电网技术

特约专稿

  • 中国特色、全国统一的电力市场关键问题研究(1):国外市场启示、比对与建议

    丁一;谢开;庞博;李竹;郭立邦;

    随着新一轮电力体制改革的推进,促进电力资源跨区域优化配置,构建"统一开放,竞争有序"的全国统一的电力市场将成为我国电力市场建设的终极目标。欧洲与美国作为电力市场建设的先行者,其市场化改革与交易范围整合扩大的相关经验和做法可对我国电力市场建设带来一定的启示与借鉴。文章通过回顾欧洲统一电力市场与美国区域电力市场的发展现状、演化路径和市场建设过程中面临的关键问题与相应解决方法,从政治背景、技术条件、市场驱动力、组织机构与电网架构等方面与我国电力市场的建设条件进行对比分析,探究市场演化背后的内在逻辑。最后结合我国的相应情况,提出欧洲、美国电力市场对建设中国特色、全国统一的电力市场的启示与建议。

    2020年07期 v.44;No.440 2401-2410页 [查看摘要][在线阅读][下载 894K]
  • 数据驱动技术在虚拟电厂中的应用综述

    李昭昱;艾芊;张宇帆;殷爽睿;孙东磊;李雪亮;

    虚拟电厂(virtualpowerplant,VPP)作为电力市场下促进可再生能源消纳、应对能源分布不均的重要运营模式,近年来得到迅速发展。同时,国家电网逐渐普及配网量测装置,并推进通信网络建设,其与VPP的聚合及通信内核紧密融合,为VPP带来了新特点、新模式、新方法。鉴于此,探讨VPP的内涵、特性、功能及工程示范;深入分析大数据背景下VPP呈现出的新特点、新型构成主体及发展关键技术;基于海量广域实时数据,进一步研究数据驱动方法在VPP构成主体及外部环境预测、优化调控策略及电力市场分析3个角度的应用现状。

    2020年07期 v.44;No.440 2411-2419页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K]

面向新一代电力系统和能源互联网的人工智能技术

  • 基于数据管护理论的能源互联网数据资产治理方法及关键问题研究

    曾鸣;许彦斌;王晟嫣;方程;董厚琦;沈亮;

    随着数据经济时代的到来,能源互联网中积累的海量数据资产将成为助力能源安全新战略以及能源电力企业发展新动能打造的关键要素。作为一种用于信息资源治理的模式,数据管护理论的应用可为能源互联网下数据资产治理水平提升提供相应借鉴与参考。在概述与分析数据管护理论概念与应用场景特征的基础上,论证了数据管护理论与能源互联网的兼容性,并考虑能源互联网数据资产治理的特点,构建了贯穿数据全生命周期的能源互联网数据管护体系。最后,基于所提出的数据管护体系,进一步分析研究了能源互联网数据治理过程中的关键问题。

    2020年07期 v.44;No.440 2420-2429页 [查看摘要][在线阅读][下载 459K]
  • 数据驱动的配电网分布式光伏承载力评估技术研究

    梁志峰;夏俊荣;孙檬檬;周昶;

    分布式光伏在负荷侧就近利用,清洁、高效,广受青睐。分布式光伏接入规模超过配电网的实际承载能力,会导致变压器和线路过载、线路电压偏差越限、谐波超标、保护失效等问题,影响电网的安全稳定运行。基于配电网实际运行状态和安全边界,提出了一种数据驱动的配电网分布式光伏承载力评估方法。以华东地区某市配电网为例,进行了详细测算和分析,结果表明:提出的方法可充分利用电网数据资源,评估出配电网各级母线的分布式光伏承载力及其等级。该方法通用性高,可大范围推广,为分布式光伏健康有序发展提供指导。

    2020年07期 v.44;No.440 2430-2439页 [查看摘要][在线阅读][下载 512K]
  • 基于数据驱动方式和行为决策的电动汽车快充需求预测模型

    邢强;杨祺铭;范军太;张青青;陈中;张梓麒;黄学良;王瑞升;

    针对现有电动汽车充电负荷预测方法存在缺乏实际交通数据以及未考虑车主真实心理决策的不足,提出一种数据驱动与行为决策模型相结合的方式来预测电动汽车快速充电需求负荷。首先通过对网约车出行订单数据进行数据预处理、数据可视化以及数据建模等,得到城市居民每日交通出行规律。其次建立包含行驶行为和充电行为参数的单体电动汽车模型。然后引入基于后悔理论的行为决策模型,折衷考虑时间消耗和充电费用效用为快充需求车辆规划行驶路径和推荐快充站。将数据挖掘得到的规律以及建立的模型共同构建快充需求预测方法的架构。最后,以南京市的路网拓扑和实际运营的快充站为例,设计电动汽车快充需求仿真场景。实验结果表明,所提方法可以有效地预测城市快充站的充电需求负荷时空分布。

    2020年07期 v.44;No.440 2439-2453页 [查看摘要][在线阅读][下载 2045K]
  • 基于Attention-LSTM的有载调容变压器运行方式优化研究

    杨景亮;齐林海;陶顺;王红;

    调容点和调容策略的制定决定了有载调容变压器的工作效率,但现行采用的升降容计时器控制方式仍存在很大弊端。提出了以序电流负荷为基础的有载调容变压器调容判据、引入注意力机制的长短期记忆网络的有载调容变压器运行方式优化方法,从调容点选择和运行方式规划两方面降低其在配电网中产生的损耗。通过对实际数据的分析,验证了文中所提出的方法的有效性,在实现有载调容变的节能降损和复杂环境下安全运行方面有明显提升。

    2020年07期 v.44;No.440 2449-2456页 [查看摘要][在线阅读][下载 995K]

能源互联网

  • 电热气互联能源系统动态环保经济协同灵活性调度

    钟永洁;孙永辉;王庭华;许周;王建喜;熊俊杰;诸晓骏;

