电网技术

低碳电力技术

  • 燃煤机组碳排放指标计算及影响因素分析

    蔡宇;李保卫;胡泽春;宋永华;赵永林;

    煤电是我国电力碳排放的主要来源,其机组碳排放指标是实施低碳规划和运行的基本依据。考虑我国燃煤电厂数据的可获得性,提出基于物料平衡的燃煤机组碳排放指标计算方法。该方法兼顾宏观统计的易操作性和技术应用的准确性,将宏观温室气体清单编制与微观规划运行指标相统一,可提高部门温室气体清单编制的精度,并为低碳电力系统在规划运行中落实减排指标提供基础数据。某电厂实际算例验证了方法的正确性和实用性,并对影响因素进行分析,进一步表明机组煤耗不决定其碳排放序位。

    2013年05期 v.37;No.354 1185-1189页 [查看摘要][在线阅读][下载 156K]
  • 电动汽车充电站负荷建模方法

    杨少兵;吴命利;姜久春;赵伟;

    电动汽车充电站负荷建模是开展规模化充电负荷预测及评估充电负荷对电网影响的基础工作,充电站负荷与电动车辆的进站流量、充电时长、充电能力等多种因素有关,呈现出较为复杂的特征,这使得负荷建模存在许多难点。文章通过分析进站车辆流量对充电负荷的影响,提出了描述充电站负荷的2种建模方法:一种是在一定前提条件下快速计算充电负荷的数学公式;另一种是计及多种实际影响因素的动态过程仿真方法。进而阐述了负荷模型的应用方法和具体步骤,以北京奥运电动公交充电站为例进行了仿真,并与实测数据进行了对比验证。结果表明2种建模方法都能较好地描述充电站负荷的变化规律,其中动态仿真方法能更准确地反映多种因素对充电站负荷的影响。所提方法运算速度快、数据接口清晰,可满足规模化电动汽车负荷仿真的要求。

    2013年05期 v.37;No.354 1190-1195页 [查看摘要][在线阅读][下载 246K]
  • 基于改进主成分分析法的火电机组能耗特征识别方法

    马瑞;康仁;罗斌;徐慧明;何进;

    火电机组的能耗特性(发电煤耗率与各能耗参数的特性关系)反映着机组的能耗特征,它是机组节能研究的重要组成内容。机组的能耗特性等重要知识蕴含于机组的运行数据中,理论上机组的能耗特性可以从其历史数据中回归挖掘出来,然而机组的能耗指标不仅数量多,而且相互之间具有多重共线性特点,这给回归分析带来了困难。运用改进主成分分析法的特征提取和降维的功能,以损失少量信息为代价,解决了能耗变量维数过高及其多重相关性给能耗特性方程的回归带来的困难。然后,从能耗特性方程出发,辨识出了各重要能耗指标的灵敏系数。最后,通过对国内某火电厂的600 MW机组进行能耗特征分析,验证了该方法的有效性。

    2013年05期 v.37;No.354 1196-1201页 [查看摘要][在线阅读][下载 155K]
  • 计及电网状态的充放储一体化站运行模式探讨

    杨敏霞;刘高维;房新雨;娄宇成;解大;

    电动汽车供能设施的配套建设是我国电动汽车进一步推广发展的关键,为此,提出融合充电站、换电站和储能站优势的电动汽车充放储一体化站的设计方案,从变流技术、调度及功能设计2方面阐述了一体化站的控制与运行。变流装置可实现电池系统与电网的能量双向互动,一体化站可为电动汽车供能,并可为电网提供削峰填谷、无功补偿、谐波治理、紧急支持等辅助服务。在此基础上,结合电网的不同状态,讨论分析一体化站可能的运行模式,并根据电池储能系统特性划分一体化站2个电池系统的储能水平,进一步探讨计及电网状态的充放储一体化站运行模式,旨在为一体化站的优化运行控制提供参考。

    2013年05期 v.37;No.354 1202-1208页 [查看摘要][在线阅读][下载 219K]
  • 并网风光发电中混合储能系统容量优化配置

    杨珺;张建成;桂勋;

    提高并网风光发电系统的调度灵活性需要引入储能技术,而储能技术研究的首要关键技术问题就是储能系统的容量配置。利用蓄电池和超级电容器的互补特性,提出了一种以优化蓄电池工作状态为原则,以提高储能系统整体经济性为目标的能量管理策略。基于该能量管理策略分析了并网风光发电系统能量损失率和能量缺失率的计算流程,根据全生命周期费用理论,建立了储能装置的年均费用函数表达式,并建立了以该函数值最小为目标,以系统能量损失率及能量缺失率等运行指标为约束的储能容量优化配置模型。运用改进混沌优化算法对实例进行了计算,验证了该优化模型与算法的正确性和有效性。

    2013年05期 v.37;No.354 1209-1216页 [查看摘要][在线阅读][下载 249K]

输配电技术

  • 计及测量装置失效的输电网行波固有频率故障定位方法

    李小鹏;何正友;武骁;杨健维;林圣;

