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含分布式电源配电网的孤岛划分

更新时间:2016-07-05

近年来,国内外众多专家学者对孤岛划分问题进行了深入研究[1].易新、陆于平[2]提出了以DG为中心,在满足孤岛运行功率平衡的要求下,采用启发式搜索策略进行孤岛划分的方法.丁磊、潘贞存、丛伟[3]根据配电网的辐射状结构及故障恢复特点,提出利用具有层次特性的有根树模型对分布式配电系统进行孤岛划分的方法.有研究者[4]提出了一种基于负荷可控性和优先等级的孤岛划分策略,此方法形成的孤岛规模较大,网损较大.董晓峰、陆于平[5]提出了基于Prim算法的配电网孤岛划分方法,将孤岛划分问题转化为求取连通图的最小生成树,此方法考虑了联络开关的影响以及功率平衡,但未考虑远离变电站的原则,这就有可能使DG不能发挥最大优势.刘宗歧、鲍巧敏、孙春山等[6]利用改进的Kruskal算法进行孤岛划分,该方法确保了最大范围恢复供电.随着大量DG和微网并入传统配电网,网络结构将变得越来越复杂,基于树形算法的孤岛划分方法可能不再简单易行.

社团结构作为复杂网络的一个重要特征,其研究已经有很长历史了,并且复杂网络社团理论已经在电力系统领域得到了应用[7-9].因此,本文将社团结构理论引入到孤岛划分的研究中,提出了基于社团结构的孤岛划分算法.首先构建社团结构明显的含分布式电源配电网络的最邻近连通图,此过程不仅使接下来的孤岛划分工作简单易行,而且可以有效地减少故障恢复时的网损;然后利用社团结构理论中的Newman快速划分算法对含DG的配电网进行孤岛划分,此方法不再依赖于树形算法,对复杂的网络结构有更强的适用性.在孤岛划分过程中,本文满足了孤岛划分的各种约束和原则,充分考虑到了负荷的可控性、环网结构、网络损耗等因素对孤岛划分的影响,在保证尽可能多的负荷供电时,兼顾了对网损的控制,实现了从孤岛模式向并网模式的快速转换.

1 含DG配电网的拓扑模型构建

1.1 层次图构建

将含DG的配电网进行分层,构建其层次图.以图1包含DG的7节点配电系统为例,从图中可以看出各个负荷均是连接在母线上的,母线所在位置可以更加清晰地反映与变电站的距离.因此,将母线抽象成节点,对母线进行分层,负荷节点的层次等于与之连接的母线层次.根据母线和原系统的功率流向以及远离变电站的负荷优先被划入孤岛的原则,从上往下依次对图1母线进行分层.

在纳平山我见到的这个葬礼,据当地人介绍,还是传统的做法。在高良乡苗族村寨,这样的葬礼习俗,依然普遍,只是各支系(青苗、白苗)和各家族之间有细微差别而已。

1 包含DG7节点配电系统

Fig.1 7-bus distribution system with DGs

图1的层次图如图2所示.由于L7与Bus6相连,L8、L9与Bus7相连,Bus6、Bus7位于第5层,因此L7、L8、L9为第5层负荷,同理L5、L6为第4层负荷,L3、L4为第3层负荷,L1、L2为第2层负荷.

2 包含DG7节点配电系统的层次图

Fig.2 Hierarchical graph of 7-bus distribution system with DGs

1.2 最邻近矩阵构建

对于每一个负荷而言都可以找到一个最邻近(负荷到DG的网损最小,假设联络开关闭合)的DG,例如图1包含DG的7节点配电系统,负荷L8的最邻近DG为DG5,L6的最邻近DG为DG2.下面以图1为例说明最邻近矩阵A的构建方法.

量取30 mL酒于分液漏斗中,加入纯净水降度至5%vol,加入适量NaCl饱和。再加入50 mL CH2Cl2,振荡萃取20 min,收集有机相;重复以上步骤1次,合并有机相,无水Na2SO4干燥,温和氮气吹扫浓缩至0.5 mL。

(1)简化图形,将连接在同一母线上的DG合并,例如可以将图1中的DG3、DG4合并成一个DG3,4.

(2)利用Dijkstra最短路径算法确定每个负荷的最邻近DG,并设此负荷与其最邻近DG邻接.

(3)确定最邻近矩阵元素值,设邻近矩阵为A,aij为矩阵元素.当节点ij均为负荷节点,aij=0;当节点i=j时,aij=0;当节点ij仅有一个节点为负荷节点,且另外一个节点为负荷节点的最邻近DG节点时,aij=1;当节点ij仅有一个节点为负荷节点,且另外一个节点不是负荷节点的最邻近DG节点时,aij=0.当节点ij均为DG时,只要两DG之间彼此相互连通,aij=1,否则aij=0.