    电热气互联能源系统(integrated power, heat and natural gas energy system,IPHNGES)对促进多能协同互补互济、实现系统低碳经济运行、提高系统灵活性调度潜力具有重要意义,已成为能源互联网的重要发展方向。综合考虑了多异构能源系统多元化互联方式,在传统能源转换单元基础上建立多种改进的具有连续调节能力、灵活性潜质更高的设备模型,模型更加精细化、实用化。提出了计及电力、热力、天然气子异构能源系统的统一稳态潮流模型,以IPHNGES碳排放、运行经济成本最小化为目标,基于多目标模糊优化方法对IPHNGES进行动态环保经济协同灵活性调度。最后,IPHNGES算例结果表明所提模型与方法的合理性与可行性。

    2020年07期 v.44;No.440 2457-2469页 [查看摘要][在线阅读][下载 1593K]
  • 考虑多重不确定性的综合能源系统日前优化调度

    周星球;郑凌蔚;杨兰;仇琦;

    可再生能源出力和负荷的不确定性对综合能源系统优化调度提出了挑战。由可再生能源、大电网、热电联产机组、储电系统、储热系统和燃气锅炉等设备以及热、电负荷组合构成的综合能源系统经济调度模型,考虑到系统中可再生能源发电和负荷预测误差等多重不确定性特征,提出一种基于区间线性随机机会约束规划的优化调度策略。用概率分布函数描述系统中可再生能源发电预测的不确定性,用区间数描述负荷预测不确定性,由此构建了一个区间线性随机机会约束规划模型,利用Gurobi求解器对模型进行求解。通过一个热电综合系统将所提方法与单一的区间线性规划和随机机会约束规划模型进行了对比研究。结果表明,所提方法平均运行成本更低,对预测精度的依赖性更低,在保证系统安全运行的同时能提高综合能源系统运行的经济性。

    2020年07期 v.44;No.440 2466-2473页 [查看摘要][在线阅读][下载 906K]
  • 考虑风电消纳的区域综合能源系统源荷协调经济调度

    崔杨;姜涛;仲悟之;崔成伟;赵钰婷;

    针对冷热电联供(combined cooling,heating and power,CCHP)"以热定电"导致的弃风问题,提出一种考虑风电消纳的区域综合能源系统源荷协调优化调度方法。首先,在源侧引入地源热泵利用风电供热,解耦CCHP"以热定电"运行约束;其次,在荷侧分析电、热需求资源可调度价值,采用电价和激励两类需求响应(demand response,DR)共同协助风电并网消纳;最后,考虑源荷协调建立区域综合能源系统双层优化调度模型,上层采用电价需求响应引导用户响应风电出力变化,下层计及供热舒适度模糊性与地源热泵作用,以调度周期内系统总成本最小为目标决策各机组最优出力,采用商业优化软件CPLEX对双层模型求解。仿真算例表明:该方法有效提高了系统风电消纳能力,降低了系统运行成本,具有良好的社会经济效益。

    2020年07期 v.44;No.440 2474-2483页 [查看摘要][在线阅读][下载 932K]
  • 基于建筑物热能流分析的沼–风–光孤立微能网优化调度模型

    谭洪;颜伟;王浩;

    针对海岛或偏远山区供电、供热/冷的应用场景,提出分布式沼气-风能-太阳能全可再生能源的微能网模型。根据数据拟合得到沼气产率与温度的关系,并结合土壤温波方程建立沼气产率模型。通过对建筑物热传递过程的详细分析,并考虑到空调新风系统对负荷的影响建立了热负荷模型。考虑到风、光和温度等因素的不确定性,提出日前-实时两阶段协调调度模型。算例仿真表明,所提模型真实反映了建筑物热负荷,能够提高系统供能的可靠性和经济效益。

    2020年07期 v.44;No.440 2483-2492页 [查看摘要][在线阅读][下载 540K]
  • 离网条件下考虑短时间尺度的水光蓄多能互补发电系统备用容量确定方法

    蒋万枭;刘继春;韩晓言;丁理杰;胡灿;杨芳;彭钰祥;冯麒铭;

    当前光伏等新能源的大规模应用在一定程度上缓解了全球能源短缺和环境污染问题,但新能源本身的间歇性和随机性问题使其无法独立完成供电,常常配置水电机组和抽水蓄能机组补偿光伏,形成水光蓄多能互补发电系统。大部分水光蓄多能互补发电系统修建在远离主电网的偏远地区,经常会出现离线运行的状况,由于无法与主电网完成电能交换,导致新能源渗透率较高的多能互补发电系统供电可靠性不如传统电网,合理配置系统备用容量是保证系统供电可靠性的关键。文章提出了在离网条件下考虑短时间尺度的水光蓄多能互补发电系统备用容量确定方法,建立了基于系统发电容量和备用容量耦合关系的两阶段优化模型。由于系统的备用容量受到系统的发电容量制约,因此,首先考虑系统的发电计划,完成系统小时级的发电容量配置,然后在此基础上进行基于机会约束的系统分钟级的备用容量优化,该机会约束使得离线系统实际运行时在某概率下可靠供电,符合实际电网运行时,允许出现短时间的功率不平衡的情况。仿真结果表明,与传统的系统备用配置原则相比较,合理设置机会约束的置信度可在系统运行成本增加幅度不大的情况下,大大提高水光蓄多能互补系统的供电可靠性。

    2020年07期 v.44;No.440 2492-2502页 [查看摘要][在线阅读][下载 491K]
  • 基于个体优化和系统多能互补的光热电站优化配置方法

    刘树桦;王建学;秦绪武;曹晓宇;李清涛;

    随着各类新能源发电技术不断成熟,新能源装机比例大幅提升,电源结构持续优化。光热作为一种可再生资源,具有灵活的调节能力,与其他电源具有良好的互补发电效益,但其高昂的成本成为影响其发展的主要因素。首先基于光热电站面向规划的外部特性,提出了光热电站个体优化配置方法,实现其个体经济性最优。在此基础上进一步分析了光热电站与其他类型电源的互补特性,建立了综合考虑区内新能源发电量占比及联络线外送需求的互补发电系统的容量优化配置模型,实现互补系统效益最大。最后,以实际系统的改进算例验证了所提方法的合理性与可行性。

