电网技术

面向新一代电力系统和能源互联网的人工智能技术

  • 数字孪生在电力系统应用中的机遇和挑战

    贺兴;艾芊;朱天怡;邱才明;张东霞;

    电力数字孪生系统(digitaltwinofpowersystems,PSDT)旨在充分利用电力物联网所承载的数据流,通过实时态势感知、超实时虚拟推演2种手段来认知电力系统继而辅助电网运管调控的决策制定。不同于现行的仿真软件,PSDT具备数据驱动、实时交互和闭环反馈3大特点。围绕上述2种手段和3大特点,从工程和科学2个视角剖析了PSDT提出的背景和目的,并阐述了其建设的思路和特色,进一步设计了PSDT的实现框架并探究了其建设所面临的关键问题和核心技术。最后,阐明了PSDT在电力系统多个领域的应用现状与前景。文中的工作也是数字孪生(digitaltwin,DT)在电力领域的早期系统性探索,其研究一方面可为电力物联网的建设提供借鉴;另一方面,也会推动DT技术和数据科学在工程中的应用。

    2020年06期 v.44;No.439 2009-2019页 [查看摘要][在线阅读][下载 1269K]
  • 电力视觉边缘智能:边缘计算驱动下的电力深度视觉加速技术

    马富齐;王波;董旭柱;王红霞;罗鹏;周胤宇;

    电力物联网和透明电网的背景下,电力系统智能终端感知的海量视觉影像对传统的云计算处理模式提出了重大挑战,边缘计算作为云计算的重要补充已经得到了电力系统的广泛关注。为此,首先梳理了边缘计算的演变历程,阐述了电力视觉边缘智能的基本概念,然后构建了云–边–端协同的电力视觉边缘智能结构框架,重点讨论了边缘计算驱动下边缘智能的关键技术,最后列举了电力视觉边缘智能的几种典型应用场景。

    2020年06期 v.44;No.439 2020-2029页 [查看摘要][在线阅读][下载 657K]
  • 基于容器的调控云PaaS平台的设计与实现

    杨清波;陈振宇;刘东;夏文岳;黄运豪;李大鹏;狄方春;高兴宇;

    随着调控云的持续推进,传统基于虚拟化技术的调控云在资源调度、弹性伸缩、应用快速响应等方面尚无较好的支撑,这对基于虚拟化技术的调控云平台服务层(platform as a service,PaaS)平台的可维护性和可用性构成一定的威胁。容器引擎(Docker)技术的迅速发展解决了传统基于虚拟机形式的调控云PaaS平台存在的不足。该文利用Docker容器技术设计调控云PaaS平台,对容器的弹性伸缩、资源调度、容器响应等性能方面进行分析与验证,实验表明基于Docker容器的调控云PaaS平台在资源上的合理分配、及时响应、弹性管理等方面具有良好的效果。

    2020年06期 v.44;No.439 2030-2037页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K]
  • 基于卷积神经网络的非侵入负荷辨识算法

    张玉天;邓春宇;刘沅昆;陈盛;史梦洁;

    非侵入式负荷监测因其实施成本低且对用户干扰小,具有广泛的应用前景。负荷辨识方法是非侵入式复合监测的主要技术难点之一。研究了非侵入式负荷监测模式下基于卷积神经网络的非侵入负荷辨识算法。首先利用局部平均分解算法对采集到的混合信号进行负荷分离,并通过智能学习的方法提取独立负荷特征,建立了能够处理二维图像数据的卷积神经网络模型,将大量典型家电的运行电流数据转换成图片的形式,对卷积神经网络模型进行训练,并基于该模型进行负荷特征提取,从而达到辨识的目的。经过实际采集的用电数据进行仿真实验,结果表明,基于卷积神经网络的负荷辨识准确率高、识别速度快,模型具有良好的泛化能力,能够有效的实现负荷辨识。

    2020年06期 v.44;No.439 2038-2044页 [查看摘要][在线阅读][下载 717K]
  • 恶意攻击下的电力耦合网络风险传播模型研究

    伍志韬;杜伟;刘蕾蕾;林晔篁;刘杰;

    电网可视为信息域、物理域相互耦合的信息物理系统(cyber-physicalsystem,CPS),存在严重的安全风险。针对信息域的恶意攻击极有可能传播至物理域,导致停电事故的问题,文章首先分析电网CPS耦合结构框架,并基于此研究电网风险跨域传播的基本形式,提出一种基于复杂网络的电网风险传播模型,并给出风险评估指标。最后通过构建IEEE-118总线系统为物理域的耦合电网场景,仿真模拟该场景下遭受恶意攻击的风险传播模型,并讨论风险扩散率、初始攻击点等因素对风险传播的影响。文章核心贡献是基于真实攻击场景构建一类电网CPS系统风险传播扩散及系统存活性评估通用模型,为宏观上控制电网安全风险的扩散提供有效的探索。

    2020年06期 v.44;No.439 2045-2052页 [查看摘要][在线阅读][下载 826K]

电力市场

  • 输配协调的用户需求响应模型

    肖峻;郝子源;屈玉清;宋晨辉;

    现有需求响应的研究主要针对输电网和配电网分别建立模型,很难最大化所有参与方的整体市场利益,而且还存在输配网需求响应调度重叠问题,为此提出了输配协调的用户需求响应模型。首先,确定包含输、配、聚合商、用户的需求响应调度框架。其次,分别建立正常态和紧急态下的输配协调需求响应模型。在正常态下,基于市场模型最大化输、配、聚合商和用户4类参与方的整体收益,得到优化的用户响应量及各方收益。在紧急态下,建立响应成本最低且考虑用户重要性分级的模型,依据输配网需求响应的优先次序协调调度重叠,充分发挥同一用户响应对输配网分别的作用。最后,针对输配网综合算例,在不同场景下仿真验证了所提出的输配协调需求响应过程。

    2020年06期 v.44;No.439 2053-2062页 [查看摘要][在线阅读][下载 581K]
  • 计及调节弹性差异化的产消群价格型需求响应机制

    刘迪;孙毅;李彬;霍沫霖;奚巍民;