    为解决电网中因测量装置失效而引起故障定位失败的问题,提出一种计及测量装置失效的输电网行波固有频率故障定位方法。根据故障后行波在输电网中的传播规律,首先分析了故障线路与健全线路固有频率对应的行波路径的不同特点,在此基础上,根据线路两端行波路径长度之和与线路全长的比较结果,确定故障线路,同时依据单端频率法计算故障距离。算法考虑了测量装置失效的情况,提出利用相邻线路处的频率信息判断故障线路,进而计算故障距离,实现联网定位。大量基于PSCAD/EMTDC和Matlab的仿真结果表明,该方法不受过渡电阻、故障距离和故障初始角的影响,具有良好的适应性。

    2013年05期 v.37;No.354 1217-1222页 [查看摘要][在线阅读][下载 223K]
  • 不平衡电压下并网逆变器的预测电流控制技术

    年珩;於妮飒;曾嵘;

    在推导不平衡电网电压下并网逆变器数学模型和瞬时有功、无功功率数学模型的基础上,提出了实现三相电流平衡、有功功率或无功功率无波动为控制目标的控制策略,讨论了不同控制目标下并网逆变器正序和负序电流指令计算原则。为实现正序和负序电流的准确控制,设计了在两相静止坐标系下的预测电流控制方案,以消除电流采样延时和正负序分解导致系统运行性能下降的影响。最后搭建了3 kVA并网逆变器的试验系统,试验结果验证了理论分析的正确性以及预测电流控制方案的有效性。

    2013年05期 v.37;No.354 1223-1229页 [查看摘要][在线阅读][下载 823K]
  • 三电平H桥直流换流器电流连续模式下的建模与控制器设计

    谢桢;魏建勋;付立军;肖飞;王恒利;

    为提高换流器稳压输出的动静态性能,须设计性能较优的控制器。分析了换流器的移相脉冲宽度调制(pulse widthmodulation,PWM)原理,对电流连续模式下的静态工作点进行求解,给出了静态工作点下一个开关周期内所有的工作模态。基于状态空间平均法建立了换流器在电流连续模式(continuous conduction mode,CCM)下的小信号数学模型,并基于小信号数学模型设计了带前馈补偿的双闭环比例积分(proportion integration,PI)控制器。试验研究结果表明,在该控制器作用下,突然加载过程中输出电压最大跌落在15%以内,恢复时间在150 ms以内,输出特性较好,从而验证了控制器的有效性。

    2013年05期 v.37;No.354 1230-1236页 [查看摘要][在线阅读][下载 426K]
  • 输电塔线耦联体系风洞试验及数值模拟研究

    谢强;杨洁;

    为研究输电线路的风振响应,以某500 kV送电线路为工程背景,设计了三塔两线完全气弹模型并进行了风洞试验。利用有限元分析软件ABAQUS建立了三塔两线模型,计算了该线路在随机风场中的动力响应,探讨了塔线体系耦联振动特性。研究结果表明:输电线的存在增加了塔线体系的背景响应,增大了塔线体系的阻尼,降低了共振响应;挂线后塔线的耦联作用对输电塔加速度和位移造成了不同的影响。高风速下输电塔响应和输电线响应的功率谱密度会出现能量交叉,塔线之间的耦合作用大大加强,这极有可能导致塔线的耦联共振作用。因而进行输电杆塔设计时,需考虑塔线之间的耦联振动对输电塔响应所带来的不利影响。

    2013年05期 v.37;No.354 1237-1243页 [查看摘要][在线阅读][下载 303K]
  • 基于符号动力学的配电网结构风险评估

    范云滩;刘剑;李俊娥;刘开培;

    应用广度优先搜索算法对配电网结构进行描述,提出了基于符号动力学的配电网结构简化算子体系,并以此对配电网的典型结构进行简化。基于算子体系提出了层次迭代算法,逐层量化计算配电网中线路与变电站的风险。理论算例结果表明结构均衡的方案最优。实际算例也证明该算法可量化分析复杂网络中线路或变电站的风险。

    2013年05期 v.37;No.354 1244-1251页 [查看摘要][在线阅读][下载 220K]
  • 耦合地线对交直流同塔输电线路电气特性的影响及规律分析

    张龙伟;朱军;吴广宁;石超群;吴静文;范建斌;

    为充分利用架空线路走廊,交直流同塔输电将是电网未来发展的趋势,开展同塔交直流线路间电磁耦合干扰研究具有重要意义。建立了双回交流与单回直流同塔输电线路耦合模型,计算分析了在直流线路下方架设耦合地线时,耦合地线根数、耦合地线与直流线路垂直间距、耦合地线横向位置、耦合地线横向间距以及耦合地线排列方式等因素对直流线路上感应电压的影响。研究结果表明:耦合地线根数越多,屏蔽效果越好,耦合地线根数达到一定数量时,屏蔽效果将趋于饱和;耦合地线距离直流线路越近,屏蔽效果越好;耦合地线水平排列时,屏蔽效果最好。

    2013年05期 v.37;No.354 1252-1257页 [查看摘要][在线阅读][下载 252K]
  • 特高压直流输电大截面导线带电覆冰与融冰特性试验研究

    陆佳政;胡建平;方针;