    2020年07期 v.44;No.440 2503-2512页 [查看摘要][在线阅读][下载 409K]
  • 大规模风电并网条件下考虑动态频率约束的机组组合

    王博;杨德友;蔡国伟;

    为提高大规模风电渗透的电力系统频率稳定,将风电接入后系统的动态频率响应纳入安全约束机组组合(security-constraint unit commitment,SCUC)框架内,提出考虑动态频率约束的SCUC优化模型。结合风机动态响应,以同步机频率响应模型为基础量化描述风电并网系统动态频率特征。在此基础上,以扰动后的最低点频率为约束量,构建考虑动态频率约束的SCUC优化模型,并引入分段线性化技术改善由动态频率约束引起的非线性特征。基于Benders分解将所提模型分解为传统安全约束下的机组组合主问题和频率越限检测子问题以降低优化计算复杂度。最后,对含风电并网的10机电力系统进行计算分析以验证所提模型的有效性。与传统机组组合结果的对比表明,所提模型能够改善大规模风电并网电力系统频率稳定性。

    2020年07期 v.44;No.440 2513-2519页 [查看摘要][在线阅读][下载 411K]
  • 基于预测控制的大惯量风机全工况功率调度跟踪

    王会盼;刘吉臻;胡阳;王坤;

    面向电网调度、风电场内调度,现代风机需具备跟踪功率调度指令的灵活可调能力。针对这种需求,文章系统地提出了一种功率调度跟踪控制方案。首先,将风机运行工况划分为正常发电和限电弃风两种状态。当风机处于正常发电状态时,在额定风速以下基于模型预测控制算法设计了一个转矩补偿控制器,改进了传统的最优转矩控制器,提高风能利用效率。在额定风速以上采用MPC(modelpredictive control)桨距角控制器替代PID(proportional-integralderivative)控制器。在限电弃风状态时,提出了一种转速优先的变速变桨混合跟踪控制策略。针对两种运行状态下的变速变桨过渡区间分别添加了一个无扰切换过程。通过在多种风速下进行仿真对比,发现所提出的功率控制策略均具有较好的控制效果,可以实时响应风电场内功率调度。

    2020年07期 v.44;No.440 2520-2528页 [查看摘要][在线阅读][下载 1216K]
  • 考虑误差时序–条件性质的短期风电功率概率预测

    乔颖;鲁宗相;吴问足;

    风电功率短期概率预测具有条件相依特性和时序相依特性。同时考虑两种特征可提高预测水平,但需解决二次样本分离带来的拟合概率分布函数在显著性与稳定性之间的矛盾。文章提出了弱时序性-强条件性历史样本分离方法,并提出一种基于随机森林算法的待预测日模糊分类方法,最后给出了考虑两种性质耦合的概率预测方法。测试表明,该方法可同时保证子样本集的统计学显著性与拟合稳定性,提高了待预测日分类准确度,概率预测的结果相较于考虑单一性质在多项评价指标上表现较好。

    2020年07期 v.44;No.440 2529-2537页 [查看摘要][在线阅读][下载 1099K]
  • 计及电动汽车不确定性的虚拟电厂参与AGC调频服务研究

    袁桂丽;苏伟芳;

    电动汽车用户出行和响应的不确定性,为调度电动汽车参与自动发电控制(automaticgenerationcontrol,AGC)带来了挑战。基于此,采用经验模态分解法将火电机组调频偏差分解为高频、中频和低频部分,作为超级电容器、蓄电池以及可入网电动汽车(plug-in electric vehicle,PEV)的参考出力功率。建立了基于韦伯-费希纳定律的PEV用户响应模型,并引入PEV响应偏差阈值的概念,实现PEV赔偿风险—收益之间的平衡。以AGC调频效果最好及净收益期望最高为目标,建立含火电机组、混合储能系统及PEV的虚拟电厂参与AGC调频决策模型,采用改进的遗传算法对混合储能系统进行优化配置并优化调度虚拟电厂各部分的出力,制定了各时段PEV充放电补偿电价。算例结果表明,该模型能够显著提高AGC调频效果,且通过合理设置PEV响应偏差阈值,能最大化净收益期望值。

    2020年07期 v.44;No.440 2538-2548页 [查看摘要][在线阅读][下载 567K]
  • 基于DFT的智能园区中央空调负荷调控策略

    李滨;黎智能;陈碧云;

    提出了一种在大型智能园区中基于离散傅里叶变换的中央空调负荷直接控制策略。该策略通过对中央空调系统的调控,园区能够在尽可能吸纳分布式光伏与风力发电的同时,降低实际负荷与交易结果的偏差,并结合PJM电力市场,评估园区所属企业在电力市场环境中所获得的经济效益。仿真结果表明,该策略能够以较低的动作次数和温度变化度便能实现在吸纳可再生能源的同时实现实时负荷对购电计划曲线的跟踪,不仅提高了分布式可再生能源发电的吸纳程度,同时也改善了配电网功率平衡问题。

    2020年07期 v.44;No.440 2549-2559页 [查看摘要][在线阅读][下载 549K]

电力市场

  • 兼顾效率与公平的跨省区电力交易社会福利调整机制研究

    陈政;

    开展跨省区电力交易对整体社会福利提高具有重要作用,但与此同时部分市场主体的利益将会受到影响甚至减少。为了兼顾效率和公平,有必要相应采用市场调节手段,在保障整体社会福利得到提高的同时,也能尽量不损害市场主体利益,从而实现帕累托改进。文章主要讨论了3种常见的电力市场调节手段,分别是额外输电费用、优先发电量限制和政府授权差价合约,通过对比分析其对社会福利和市场效率的影响,说明了政府授权差价合约具有相对优势,进而分析给出了基于售电区低价电源的差价合约机制,以解决售电区消费者福利损失补偿问题的应用方案,最后通过6节点系统的仿真算例验证了该结论。

