Terminal Voltage Overlimit Mitigation for Low-voltage Distribution Network Based on Coordinated Active and Reactive Power Control of Soft Open Point

ZHOU Jianqiao; ZHANG Jianwen; XI Dongmin; ZHANG Aozhe; ZHANG Weipeng; CAI Xu

doi:10.7500/AEPS20221030008

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Terminal Voltage Overlimit Mitigation for Low-voltage Distribution Network Based on Coordinated Active and Reactive Power Control of Soft Open Point

Special Topic onFlexible Interconnection and Morphological Evolution of Smart Distribution Networks | 更新时间：2025-06-16

- Terminal Voltage Overlimit Mitigation for Low-voltage Distribution Network Based on Coordinated Active and Reactive Power Control of Soft Open Point
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 6, Pages: 110-122(2023)
- 作者机构：
  
  1.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学),上海市 200240
  2.内蒙古能源发电投资集团有限公司,内蒙古自治区呼和浩特市 010090
  3.内蒙古工业大学电力学院,内蒙古自治区呼和浩特市 010051
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52107200);Department of Science and Technology of Inner Mongolia Autonomous Region(2020GG0299);China Southern Power Grid Company Limited(GDKJXM20210204)
- DOI：10.7500/AEPS20221030008
  CLC：
- Received：30 October 2022，
  
  Revised：2023-01-27，
  
  Published Online：16 February 2023，
  
  Published：25 March 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
周剑桥,张建文,席东民等.基于SOP有功-无功协同的低压配电网末端电压越限治理[J].电力系统自动化,2023,47(6):110-122.

ZHOU Jianqiao,ZHANG Jianwen,XI Dongmin,et al.Terminal Voltage Overlimit Mitigation for Low-voltage Distribution Network Based on Coordinated Active and Reactive Power Control of Soft Open Point[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(6):110-122.
周剑桥,张建文,席东民等.基于SOP有功-无功协同的低压配电网末端电压越限治理[J].电力系统自动化,2023,47(6):110-122. DOI： 10.7500/AEPS20221030008.

ZHOU Jianqiao,ZHANG Jianwen,XI Dongmin,et al.Terminal Voltage Overlimit Mitigation for Low-voltage Distribution Network Based on Coordinated Active and Reactive Power Control of Soft Open Point[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(6):110-122. DOI： 10.7500/AEPS20221030008.

摘要

分布式电源具有出力波动性，且接入位置分布不均，其高比例、规模化接入低压配电网将引发线路末端电压越限问题，如何充分利用配电一次设备对配电网的调节能力实现快速灵活调压是提升配电网对分布式电源消纳能力的关键。文中基于智能软开关(SOP)构建了柔性互联配电网，并提出一种基于SOP有功-无功协同的调压方案，相比于现有的储能系统有功调压和设备无功调压方案，在同等装置容量下具备最佳的电压调节性能，可大幅提升配电网对分布式电源的消纳能力。由于SOP的有功功率传递会同时影响互联线路电压，依据各馈线末端固有电压水平划分配电网运行模态，有机结合SOP内部储能装置，提出基于SOP多模态协同的调压控制策略，可同时实现互联配电线路的末端电压越限治理，且该方案可灵活推广应用到多端柔性互联场景。通过所搭建的柔性互联配电网仿真模型，验证了所提控制策略的可行性和有效性。

Abstract

The power of distributed generator fluctuates and the distribution in tegration location is uneven. Its high proportion and large-scale integration to the low-voltage distribution network will lead to the problem of voltage overlimit at the end of the feeder

so how to make full use of the regulation capability of the distribution primary equipment to achieve rapid and flexible voltage regulation is the key to improve the accommodation ability of the distribution network to the distributed generators. This paper builds a flexible interconnected distribution network based on soft open point (SOP) and proposes a voltage regulation scheme based on coordinated active and reactive control of SOP

which has the best voltage regulation performance compared to existing reactive-power-based voltage regulation scheme of the energy storage system and active-power-based voltage regulation scheme of equipment

