电网技术

特约专稿

  • 欧洲超级电网的发展及其解决方案

    姚美齐;李乃湖;

    介绍了欧洲超级电网的发展驱动力和技术路线,讨论了超级电网可能的网络架构和关键技术,指出:基于柔性直流输电技术的网状多端直流系统是超级电网的可行解决方案;超级电网是一个长期、渐进的发展过程,其面临的挑战不仅包括直流断路器、直流变压器和直流电缆等关键设备研制,直流电网潮流的协调控制、直流电网的控制与保护、直流电网相关技术标准的制定等技术因素,其他诸如经济因素、供应链、社会因素等也必须考虑。最后介绍了超级电网第一个商业应用项目的进展情况。

    2014年03期 v.38;No.364 549-555页 [查看摘要][在线阅读][下载 870K]

直流输电与直流电网

  • 直流配电技术综述(英文)

    崔福博;郭剑波;荆平;潘冰;侯义明;

    目前电力消费终端中直流负载所占比重正越来越高,采用直流配电可以减少变流环节提高用电效率;此外,相对于交流配电,直流配电网更加易于新能源发电机和储能装置的接入,因此直流配电在解决能源危机中体现着开源可节流的双重作用,并得到越来越多的关注。在参考直流输电、船载直流系统、数据中心直流配电系统、分布式直流供电系统和风场直流汇集系统等研究基础上,概括了直流配电效率、输送容量、拓扑结构、系统稳定性、潮流计算和控制、继电保护和直流变压器等方面的国内外研究现状,并进行了评述。最后指出了直流配电网的几个需要深入研究的基础性问题。

    2014年03期 v.38;No.364 556-564页 [查看摘要][在线阅读][下载 600K]
  • 基于直流电流预测控制的换相失败预防方法

    袁阳;卫志农;王华伟;雷霄;孙国强;

    换相失败主要发生于直流输电系统逆变器中,仅通过减小触发延迟角来抑制逆变器换相失败有其局限性。通过逆变器正常换相过程及交流系统故障情况下换相失败机理的分析,指出可通过控制流过逆变器的直流电流来抑制其换相失败的发生;在对现有换相失败预测控制模块(commutation failure prevention,CFPREV)及上述机理分析的基础上,提出了一种适用于逆变器换相失败预测控制的直流电流预测整定方法;最后通过CIGRE HVDC标准测试系统中的仿真测试,验证了算法的有效性,为当前换相失败预防控制措施的研究提供了新的研究方向。

    2014年03期 v.38;No.364 565-570页 [查看摘要][在线阅读][下载 707K]
  • 基于低压直流供电技术的市政路灯与电动汽车充电桩一体化系统

    殷树刚;刘建明;赵羡龙;郭正雄;吕天光;

    针对电动汽车充放电设施建设滞后的问题,基于LED路灯和电动汽车充电都有把交流电转换为直流电的实际需求,提出在进行市政路灯节能改造时,对220V交流电进行集中整流,同步建设一体化充电桩的节能技术方案。广泛分布于城市街道的一体化充电桩在保证道路高效照明的同时,为电动汽车充放电提供方便的接口,并且具有保护、监测、控制、通信、计量等功能,便于主站系统实现对路灯和电动汽车充放电状态的远程监测和控制。在对市政路灯供电线路规模化改造的基础上,可以建设大范围的低压直流供电网络,从而广泛吸纳光伏等新能源发电,最终形成城市智能充电网络。该方案能有效提高能源利用效率,并有力推动电动汽车的推广,效益分析表明该节案具有良好的应用和推广价值。

    2014年03期 v.38;No.364 571-575页 [查看摘要][在线阅读][下载 492K]
  • 相对湿度及雾水电导率对直流输电线路电晕特性的影响

    蒋兴良;李源军;

    由于导线电晕放电会引起能量损失、无线电干扰、可听噪声等危害,限制导线电晕效应是电网公司要解决但尚未完全解决的关键技术难题。对输电线路直流电晕放电特性已开展了大量研究,但目前对于在大雾、毛毛雨、污秽等恶劣环境条件,尤其是雾水电导率对导线电晕特性的研究较少。利用自制电晕笼研究了雾水电导率对导线直流电晕特性的影响,通过紫外成像仪及曲线拟合法对起晕光子数进行测量分析。研究结果表明,当导线表面没有饱和受潮的情况下,在一定范围内,导线直流起晕电压会随着相对湿度的增大而缓慢增大;在导线表面饱和受潮出现水滴附着时,导线直流起晕电压会随着雾水电导率的增大而下降。因此输电线路电晕限制条件应考虑雾水电导率的影响。