    2020年07期 v.44;No.440 2558-2564页 [查看摘要][在线阅读][下载 336K]
  • 国家绿色电力证书交易市场与省级日前电力市场协调均衡机制设计

    彭谦;周晓洁;杨睿;

    2019年颁布的《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》标志着我国可再生能源消纳进入强制考核时代,建立绿色电力证书(简称"绿证")交易市场十分必要。针对各省面临的可再生能源消纳任务,设计了国家绿证交易市场和省级日前电力市场协调均衡机制。针对发电侧可再生能源电厂间的差异性,创新性建立了基于熵权法的绿证核发评价体系用以指导可再生能源的绿证核发;从消纳考核要求出发,构建了省级日前电力市场出清模型与国家绿证交易市场出清模型,发电商和售电公司共同参与省级日前电力市场进行电量和绿证的直接交易;在国家绿证交易市场中,受到不同可再生能源消纳配额百分比的影响,售电公司通过竞价进行绿证的购买和售出;算例分析验证了所述机制的可行性和有效性。

    2020年07期 v.44;No.440 2565-2571页 [查看摘要][在线阅读][下载 634K]
  • 基于分布式电源模块化互联的多边交易电价机制设计

    熊小萍;李航;李宁;

    文章基于分布式发电模块化互联设计了多边交易电价机制,包括模块间供需电价机制和模块内交易电价机制。在模块间的电价机制中考虑电力阻塞费用,通过最优路径函数来优化电价公式,使电力交易收益最大;在模块内设计基于节点边际成本和发电成本因子的弹性电价,并在其中引入了弹性用电容量来衡量分布式能源(distributedenergy resources,DER)用户用电舒适度。在满足一定舒适度的前提下利用弹性电价提高DER用户的经济收益,并促使用户进行电力消纳和电力互济。最后,根据某地区的光照强度预测发电量,计算其交易费用,并与取消政策补贴后的光伏基准电价交易费用进行对比。结果表明所设计的弹性电价需要的费用明显低于光伏基准电价的总费用,可为分布式发电的电力市场规划提供可靠依据。

    2020年07期 v.44;No.440 2572-2582页 [查看摘要][在线阅读][下载 415K]
  • 电力市场信用评级管理建设探讨

    徐宏;林新;朱策;弥云辉;王林炎;张洪;张粒子;

    首先,从交易结算关系角度阐明电力市场信用风险对交易中心的影响,指明信用评级的重要作用和地位。电力市场信用分为无担保信用和有担保信用,信用评级是确定无担保信用的重要环节。然后,从信用评级必要性、评级对象和要素、评级结果选取管理、评级更新频率等角度,对国际典型电力市场信用评级管理经验进行了全面梳理和总结。最后,针对我国电力市场信用管理建设中存在的问题,给出我国电力市场不同建设阶段信用评级管理体系建设的建议。

    2020年07期 v.44;No.440 2582-2593页 [查看摘要][在线阅读][下载 676K]
  • 基于多级市场驱动的风电协同消纳策略

    郝倛晗;裘智峰;曹胡辉;向劲勇;桂卫华;

    文章针对我国风电建设发展迅速而消纳能力不足的问题,结合我国电力市场发展趋势,以市场角度研究了一种基于多级市场驱动的风电协同消纳策略。在现货市场环境下,充分考虑开市前、日前市场及实时平衡市场具有联动性的特点,针对市场交易时间尺度与风电波动强弱的相关性,设计了风电协同消纳交易出清模型:开市前,提前被动消纳风电无波动段,建立基于等电量顺负荷市场出清模型;日前市场中,激励风电主动参与市场消纳,建立基于风火合作博弈市场出清模型;在实时平衡市场中,风电波动性减弱优化其实时消纳,建立基于单侧挂牌交易市场出清模型;三层模型之间通过日负荷功率曲线以及风电消纳量的变化量进行数据的传递与交易出清结果的控制。通过国内某省电网数据进行仿真,结果表明,所提的风电协同消纳策略有效促进风电消纳的同时,并增加新能源的市场交易优势。

    2020年07期 v.44;No.440 2590-2600页 [查看摘要][在线阅读][下载 626K]

电力系统

  • 电网社区结构发现方法及其应用综述

    魏震波;关翔友;刘梁豪;

    复杂网络社区结构及其发现方法研究已在电网分析多个研究领域中得到应用,其学术价值与工程应用价值已被广泛接受。针对已有算法种类多样、特点不一,对其进行梳理、归纳、及总结是十分必要的。首先,从社区结构属性出发,将算法分为非重叠与重叠社区算法2大类,并依据算法物理属性对其进行细分;其次,梳理了社区发现方法在电网分析中的应用案例,在剖析出当前研究瓶颈并给出相关建议基础上,对社区结构发现方法在电网分析应用的一般技术路线进行了归纳;最后,根据当前电网发展趋势,展望了社区发现方法在未来电网分析与控制中的潜在应用价值和研究方向。

    2020年07期 v.44;No.440 2600-2609页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
  • 高频半波长输电系统及其经济性分析

    谢琦;王杨;肖先勇;

    近年来,为克服传统半波长输电系统的缺点,高频半波长输电系统被提出。该系统主要包括发电机组、输电线路、变频器、负荷4个组成单元。发电机组通过改变其发出的电压频率,使得输电线路的半波长距离等于发电机组到负荷之间的物理距离。首先对高频半波长输电系统进行了可行性分析,并进一步搭建了以12脉波周波变换器为核心的仿真系统,验证其稳态运行下电气距离近似为零的特点;分析了高频半波长输电系统故障情况下的暂态特性,指出其与传统半波长输电系统故障特性相似。最后,分析了高频半波长输电系统的经济性并对未来研究做了展望。

    2020年07期 v.44;No.440 2610-2616页 [查看摘要][在线阅读][下载 690K]
  • 基于场景分区的半不变量法概率电压稳定评估

    周艳;赵晋泉;胡晓飞;杨铖;马世英;许鹏飞;包严;

