， et al . Challenges on coordinated planning of smart distribution networks driven by source-network-load evolution ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 8 ）： 2385 - 2396 .

马钊，张恒旭，赵浩然，等 . 双碳目标下配用电系统的新使命和新挑战［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2022-06-22 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220620.1355.010.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220620.1355.010.html .

MA Zhao ， ZHANG Hengxu ， ZHAO Haoran ， et al . New mission and challenge of power distribution and consumption system under dual-carbon target ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2022-06-22 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220620.1355.010.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20220620.1355.010.html .

刘一兵，吴文传，张伯明，等 . 基于混合整数二阶锥规划的三相有源配电网无功优化［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 15 ）： 58 - 64 .

LIU Yibing ， WU Wenchuan ， ZHANG Boming ， et al . Reactive power optimization for three-phase distribution networks with distributed generators based on mixed integer second-order cone programming ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 15 ）： 58 - 64 .

LI P ， JI H R ， WANG C S ， et al . Optimal operation of soft open points in active distribution networks under three-phase unbalanced conditions ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 380 - 391 .

WANG J ， ZHOU N ， WANG Q . Data-driven stochastic service restoration in unbalanced active distribution networks with multi-terminal soft open points ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2020 ， 121 ： 106069 .

徐晋，汪可友，李国杰 . 电力电子设备及含电力电子设备电力系统实时仿真研究综述［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3 - 17 .

XU Jin ， WANG Keyou ， LI Guojie . Review of real-time simulation of power electronic devices and power systems integrated with power electronic devices ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3 - 17 .

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