    2014年03期 v.38;No.364 576-582页 [查看摘要][在线阅读][下载 1126K]
  • 应用于VSC-HVDC输电的谐波抑制控制器

    胡永银;李兴源;周洪宇;李宽;辜超;

    基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的高压直流输电工程在运行工况变化时,换流电抗器电感参数将随之变化,双闭环解耦控制器中含有电感参数的电流内环解耦将不准确或失效。为此,提出了一种dq同步旋转坐标系下无电感参数的解耦控制器。针对VSC-HVDC交流系统5、7、11、13等低次谐波含量较大的问题,提出了一种PI与准PR级联的控制器。算例仿真结果表明所提解耦控制策略可实现有功和无功的独立快速调节,能够有效抑制交流谐波,提高VSC-HVDC并网的电能质量。

    2014年03期 v.38;No.364 583-588页 [查看摘要][在线阅读][下载 566K]

智能电网技术

  • 基于模仿者动态算法的虚拟发电厂内部分布式发电资源均衡调度方法

    陈炜;艾欣;范潆丹;

    为优化整个虚拟发电厂(virtual power plant,VPP)内部分布式发电资源(distributed energy resources,DER)的调度成本,基于VPP的多代理结构形式建立了VPP内部DER的均衡调度模型,以实时满足系统负荷需求为条件,利用模仿者动态算法处理VPP内部调度资源分配问题。通过分析不同种类DER的适应度系数与可调容量,提出多方共赢的VPP内部DER的均衡调度策略:适应度系数越小(即调用成本越低)、可调容量越大的DER参与调度的机会越多,反之越少。算例分析证明了所提模型和算法的合理性和有效性。与传统基于市场机制的VPP调度方法相比,模仿者动态算法在解决VPP内部DER调度问题方面能有效控制调度成本,同时具有简便、易拓展的特点。

    2014年03期 v.38;No.364 589-595页 [查看摘要][在线阅读][下载 488K]
  • 基于滤波的孤立微网多目标规划设计方法

    肖峻;梁海深;王旭东;于建成;张磐;张枚;

    为实现孤立微网中经济性和污染物排放的整体优化,提出了一种基于滤波的孤立微网多目标规划设计方法。首先,针对当前多目标优化方法中目标权重选取需要主观先验知识,以及结果的选择性和指导性难以兼顾的问题,采用改进非支配排序遗传算法求解孤立微网的多目标优化模型,不需要主观先验知识就可得到多个可选方案,再通过方差最大化决策得到唯一的推荐方案。其次,优化过程中基于滤波调度策略来实现微型燃气轮机和储能优势互补,改善了微型燃气轮机的运行状况。算例结果验证了该方法的有效性。

    2014年03期 v.38;No.364 596-602页 [查看摘要][在线阅读][下载 566K]

低碳电力技术

  • 风、水、气互补发电模型的建立及求解

    吴杰康;熊焰;

    提出了风、水、气多种清洁能源互补发电模型,以一次能源天然气的消耗量最低为目标函数,并将风能全部接纳和水能全部使用作为约束条件,构建含风水气多种清洁能源互补发电的优化模型。采用模拟退火粒子群算法求解该模型,该算法前期全局搜索能力强并有利于跳出局部最优;后期局部搜索能力好且接受非优解的概率逐渐减小,进化速度快。算例结果验证了所建模型及算法的可行性。

    2014年03期 v.38;No.364 603-609页 [查看摘要][在线阅读][下载 717K]
  • 促进风电消纳的发电侧、储能及需求侧联合优化模型

    宋艺航;谭忠富;李欢欢;刘文彦;

    将需求侧响应与储能技术纳入发电调度优化,借助需求侧管理与储能技术对负荷分布的调控能力提高风电的消纳水平。以经济效益最大化为优化目标,考虑功率供需平衡、用电侧电价弹性、储能系统能量损耗、机组启停时间、爬坡能力、发电出力界限、发电备用等约束条件,构建含大规模风电的电力调度模型。模拟结果表明,借助需求侧与储能技术的协作效应,系统对风电的消纳能力将有所提高,风电机组的经济效益将更有保证,系统的发电煤耗水平有所下降。

    2014年03期 v.38;No.364 610-615页 [查看摘要][在线阅读][下载 457K]
  • 计及梯级水电站群的水火电节能调度策略

    袁旭峰;韩士博;熊炜;邹晓松;