受传统教学观念的影响,教师在进行语文课堂教学的过程中,以教师为课堂教学的中心,忽略了学生在课堂教学中的主体地位,导致学生在课堂中的参与感不强,降低了学生对语文学习的兴趣,不利于学生语文成绩的提高。在传统的语文课堂教学中,由于缺乏创新实践性,“灌输式”的教学方式,忽略了学生对课堂知识掌握情况的了解,从而降低了课堂教学的效率。

最邻近矩阵A可以连通图的形式表示出来,在矩阵A中,1表示两节点之间相连,0表示不相连.

1.3 节点和边权值的确定

图4中椭圆圈出的部分是停电部分,剩余部分就是得到的最优孤岛划分方案,可以清楚地看出,利用改进Newman快速算法很好地解决了基于环网结构的含DG配电网的孤岛划分问题,保证了重要负荷优先供电,使DG得到了充分利用.另外,当故障排除后,孤岛区域可以通过重合闸等装置快速并网,从而实现从孤岛模式向并网模式的快速转换.

随着寺庙文化、祠堂文化、民间信仰与祭祀文化的兴起,雕刻艺术作为这些特殊场所的有机组成部分被广泛地应用。从其艺术所表现的题材内容上看,它体现了中华民族相对稳定的思想观念、思维模式、价值取向、道德情操、生产生活方式、礼仪制度、风俗习惯、宗教信仰、文学艺术和教育科技等多层面的内容。它是时代、思想、感情、审美观念的结晶,是中国社会发展的形象化的记录。因此,无论是作为大型建筑附体的装饰性雕刻,还是作为具有独立审美价值的个体雕刻作品,它与传统书画类作品所承载的民族文化信息具有同等的历史和时代价值。而由此我们可以清晰地看到它们所拥有的共同文化渊源。

(1)

③线路和变压器负载电流不越限.这一约束要求解列后形成的孤岛必须满足线路和变压器负载电流不超过设备的额定容量.

然后再确定节点权值:(1)令负荷节点Li的权值等于Wi,由于Wi大小体现出了负荷等级、负荷大小、负荷层次,因此它也同样反映出了负荷综合重要程度,即负荷恢复供电的次序,Wi越大,越要优先供电;(2)DGi节点的权值为与之相连的所有边权值的总和.

2 孤岛划分算法

2.1 社团结构简介

若社团G满足上述约束条件,则生成新社团G,否则需重新选定两个社团GiGj进行合并.

2.2 模块度Q函数

wi是指加权网络(指含DG的配网最邻近连通图)节点i的权值,它等于与节点i相连接的所有边的权值的总和,wj也是这样.W是指网络边的总权值,Wij表示边lij的权值.

(2)

其中A为网络邻接矩阵,

试验地区豇豆获得1 875 kg/hm2的产量,种植密度、氮肥、磷肥和钾肥的最优取值范围为:种植密度为120 465~128 295 株/hm2,施N 40.49~54.66 kg/hm2,施P2O5 42.92~56.24 kg/hm2,施K2O 57.91~65.93 kg/hm2。

δ(Ci,Cj)为克罗内克符号,

但上述Q函数只适用于无权网络,然而智能配电网为加权网络,网络中的权重具有实际意义,因此必须根据智能配电网特点,定义反映电气特性的加权模块度Q函数[12].为此设定模块度Q函数为:

(3)

为了定量地描述网络中的社团,衡量网络社团结构的划分,Girvan和Newman定义了模块度Q函数.模块度Q的表达式为[11]

为检验竞赛教学法对学生体育课堂学习效果的影响,假设竞赛教学法对学生掌握课堂内容有积极影响。实验前排除其他无关变量因素的影响,随机选取水平二小学三年级两个班的学生作为实验对象,每班学生各为40人。随机选取一个班作为实验班,采用竞赛教学法进行立定跳远、50米快速跑、一分钟跳绳、一分钟仰卧起坐的授课;另一班级作为对照班采用传统教法,按照教学大纲要求进行相同内容的授课,授课时间为六周,每周三课时教学,六周共计十八课时。比较选择不同教学方法下的体育课堂中学生的学习掌握情况。

2.3 基于Newman快速算法的配电网孤岛划分

参考Newman快速算法,并结合智能配电网自身特点,建立基于社团挖掘理论的智能配电网最优孤岛划分模型.

对于含有N个节点的,含DG的配网最邻近连通图而言,例如图3,算法执行分为以下几个步骤:

(1)初始化:将含有N个节点(其中包括负荷节点Li和DGi节点)的配网邻接连通图初始化为N个社团,即每个节点各自为一个社团,值得注意的是有的社团节点为负荷,有的是分布式电源DG.根据模块度Q函数的定义:

(4)

wi是指加权网络(指含DG的配网最邻近连通图)节点i的权值,它等于与节点i相连接的所有边的权值的总和,wj也是这样.W是指网络边的总权值,Wij表示边lij的权值.可以知道模块度Q=0.