    针对产消者调节弹性差异化的特点,在产消群的优化过程中,提出了考虑折扣因子的价格型需求响应机制。售电商根据负荷及分布式电源出力情况,以利益最大化为目标制定面向所有产消者的购售电价格及折扣因子,在保证公平性的前提下,使得积极参与响应的产消者能够享受到更低的结算电价。进而,提出了考虑折扣因子的边云协同迭代优化策略,通过价格的手段引导产消者在不同的场景下对负荷进行调增或调减。仿真实验表明,所提价格策略及优化方法能够有效提升售电商的收益以及用户的效益,且在不同的场景下均有着良好的表现,具有较强的鲁棒性。

    2020年06期 v.44;No.439 2062-2070页 [查看摘要][在线阅读][下载 616K]
  • 跨省区中长期连续交易机制的实现模式研究

    许喆;丁军策;梁志飞;陈玮;

    基于我国南方区域现有的跨省区中长期电力交易特点,提出了一种跨省区连续交易机制实现方案,重点阐述了跨省区交易机制与省内中长期及现货的交易时序要求,并针对网省两级电力市场协调方式、组织流程、价格机制、交易组织形式等市场配套机制问题提出了具体设计思路。所提出的跨省区中长期交易机制可通过市场化手段提高发电主体参与跨省区交易的积极性,从而达到落实"西电东送"战略、促进清洁能源水电消纳的目标。

    2020年06期 v.44;No.439 2071-2077页 [查看摘要][在线阅读][下载 331K]
  • 考虑虚拟电厂组合策略的售电公司优化调度及购售电决策

    窦迅;王俊;叶飞;邵平;顾伟;

    在开放的电力市场环境下,售电竞争愈发激烈。拥有配电网运营权的售电公司,在分散式资源交易准入和调度安全要求下,如何通过虚拟电厂整合多种资源参与电力市场运行,调度所辖配网内的电力资源,提高购售电收益,是售电公司在市场竞争中取得有利地位的关键。基于含虚拟电厂交易组合平台的售电公司运营框架,将虚拟电厂的实时动态组合纳入优化调度中,以售电公司的运营经济性为目标,提出了考虑虚拟电厂动态组合策略的售电公司调度方法。最后通过修改的IEEE33节点配电系统进行了算例分析,结果表明,通过合理组合虚拟电厂和调度分布式能源、可调负荷、虚拟电厂,可以使售电公司在保证所辖配电网安稳运行的同时,整合利用分散式资源参与市场,实现售电公司运行经济效益的最大化。

    2020年06期 v.44;No.439 2078-2086页 [查看摘要][在线阅读][下载 517K]
  • 美国电力市场违约风险量化机制分析

    甘倍瑜;王健;田琳;徐立新;季天瑶;荆朝霞;

    违约风险量化是电力市场中央对手方进行市场违约风险管理的必要环节和重要内容。对美国电力市场违约风险的量化方法进行分析,并提出了一种新的风险量化公式。从时间和品种两个维度,对美国电力市场违约风险的量化思路进行分析;并将违约风险量化使用的方法划分为债务直接预测法和量价预测法,预测的数学方法包括可单一使用的数学方法(加权平均法等)及其组合使用,讨论了不同方法的特点,并考虑数据波动时效性创新性提出了新的风险量化公式,通过算例验证了上述分析。最后对国内电力市场给出了下列建议:违约风险量化需结合风控手段、结算方式和风险偏好,通过缩短结算周期、预付费制度来优化结算制度。

    2020年06期 v.44;No.439 2087-2097页 [查看摘要][在线阅读][下载 570K]

高比例可再生能源并网

  • 虚拟电厂对分布式能源的管理和互动机制研究综述

    田立亭;程林;郭剑波;王宣元;云秋晨;高文忠;

    在分布式可再生能源发电、电动汽车、需求响应等技术的推广应用下,分布式能源(distributedenergyresource,DER)将成为未来电力系统的重要组成部分。智能电网中,对DER的管理和利用方式涉及主动配电系统、微电网、动态电价、虚拟电厂等。首先对分布式电源的接入和管理需求进行分析,其次分析当前各种管理方式的研究进展和存在的问题,重点对虚拟电厂的管理架构、互动机制和关键技术进行探讨,最后通过与其他管理方式对比指出,虚拟电厂在信息通信基础设施、电力市场、DER集成方面具有良好的适用性。论文指出虚拟电厂为异构、分散、多样的DER提供了灵活管理方式,为电力系统从集中式能源生产到分散式能源生产利用发展提供解决方案。

    2020年06期 v.44;No.439 2097-2108页 [查看摘要][在线阅读][下载 752K]
  • 分布式电源即插即用临界条件在配电线路中的分布规律及快速估算

    郑爽;贾东梨;耿光飞;刘科研;

    分布式电源(distributed generation,DG)等即插即用要素接入配电网已成为未来智能电网发展的趋势,为保证其能顺利接入,提出DG即插即用临界条件的概念。综合考虑负荷与DG功率变化、电压、线路容量、潮流倒送及DG功率因数等约束,提出一种计算DG即插即用临界条件的数学模型。通过理论分析,将临界条件模型中的约束条件进行等效化简,推导出DG即插即用临界条件与接入点到母线电气距离的函数关系。在此基础上,提出不同应用场景下DG即插即用临界条件的快速估算方法。以负荷递减分布的23节点算例和修改的IEEE33节点算例为例,针对不同应用场景,分别采用估算方法与数学优化算法进行计算,结果表明所提的估算方法是可行的,在误差允许的范围内能够实现对DG即插即用临界条件的快速估算。

    2020年06期 v.44;No.439 2109-2119页 [查看摘要][在线阅读][下载 555K]
  • 基于费马–韦伯问题的新能源接入系统选址定容综合优化方法

    李宗翰;李庚银;周明;易海琼;辛超山;