    现有小截面导线覆冰和融冰规律不能直接线性换算至大截面导线,为此在人工气候实验室开展LGJ-720/50和JL/G3A-900/40这2种特高压直流输电大截面导线的带电覆冰与融冰试验,分析覆冰厚度增长与电流和气象参数的变化规律,得到大截面导线融冰时间与融冰电流、环境温度和风速、覆冰厚度的特性曲线。研究结果表明运行电流通过产生焦耳热降低水滴在大截面导线上的冻结系数能抑制覆冰增长;风速增大、降雨量增加可以增大水滴的碰撞系数和收集系数,温度降低可增大冻结系数,从而加快导线覆冰增长速度;环境温度还决定着导线覆冰类型。大截面导线融冰时间主要取决于导线表面需要融化的冰层厚度,并随着融冰电流的增大逐渐减小;环境温度越低,风速越大,融冰时间越长;融冰时间随覆冰厚度增加呈线性规律增长。研究结果能够为特高压直流输电线路阻冰和融冰提供理论指导。

    2013年05期 v.37;No.354 1258-1264页 [查看摘要][在线阅读][下载 306K]

电能质量

  • 间歇式电源并网环境下电能质量问题研究

    董伟杰;白晓民;朱宁辉;周子冠;李慧玲;

    大规模间歇式电源并网、大规模储能应用以及电动汽车的大量使用,对电网电能质量问题产生很大影响。在分析国内外研究背景、发展趋势的基础上,在如下方面做了总结:光伏发电并网产生的谐波、直流注入等电能质量问题及其抑制方法;风电并网产生的谐波、电压波动与闪变、频率波动、电压偏差等电能质量问题及其抑制方法;储能系统在电能质量治理中所起的作用;大量电动汽车并入电网对电网产生的电能质量问题、抑制及其控制方法。最后,结合我国电网发展趋势,给出了大规模间歇式电源并网环境下电能质量的治理建议。

    2013年05期 v.37;No.354 1265-1271页 [查看摘要][在线阅读][下载 281K]
  • 基于决策树和支持向量机的电能质量扰动识别

    陈华丰;张葛祥;

    提出一种新型电能质量扰动识别方法,该方法采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)结合动态测度法提取3种特征以及S变换提取4种特征;采用决策树和支持向量机(support vector machine,SVM)设计组合分类器。针对FFT频谱中谐波频率明显的扰动类型,采用极值点包络的动态测度法提取频谱中的主要频率点特征,结合S变换提取的特征首先将扰动类型进行初步归类,然后采用S变换的2个特征就能进行后续分类;决策树分类过程中采用SVM来区分电压暂降和中断,克服了特征阈值随信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)变化难以确定的问题。仿真实验表明,该方法能够准确识别包含2种复合扰动在内的11种电能质量扰动信号,SNR低至20 dB时准确率仍达到96.50%;且与已有文献的分类结果对比表明,该方法准确率高,稳定性强,在低SNR条件下分类结果优势明显。

    2013年05期 v.37;No.354 1272-1278页 [查看摘要][在线阅读][下载 285K]
  • 基于改进稀疏表示法的谐波源定位

    杨源;林圣;臧天磊;何正友;张钧;黄文;

    针对谐波源随机分布及非谐波源节点存在干扰电流的状况,提出基于改进稀疏表示法的谐波源定位。通过稀疏表示将最小二乘建立的谐波状态估计量测方程转化为线性优化问题,并对量测节点的选择进行调整,进而根据谐波注入电流估计结果判断谐波源的位置。在IEEE 123节点模型的基础上,将其与基于最小二乘法及稀疏表示法的谐波源定位进行对比。结果表明,所提出的方法具有定位准确、抗干扰能力强的优点。

    2013年05期 v.37;No.354 1279-1284页 [查看摘要][在线阅读][下载 289K]
  • 快速S变换在电能质量分析中的应用

    张志禹;满蔚仕;郗垒;黄璐瑶;

    S变换是具有自适应分辨率的时频变换,近年来在电能质量分析中得到广泛应用。但是由于传统S变换计算量大(时间复杂度O(N3)),很难满足实时性要求。将一种新的S变换的快速算法(fast S-transform,FST)(时间复杂度O(N3log N))用于电能质量分析:对不同电压扰动在FST域的辨识;对含有噪声电压扰动去噪;与传统S变换运行效率进行对比。仿真结果表明不同的电压扰动在FST域内系数有不同表现形式;对于有噪声的电压扰动消噪后,能够较好地恢复原有时域电压信号。从计算时间和所占内存来看,该算法具有较好的实时性。

    2013年05期 v.37;No.354 1285-1290页 [查看摘要][在线阅读][下载 258K]

电力市场

  • 基于奖励券机制的输电阻塞管理方法

    贾曦;钟海旺;夏清;丁茂生;宁波;

    鉴于对提高资产利用效率的要求,有效的输电阻塞管理在智能电网中的重要性日益凸显。在节点边际电价和日前与实时"两级市场、两步结算"的市场背景下,提出应将输电阻塞盈余用于缓解线路阻塞,并结合阻塞线路影子价格和用户需求价格弹性系数的特性,引入节点边际价格-再调度费用影响因子,作为衡量节点价格变化对系统再调度成本影响的依据。在此基础上,提出了以日前阻塞盈余作为资金来源,激励用户主动响应、缓解实时网络阻塞状况的奖励券机制,形成了阻塞管理新的有效方法。扩展的IEEE 30节点算例表明了所提机制与方法的有效性。

    2013年05期 v.37;No.354 1291-1297页 [查看摘要][在线阅读][下载 156K]
  • 含风电的电力系统动态经济调度模型

    张海峰;高峰;吴江;刘坤;