    针对高比例可再生能源电力系统采用半不变量法进行电压稳定负荷裕度计算中存在的由于随机变量波动范围大造成精度低的问题,提出一种基于场景分区的半不变量法负荷裕度概率评估方法。首先采用Wasserstein距离指标和轮盘赌选择算法建立可再生能源随机出力多场景概率模型,形成初始场景集;其次基于改进K-means聚类算法对初始场景集进行分区;继而采用半不变量法和Gram-Charlier级数展开法对每个分区分别计算负荷裕度的概率分布,最后应用全概率公式获得场景全集中负荷裕度的整体概率分布。该文对工程应用中场景分区数目选取策略进行探讨,并对IEEE118节点系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。

    2020年07期 v.44;No.440 2617-2623页 [查看摘要][在线阅读][下载 444K]
  • 基于状态空间转换的SCADA系统支路静态参数局部辨识方法

    张海波;刁智伟;

    电网支路静态参数中存在的偏差或误差会严重影响电网状态估计及后续高级应用的有效性。以电网支路静态参数为状态量,根据SCADA量测系统的特点,提出了针对电网支路静态不良参数的局部估计辨识算法。利用拉格朗日乘子法得到的参数检测结果,以可疑支路为中心,向外搜索形成局部估计区域,按照量测类型以支路参数为状态变量建立量测方程,再将局部区域内的可信任支路参数作为伪量测加入量测方程,提高量测冗余度。在局部区域内对可疑支路参数进行估计辨识,经多断面的统计分析给出可疑支路参数的建议修正值。考虑到SCADA系统中无法直接应用电压量测值,构造了关于支路参数的不动点迭代格式,利用内外两层迭代来实现对支路参数的估计辨识。最后在IEEE118节点系统上验证了算法的有效性,并讨论了量测误差对辨识结果的影响。

    2020年07期 v.44;No.440 2624-2633页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]
  • 利用发电机转速实时识别两群暂态功角失稳

    王志文;孙华东;易俊;赵兵;徐式蕴;

    针对特高压直流配套电源存在的两群暂态失稳问题,提出了一种基于发电机转速数据识别暂态功角稳定性的新方法。首先,在单机无穷大系统中发现了暂态功角失稳时发电机转速的特征,并证明该特征与暂态失稳的严格对应关系,提出了易于工程实现的失稳判据;然后,基于互补群惯量中心变换,将该失稳判据用于识别多机系统的两群失稳模式。在实际大电网中对所提方法进行测试,结果表明,该方法能够有效甄别暂态功角失稳,具备量测信息少、计算简便快速的优点。

    2020年07期 v.44;No.440 2634-2642页 [查看摘要][在线阅读][下载 1732K]
  • 2019CIGRE成都国际研讨会配电技术报道

    苏剑;尚宇炜;马钊;李鹏丽;王辉;

    首先介绍了2019 CIGRE成都国际研讨会概况;然后报道了配电网规划和运行,分布式灵活性资源,微电网、光伏和电池储能,直流配电,综合能源系统规划和运行等技术领域或专题的新进展;最后,对主动配电系统规划与运行、交直流混合配电,以及综合能源系统等技术的发展趋势和相关前沿问题进行了展望。

    2020年07期 v.44;No.440 2642-2648页 [查看摘要][在线阅读][下载 225K]
  • 含柔性多状态开关的配电网分布式自适应控制

    张今;耿光超;江全元;杨勇;周自强;

    柔性多状态开关是一种具有潮流互济和电压支撑功能的新型电力电子装置。考虑到未来配电系统的较强随机性、快速变化性以及对主动优化和响应时间的需求,针对含柔性多状态开关的配电网,需要对分布式自适应控制技术进行研究。该文提出基于多智能体系统的分布式自适应控制基本思路,构建含柔性多状态开关的配电网控制总体架构;提出基于考虑约束条件的改进离散一致性算法和无模型自适应控制理论的控制策略,实现馈线负载率和电压的分布式自适应控制;通过改进的33节点配电网,验证了该方法的有效性,并进一步比较分析了控制效果以及控制策略的适用性。

    2020年07期 v.44;No.440 2649-2656页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]
  • 基于双电压互感器的中性点不接地配电网对地参数实时测量新技术

    卓超;曾祥君;喻锟;陈磊;陈艳霞;向国杰;

    为解决中性点不接地配电网对地参数测量过程中互感器内阻抗及消谐电阻导致的测量误差以及无法直接测量对地泄漏电导的问题,该文提出基于双电压互感器的中性点不接地配电网对地参数实时测量新技术,采用双电压互感器:在配电网零序电压互感器开口三角侧注入特征频率电流信号,信号注入单元等效为恒流源;同时在另一开口三角侧空载的零序电压互感器测量返回的该特征频率电压信号,利用双电压互感器构成特征信号的循环回路,实现对地电容与对地泄漏电导的实时测量。在特征信号回路中,电流注入与电压测量单元直接作用于对地参数支路,利用特征频率信号流通回路的阻抗分布特性,从原理上消除测量等效电路中互感器内阻抗引起的测量误差,以及消谐电阻对参数测量的影响,大幅提高了配电网对地参数测量的精度。在PSCAD/EMTDC仿真环境及长沙市某变电站10 kV侧对提出的对地参数实时测量技术进行仿真分析与工程现场实测分析,分析结果表明该方法测量精度高,且参数测量过程具有安全、简便、经济的特点。

    2020年07期 v.44;No.440 2657-2664页 [查看摘要][在线阅读][下载 1593K]
  • 考虑电热耦合影响的牵引网潮流计算方法

    孙立军;脱长军;田铭兴;徐金阳;潘存磊;