    根据新能源持续出力曲线,对全年消纳电量和弃电量进行量化,提出了经济最优目标下多集群新能源经汇集站和多回直流并网的接入系统规划模型。首先,提出了一种可应用于集群划分的聚类方法,通过划分集群,将电网的整体规划问题转化为各个集群的局部规划问题;然后针对单一集群,讨论了接入网络拓扑和最优接入容量间的定量函数关系,利用该关系将选址定容复杂规划转化为纯坐标的费马-韦伯(F-W)选址问题;最后利用该问题适用的迭代公式求解,在较少的迭代次数内实现快速收敛。算例验证了所提模型的有效性和求解方法的快速性,对和电网规划相关的工作具有借鉴价值。

    2020年06期 v.44;No.439 2118-2126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1327K]
  • 高风电渗透率系统的模糊自适应虚拟惯量控制

    柯贤波;张文朝;李朋旺;牛拴保;盛四清;杨俊炜;

    随着风电大规模并网,电力系统逐渐发展为低惯量系统,广泛推广风电机组转子惯性控制技术对于提高系统的频率稳定性具有重要意义。该文通过对双馈风电机组和火电机组调频特性的分析以及对双馈风电机组等效惯性常数的研究,提出了风-火系统模糊自适应虚拟惯量控制策略。首先根据风电机组运行工况和系统风电渗透率模糊动态决策出了风电场调频比例系数,其次基于风电机组辅助惯性控制微分系数与风电机组等效惯量常数的关系和风火联合增量系统模型整定了风电机组虚拟惯性控制参数的变化范围,最后设计算例验证了所提自适应调频控制策略的有效性。仿真结果表明该策略不仅使得风电机组在各种运行工况下均能够提供可靠的有功支撑,还保证了调频过程中风电机组的稳定运行,提高了系统的频率稳定性。

    2020年06期 v.44;No.439 2127-2136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1220K]
  • 抑制电力系统超低频振荡的水轮机调速器参数优化控制研究

    肖灿;王德林;李振鹏;李智;周鑫;康积涛;

    实际异步联网系统中多次发生长时间、超低频振荡事件。研究发现,调速器参数设置不合理是导致振荡发生的重要原因。首先采用简化型PID调速器进行验证,研究了永态差值系数bp对于电力系统稳定性的影响。接着基于单机单负荷的模型,采用遗传–粒子群(GA-PSO)算法对电力系统中调速器的PID参数进行优化处理,在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建单机单负荷的模型,通过对优化前后发电机转速偏差波形图的分析,说明所提出的优化算法对于PID型调速器的参数优化的效果,对于抑制电力系统中超低频振荡的现象具有实际的意义。最后在PSD-BPA仿真软件中搭建异步4机2区域以及复现云南电网的实际孤岛模型,对发电机中调速器参数进行仿真验证,通过采用优化算法得到的参数来调节PID参数,结果表明优化后的参数对于超低频振荡具有较好的抑制。

    2020年06期 v.44;No.439 2135-2142页 [查看摘要][在线阅读][下载 759K]
  • 面向广义负荷的光伏发电系统等效建模研究

    屈星;李欣然;盛义发;苏泽光;赵宇红;

    随着配网侧光伏发电规模持续增大,光伏发电系统的动态行为对配网侧综合负荷特性产生影响,建立面向负荷的光伏发电系统等效模型十分重要。基于Matlab/Simulink搭建了光伏发电系统并网仿真平台,通过将光伏发电系统看作一种广义负荷,并对其在暂态过程中的动态运行特性进行分析,提出一种面向负荷的光伏发电系统二阶等效模型,该等效模型由电阻、电感及电容组成的串联电路并联恒功率源构成。通过不同扰动强度下的仿真分析,检验了所提出的等效模型的有效性、泛化能力和参数稳定性。

    2020年06期 v.44;No.439 2143-2150页 [查看摘要][在线阅读][下载 482K]
  • 计及LVRT的光伏高渗透电网动态频率特性及优化措施

    王士元;郑超;刘涛;张波琦;吕思卓;任建文;

    光伏高渗透电网故障冲击下的频率特性及其优化措施,是当前电力电子化发展趋势下电力系统关注的重点和热点。建立了计及低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)功能的光伏发电机电暂态仿真模型,构建了规模化光伏并网测试系统;利用大扰动激励法,研究了故障期间及恢复过程中光伏发电功率特性,并分析了控制模式、控制参数等强相关因素对其影响。针对光伏高渗透的西藏中部电网,仿真评估了受电联络线经短路故障冲击开断后,光伏发电LVRT对电网频率特性的影响,针对存在的威胁稳定运行的低频问题,提出了光伏发电的优化控制策略,并仿真验证了有效性。

    2020年06期 v.44;No.439 2151-2159页 [查看摘要][在线阅读][下载 661K]

直流输电与直流电网

  • 考虑直流电压稳定的VSC-MTDC附加频率自适应下垂控制策略

    刘英培;崔汉阳;梁海平;何佳;

    传统附加频率下垂控制方法直接将交流侧频率偏差和直流侧有功功率参考值进行线性耦合,由于有功功率参考值与频率偏差的系数,即频率下垂系数是固定值,在频率调节过程中不仅容易引起较大的电压变化而且导致直流电压越限从而威胁直流设备的安全以及系统的稳定性。首先利用虚拟惯性技术,将电网频率和多端柔性直流(voltagesource converter multi-terminal DC,VSC-MTDC)输电系统中直流侧有功功率进行耦合,提出了考虑直流电压稳定的VSCMTDC附加频率自适应下垂控制策略。该方法可使频率下垂系数根据换流站容量和电压下垂系数的变化自动调节,从而适度调节有功功率参考值增量大小,减少直流电压在调节过程中的超调量,提高电压质量和互联系统的稳定性。然后分析了所提控制策略的稳定性,并通过求解输电系统根轨迹的方法获得了控制器参数的稳定范围。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。

    2020年06期 v.44;No.439 2160-2168页 [查看摘要][在线阅读][下载 910K]
  • 三相两电平逆变器死区效应谐波分析及其补偿方法研究

    焦宁;刘天琪;王顺亮;李媛;