    电力系统的经济调度必须考虑风电的波动性和随机性带来的影响。引入概率约束,定义了风电场计划出力实现的概率,研究了含风电场的电力系统动态经济调度模型。通过计算下一调度日风电场实际出力的条件期望与计划出力的差值,确定了风电对系统正、负旋转备用的需求。利用分位数的概念,将含有概率约束的随机调度模型等价地转换为确定性模型。提出了一种改进的粒子群算法来求解转换后的确定性模型。仿真实验结果表明,这种含风电场的电力系统动态经济调度模型能有效应对风电接入引起的备用需求变化,所得的调度方案在保证系统可靠性的前提下能节省更多的成本。

    2013年05期 v.37;No.354 1298-1303页 [查看摘要][在线阅读][下载 164K]
  • 基于节能发电调度的两部制上网电价机制设计

    张森林;孙延明;

    上网电价机制设计是关系到当前节能发电调度能否顺利推行及未来成本型电力库能否平稳运行的关键因素。以实行两部制上网电价前后各相关主体的利益保持静态不变为原则进行上网电价机制设计,提出了电量电价和容量电价设计方案和调整机制,引入了供求关系调节系数、机组可用率调节系数及容量电费平衡机制,所提出的方案设计在当前节能发电调度及未来成本型电力库两个阶段均可起到保持现有利益格局、稳定市场的功效。

    2013年05期 v.37;No.354 1304-1310页 [查看摘要][在线阅读][下载 179K]
  • 时变可靠性约束下含风电系统旋转备用的随机规划模型

    王雁凌;许传龙;岳巍澎;

    大规模风电并网后,系统运行经济性和可靠性之间的矛盾十分突出,传统确定旋转备用的方法存在较大的局限性。建立的含风系统旋转备用随机规划模型,能够根据系统容量冗余度,灵活分配各时段可靠性权重,实现调度周期内可靠性的协调优化。该模型充分考虑不同机组提供旋转备用的成本差异,允许机组对旋转备用进行报价,以发电成本、直接备用成本和期望停电成本三者之和最小为目标,实现发电侧和用户侧整体经济效益的最大化。应用该模型,可以对含风系统的旋转备用进行成本效益分析,为调度机构设置合理的可靠性水平提供决策依据。采用粒子群算法对模型进行求解,并通过算例分析验证了上述模型和算法的有效性。

    2013年05期 v.37;No.354 1311-1316页 [查看摘要][在线阅读][下载 162K]
  • 上网侧分时电价设计

    黄弦超;张粒子;陶文斌;

    上网侧分时电价已在多个省份实施,现行的政策以"保持总体电价水平不变"为原则制定分时电价浮动比例,但由于供需形势和电源结构的不断变化,实际执行结果与设计方案差异较大,导致电网公司和发电企业的利益受到较大影响,部分省份暂停上网侧分时电价政策。此外,在实际操作层面,该原则也仅能给出分时电价浮动比例的比值关系,具体的浮动比例数值仍由政策制定者确定,存在一定的主观性。针对以上问题,以长期边际成本定价理论为基础,针对某省的实际情况,建立了分时电价浮动比例的计算模型,避免了浮动比例人为确定的不足。同时,设计了上网侧分时电价的调整机制,以动态调整方案取代现行的静态方案,发电公司和电网公司受分时电价政策的影响及时通过浮动比例联动方案和销售电价联动方案进行疏导,从而有利于分时电价政策的长久执行。

    2013年05期 v.37;No.354 1317-1322页 [查看摘要][在线阅读][下载 154K]

电力系统

  • 基于WAMS及机组对的电网暂态稳定态势在线量化评估方法

    马世英;刘道伟;吴萌;王虹富;董毅峰;王毅;张志强;

    为满足电网实时监控对算法速度和精度的要求,提出了一种基于广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)及机组对的电网暂态稳定态势在线量化评估方法。该方法采用简化的发电机等效模型,根据相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)量测信息在线跟踪辨识其参数。通过识别受扰相对最严重的机组对,进而可计算该机组对等效的相互作用机械和电磁有功功率,以此为基础提出了一种可直接反映轨迹暂态稳定裕度的量化指标。文中还给出了对WAMS采集轨迹信息的曲线拟合方法和能量型指标,以便快速预估未来暂态稳定性。并以单机无穷大系统为例,验证了可利用发电机端口外PMU有效测量信息间接评估电网整体暂态稳定态势的可行性。最后,面向实际工程给出了暂态稳定态势在线量化评估实施方案。理论分析与仿真测试结果表明了所提方法的有效性及工程可操作性。

    2013年05期 v.37;No.354 1323-1328页 [查看摘要][在线阅读][下载 235K]
  • 大规模“风火打捆”经直流外送数模混合仿真系统

    朱艺颖;董鹏;胡涛;谢国平;李庚银;

    为深入研究大规模新能源基地经特高压直流向负荷中心远距离大容量送电的可行性及遇到的技术问题,一个有效的仿真平台是必不可少的。文章结合数字实时仿真及物理仿真各自的优势,以电磁暂态数字实时仿真系统HYPERSIM为研究平台,用直流输电物理仿真装置模拟外送风电的特高压直流输电系统,利用双向功率连接数模混合仿真技术模拟功率在数字和物理模型之间的交换,建立了大规模风电经直流外送的数模混合仿真系统。通过暂稳态仿真试验,对该仿真系统的动态响应特性进行了验证,解决了在模拟大规模风电接入电网的同时,精确模拟外送风电的直流输电系统动态响应特性的技术难题,为大规模风电接入电网及直流输电对大规模风电的适应性、交直流协调控制等研究提供了必要的手段。