    铁路牵引网沿线周围环境和导线电流对导线电阻影响较大,为了使牵引网潮流计算结果更准确、更符合实际,将电热耦合理论引入牵引网潮流计算,对牵引供电系统和考虑电热耦合影响的潮流计算方法进行了分析。首先分析了架空输电导线的电热耦合理论;其次在牵引供电方式基础上,建立了牵引网潮流计算的通用等效电路模型;最后提出一种考虑电热耦合影响的动态潮流计算模型与算法。该算法在传统牛顿–拉夫逊潮流计算模型的基础上增加了关于输电导线温度的微分方程,每次迭代求解后根据导线温度修正导线电阻,并更新节点导纳矩阵元素。研究结果表明:导线电流和环境参数的变化对牵引网等效阻抗及潮流计算影响较大,所提出的潮流计算方法考虑了各环境参数及电流对输电导线的影响,为进一步开展考虑电热耦合影响复杂牵引网模型下的潮流计算研究奠定基础。

    2020年07期 v.44;No.440 2665-2673页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
  • 考虑机组穿越振动区风险的水电站AGC日前经济负荷分配策略研究

    余意;伍永刚;刘兴龙;

    为协调水电站AGC负荷分配"安全、实时、经济"复杂关系及最大化提升水电站AGC机组联合避振能力,系统地提出一种考虑机组跨越振动区风险的水电站AGC日前经济负荷分配策略。综合考虑机组最大最小技术出力、汽蚀振动区、水头影响出力受阻等复杂约束,首先基于机组可运行区、机组可运行区间数、组合可运行区、组合可运行区间数等相关概念,提出了一种考虑负荷分布特性的机组穿越振动区风险评估方法。其次,针对水电站AGC日前负荷分配问题,结合水电站AGC机组关于穿越振动区的安全性需求,构建了基于穿越振动区风险控制的经济负荷分配模型。最后运用双层动态规划方法对模型进行求解。仿真结果表明,较传统方法而言,文中策略可有效减少机组穿越振动区次数,具备良好的机组穿越振动区风险控制能力,满足工程实际需求,具有广泛实用性。

    2020年07期 v.44;No.440 2673-2682页 [查看摘要][在线阅读][下载 561K]
  • 基于桥臂伏秒积平均反馈的逆变器及其并联系统直流分量抑制

    林燎源;戴宇杰;朱铠;

    抑制逆变器及其并联系统直流分量是保证电能质量和系统可靠性的重要要求。该文提出一种基于桥臂伏秒积平均检测和反馈的逆变器单机及其并联系统直流分量抑制方法。基于该方法实现的逆变器直流分量检测不依赖于输出电压和电感电流的采样精度,能够实现各并联逆变器直流分量的独立检测和解耦控制,且无需额外增加或改动硬件。理论分析了所提方案的检测和控制原理,并通过仿真和实验分别验证了所提方案应用于逆变器及其并联系统直流分量抑制的有效性。

    2020年07期 v.44;No.440 2683-2690页 [查看摘要][在线阅读][下载 503K]
  • 三相SPWM混合调制Boost集成式光伏逆变器

    尹铭;秦岭;胡茂;罗松;王亚芳;周磊;段冰莹;

    相比于传统两级式光伏发电系统,三相Boost集成式光伏逆变器具有结构简单、成本低、集成度高、可实现单级能量变换等优点。现有的三相电压源型逆变器SPWM调制策略均可直接应用于Boost集成式升压逆变器。然而,其直流母线电压随着调制比M而大范围变化,导致开关管承受较大的电压应力;更重要的是,由于占空比呈正弦规律变化,升压电感电流含有很大的低频纹波分量,导致电流应力和通态损耗严重增加。为此,基于叠加原理,提出了三相SPWM混合调制策略。其可实现集成式逆变器直流母线电压与逆变输出电压/电流的解耦控制,降低器件电压应力;升压电感在每个开关周期内的充电时间恒定为DTs,从而从理论上彻底消除了其电流的低频脉动。通过一台1.4k W/10k Hz的原理样机,对三相SPWM混合调制Boost集成式逆变器的可行性进行了实验验证。

    2020年07期 v.44;No.440 2691-2700页 [查看摘要][在线阅读][下载 938K]
  • 采用二值开关电阻的MMC等效模型在阀内故障仿真中的适用性

    丁江萍;樊强;林畅;闫鹤鸣;冯谟可;许建中;赵成勇;

    模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的戴维南等效模型在超高电平、交直流故障、全站闭锁等仿真场景均展现出了较强的适用性,但此类提速模型将非线性电力电子开关组简化为一个二值开关电阻,使得故障点在换流阀的内部时模型的精确性和数值稳定性有待验证。以同桥臂阀段、异桥臂阀塔间和两相虚短点间这三处短路故障为例,分析了阀内短路的故障特性;搭建了由详细模型到戴维南模型的简化过渡模型:二值开关电阻模型和改进二值开关电阻模型,分析误差来自等效模型的电容电压过零等效方法;设置多组仿真步长,计算了同种故障下的桥臂电流误差。结果表明:等效模型和详细模型下故障内环电流值均依赖于仿真步长,无法正确反映内环子模块的过电流应力,但故障外环电流数值较为稳定,其中改进二值开关电阻模型对各种故障的适应性最好,能够用于近似估计阀内故障对系统的影响。

    2020年07期 v.44;No.440 2701-2709页 [查看摘要][在线阅读][下载 1190K]

自动化

  • 基于行波调谐能量的高压直流线路纵联保护

    戴志辉;张程;何永兴;刘自强;

    为提高直流线路后备保护动作性能,提出一种基于行波调谐能量的高压直流线路纵联保护。利用S变换提取直流滤波器调谐频率下的故障电压、电流分量,计算前行波与反行波,分析证明调谐频率下的前、反行波在线路边界处满足全反射的关系。区内故障时,线路两端的前、反行波暂态调谐能量比值均接近于1;区外故障时,远离故障的一侧前、反行波暂态调谐能量接近1,而另一侧的比值非常大。区内、外故障时线路两端暂态调谐能量比值差异明显,可用来识别线路故障。该方法原理简单,门槛值便于整定,对通信的要求较低,适合作为高压直流线路的后备保护。PSCAD/EMTDC仿真结果证明,该保护在不同故障位置、故障类型的条件下均能准确判别区内、外故障,并具有良好的耐受高阻故障能力。