    电压源换流器在高压直流输电及新能源并网中起着至关重要的作用。为研究基于脉冲宽度调制技术(pulsewidth modulation,PWM)三相逆变器受死区影响的谐波特性,首先,基于傅里叶级数分析的方法,推导出谐波的定量计算公式。通过PWM的调制过程详细分析了死区时间对三相逆变器输出相电压波形的影响。在此基础上推导出了附加死区的谐波计算公式,定量分析了死区对谐波幅值的影响,从理论上揭示了死区效应的谐波产生机理。其次,基于所推导的谐波定量计算公式,从谐波含量理论计算的角度,提出一种在调制信号中注入补偿分量的死区效应补偿方法。最后,仿真和实验结果证明该谐波计算方法可以定量分析死区效应的影响,并验证了所提出的补偿算法能够有效补偿死区效应,验证了此定量分析的正确性和补偿方法的有效性。

    2020年06期 v.44;No.439 2169-2176页 [查看摘要][在线阅读][下载 846K]
  • 换相失败下弱送端系统安全稳定风险评估

    印月;刘天琪;丁理杰;艾青;胡晓通;江琴;

    随着高压直流输电系统不断发展,直流系统故障对交流系统的影响变得更加复杂和严重。换相失败作为交直流混联系统中最常见的故障之一,为定量分析其对超长距离、弱联系电网稳定性的影响,提出了高压直流系统换相失败下的送端系统安全稳定运行风险评估方法。通过分析换相失败产生机理,及其对送端系统造成的功率冲击,考虑送端系统对冲击能量的吸收能力和多直流间交互作用,结合弱送端系统稳定性的关键要素—联络线平均负荷/容量比和潮流熵,建立弱送端系统安全稳定运行风险评估模型。算例分析结果表明,该模型适用于多直流系统换相失败下送端系统安稳风险评估,其评估结果能准确反映不同换相失败场景对送端系统的影响程度。

    2020年06期 v.44;No.439 2177-2186页 [查看摘要][在线阅读][下载 617K]
  • 基于模型预测控制的直流微电网电压动态响应优化

    朱晓荣;候顺达;李铮;

    基于下垂控制的直流微电网在负荷频繁投切时母线电压会急剧波动,严重影响直流电压的电能质量。直流电容可以阻碍直流母线电压的突变,但是过大的直流电容又会延长系统达到稳态的时间。提出了一种基于模型预测控制的直流微电网电压动态响应优化方法,在负荷突变时采用较大的虚拟电容减缓直流电压的变化,在动态响应后期采用较小的虚拟电容使直流电压快速达到稳态。首先给出蓄电池侧虚拟电容的工作原理,通过模型预测控制得到最佳的虚拟电容值,并作用于DC/DC换流器的虚拟电容控制上;其次设计了电流内环的模型预测控制器;最后比较了电流内环分别为PI控制和有限集模型预测控制时对直流母线电压动态响应的影响。基于RT-LAB建立了直流微网仿真模型,仿真结果验证了所提控制的有效性。

    2020年06期 v.44;No.439 2187-2195页 [查看摘要][在线阅读][下载 770K]

电力系统

  • 基于迁移学习的电力系统暂态稳定自适应预测

    张若愚;吴俊勇;李宝琴;邵美阳;

    基于人工智能的电力系统暂态稳定预测,通常需要用离线生成的大量暂稳样本对预测模型进行训练,然后根据系统的实时响应进行在线预测。但当系统的运行方式和拓扑结构发生较大变化时,预测模型的精度会显著下降,亟需一种能跟踪系统变化的自适应暂稳预测方法。针对该问题,将迁移学习引入电力系统暂稳预测,基于卷积神经网络提出了一种自适应预测方法。首先利用离线生成的大量暂稳样本训练并得到基于卷积神经网络的预训练模型。当系统运行方式和拓扑结构发生较大变化时,保持预训练模型的网络结构不变,将其中的2个卷积层、2个池化层和全连接层的网络参数迁移至新模型;提出了一种最小均衡样本集的变步长生成方法,用新生成的最小均衡样本集训练分类层参数,从而快速得到新的预测模型。新英格兰10机39节点系统的测试结果表明:所提方法能自适应跟踪系统运行方式和拓扑结构的变化,有效更新预测模型且大幅减少新模型的训练时间,为基于人工智能的电力系统暂态稳定自适应预测提供了一条新思路。

    2020年06期 v.44;No.439 2196-2205页 [查看摘要][在线阅读][下载 529K]
  • 考虑解列控制的输电网扩展规划研究

    肖楚飞;唐飞;刘涤尘;赵红生;赵雄光;梁伟强;简文;卿梦琪;卿梦娇;

    建设坚强可靠的智能电网是输电网规划的核心环节,解列是应对电网失步振荡的重要控制手段。系统失稳时的失步断面主要分布在被称为弱连接的线路上,减少系统弱连接线路可以优化系统分区,减小解列断面的搜索解集和搜索时间,为解列装置动作提供参考,增强解列控制的有效性。基于慢同调理论提出了改进的识别与筛选弱连接线路的方法,并将弱连接线路条数与总线路数的比值定义为弱连接系数,建立了以弱连接系数最小为优化目标的考虑解列控制的输电网双层规划模型。利用基于Boruvka算法的拓扑连通修复策略与自适应变异和惯性权重的粒子群算法相结合的混合算法,在IEEE Graver 18节点系统和华东某实际电网对上述双层模型进行求解,PSD-BPA中故障仿真结果验证了所提出的改进的弱连接筛选方法和输电网规划模型的有效性。

    2020年06期 v.44;No.439 2204-2215页 [查看摘要][在线阅读][下载 868K]
  • 藏中联网工程系统调试风险防控策略

    史华勃;张华;孙文成;陈刚;汤凡;周波;魏巍;丁理杰;常晓青;