    2013年05期 v.37;No.354 1329-1334页 [查看摘要][在线阅读][下载 265K]
  • 粗糙集法解多环境因素影响的母线负荷预测问题

    龙丹丽;黎静华;韦化;

    母线负荷的环境因素众多且影响关系复杂,综合考虑所有属性会引入无关随机信息,降低预测精度。为此,提出了考虑多环境因素的母线负荷预测粗糙集(rough set,RS)方法,采用快速属性约简算法(fast attribute reduction algorithm,FARA)确定对母线负荷影响较大的条件属性;基于概率规则导出决策规则集;通过距离度量法匹配规则,从而实现母线负荷预测。将所提方法应用于预测广西某地区电网220 kV母线有功负荷,结果表明该方法能从母线负荷预测的历史数据样本挖掘出有益预测规则,具有较高的预测精度。

    2013年05期 v.37;No.354 1335-1340页 [查看摘要][在线阅读][下载 158K]
  • 采用STATCOM与SEDC的多机系统次同步谐振抑制措施

    孙彦龙;班连庚;宋瑞华;项祖涛;杜宁;

    并列同型的多台汽轮机组通过带串补线路送出时可能发生次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)。出力不均衡时,各机组轴系扭振行为不一致,在幅值和相位上均有差别。以双机系统为例,对并列多机系统发生SSR时各机组轴系扭振行为的差异进行了研究。时域仿真结果表明,将各机组发电机转速均取作输入信号时,仅采用静止同步补偿器(static var compensator,STATCOM)便可抑制所有机组的轴系扭振,但是抑制速度缓慢;以网侧STATCOM为主、机侧附加励磁阻尼控制(supplementary excitation damping,SEDC)为辅的联合SSR抑制措施可以结合SEDC和STATCOM各自作为SSR抑制措施的优点,快速有效地抑制多机系统SSR。

    2013年05期 v.37;No.354 1341-1345页 [查看摘要][在线阅读][下载 187K]
  • 控制分区中含有多个先导节点的静态电压稳定裕度计算

    杨柳青;刘明波;林舜江;

    提出考虑协调二级电压控制作用的静态电压稳定裕度计算最优潮流模型,重点解决各控制分区中含有多个先导节点的问题。模型中引入无功出力因子促使发电机无功出力裕度最大,引入多个互补约束方程来保证控制分区中的全部先导节点的电压都维持在设定值附近。优化模型的求解采用原对偶内点法,并在求解过程中使用稀疏技术加快计算速度。最后,对IEEE 39节点测试系统进行静态电压稳定裕度计算,结果表明,控制分区中含有多个先导节点能够提高系统的静态电压稳定性和系统在电压崩溃前的电压水平。

    2013年05期 v.37;No.354 1346-1352页 [查看摘要][在线阅读][下载 256K]
  • 基于分布式流体网络的电力系统机电扰动传播

    马宁宁;王德林;

    为研究电力系统中机电扰动的传播特性,基于流体管道网络时域建模的思想,提出了一种新的研究电力系统机电扰动传播的仿真模型。该模型能够反映电力系统的拓扑结构,合理地考虑发电机的内电抗。最后将该模型应用于5台发电机组成的仿真系统,并与PSS/E仿真结果对比,证明了电力系统分布式流体网络模型的正确性及发电机内电抗对机电扰动传播影响的显著性。电力系统分布式流体网络模型为机电扰动传播的研究提供了一种新的思路。

    2013年05期 v.37;No.354 1353-1358页 [查看摘要][在线阅读][下载 354K]
  • ±800kV特高压直流输电工程实际控制保护系统仿真建模方法与应用

    雷霄;许自强;王华伟;李新年;吴娅妮;杨鹏;刘耀;

    为准确分析特高压直流输电控制保护系统稳态运行与暂态过程的真实响应,在深入研究其分层控制机制和各控制环节原理的基础上,基于PSCAD/EMTDC平台建立实际控制保护系统的电磁暂态仿真模型,采用分时触发并行计算的方法完成各个子任务程序的同步计算,并对特殊功能模块、触发脉冲控制等关键环节进行程序设计。通过对模型进行大量的仿真测试并与实际录波对比,验证了仿真结果与实际动态响应的一致性。仿真模型已应用于锦屏—苏南特高压工程系统调试的分析计算中,也能为已投运及规划中的多条特高压直流的科学研究和工程计算提供重要技术支持。

    2013年05期 v.37;No.354 1359-1364页 [查看摘要][在线阅读][下载 178K]
  • 基于图形处理器的广义最小残差迭代法在电力系统暂态仿真中的应用

    唐聪;严正;周挺辉;

    文中对电力系统暂态仿真算法及并行化设计进行了研究,针对图形处理器(graphic processing unit,GPU)的特性,应用广义最小残差法(generalized minimal residual,GMRES)提出一种基于GPU的电力系统暂态仿真并行算法。该算法采用预处理算法对暂态仿真计算过程中的系数矩阵进行预处理,降低条件数以提升收敛速度,经预处理后的线性方程组通过GMRES算法在GPU上并行求解,针对暂态仿真计算中线性方程组稀疏性的特点,算法应用稀疏存储技术以节省计算量和内存占用空间。测试表明,所提出的GPU并行算法与PSAT软件计算结果近似;相对CPU串行程序,当算例规模足够大时,GPU并行算法的加速效果明显,实测最高加速比为3.3。