and can significantly increase the capacity of the distribution network to accommodate distributed generators. Since the active power transmission of SOP will affect the voltage of the interconnection line at the same time

the distribution network operation modes are divided according to the inherent voltage level at the end of each feeder

and the internal energy storage device of SOP is organically combined to propose a voltage regulation control strategy based on multi-modal coordination of SOP

which can simultaneously achieve the voltage overlimit mitigation at the end of interconnected distribution lines. This scheme can be flexibly extended to the multi-terminal flexible interconnection scenario. The feasibility and effectiveness of the proposed control strategy are verified by the built simulation model of the flexible interconnected distribution network.

关键词

Keywords

references

苏向敬，彭赫，米阳，等 . 基于线性规划的中低压不平衡配电网电压无功实时优化［J/OL］. 电网技术： 1 - 14 ［ 2022-12-23 ］. http：//www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DWJS20221223 003.htm http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DWJS20221223003.htm .

SU Xiangjing ， PENG He ， MI Yang ， et al . Linear programming based real-time volt-var optimization of unbalanced MV-LV distribution networks ［J/OL］. Power System Technology ： 1 - 14 ［ 2022-12-23 ］. http：//www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DWJS20221223003.htm http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DWJS20221223003.htm .

LI J F ， SONG X H ， ZHANG Y ， et al . Operation optimization of active distribution network considering maximum consumption of distributed generation ［C］// 2019 IEEE 8th International Conference on Advanced Power System Automation and Protection （APAP）， October 21-24 ， 2019 ， Xi’an， China ： 1053 - 1057 .

黄雨涵，丁涛，李雨婷，等 . 碳中和背景下能源低碳化技术综述及对新型电力系统发展的启示［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （增刊1 ）： 28 - 51 .

HUANG Yuhan ， DING Tao ， LI Yuting ， et al . Decarbonization technologies and inspirations for the development of novel power systems in the context of carbon neutrality ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ Supplement 1 ）： 28 - 51 .

董逸超，王守相，闫秉科 . 配电网分布式电源接纳能力评估方法与提升技术研究综述［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 7 ）： 2258 - 2266 .

DONG Yichao ， WANG Shouxiang ， YAN Bingke . Review on evaluation methods and improvement techniques of DG hosting capacity in distribution network ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 7 ）： 2258 - 2266 .

KOTSONIAS A ， ASPROU M ， HADJIDEMETRIOU L ， et al . Voltage regulation under unbalanced power flow in active four-wire low voltage distribution grids ［C］// 2022 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe （ISGT-Europe）， October 10-12 ， 2022 ， Novi Sad， Serbia ： 1 - 5 .

XIE Q Q ， HUA Y Z ， XU L L . Review on voltage regulation techniques via flexible resources in power distribution systems ［C］// 2021 International Conference on Power System Technology （POWERCON）， December 8-9 ， 2021 ， Haikou， China ： 850 - 855 .

仇成，李新聪，夏敏浩，等 . 基于BTB-VSC的柔性互联型低压配电网及其末端电压质量治理方案［J］. 可再生能源， 2022 ， 40 （ 1 ）： 94 - 100 .

QIU Cheng ， LI Xincong ， XIA Minhao ， et al . End-line voltage control of flexible interconnected distribution grid based on back-to-back voltage source converter ［J］. Renewable Energy Resources ， 2022 ， 40 （ 1 ）： 94 - 100 .

卢毓东，谢祥颖，刘周斌，等 . 基于储能电源的配电网末端电压改善方法［J］. 电网与清洁能源， 2019 ， 35 （ 6 ）： 28 - 33 .

LU Yudong ， XIE Xiangying ， LIU Zhoubin ， et al . Improvement of distribution network terminal voltage based on energy storage power source ［J］. Power System and Clean Energy ， 2019 ， 35 （ 6 ）： 28 - 33 .

王子凌，周金辉，陈铭，等 . 计及有载调压的高光伏渗透率配电网储能优化配置［J］. 电力系统及其自动化学报， 2020 ， 32 （ 8 ）： 123 - 129 .