    藏中联网工程输电距离长,末端西藏电网容量小、负荷轻、稳定裕度低且频率稳定与有功功率、无功功率高度耦合;高压直流输电系统、光伏发电系统等电力电子设备众多,大型主变空载合闸将引发系列安全问题,此外静止无功补偿器(static var compensator,SVC)控制参数整定不当易产生电磁振荡。该文提出了通过优化充电启动顺序的无功电压控制方法;加装合闸电阻、选相合闸装置并配合运行方式调整的励磁涌流和过电压综合防控策略;兼顾电磁振荡抑制和无功调节性能的SVC控制参数优化方法。制定了考虑光伏发电、直流输电系统运行风险及电网频率稳定风险的调控运行策略。仿真分析和系统调试结果验证了所提措施的有效性。

    2020年06期 v.44;No.439 2214-2222页 [查看摘要][在线阅读][下载 1634K]
  • 基于树形贝叶斯网络的配电网快速灾情推断

    熊宇峰;周刚;陈颖;陈来军;张明龙;李博达;

    近年来,极端灾害已经成为导致配电网大规模停电的重要原因之一。快速地对关键负荷的受灾情况进行推断,对于指导恢复抢修方案具有重要意义。传统的贝叶斯网络推断方法计算复杂度随网络节点增加呈指数上升,难以满足配电网灾情实时推断的需要。为此,结合配网开环运行的特点,建立树形的贝叶斯网络。在此基础上,提出快速灾情推断的流程和方法。对于任意选取的关键节点,该方法的计算复杂度均为节点数的一次多项式,克服了传统推断方法造成的维数灾难,可实现对大规模配电网的灾情实时推断。通过理论分析和算例仿真,验证了所提快速灾情推断方法的准确性和快速性,并论证了其在实际灾情推断中的作用。

    2020年06期 v.44;No.439 2222-2230页 [查看摘要][在线阅读][下载 1412K]
  • 计及山地城市时空特性的充电设施最优规划

    周思宇;顾博;张晓勇;谭为民;龙虹毓;

    山地城市道路非直线、非平面化延展,各时段、路段通行能力存在差异,是充电设施规划需要考虑的重要因素。首先,提出爬坡系数和交通拥堵系数,量化了山地城市道路的时、空特性对用户出行的影响,据此基于改进的Floyd最短路径算法,计算分析了用户出行成本。其次,考虑各时段城市交通状况,提出自给率系数,表征滞留车辆产生的随机充电负荷。继而,分析用户各时段出行目的和充电需求,对应用户的差异化充电方式和充电设施需求。最后,抽象化山地城市交通路网,结合交通流量数据,以社会年综合成本最小为目标函数建立最优规划模型,并分析评估多种充电负荷接入对配电网的影响。以中国西南地区某山地城市作为算例,采用场景分析,计算获得不同电动汽车渗透率下充电设施布局方案,当渗透率达到50%时,配电网部分变压器负载率达到86%~168%,据此给出变压器扩容建议。

    2020年06期 v.44;No.439 2229-2237页 [查看摘要][在线阅读][下载 584K]
  • 利用卷积神经网络支持向量回归机的地区负荷聚类集成预测

    沈兆轩;袁三男;

    为提高地区负荷预测的运算效率和预测精度,提出了一种基于卷积神经网络支持向量回归机的地区负荷聚类集成预测方法。首先,通过聚类模型对地区内大量用户的真实负荷数据进行分组并分析了不同聚类模型的效果。其次,使用得到的聚类分组标签将用户数据分组集成并构建训练数据。然后,基于改进的卷积神经网络构建了卷积神经网络支持向量回归机模型。最后,分组进行负荷预测并将预测结果求和得到地区最终预测月负荷,并与卷积神经网络模型、长短期记忆神经网络模型、决策树模型、支持向量回归机模型进行对比。文中使用扬中市高新区的负荷数据作为算例进行分析,结果表明文中所提方法相较于现有算法具有更高的负荷预测精度和运算效率。

    2020年06期 v.44;No.439 2237-2244页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K]
  • 基于分布鲁棒优化的电–气–热综合能源系统日前经济调度

    高晓松;李更丰;肖遥;别朝红;

    风电等可再生能源的出力具有不确定性,传统的鲁棒优化和随机优化方法在处理风电等可再生能源出力不确定性时都存在一些局限与不足。基于分布鲁棒优化研究了考虑风电出力不确定性的电-气-热综合能源系统(electricity-gas-heat integrated energy system,EGH-IES)日前经济调度问题。将Kullback-Leibler(KL)散度作为分布函数与参考分布之间距离的量度,建立风电出力的分布函数集合。然后以系统运行总成本作为目标函数,建立了EGH-IES日前经济调度鲁棒机会约束优化模型。将所建立的鲁棒机会约束优化模型转化为利用求解器可直接求解的确定性混合整数线性优化模型。最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性,并分析了电转气技术和热网管道输送延时对风电消纳的作用。

    2020年06期 v.44;No.439 2245-2254页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K]
  • 考虑源侧灵活性改造及可调节电热负荷的电热联合调度模型

    周升彧;戴赛;许丹;郎一凡;胡林献;

    在对电热联合系统源侧灵活性改造的基础上,协调运用电热柔性负荷以进一步增强系统风电消纳能力。建立了纯凝火电机组深度调峰运行成本、补贴及分摊模型,以蓄热罐蓄放热特性为基础建立了配置蓄热罐后的等效热电机组调节范围扩展模型,并以弃风开启的调峰电锅炉为可调节电负荷、其输出为可调节热负荷,构建了以总运行成本最小为目标、综合考虑热电机组调节范围扩展、火电机组深度调峰改造及负荷侧可控电锅炉3种弃风消纳方案的电热联合系统优化调度模型。算例分析表明,所提模型能够对3种方案的任意组合场景进行仿真,且能在利用源侧灵活性的同时挖掘负荷侧调节潜力,依次调度成本低、消纳效果好的可调度资源,实现弃风的低成本梯级消纳。

    2020年06期 v.44;No.439 2254-2262页 [查看摘要][在线阅读][下载 605K]
  • 基于含源型负荷用电需求弹性及偏好成本的电热联合优化调度

    林俐;顾嘉;张玉;