    2013年05期 v.37;No.354 1365-1371页 [查看摘要][在线阅读][下载 264K]
  • 特高压静止移相器应用的电磁暂态仿真分析

    郑彬;项祖涛;班连庚;倪尚谦;

    移相器(也称相角调节器)作为一种控制输电潮流的有效手段,目前在国外超高压电网中已得到广泛应用。我国尚未采用移相器技术,对其电磁暂态问题的研究也鲜见报道。本文提出采用晶闸管分级投切方式的特高压静止移相器的设计方案,使用EMTP电磁暂态仿真工具,以典型电网为例分析了移相器对特高压线路稳态运行电压、工频过电压及操作过电压等问题的影响。结果表明,特高压线路装设移相器后,线路末端稳态运行电压与不装设移相器相比有小幅升高。特高压移相器的合闸、分闸及移相器所在线路的单相重合闸操作过电压均在标准允许范围内。研究结果可为今后开展超/特高压电网移相器应用研究提供借鉴。

    2013年05期 v.37;No.354 1372-1377页 [查看摘要][在线阅读][下载 373K]
  • 水电机组状态退化评估与非线性预测

    安学利;潘罗平;张飞;唐拥军;

    提出了基于Shepard曲面、经验模态分解法(ensembleempirical mode decomposition,EEMD)、混沌理论和灰色理论的水电机组状态退化评估与趋势预测模型。该方法首先用Shepard曲面建立综合考虑有功功率、工作水头作用的水电机组状态退化趋势模型。然后将水电机组状态退化趋势进行EEMD分解,得到若干个相对平稳的固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量和一个余项分量,对每个IMF分量进行特性识别,根据其不同属性,选用混沌预测模型或灰色模型预测,同时对余项分量进行灰色预测。最后将所有分量的预测结果进行重构,获得最终预测结果。实例分析表明,该方法能有效地评估水电机组状态的退化过程,且能提高退化趋势的预测精度。

    2013年05期 v.37;No.354 1378-1383页 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
  • 基于两相静止坐标系的MMC-HVDC系统稳态控制策略

    孙一莹;赵成勇;赵静;张建坡;

    控制系统对于柔性直流输电系统的运行性能起着至关重要的作用,因此对控制策略的研究有着重要的意义。推导了基于两相静止坐标系的模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct currenttransmission,MMC-HVDC)系统的数学模型,再结合比例谐振(proportional resonant,PR)控制器的特性,提出了基于两相静止坐标系的MMC-HVDC系统稳态控制策略。该策略避免了两相旋转坐标系中的电流交叉耦合项,不需要前馈解耦,整个控制系统更加简单。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中对上述控制策略进行仿真研究,仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。

    2013年05期 v.37;No.354 1384-1388页 [查看摘要][在线阅读][下载 276K]
  • 基于WAMS测量和戴维南等值的电力系统动态仿真误差溯源及可信度验证方法

    安军;王孜航;穆钢;初翠平;陈占斌;

    分块解耦动态仿真利用已知的量测数据将系统分块解耦,是电力系统动态仿真误差溯源和仿真验证的重要手段。提出的基于WAMS量测和戴维南等值的电力系统分块解耦动态仿真验证方法,直接利用WAMS数据将复杂的外部系统等值为简单的戴维南等值系统从而实现动态仿真的解耦,减小了动态仿真误差的溯源范围,在此基础上给出了分块解耦动态仿真验证的策略;研究了戴维南等值方法与变阻抗法之间的关系,指出变阻抗法是戴维南等值方法的一种特例。以动模实验室模拟2机无穷大系统为例,验证了戴维南等值方法的有效性,可以将其应用于实际大规模电力系统动态仿真误差溯源和验证中。

    2013年05期 v.37;No.354 1389-1394页 [查看摘要][在线阅读][下载 254K]
  • 省地电压调控失配机理与三维分析方法

    李剑辉;林建熙;吴国炳;杨银国;张勇军;蔡泽祥;

    大电网发展的耦合化、容性化,使得电力系统无功电压调控的难度越来越大,具体表现为省地电网间的调控失配问题。考虑分级调度机制的影响,对调控失配问题进行机理分析,得到调控目标、调控需求与调控能力之间的配合特性,提出三维分析方法,从空间、时间与目标3个维度上剖析省地调控配合的关系,得到调控失配问题的解决思路与方向。结合AVC/VQC控制的特点,在就地校正控制中引入变压器高压侧电压判据,兼顾上下层调控的需求,优化调控效果。实例分析验证了解决思路与解决策略的合理性与有效性。

    2013年05期 v.37;No.354 1395-1400页 [查看摘要][在线阅读][下载 166K]
  • 呼辽直流孤岛运行方式下送端系统频率特性及控制策略

    王华伟;韩民晓;范园园;吴娅妮;张健;雷霄;