(2)合并:依次合并有边相连的两个社团GiGj,计算合并后的模块性Q,选择使Q增大最多的合并方式进行社团合并.设合并后的社团为GG要满足以下约束:

假设故障发生在Bus1上,下面利用DG对部分负荷进行恢复供电,即进行孤岛划分.

(5)

式中,PGi为社团G中DG发电总容量;PLj为社团G用电负荷总容量.

要征服中国,必须征服人心,中国人心是什么?是千百年形成的儒家文化根基,尊孔还是毁孔,其实是日本欲征服人心的选项。

②RLC约束(传输线安全约束):通过社团G内各线路及变压器等设备的负荷应在稳态安全约束范围内.

|Peij|eijEs<αPrated_eij

(6)

式中,α是裕度系数;Prated_eij是边eij所代表的线路或变压器的最大额定容量.

式中,Wi为连接到负荷Li的边i的权值;Si为负荷Li的负荷等级权值,负荷越重要,权值Si越大,因此设定一级负荷,Si=3;二级负荷,Si=2;三级负荷,Si=1;LNi为负荷Li大小经标准化处理后的标准值,LNi=0~1,当负荷等级相同时,负荷较小的优先供电,这样可以使更多数量负荷恢复供电,因此,LNi=(Lmax-Li)/(Lmax-Lmin),Lmax为所有负荷中最大的负荷值,Lmin为最小负荷值,可以看出负荷越小,LNi越大;depth(vi)为与边i相连的负荷Li所在的层次,n为配电系统的总层次.λ1λ2λ3为负荷等级权值、负荷大小、负荷层次在指标中所占的比重,由于边权值的大小由负荷等级、负荷大小、负荷层次三个因素确定,所以,λ1+λ2+λ3=1;负荷等级权值体现了负荷对供电可靠性的要求,对权值高的负荷停止供电会造成重大经济损失.因此,在恢复供电时,无论负荷大小、负荷层次为多少,都必须首先保证等级权值高的负荷优先恢复供电.这就要求负荷等级在指标中所占的比重大于负荷大小、负荷层次在指标中所占的比重之和,即λ1>λ2+λ3,在此取λ1=0.6,负荷大小、负荷层次在指标中所占的比重相当,则取λ2=λ3=0.2.

Imaxij<Iratedij

(7)

Imaxij为线路和变压器上的最大电流,Iratedij为其额定电流.

通过对复杂网络性质的的物理意义和数学特性的深入研究,人们发现许多网络都有一个共同性质,即社团结构.每个社团内部的节点之间的连接相对非常紧密,社团之间节点的连接相对稀疏,社团的自治,自组织性也是其一大特点.社团划分作为社团结构研究的一个分支,研究学者提出了众多算法,目前最流行的是Newman快速算法[10],此算法是在GN分裂算法的基础上提出来的一种新的算法,它的算法复杂度要优于GN算法,可以弥补传统分裂算法的不足.本文研究的智能配电网孤岛与社团有很大相似性,孤岛内部能量传输相对紧密,孤岛内电源和负荷可以形成能量传输整体,保证其内部负荷正常运行,具有自治、自组织能力,因此可以借鉴Newman快速算法,结合实际的智能配电网的特点,选择适当的社团划分方法和评价指标,建立基于社团挖掘理论的智能配电网最优孤岛划分模型.

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0统计软件处理。计量资料以表示,均数间比较采用t检验,计数资料组间比较采用χ2检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

(3)终止条件:判断各个社团内负荷与DG容量是否整体满足下面约束:

MAX约束(最大孤岛约束):为提高供电可靠性,应使孤岛范围最大.

(9)

式中,R为未接入DG时故障引起的失电负荷数;yk为负荷恢复状态.

这里值得注意的是,在恢复负荷供电时,必须按照负荷权重大小次序进行恢复供电,如果某些负荷超出了最邻近DG的供电能力,那么就利用次邻近DG对其进行恢复供电.

3 实例验证与分析

图3所示为含DG的配网系统,其中负荷箭头类型代表不同的负荷等级,虚箭头代表三级负荷,细实箭头代表二级负荷,粗箭头代表一级负荷.

3 DG典型配电系统

Fig.3 A typical distribution system with DGs

①PBC约束(电力平衡约束):为使社团内供用电功率平衡,DG发电总容量应大于用电负荷总容量.