    随着综合能源的引入,负荷侧多能互补的综合响应特性日趋明显,为充分发掘负荷的实际调节能力以优化系统运行,将含源型负荷(activeload,AL)纳入传统电、热负荷体系,分析含AL电热联合系统的优化运行机理;结合AL的内部设备运行及终端电、热负荷的综合需求响应(integrated demand response,IDR)特性,定性分析AL主动参与系统调度的综合响应能力,提取AL对外需求弹性空间;根据AL的响应特性,借鉴偏好成本概念,建立适应于AL响应意愿的补偿成本模型;考虑系统发电成本与收益、AL补偿成本、弃风成本,建立电热优化调度模型,并仿真验证模型的有效性。研究表明,以偏好成本方式补偿AL响应可充分激发其弹性,优化系统成本分配,并促进系统风电消纳、有效减轻夜间火电机组的深调压力。研究将为AL与电热联合系统间的双向协调优化提供理论参考。

    2020年06期 v.44;No.439 2262-2272页 [查看摘要][在线阅读][下载 900K]
  • 基于对角加边模型和最优乘子法的冷热电联供园区微网能量流计算

    谢煜铨;林舜江;杨悦荣;唐智强;

    由于冷热电联供(combined cooling heating and power,CCHP)园区微网中各个能源网间存在复杂的耦合关系,大大增加了微网能量流计算问题的规模和复杂度。提出了基于对角加边模型(blockbordered-diagonalform,BBDF)和最优乘子法的CCHP园区微网能量流算法。首先对CCHP园区微网进行了详细建模,并针对能源站的不同运行模式建立了相应的输出功率模型,在此基础上建立了计及多种能源网交替耦合的能量流计算模型。通过对统一迭代法的修正方程组进行优化改进,提出了基于BBDF的CCHP园区微网能量流解耦计算方法。在每次迭代中,求出耦合变量的修正量后,再独立求出供冷/热/电网相关变量的修正量。并且应用最优乘子法计算每次迭代的最优修正步长,以减少计算迭代次数,提高收敛性。算例计算结果表明,所提出的算法可明显提高运算效率,改善收敛性,相较于传统的统一迭代算法能减少约60%的计算耗时。

    2020年06期 v.44;No.439 2271-2282页 [查看摘要][在线阅读][下载 698K]
  • 不平衡主动配电网综合直接潮流算法

    符杨;刘冀宁;周晓鸣;苏向敬;米阳;田书欣;

    由于线路的不对称性分布以及负荷、分布式电源的不对称随机接入,配电网具有显著的三相不对称特征;分布式电源的高渗透不仅直接影响其接入层网络,同时对其上层网络产生影响;高随机性和波动性可再生能源的广泛应用,让具有更高可靠性的配电网弱环网拓扑结构受到了更多关注。上述新挑战对配电网潮流算法的功能和性能提出了更高要求。为此基于传统直接法潮流,通过对主动配电网关键元件(配电变压器和分布式电源)进行模型构建并计及不同网络拓扑结构的影响,提出了一种不平衡主动配电网的综合直接潮流算法。所提算法不仅继承了传统直接法潮流优越的计算性能,同时拓展了其应用范围以有效求解含多电压等级、多网络拓扑与多分布式电源类型的不平衡主动配电网潮流问题。最后,基于IEEE典型算例和澳大利亚真实配电网进行仿真分析,对文中所提综合直接潮流算法的功能和性能进行验证。

    2020年06期 v.44;No.439 2281-2292页 [查看摘要][在线阅读][下载 1251K]
  • 特大城市电网基于统一全局优化的AVC-DVC电压优化控制模式的研究和应用

    李大志;周运斌;赵瑞;汤磊;王卫;董晋阳;

    分析了传统三级协调模式下AVC系统存在的协调水平不足问题,提出了基于全局无功电压优化控制的AVCDVC模式,通过采用全局优化控制策略,解决了省地协调过程中存在的无功设备投入率低,无功设备的频繁动作等问题;在执行层面,利用DVC的控制模式,结合目前广泛应用的智能变电站控制系统,实现自动闭环优化控制。该控制模式已在北京电网中实际应用,控制效果良好,高峰负荷期间无功设备投入率得到提升,无功分布得到优化。

    2020年06期 v.44;No.439 2289-2294页 [查看摘要][在线阅读][下载 447K]
  • 考虑线损灵敏度一致性的外网静态等值模型

    王方雨;刘文颖;李潇;王维洲;行舟;

    目前的网络等值模型均不能保证等值前后线损灵敏度的一致性,不适用于线损分析,针对该问题,提出考虑线损灵敏度一致性的外网静态等值模型。首先,分析传统WARD等值应用于线损分析的弊端,提出适应于线损分析的等值模型新理论,该新模型通过在边界节点外接虚拟等值发电机节点,平衡等值前后线损灵敏度的误差,可保证等值前后线损对内部节点注入有功功率、注入无功功率、节点电压幅值和电压相角4个灵敏度的一致性;然后基于改进的雅克比矩阵计算线损灵敏度的表达形式,并基于等值前后潮流一致性原则、线损灵敏度一致性原则,求取等值模型参数。采用IEEE 39节点系统及甘肃实际电力系统进行仿真计算,验证文中等值模型的正确性和实用性。

    2020年06期 v.44;No.439 2295-2305页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K]
  • 计及多种扰动源的有源配电网电能质量分析方法

    刘科研;盛万兴;秦梦雅;尹忠东;吕琛;

    随着波动性负荷的增多和分布式电源的接入,有源配电网的扰动源增加,电能质量问题涉及更多不确定性因素,使得传统的基于确定监测值的电能质量分析方法不再适用。提出了一种基于区间-仿射算法的有源配电网电能质量分析方法,利用潮流计算得到仿射型电能质量指标,建立相对影响因子定量分析各扰动源对电能质量的影响程度,并以IEEE 33节点配电网为例验证该方法有效性,仿真结果表明所提方法在特定场景下能够定量计算不同扰动源的波动对配电网电能质量的影响程度大小。