    呼伦贝尔—辽宁高压直流输电工程在正常运行方式下断开伊敏3期电厂与伊敏1、2期电厂之间的联络开关,或送端交流系统因线路故障与东北电网失去电气联系时,将进入孤岛运行。研究了呼辽直流联网转孤岛和孤岛运行时的频率特性。通过发电机调频、直流频率控制模块以及相应的安稳措施提出了呼辽孤岛正常和故障运行方式下的频率控制策略。仿真结果表明,所提出的控制措施可以保证呼辽直流正常运行和故障情况下的系统稳定性。

    2013年05期 v.37;No.354 1401-1406页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K]

高电压技术

  • 计及设备运行电压的特高压换流站直击雷防护设计方法

    罗健斌;郝艳捧;韩永霞;李立浧;

    随着输电电压等级的提高,现有的避雷针保护范围计算方法逐渐显现出局限性,在对避雷针(线)保护理论分析的基础上,结合电气几何模型和先导传播模型,提出一种新型特高压换流站(变电站)的直击雷防护设计方法,该方法结合特高压换流站(变电站)内的设备避雷器设置情况,计算出设备所能承受的最大雷击电流,同时计及各个设备的高度和运行电压,并据此分别计算避雷针和被保护设备的击距。采用该方法对换流站进行直击雷防护设计,既能防护大的雷电流绕击到设备上,也能确保发生小雷电流绕击过电压在设备绝缘承受范围之内。同时,该方法可以降低避雷针的平均高度,减小避雷针的雷击率,有利于防护雷电造成的特高压换流站(变电站)的电磁干扰。

    2013年05期 v.37;No.354 1407-1413页 [查看摘要][在线阅读][下载 191K]
  • 边界元法在块状土壤结构接地中的应用研究

    郭卫;李晓萍;文习山;邢鹏翔;姜志鹏;王羽;谭波;

    目前通常用直接边界元法和间接边界元法对块状土壤接地问题进行研究,但对这2种方法进行对比研究却鲜见报道。对地网处在块状土壤区域中的接地模型分别用直接边界元法和间接边界元法法进行原理推导,通过与接地软件CDEGS的计算结果进行对比表明2种方法及编程原理的正确性;计算结果表明在相同边界剖分方式下,直接边界元法在求解该块状土壤接地模型时需要的剖分单元数量比间接边界元法需要的剖分单元数量更少,而且随着块状土壤厚度的减小,直接边界元法在剖分数量上的优势更加明显且计算结果更加稳定。最后运用直接边界元法对较为复杂的块状土壤接地模型进行计算,计算结果对实际接地工程应用提供了参考。

    2013年05期 v.37;No.354 1414-1419页 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
  • 特高压变电站电容器组开合试验回路的电气参数

    杨堃;崔博源;宋杲;金黎明;和彦淼;

    特高压电网送电功率变化较大,无功电压控制问题比较突出,控制系统电压的重要手段是投切主变三次侧的电容器组,实际运行中投切电容器组的频率很高。另外,由于特高压工程的特殊性,其对投切电容器组断路器的技术参数要求也高于相关标准,而目前现场运行的投切电容器组断路器未进行达到特高压工程要求的电寿命试验。为验证断路器投切电容器组电寿命能力,分析特高压交流变电站投切电容器组断路器技术要求与标准差异,探讨了利用合成试验回路进行电寿命试验的等效性,建立试验回路、计算主要电气参数,通过仿真计算结果验证,合成试验回路各项试验参数均满足投切电容器组断路器电寿命需要,能够保证试验断路器得到有效考核。

    2013年05期 v.37;No.354 1420-1424页 [查看摘要][在线阅读][下载 231K]
  • 浙江省雷电时空分布特征及影响因素分析

    赵伟;童杭伟;张俊;浦静姣;

    根据浙江省建站始到2011年70个地面观测站的雷暴日资料、浙江省电力部门闪电定位系统的2005—2011年地闪数据和电网雷害资料,分析研究了浙江省雷电的时空分布特征及影响因素。研究结果表明:浙江省雷电主要集中在3—9月,多发生在15—16时段。全省雷暴日分布呈现山区比平原地区多,内陆比沿海多的特点。地闪密度呈现明显的地域性差异,地闪高密度区表现为两大片、若干点的分布。负闪占总地闪的百分率为94.91%。正、负闪电强度主要集中在0~50 kA。地闪高密度区的分布,与气候、地形、地貌、地面大型水体和城市热岛效应有着密切关系。

    2013年05期 v.37;No.354 1425-1431页 [查看摘要][在线阅读][下载 320K]
  • 标准《高压开关设备和控制设备的抗震要求》存在的问题及建议

    尤红兵;赵凤新;

    GB/T 13540—2009《高压开关设备和控制设备的抗震要求》为新修订的国家标准,促进了IEC系列标准在中国的推广和应用。结合我国的实际情况,从高压开关和控制设备的抗震设防目标、设防水准、需求响应谱等方面指出了该标准存在的问题。通过典型地区的概率地震危险性分析,提出了电气设备抗震性能水平选取的修改建议。对需求响应谱的适用性、动力放大系数最大值、特征周期、不同阻尼比反应谱转换关系进行了分析,希望所提建议能为相关规范标准的修订提供参考。

    2013年05期 v.37;No.354 1432-1439页 [查看摘要][在线阅读][下载 275K]

新能源与分布式发电

  • 酒泉风电基地二期3GW风电接入电网的无功补偿设备配置及输电能力研究

    王义红;黄镔;申洪;周勤勇;