    考虑火电厂的发电机组出力、能耗成本及污染排放三者之间、及梯级电站出力与水力耦合参数之间,以及水火电机组之间综合效益基础上,建立了梯级水电站弃水量最小、火电能耗成本最低、和污染排放最小的多目标综合节能调度模型,并提出了计及梯级水电站的水火电节能发电调度策略;利用标度转换法,将梯级水电站弃水量最小、火电机组能耗成本最低和污染排放最小的多目标综合节能调度模型转化为不同权重系数下的单目标函数;运用混合惩罚函数优化算法将问题的求解转化为无约束优化问题,并利用Hessian矩阵改进了该优化算法,克服了缩减系数选择问题;通过对含4个梯级水电站、3个火电厂的水火电系统进行仿真,优化结果验证了该算法的可行性,并具有较明显的节能效果。

    2014年03期 v.38;No.364 616-621页 [查看摘要][在线阅读][下载 508K]
  • 基于交互式多目标决策方法的固定式光伏阵列最佳倾角优化

    沈洲;杨伟;易成星;林晨;

    在确定固定式并网光伏阵列最佳倾角时,设计人员要兼顾考虑年发电量和光照辐射均匀性两方面的因素。建立了以倾斜表面年辐照量最大和辐射累积偏差最小的多目标光伏阵列最佳倾角模型。运用基于目标满意度和整体协调度的交互式多目标决策方法对所建模型进行了求解,实时将决策者的主观意愿与系统进行交互,计算效率高。算例证明了所建模型的合理性和交互式多目标决策方法的可靠性。

    2014年03期 v.38;No.364 622-627页 [查看摘要][在线阅读][下载 515K]
  • 基于随机性环境影响评估模型的电力消费和碳排放关系实证分析

    王建军;李莉;

    碳排放量、能源消费量、人口和经济增长存在着较为密切的关系,而作为清洁二次能源的电能,其消费使用量的多少影响着能源消费结构,进而影响着能源消费量。因此,电力消费强度和碳排放量之间存在着何种联系,是电力工业低碳之路需要考虑的问题。利用随机性环境影响评估模型(stochastic impacts by regression on population,affluence,and technology,STRIPAT),通过最小二乘回归方法测算碳排放量、人口、人均国民生产总值、电力消费量和能源消费量之间的碳排放影响系数。研究发现,人口、人均国民生产总值以及电力消费量和能源消费量之间的比值每发生1%的变化,将引起碳排放总量1.207%、0.901%以及?1.188%的变化,因此,在未来我国人口增长趋势放缓、国民经济保持7%以上较快发展的情况下,减少碳排放的途径应该从技术因素入手,通过提高电能占使用能源的比率、提高化石能源的使用效率和发展可再生能源来进行。

    2014年03期 v.38;No.364 628-632页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K]
  • 基于改进化学反应优化算法的电动汽车与可再生能源多目标协同调度

    张智晟;温令云;李国;张伟;

    为减小可再生能源出力波动对电网的影响以及加快电动汽车的普及速率,以最小化可再生能源的出力波动和最大化电动汽车用户收益为目标函数,计及电池储存电量约束、充放电功率约束和充放电次数约束等条件,建立了同时计及可入网电动汽车、风力发电和光伏发电系统的多目标协同调度模型。提出了基于虚拟理想分子的多目标改进化学反应优化算法(chemical reaction optimization algorithm,CROA),并用该算法对模型进行了求解,针对化学反应算法收敛速度慢、精度低的缺陷,在算法中融入了粒子群优化算法的更新模式。算例结果表明,通过合理安排电动汽车的充放电可以有效平抑可再生能源的出力波动和增加电动汽车用户的收益。通过比较验证了基于虚拟理想分子的多目标改进CROA具有较强的寻优能力。

    2014年03期 v.38;No.364 633-637页 [查看摘要][在线阅读][下载 441K]

新能源与分布式发电

  • 大规模风电参与系统频率调整的技术展望

    刘巨;姚伟;文劲宇;黄莹;刘源;马蕊;

    要求风电主动参与系统频率调整是风电大规模并网后电力系统为保证其自身安全做出的必然选择。世界多个国家的风电并网导则对此提出了明确要求。然而,传统的风电机组一般都没有提供频率调整功能,风电如何参与调频是目前的研究热点。从风电参与系统调频的控制策略和能力评估两个方面对相关研究进展进行了综述。控制方面,对比研究了模拟惯量控制、下垂控制、转子转速控制、桨距角控制以及协调控制等不同控制策略。调频能力方面,分析了单台及多台风电机组的调频能力,归纳了风电区域互补性对调频能力的影响。并展望了需进一步重点研究的内容:风电场内部机组间及风电场与常规系统间的协调控制、风电场与储能等新技术的协调控制、风电场参与调频的能力评估与经济性分析。