    2020年07期 v.44;No.440 2710-2721页 [查看摘要][在线阅读][下载 1444K]
  • 基于有限μPMU的主动配电网故障定位方法

    张健磊;高湛军;王志远;孙旭日;张松;李文升;魏振;

    随着通信技术和广域监测系统(wide area measurement system,WAMS)的发展,主动配电网通过微型同步相量测量装置(micro-phasor measurement unit,μPMU)获得全网信息量进行状态感知和故障定位的前景越来越广阔。提出一种基于有限μPMU的主动配电网故障定位方法。首先对μPMU优化配置,保证其全网可观,可以综合利用全局的相量信息。将系统划分为3类故障监测域,通过搜索判据确定可疑故障元件集。此外,还提出不平衡电流故障定位算法,分别对可疑故障元件集内各节点的不平衡电流进行计算,从而确定故障位置。最后利用PSCAD/EMTDC搭建了修正的IEEE33节点配电网模型,对所提出方法利用MATLAB进行仿真验证,结果表明该方法对包括短路和断线等各种故障类型均具有良好的适应性,不受故障位置和故障类型的影响,抗过渡电阻能力较强,可以准确定位故障区段。

    2020年07期 v.44;No.440 2722-2731页 [查看摘要][在线阅读][下载 940K]
  • 主动配电网故障恢复的重构与孤岛划分统一模型

    汤一达;吴志;顾伟;余鹏;杜进桥;罗欣儿;

    随着分布式电源和储能装置大量接入配电网,配电网在发生故障之后可以进行重构和孤岛划分,提高故障恢复的水平。为此,提出了一种同时包含重构与孤岛划分的故障恢复方法。建立包含多类型分布式电源、柔性负荷和储能的多时间段故障动态恢复模型,考虑分布式电源和储能的黑启动能力,并计及故障恢复时间和检修次序。利用二阶锥技术将所建模型转换成混合整数二阶锥规划模型。在PG&E69系统上对该算法的有效性进行验证,结果表明,与传统方法相比,所提故障恢复方法计算速度更快,故障恢复率更高。

    2020年07期 v.44;No.440 2731-2740页 [查看摘要][在线阅读][下载 853K]
  • 柔性直流配电系统故障后快速恢复方法研究

    王聪博;贾科;毕天姝;冯涛;

    由于电力电子装置耐受冲击电流能力差,直流线路故障后所有换流器(包含非故障区域的换流器)均在1~2ms左右闭锁且闭锁后多变换器间存在较大压差,导致系统恢复速度慢,这极大地降低了直流配电系统的供电可靠性。因此,提出了一种适用于多端柔性直流配电系统故障后的快速恢复方法。该方法首先改进了DC/DC变换器的拓扑,然后分析了直流电压波动机理,利用能量守恒原理提出了波动量引入的直流电压稳定控制,最终将改进的拓扑和所提控制策略相互结合,形成多端柔性直流配电系统故障后的快速恢复方法。该方法解决了多端柔性直流配电系统闭锁后多换流器间存在压差导致系统恢复速度慢的问题,极大地缩短了系统失电时间,使系统可在30ms内恢复可靠供电。最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建多端柔性直流配电系统模型,验证了所提方法的有效性。

    2020年07期 v.44;No.440 2738-2745页 [查看摘要][在线阅读][下载 1158K]
  • 配电网地埋电缆载波信道模型及影响因素分析

    王艳;李永亮;赵洪山;王阳;

    为研究载波信号在中压配电网地埋电缆的传输特性及相关影响因素,首先结合卡接式电感耦合器的物理结构及耦合原理,推导出耦合器数学模型。其次根据配电网地埋电缆实际结构分析电缆单位长度参数矩阵,通过回路形式分析与正交变换实现参数矩阵对角化,求得地埋电缆的传输线模型。后依据配电网地埋电缆拓扑结构及环网柜接地形式,建立载波信号在配电网中的信道模型,并通过仿真及实验室测试验证所建地埋电缆信道模型的有效性。最后在信道模型基础上,分析影响载波信号在中压地埋电缆中传输特性的影响因素,结果表明:载波信号强度在电缆铠装层上最大,屏蔽层次之,三相缆芯中最小;电缆线路每经过一个环网柜,其载波信号强度将出现一次较大衰减。

    2020年07期 v.44;No.440 2745-2753页 [查看摘要][在线阅读][下载 2729K]

高电压技术

  • 特高压GIL哑铃型三支柱绝缘子优化设计方法

    吴泽华;田汇冬;王浩然;刘丽岚;郭子豪;刘鹏;彭宗仁;

    为提高气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed transmission line,GIL)在运行中的可靠性,对特高压GIL哑铃型三支柱结构参数进行了智能优化。建立三维有限元仿真计算模型,全面分析了哑铃型三支柱绝缘子结构,提取了优化决策变量。针对多段圆弧拼接的复杂支腿轮廓,应用非均匀有理B样条曲线对轮廓进行重构,通过样条曲线的拟合点(型值点)控制轮廓形状,降低了参数数量,解决了多段圆弧连接的复杂轮廓参数化建模难度高的问题。在此基础上,采用多种群遗传算法(multiplepopulation geneticalgorithm,MPGA)对哑铃型三支柱绝缘子进行了优化。优化得到胖头哑铃型三支柱绝缘子的哑铃结构起始位置被抬高,哑铃头部变大,金属嵌件表面最大场强值为9.1 kV/mm,较原始结构下降了约14.2%。该方法解决了支腿复杂轮廓参数化难度大的瓶颈,并有效改善了三支柱绝缘子整体电场分布。复杂轮廓的重构和优化方法能够有效改进哑铃型三支柱绝缘子的结构,提高绝缘子性能,提升特高压GIL的安全性和可靠性。

    2020年07期 v.44;No.440 2754-2761页 [查看摘要][在线阅读][下载 925K]
  • 基于Hankel矩阵和奇异值分解的局部放电窄带干扰抑制方法