    风电出力具有随机性和波动性,大规模风电并网将给电力系统带来消纳难题。针对酒泉风电基地二期3 GW风电接入电网问题,以规划建设的典型方式为例,分析了系统电压无功特性,并基于此研究了2种典型情况下的无功补偿设备配置方案,从2个侧面讨论了酒泉风电基地二期接入系统联网通道的输电能力,针对各种影响因素,从多个角度进一步论证了无功补偿设备配置方案和输电能力的敏感性,给出了可行措施和建议。

    2013年05期 v.37;No.354 1440-1446页 [查看摘要][在线阅读][下载 304K]
  • 含分布式电源的配电网关键负荷保障方法

    谢夏慧;汪沨;陈奇朋;陈春;曾业运;董旭柱;

    电网在发生事故后,需要尽可能地保障对关键负荷的供电。对于含有分布式电源(distributed generation,DG)的配电网,利用微网和DG孤岛运行,继续为负荷供电,以减小电网停电面积。为使孤岛能够稳定的运行,提出了考虑DG运行特性的孤岛划分新策略,将尽可能多的关键负荷保障量作为孤岛划分的目标,结合经典的深度优先搜索与二进制组合变异粒子群算法来进行孤岛的优化划分。通过二进制组合变异粒子群算法对每个表示划分方案的粒子进行更新、调节;对每次迭代产生的新粒子利用深度优先搜索算法进行单孤岛功率连通性校验;对于不满足连通性要求的孤岛进行方案编码的调整,最后找出最优方案。算例结果验证了该方法的有效性。

    2013年05期 v.37;No.354 1447-1453页 [查看摘要][在线阅读][下载 229K]
  • 电网不对称故障下含飞轮储能单元的永磁直驱风电系统增强运行控制策略

    朱小军;姚骏;蒋昆;夏先锋;文一宇;龙虹毓;

    分析了电网不对称故障下含飞轮储能单元的永磁直驱风电系统直流母线电压波动机理,在此基础上,研究了适用于该类型风电系统低电压穿越增强运行控制策略。所提控制策略在实现电网不对称故障下发电系统向电网提供暂态无功支持的同时,亦可提供3种可选的独立运行模式。所提控制方案突破传统控制模式下网侧变换器抑制直流链电压波动能力的局限,将比例积分谐振控制器(proportional integralresonant,PIR)引入飞轮电机电流闭环控制,利用飞轮储能单元吸收直流电容2倍工频脉动功率,从而有效实现故障过程中直流链电压的稳定无波动控制,进一步增强系统不对称故障穿越运行能力。通过仿真计算验证了所提控制策略的正确性和有效性。

    2013年05期 v.37;No.354 1454-1463页 [查看摘要][在线阅读][下载 817K]
  • 直驱永磁风力发电机组低电压穿越的协调控制策略

    陈浩;胡晓波;严干贵;李亚楼;张星;

    在综合已有直驱永磁发电机组低电压穿越方法的基础上,提出了一种新的低电压穿越协调控制策略,即减少发电机出力,协调使用卸荷电阻控制和桨距角控制,以避免发电机超速和直流电容过电压为控制目标,保证变流器和发电机的运行安全,同时减少卸荷电阻的使用频率。使用PSCAD/EMTDC搭建直驱永磁风力发电系统,设计算例对直驱永磁发电机组低电压穿越协调控制策略进行仿真,仿真结果验证了控制策略的有效性和正确性。

    2013年05期 v.37;No.354 1464-1470页 [查看摘要][在线阅读][下载 264K]

自动化

  • 空心线圈电流互感器传变特性及其对继电保护的适应性分析

    何瑞文;蔡泽祥;王奕;李佳曼;谢琼香;

    为了系统地分析空心线圈电流互感器传变特性及其对继电保护的影响,针对具体的互感器物理结构,采用理论、实验和仿真分析的手段,研究空心线圈电流互感器传感头和整体的频率特性和暂态特性。揭示了互感器较宽的频带特性有利于提高继电保护性能,频带宽度主要由Rogowski传感头和信号处理电路特性参数决定;暂态电流的测量误差关键取决于互感器对衰减非周期分量的刻画能力,即主要由非周期分量衰减时间常数和积分单元特性参数决定。最后,进一步从结构设计和测试标准方面提出空心线圈电流互感器应用于继电保护系统的适应性措施。

    2013年05期 v.37;No.354 1471-1476页 [查看摘要][在线阅读][下载 323K]
  • 行波距离保护中识别第2个反射波性质的新方法

    高效海;何奔腾;王慧芳;张雪松;张波;

    行波距离保护中存在对端母线反射波影响测距准确性的问题,为此提出一种新的可以统一识别各种接地故障下第2个反射波性质的方法,并给出实现方案。首先通过相模变换,提取初始行波和第2个反射波的0模分量极性以及3个分别以A、B、C相为基准的1模分量极性。然后将初始行波0模分量和3个1模分量的极性关系与第2个反射波0模分量和3个1模分量极性关系进行比较,如果至少有2组关系相同,则为故障点的反射波;如果最多只有1组关系相同,则为对端母线的反射波。大量仿真表明,该方案能正确识别各种接地故障第2个反射波的性质,且不受两端母线结构的影响。

    2013年05期 v.37;No.354 1477-1482页 [查看摘要][在线阅读][下载 297K]
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