3.2 加入石墨烯的Fenton反应中,最佳pH值由4提高至6;石墨烯加入量为3 mg/L时废水处理效果最佳;H2O2的加入量为7 mL/L时,可达到较好的废水处理效果及经济性。

(1)利用权值计算公式计算系统负荷以及对应的边权值,计算结果如表1.

1 负荷与DG权值

Table 1 the weight of Loads and DGs

负荷等级权值负荷大小层次综合权值负荷等级权值负荷大小层次综合权值L2230.571L1230.6160.951428L2030.9170.925454L330.7340.872467L2431.3470.847272L831.240.787012L2520.6570.772727L231.3240.765194L2320.7170.761818L1320.8360.711428L1921.0970.692727L1121.2160.642337L420.940.641558L1421.4160.605974L1621.660.571428L621.340.568831L1510.5560.562337L2610.7270.56L2110.7470.556363L510.640.496103L1811.170.490909L1710.9760.485974L910.7740.465194L1011.3360.420519L711.140.405194L111.5140.330649DG12DG22DG32DG42DG52DG62.5DG71DG83DG92

(2)利用改进的Newman快速算法进行孤岛划分,结果如图4所示.

4 DG配电网系统故障后孤岛划分方案

Fig.4 Islanding scheme of a distribution system with DGs in fault condition

含DG配网的最邻近连通图包含两类节点,即负荷节点和DG节点;还包含两类边,即DG节点与负荷节点构成的边、DG节点之间构成的边.这两类边和节点,其构成方式不同,对权值的确定方法也不同.在设定节点和边权值时,需要考虑重要负荷优先供电原则、最大负荷原则(保证最大范围恢复供电,使DG得到充分利用),以及前面提到的远离变电站原则.为此需将负荷等级、负荷大小、负荷所在层次作为设定节点和边权值的重要考虑因素,于是,连接DG节点与负荷节点的边的权值可由公式(1)表示.

4 结语

该孤岛划分方法的特点主要在于:(1)基于复杂网络社团结构的孤岛划分方法充分考虑到了配电网环网架构和开环运行的特点,划分方法灵活简便,保证了重要负荷优先供电,同时各个DG都充分发挥了自己的作用,使孤岛范围尽可能的大.(2)在孤岛划分过程中,每一步都进行了传输线安全约束检验,确保了孤岛及配电网的安全稳定运行,保证了电能质量.

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宪法适应性发展的理想状态是完善宪法适应机制,使宪法与时俱进,更加适应社会发展需要。但在社会快速变革、其他应变机制发展滞后的背景下,宪法发展偏离正常轨道的“非常态发展”状态便呈现出来,这就是“良性违宪”。良性违宪是指有些事件表面看似违宪,而实际上却符合历史发展趋势。违宪事件大多在地方自发萌芽,改革之初顶着“违宪”帽子,改革成果则让人们尝到了甜头,因而使人们鼓起了冒天下之大不韪的勇气,从凤阳县小岗村土地“大包干”,到深圳特区土地使用权拍卖,再到私有经济飞速发展,都在一定程度上违反了当时宪法的规定,却极大地促进了社会生产力发展[3]。改革势不可挡,改革与宪法谁让步成为一个尖锐问题。

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安徽油茶栽培历史悠久,油茶主要分布在皖南山区和大别山区。进入21世纪后,安徽地区油茶得到了快速发展,其中安徽省精制油茶公司有30家左右,所生产的油茶销往沿海经济发达城市,还有一部分出口国外。有关政府部门对于安徽地区的油茶极为重视,给予了一定的政策支持。

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可是,没想到,老秦有过一段婚姻,因为感情不合离了。女儿判给了他,还不满一岁。乡下教师的工资很低,老秦把老乡做的扫把买来去桂林卖,搭生活用。这让我想起小时候挑柴火卖。有时候,他还用摩托车搭客人到山里来玩儿,能挣十几块。但这个活儿比较稀有。摩托车是借钱买的,债还没还完。

[12] 王林,戴冠中.复杂网络中的社区发现——理论与应用[J].科技导报,2005,23(8):62-66.

婚纱摄影的艺术性表现在对美的追求,对幸福主题的表达上,在美的基础上做到“真”。一些创作者对婚纱摄影本质的正确把握和丰富的想象力,突破了传统婚纱摄影的概念和惯用的拍摄手法,给人带来愉悦的精神享受。比如香港摄影师蔡敏亮的婚礼摄影作品,大环境空间和画龙点睛的人物主体,沉实的色彩和自然光的运用,已然形成自己个人独特的风格,让人看到具有情节性的精神内容,从众多婚纱摄影作品中脱颖而出。在接下来的很长一段时间,高端婚礼摄影兴起,仿纪实的拍摄手法风靡开来。

张东生
《沧州师范学院学报》2018年第1期文献

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