    徐永干;姜杰;唐昆明;张太勤;罗建;谢敏;

    针对高压设备局部放电信号的周期性窄带干扰抑制问题,提出一种基于Hankel矩阵和奇异值分解的窄带干扰抑制方法。首先,通过染噪局部放电信号采样序列构造Hankel矩阵,作为轨迹矩阵,并对其做奇异值分解;研究窄带干扰奇异值分解的规律,并在该规律的基础上利用奇异熵增量和K均值算法找出窄带干扰对应的奇异值,对窄带干扰进行重构;得到窄带干扰后,从染噪信号中将其除去,获得只含有白噪声的局放(partial discharge,PD)信号。对染噪局部放电仿真信号、实测信号进行窄带干扰抑制,并与改进FFT阈值法、小波降噪的结果进行对比分析。结果表明:该方法对窄带干扰的抑制效果更好,波形相似度更高。

    2020年07期 v.44;No.440 2762-2769页 [查看摘要][在线阅读][下载 444K]
  • 联合NDIR技术与灰色系统OBGM(1,N)模型的高压组合电器SF_6分解产物时间序列测量与预测

    张施令;姚强;

    SOF_2、SO_2、H_2S和CF_4等分解气体是高压组合电器设备中SF6气体在故障或过热条件下的重要分解产物,其含量及时间序列变化规律可表征绝缘材料表面放电情况,且对基于气体组分分析的高压组合电器设备潜在缺陷诊断具有较好参考价值。基于此,应用非分散红外技术(non-dispersive infrared,NDIR)研制了SF_6气体分解产物光学传感器检测系统,该系统采用单光源、双波长结构,有效消除不稳定因素,具有较高测量精度。在高低量程范围内分别通过线性及一阶指数分段函数拟合对该系统进行校准标定,拟合系数R~2分别为0.985和0.994,一致性良好。实验结果显示:在测量浓度范围内,最大示值误差为-4.25%,随着气体浓度的增大而增大;最大相对标准偏差小于3%,表现出良好的稳定性。基于NDIR原理测量技术获取SF6分解产物体积分数时间序列,并应用灰色系统OBGM(1,N)模型对其进行拟合、预测,实现了气体体积分数高精度拟合以及广域时间域内的气体浓度预测分析。该方法为气体绝缘封闭开关设备中SF_6分解气体的快速测量及预测分析提供了一种较为新颖的思路。

    2020年07期 v.44;No.440 2770-2777页 [查看摘要][在线阅读][下载 1182K]
  • 基于粒子群优化–长短期记忆网络模型的变压器油中溶解气体浓度预测方法

    刘可真;苟家萁;骆钊;王科;徐肖伟;赵勇军;

    电力变压器作为电网中传输和变换电能的主要设备,对油中溶解气体的浓度进行有效预测,可为变压器的故障诊断及状态评估技术提供一定的理论依据。鉴于此,提出一种基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)与长短期记忆网络(long-shorttermmemory,LSTM)的变压器油中溶解气体浓度预测方法。首先该模型以油中溶解的7种特征气体浓度序列作为可视输入;然后通过使用粒子群优化算法对长短期记忆网络中相关超参数进行迭代优化;最后构建PSO-LSTM组合模型对油中溶解气体的浓度进行预测。该模型克服了依据经验选取参数而导致预测精度低的问题。算例分析结果表明,相较于传统预测算法,所提方法可以更好地追踪油中溶解气体浓度的变化规律,提高了预测精度,为电力变压器安全稳定运行提供了有力保障。

    2020年07期 v.44;No.440 2778-2785页 [查看摘要][在线阅读][下载 818K]
  • 电缆线路中操作过电压主导频率的确定方法

    李嘉明;陈曦;郝一帆;邓军波;张冠军;

    电缆模型参数的准确性对于电磁暂态仿真研究极为重要。为提升EMTP中电缆暂态操作过电压仿真结果与实际的一致性,提出了一种适用于EMTP电缆模型参数计算频率的确定方法。首先,基于分布参数理论,得到了单相纯电缆或架空线及混合线路中暂态过电压主导频率计算公式,并修改边界条件,考虑了电源阻抗对计算的影响。之后根据特征值变换与Fortescue变换,确定了纯电缆及电缆-架空混合线路的暂态过电压主导模回路。进一步,根据三相线路参数的频变公式可得主导模回路参数的频变公式,将其代入主导频率计算中即可得到主导频率与参数计算频率的变化关系。根据二者的一致性,可以确定参数计算频率的取值。对于电缆及其混合线路,采用该方法进行仿真研究,可得仿真结果的主导频率与参数计算频率表现出较高的一致性,验证了方法的准确性和可行性。

    2020年07期 v.44;No.440 2785-2795页 [查看摘要][在线阅读][下载 597K]
  • 脉冲电压作用下晶闸管反向恢复期损伤效应与机理分析

    岳珂;庞磊;陈炫宇;叶明天;张乔根;陶风波;

    掌握晶闸管反向恢复期损伤机理对晶闸管保护设计和探索反向恢复过程相关机理具有重要意义。为研究高压晶闸管在反向恢复期内脉冲作用下的损伤机理,分别采用脉冲试验法、软件仿真法以及芯片失效分析法,对晶闸管进行了反向恢复期内脉冲损伤试验,建立晶闸管器件–电路模型,对反向恢复期内脉冲作用过程进行数值模拟,并通过芯片失效现象分析其失效机理。结果表明,正常门极触发导通和反向恢复期内二次导通均在晶闸管靠近门极处的阴极边缘形成初始导通通道,并通过载流子的扩散拓宽通道,其中后者的电流密度较大,且由于反向恢复期最后关闭区域存在残留的载流子,在这个区域能够形成替代通道;反向恢复期内由于晶闸管门极区域电流密度过大、电流上升率过高,门极附近一带容易烧毁,表明晶闸管反向恢复期脉冲损伤属于热致损伤。

    2020年07期 v.44;No.440 2794-2800页 [查看摘要][在线阅读][下载 813K]
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