    2020年06期 v.44;No.439 2303-2309页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
  • 基于干扰观测补偿的配电变压器集成式STATCOM改进无源控制策略

    赖锦木;尹项根;王祯;李浪子;戚振宇;

    配电网中广泛使用的配电变压器是电能供给需求与电能质量控制的关键设备,针对配电变压器集成式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)系统结构,文章提出了一种基于干扰观测补偿的改进无源控制策略(disturbance observer based PBC,DOPBC)。首先,建立抽头注入式配电变压器的数学模型,得到了抽头注入式配电变压器在相坐标下的节点导纳矩阵及等值电路;其次,针对系统中的参数摄动和扰动等因素导致无源控制鲁棒性变差的问题,提出了一种基于干扰观测补偿的改进无源控制策略,通过干扰观测器(disturbanceobserver,DO)估计系统扰动,抵消参数变化对无源控制器的影响,从而提高系统的抗干扰性能,并证明DOPBC的稳定性;最后,通过仿真和实验验证该方法的有效性和可行性。实验结果表明,所提DOPBC策略在实现指令值零误差跟踪的同时能获得良好的动态性能,并且对系统参数摄动和扰动具有较强的鲁棒性。

    2020年06期 v.44;No.439 2310-2320页 [查看摘要][在线阅读][下载 1080K]
  • PWM结合移相控制下的混合三电平隔离型双向DC-DC变换器反馈线性化控制研究

    杨超;许海平;袁志宝;许志强;

    双向隔离型DC-DC变换器是电力电子变压器(power electronic transformer,PET)的一个重要环节。文章针对混合三电平双向DC-DC的结构特点提出一种新的基于脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation,PWM)加移相的控制方法(PWMphaseshift,PPS),该方法能够减少控制变量,简化系统控制。在此基础上,通过分析PPS控制方法下系统工作模态的等效电路模型,建立系统的非线性大信号模型。通过对非线性系统反馈线性化,推导出系统状态反馈表达式,将系统的耦合控制变量进行解耦,得到系统的控制规则。最后搭建了实验平台,通过实验结果证明了该控制方法的正确性和有效性。

    2020年06期 v.44;No.439 2321-2329页 [查看摘要][在线阅读][下载 2401K]
  • 基于相电流差的短路故障快速识别方法

    杨尚瑾;戴朝波;李芳灵;王清涛;刘伟;

    故障电流限制器(fault current limiter,FCL)的动作速度与短路故障的识别速度密切相关。电力系统发生单相故障时,非故障相FCL不宜动作,因此,FCL动作定值需大于单相故障时非故障相的电流变化,导致定值提高,识别速度降低。针对这一问题,该文提出相电流差判据,可在故障发生后迅速判断是否为其他相的单相接地故障,降低本相FCL动作定值。该文对相电流差特性进行理论分析,并利用其降低电流瞬时值判据的整定值,形成新的短路故障快速识别方法。通过仿真计算和现场短路电流分析,证明所提方法具有识别速度快、计算量少、可靠性高等特点。

    2020年06期 v.44;No.439 2330-2335页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K]
  • 大型发电机组非全相保护存在问题及对策

    卫琳;张健康;粟小华;牛拴保;

    通过分析2起发电机非全相运行造成继电保护动作范围扩大的案例,指出非全相保护能够以较短时限可靠切除非全相运行,不仅可以降低负序电流对发电机设备的损伤,更关键的是,它能避免非全相运行期间产生的零序电流造成电网零序电流保护越级跳闸,是重要的涉网保护,其拒动的后果比较严重。详细分析了目前非全相保护在实际应用中存在的问题,包括功能配置缺失、回路不完整、保护未正确投入等,讨论了其对机组设备和电网运行的危害,并从工程应用角度提出了解决措施,提高了非全相保护的运行可靠性。最后分析了非全相保护在定值整定、启动失灵保护、与电网保护配合等方面需关注的问题。该方案目前已在西北电网大型发电机组中获得应用,提高了发电机设备和电网运行的安全性。

    2020年06期 v.44;No.439 2336-2342页 [查看摘要][在线阅读][下载 413K]
  • 应用聚类和证据理论实现变电站保护压板状态校核

    梁辰;孙建文;王兰玉;黄尊志;孙庆森;王磊;梁伟;

    针对目前人工校核保护压板效率低、图像识别易受光照条件影响的问题,提出了一种基于聚类和D-S证据理论的变电站保护压板状态校核方法。首先对压板图像进行聚类分割,按行检查压板图像像素量和边界点,重新分割异常压板。根据压板在投、退状态下的形态特征,构造压板状态指标作为证据,分析了光照、透视变形因素对压板识别的影响。最后,将多个状态指标依据证据理论进行融合,减少个体指标的不确定性影响。结果表明,所提方法在光照条件不良情况下仍能正确识别压板状态,性能优于单一判据及多判据表决方法。

    2020年06期 v.44;No.439 2343-2349页 [查看摘要][在线阅读][下载 576K]
  • 电力用户停电影响指标体系及综合评估方法

    林锐涛;林哲昊;周勤兴;彭显刚;许方园;

    现代社会对电能的依赖程度日益加深,电力用户的停电会给用户自身和供电企业带来重大影响和损失。提出了一种停电影响综合评估方法:首先从用户停电所带来的用户经济损失影响、供电企业经济损失及其供电可靠性考核指标影响等方面出发,同时综合考虑用户对供电企业的重要性程度,建立用户停电影响综合指标体系,即在计算用户直接经济损失指标时考虑用户停电时段不同带来的经济损失差异,提出基于产业关联度分析理论的用户间接经济损失计算方法,并利用熵值法实现对复杂指标的量化计算。在进行体系各项指标计算后,利用层次分析法针对不同评估主体设置不同的指标权重,实现多角度、全方位的评估。通过实例计算分析,验证了所提出指标体系与综合评估方法的合理性和可行性,为用户了解停电损失、供电企业进行生产效能评估和停电管理提供参考。

    2020年06期 v.44;No.439 2350-2360页 [查看摘要][在线阅读][下载 546K]