    2014年03期 v.38;No.364 638-646页 [查看摘要][在线阅读][下载 549K]
  • 基于机舱风速数据的风电场弃风电量计算方法研究

    姜文玲;冯双磊;孙勇;王勃;汪宁渤;郭凌旭;

    为准确评估风电场弃风时段的电量损失,提出了一种新的风电场理论功率与弃风电量计算方法—机舱风速法。该方法基于风电机组正常运行时段的输出功率与机舱风速计的测量风速建立映射关系,再应用到弃风时段,计算风电场的理论功率与弃风电量。为研究该方法的可靠性,分析了仪器测量偏差、风机尾流波动性、开停机状态对理论功率计算结果的影响,并给出了开、停机状态下机舱测量风速的换算方法。采用风电场实测数据对机舱风速法进行了验证,验证结果显示机舱风速法计算的理论功率的相关性系数平均为0.9960,均方根误差平均为1.87%,理论电量误差平均为0.68%。与已有方法相比,机舱风速法计算精度高,便于区分电量损失来源,能针对不同开机方案进行灵活设置。机舱风速法不需要建立测风塔,但如能引入测风塔数据修正机舱风速,有可能进一步提升计算精度。

    2014年03期 v.38;No.364 647-652页 [查看摘要][在线阅读][下载 802K]
  • 含风电电力系统的多场景鲁棒调度方法

    徐秋实;邓长虹;赵维兴;何俊;吴之奎;

    提出风电多场景的鲁棒备用调度模式和鲁棒经济调度模式,并建立一种综合体现两种调度模式的鲁棒调度方法,旨在降低风电出力不确定性对电力系统安全经济运行的影响。该方法描述了常规机组的鲁棒运行轨迹以适应所有的风电场景,并保证系统在不同场景下运行的安全性,同时引入最小最大化的鲁棒优化思想,建立常规水、火机组出力与备用协调的两阶段优化模型。针对多场景模型的复杂性,采用极端场景法对模型的约束条件进行合理削减,并基于Benders分解思想构建算法的整体框架和流程。最后基于改进的IEEE 24节点系统分析了所建模型的鲁棒性、经济性和安全性,验证了所提出方法的正确性与有效性。

    2014年03期 v.38;No.364 653-661页 [查看摘要][在线阅读][下载 542K]
  • 基于信赖域序列二次规划算法的含DG配电网优化控制

    盛万兴;程绳;刘科研;

    针对含分布式电源(distributed generation,DG)配电网运行中的DG优化控制问题,建立了包括最大化DG出力、最小化系统网损和电压偏差3个目标的数学模型,提出一种信赖域序列二次规划(trust region sequential quadratic programming,TRSQP)算法来求解DG的最优化有功和无功出力。该算法在信赖域的指引下依照一定的规则,通过形成一系列信赖域内二次规划子问题(QP)来逐步求解原问题。通过灵敏度分析方法减小了二次规划子问题的规模并采用有效集法求解。以修改过的IEEE 33节点为例,对最优化DG出力问题进行了仿真,结果表明提出的最优化DG出力模型和求解算法能够保持网络运行在安全经济的状态;以33、69、292、588、1180节点配电系统为例,将文中算法与逐次线性规划法(sequential linear programming method,SLPM)和原对偶内点法(primal-dual interior-point method,PDIPM)进行了比较,结果表明所提算法具有较快的计算速度和良好的鲁棒性,适合在线应用。

    2014年03期 v.38;No.364 662-668页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K]
  • 电网对称短路故障时分布式电源功率注入对并网点电压的支撑作用

    江玲;刘邦银;段善旭;

    根据分布式电源(distributed generation,DG)等效电路模型及相量图,推导了故障时刻分布式电源对并网点电压支撑作用的原理,揭示了电压支撑效果与电网阻抗比及DG渗透率之间的关系。据此,提出了故障时刻根据电网阻抗比分配DG输出有功和无功来支撑并网点电压的方法。仿真算例结果验证了所提方法的有效性。

    2014年03期 v.38;No.364 669-674页 [查看摘要][在线阅读][下载 622K]

电力市场

  • 基于概率潮流的未来输电线路经济评估

    梁浩;张沛;贾宏杰;冯瀚;任昊;李鹏;