WANG Ziling ， ZHOU Jinhui ， CHEN Ming ， et al . Optimal configuration of energy storage for high PV permeability distribution network with on-load voltage regulation ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2020 ， 32 （ 8 ）： 123 - 129 .

田宇，黄婧，谢枭，等 . 主动配电网无功补偿和OLTC鲁棒多目标优化配置［J/OL］. 中国电力： 1 - 13 ［ 2022-08-05 ］. https：//read.cnki.net/web/Journal/Article/ZGDL20210707000.html https://read.cnki.net/web/Journal/Article/ZGDL20210707000.html .

TIAN Yu ， HUANG Jing ， XIE Xiao ， et al . Multi-objective optimal allocation of reactive compensation and OLTC in active distribution network ［J/OL］. Electric Power ： 1 - 13 ［ 2022-08-05 ］. https：//read.cnki.net/web/Journal/Article/ZGDL202107 07000.html https://read.cnki.net/web/Journal/Article/ZGDL20210707000.html .

路怡，江道灼，梁一桥，等 . 一种抑制含光伏电源配电网电压越限的方法［J］. 电力建设， 2020 ， 41 （ 11 ）： 87 - 93 .

LU Yi ， JIANG Daozhuo ， LIANG Yiqiao ， et al . A method for suppressing voltage beyond limits in distribution network with photovoltaic power sources ［J］. Electric Power Construction ， 2020 ， 41 （ 11 ）： 87 - 93 .

俞智鹏，汤奕，戴剑丰，等 . 基于有功自适应调整的光伏电站无功电压控制策略［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 5 ）： 1900 - 1907 .

YU Zhipeng ， TANG Yi ， DAI Jianfeng ， et al . Voltage/Var control strategy of PV plant based on adaptive adjustment of active power ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 5 ）： 1900 - 1907 .

马宁，徐永海，何志轩 . 基于逆变器自适应功率控制的光伏并网点治理策略［J］. 电力系统及其自动化学报， 2022 ， 34 （ 2 ）： 100 - 107 .

MA Ning ， XU Yonghai ， HE Zhixuan . Mitigation strategy at photovoltaic grid-connected point based on adaptive power control of inverter ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2022 ， 34 （ 2 ）： 100 - 107 .

SEO J ， CHA H J . A new reactive power compensation method for voltage regulation of low voltage distribution line ［C］// 2021 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition （APEC）， June 14-17 ， 2021 ， Phoenix， USA ： 2681 - 2685 .

刘欢欢，符杨，苏向敬，等 . 带蓄电池储能系统的DSTATCOM有功无功联合优化控制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 1 ）： 134 - 141 .

LIU Huanhuan ， FU Yang ， SU Xiangjing ， et al . Joint optimization control of active and reactive power for DSTATCOM with battery energy storage system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 1 ）： 134 - 141 .

KREIN P T ， GALTIERI J A . Active management of photovoltaic system variability with power electronics ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2021 ， 9 （ 6 ）： 6507 - 6523 .

JAMROEN C ， DECHANUPAPRITTA S . Coordinated control of battery energy storage system and plug-in electric vehicles for frequency regulation in smart grid ［C］// 2019 IEEE PES GTD Grand International Conference and Exposition Asia （GTD Asia）， March 19-23 ， 2019 ， Bangkok， Thailand ： 286 - 291 .

YANG M ， PEI X J ， LI Y Z . Multi-port coordinated control strategy of SOP in distribution network ［C］// 2020 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition （APEC）， March 15-19 ， 2020 ， New Orleans， USA ： 2333 - 2337 .

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 .

胡鹏飞，朱乃璇，江道灼，等 . 柔性互联智能配电网关键技术研究进展与展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 8 ）： 2 - 12 .

HU Pengfei ， ZHU Naixuan ， JIANG Daozhuo ， et al . Research progress and prospects of key technologies of flexible interconnected smart distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 2 - 12 .