高电压技术

  • 考虑绝缘老化或受潮的变压器绕组变形判据优化

    胡一卓;谢佳成;李金忠;徐广昊;董明;

    频率响应分析法是检测变压器绕组变形的重要手段。研究表明,绝缘老化或受潮会对变压器绕组频率响应测试结果产生影响,进而导致绕组变形的诊断中存在误判的可能,然而这一问题目前并没有较好的解决方法。以绝缘老化或受潮情况下的绕组变形诊断判据的优化方法为中心,首先通过油纸绝缘的受潮和老化试验与频率响应仿真相结合的方法,获得了不同受潮和老化程度下的绕组频率响应曲线;其次计算了绝缘老化或受潮情况下的相关系数R,根据相应的判据进行了绕组变形的初步判断;最后提出了2种判据优化方法。研究结果表明,在利用相关系数R判据对变压器绕组变形进行诊断时,绝缘老化或受潮均可能导致误判。通过调整相关系数R判据的频率范围,可以避免特定接线方式下的绕组变形误判;通过引入基于电容变化率的辅助判据,可降低绝缘老化或受潮引起绕组变形误判的可能性。

    2020年06期 v.44;No.439 2361-2371页 [查看摘要][在线阅读][下载 1697K]
  • 高压换流变压器声功率反演算法

    张景晨;刘元庆;李文昱;史丽鹏;姜脉哲;

    换流变压器是换流站内单体噪声最大的室外噪声源,对高压直流换流站整体的噪声环境有重要影响。为在工程中方便、准确地获得换流变压器的声功率,从而有效地控制换流变的噪声,有必要对换流变声功率的反演算法进行研究。通过仿真预测与实测数据对比分析,建立了预测精度更高的换流变声源等效模型。依据国际标准ISO9613-2—1996给出的户外声传播计算方法,构建了声源反演数学模型。以迭代Tikhonov正则化解算反演数学模型,优选了用于反演的测量点,实现了基于测量点噪声数据的换流变声功率反演方法研究。采用反演获得的声源声功率对声场进行预测并与实测数据进行了对比分析,结果表明,测量点声压预测值的误差在±2 dB(A)以内,证明了文中所提反演算法在换流变声功率反演计算中的准确性。

    2020年06期 v.44;No.439 2369-2376页 [查看摘要][在线阅读][下载 2126K]

工程应用

  • 苏通综合管廊工程特高压GIL关键技术要求

    刘泽洪;王承玉;路书军;孙岗;王宁华;李鹏;俞正;张鹏飞;

    苏通综合管廊工程采用特高压气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission line,GIL)敷设于长江底部隧道中跨江,首次在架空输电线路中间应用GIL,没有先例可借鉴。特高压GIL电压高、距离长、运行工况特殊,设备可靠性和故障后快速恢复能力要求很高,技术条件须研究明确。基于对架空-GIL混合输电系统运行特点和管廊应用特殊性的研究,分析提出特高压GIL关键技术要求。首先,从系统运行的总体要求出发,基于系统仿真分析并参考相关标准,提出特高压GIL技术参数及关键技术条件,包括额定电压、额定电流、额定短路电流、感应电压和电流、过电压与绝缘配合、通流与温升、密封、接地、现场试验等。进而,从保证管廊内GIL设备长期运行可靠性出发,针对关键组部件,提出特高压GIL用感应电流快速释放装置、导体电联结触头、绝缘子、外壳和伸缩节等的技术要求,从而为管廊工况下GIL的设计和研制提供参考依据。

    2020年06期 v.44;No.439 2377-2385页 [查看摘要][在线阅读][下载 648K]
  • 特高压苏通综合管廊工程GIL系统工作条件

    班连庚;孙岗;项祖涛;王宁华;葛栋;徐文佳;

    苏通GIL综合管廊工程是以特高压气体绝缘金属封闭输电线路(gasinsulatedmetal-enclosedtransmissionline,GIL)为核心的输电工程,是世界上电压等级最高、输送容量最大的超长距离GIL工程。该工程投运后,贯穿皖、苏、浙、沪负荷中心的华东特高压交流双环网实现合环运行,显著提升华东电网的受电能力、皖电东送能力、供电可靠性和安全稳定水平。从电力系统分析的角度全面研究了工程中特高压GIL的系统工作条件,通过公式推导及仿真建模研究了GIL电气参数特性,明确了GIL的输送容量、运行电压、短路电流、过电压水平及抑制措施、绝缘配合等关键技术要求,分析了GIL接入架空线路中部时混合线路的感应电压及感应电流、潜供电流特性,为工程设计,制定GIL设备技术规范、设备研制、试验和运行提供技术依据。

    2020年06期 v.44;No.439 2386-2393页 [查看摘要][在线阅读][下载 574K]
  • 特高压GIL绝缘击穿时暂态电压时频特征分析

    丁登伟;韩先才;王宁华;刘卫东;张鹏飞;张紫薇;

    为研究特高压气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal-enclosed transmission line,GIL)在交接耐压试验和运行时绝缘击穿激发的暂态电压特征,利用在1100 kV苏通GIL综合管廊工程安装的超宽频暂态电压监测系统,准确测量了GIL在耐压试验和运行时绝缘击穿所产生的暂态电压。分析了GIL在不同工况下典型绝缘击穿所产生暂态电压时域波形的持续时间、变化陡度以及幅值衰减特征。通过傅里叶变化分析了暂态波形的频域特征,发现特征频率与故障位置紧密相关。最后通过连续小波变换分析了暂态电压的时频特征,发现陡变电压的瞬时频率均超过了3 MHz,可通过暂态电压的时频分布图准确判断GIL是否发生次生放电。通过对暂态电压时域和频域特征分析,有助于弄清GIL绝缘故障时暂态电压行波激发及传播特征,准确评估暂态电压对GIL的绝缘危害,提高特高压GIL运行的可靠性。

    2020年06期 v.44;No.439 2393-2400页 [查看摘要][在线阅读][下载 938K]
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