赵国鹏，刘思远，周昕炜，等 . 基于柔性多状态开关的配电网电压波动平抑策略［J］. 高电压技术， 2020 ， 46 （ 4 ）： 1152 - 1160 .

ZHAO Guopeng ， LIU Siyuan ， ZHOU Xinwei ， et al . Voltage fluctuation suppression strategy based on the flexible multi-state switch in distribution network ［J］. High Voltage Engineering ， 2020 ， 46 （ 4 ）： 1152 - 1160 .

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 .

TAN Z K ， XU Y T ， YUAN X F ， et al . Research on the peak load shifting technology of flexible interconnected distribution network based on SNOP ［C］// 8th Renewable Power Generation Conference （RPG 2019）， October 24-25 ， 2019 ， Shanghai， China ： 1 - 6 .

郑焕坤，石甜静 . 基于智能软开关和无功补偿装置的配电网双层优化［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 19 ）： 117 - 123 .

ZHENG Huankun ， SHI Tianjing . Bi-level optimization of distribution network based on soft open point and reactive power compensation device ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 19 ）： 117 - 123 .

蔡永翔，唐巍，徐鸥洋，等 . 含高比例户用光伏的低压配电网电压控制研究综述［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 1 ）： 220 - 229 .

CAI Yongxiang ， TANG Wei ， XU Ouyang ， et al . Review of voltage control research in LV distribution network with high proportion of residential PVs ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 1 ）： 220 - 229 .

陈慈萱 . 电气工程基础［M］. 2版 . 北京：中国电力出版社， 2012 ： 126 - 127 .

CHEN Cixuan . Fundamentals of electrical engineering ［M］. 2nd ed . Beijing ： China Electric Power Press ， 2012 ： 126 - 127 .

YOU R ， LU X N . Voltage unbalance compensation in distribution feeders using soft open points ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2022 ， 10 （ 4 ）： 1000 - 1008 .

王楠，刘星廷，王海旗 . 电网电压不平衡条件下光伏并网逆变器的控制策略［J］. 山西电力， 2022 （ 5 ）： 52 - 57 .

WANG Nan ， LIU Xingting ， WANG Haiqi . Study on control strategy of photovoltaic grid-connected inverter under unbalanced grid voltage ［J］. Shanxi Electric Power ， 2022 （ 5 ）： 52 - 57 .

于程皓，王玉斌，李厚芝 . 基于高压碳化硅器件的三相固态变压器拓扑及其在电网电压不平衡下的控制［J］. 电工技术学报， 2017 ， 32 （增刊2 ）： 111 - 118 .

YU Chenghao ， WANG Yubin ， LI Houzhi . The three-phase solid state transformer topology based on high-voltage SiC device and control strategy under unbalanced grid voltages ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2017 ， 32 （ Supplement 2 ）： 111 - 118 .

竹映铖 . 光伏输出功率短期预测及含光伏配电网的无功优化研究［D］. 天津：河北工业大学， 2021 .

ZHU Yingcheng . Research on short-term forecast of photovoltaic output power and reactive power optimization of photovoltaic grid ［D］. Tianjin ： Hebei University of Technology ， 2021 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Calculation Method for Electric Vehicle Hosting Capacity of Flexibly Interconnected Distribution Network Considering Traffic Flow

Total Supply Capability of Distribution Network Considering Flexible Interconnection of Low-voltage Distribution Station Areas

Optimal Regulation and Control Strategy for Flexible Interconnected Distribution Network Considering Loss Characteristics of Transformers and Soft Open Points

Related Author

XI Dongmin

ZHANG Aozhe

ZHANG Weipeng

CAO Jiachen

ZHANG Shenxi

ZHANG Lu

LIU Wenliang

CAO Yi

Related Institution

Inner Mongolia Energy Investment Group Co., Ltd.

School of Electrical Engineering, Inner Mongolia University of Technology

Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion, Ministry of Education (Shanghai Jiao Tong University)

College of Information and Electrical Engineering, China Agricultural University

Xiamen Power Supply Company of State Grid Fujian Electric Power Co., Ltd.

⁰