    输电网扩展规划时要对方案的经济性进行评估,而输电网的收益主要取决于过网费和输电线路上通过的功率量。提出了一种估算未来输电线路流量的概率潮流方法,帮助电网规划人员评价方案的经济效益。该方法充分考虑未来负荷概率分布、负荷间相关性、发电机停运概率以及机组经济调度等不确定性因素,采用蒙特卡罗抽样方法,建立了未来线路过网流量的计算模型。基于该方法,可有效分析线路过网收入,进而更准确地计算出规划方案的经济效益指标,如净现值、内部收益率、投资回报期等,指导电网规划方案的经济评估。New England测试系统的案例分析验证了上述方法的有效性与应用价值。

    2014年03期 v.38;No.364 675-680页 [查看摘要][在线阅读][下载 529K]
  • 兼顾效率与公平的用电市场竞价机制研究

    舒畅;钟海旺;夏清;

    鉴于电力供求集中度的不对称性以及我国电力能源供不应求的局面,将发电侧与用电侧放在同一市场内竞争可能导致生产者剩余远大于消费者剩余。在供需双方直接交易的情况下,将会有许多用户因电价过高而无电可用。由于用电侧市场直接关乎国计民生,因此迫切需要研究适用于我国电力市场改革的用电侧竞价机制。放弃了电力市场中"价高者得,价低者出局"这一传统结算方式,提出了一种兼顾效率与公平的用电侧市场竞价机制。这种机制按用户报价比例,并参考用户的意愿电量实现市场出清。基于此,提出了相应的数学模型。针对该非线性混合整数规划模型,通过引入辅助变量,实现了模型的线性化,从而能够采用成熟的数学商业软件高效求解。还提出了评价竞价机制公平性的相应指标。经算例验证,与传统竞价机制相比,文中的方法在牺牲较少效率的同时,确保了用电侧的公平性,同时能够抑制非理性的竞争。

    2014年03期 v.38;No.364 681-686页 [查看摘要][在线阅读][下载 461K]
  • 风电并网附加成本确定性模型和随机性模型的模拟仿真

    柴大鹏;史慧;薛松;曾鸣;

    风电的大规模发展在很大程度上取决于风电的经济性,因此,研究风力发电并网附加成本与其影响因素,找到降低风力发电成本的途径,对于促进风电产业有序发展有着重要的现实意义。从电力系统运行的角度,以电网总成本最小化为目标,以资源储量、电力电量平衡、备用容量和水电调度为约束,构建了研究风电附加成本的确定性模型,并在此基础上,引入情景树来描述风力发电的特殊性,建立随机性模型。运用CPLEX求解器辅以算例仿真了规划期内不同能源政策对各类型发电机组年发电量及风电并网附加成本的影响。结果表明,较之确定性模型,在研究含风电的电力系统时,随机性模型具有较高的适用性。

    2014年03期 v.38;No.364 687-693页 [查看摘要][在线阅读][下载 539K]

电力系统

  • 基于轨迹灵敏度的电力系统暂态稳定性定量评估

    邹建林;安军;穆钢;邵广惠;徐兴伟;候凯元;岳涵;

    轨迹灵敏度是定量描述参数对动态系统行为影响的数学工具,蕴含了丰富的系统动态信息。分析了功角相对于故障切除时间的灵敏度与电力系统暂态稳定程度之间的关系,在惯性中心(COI)坐标系下,建立了定量评估发电机暂态稳定程度和全系统暂态稳定程度的指标体系。通过对单机无穷大(SMIB)系统和New England10机39节点系统的算例分析,结果验证了所提指标的单调性和有效性。将基于轨迹灵敏度的稳定评价指标与轨迹分析方法所提出的稳定指标相比较,结果表明评估电力系统暂态稳定性的指标仅需一次仿真计算即可准确评估发电机和全系统的暂态稳定性,无需建立能量函数、计算更为简捷,具有较好的应用价值。

    2014年03期 v.38;No.364 694-699页 [查看摘要][在线阅读][下载 484K]
  • 复数域加权最小二乘法在相量量测状态估计中的应用

    程云峰;陆超;

    基于相量量测的状态估计能提高状态估计的精度,而相量测量单元在高电压等级网络中的广泛配置为电力系统全相量量测状态估计提供了坚实的硬件基础,研究全相量量测状态估计意义重大。建立了基于全相量量测状态估计的量测方程,在此基础上建立了复数加权最小二乘法(complex field weighted least square,CWLS)状态估计模型。文中还对复数域下相量的误差特性和CWLS算法的抗差性进行了研究,同时详细分析了CWLS算法中权重的选取和不良数据的辨识。仿真结果表明了所建模型的合理性以及CWLS算法的有效性和适应性。

    2014年03期 v.38;No.364 700-706页 [查看摘要][在线阅读][下载 621K]
  • 基于双调制波的三电平NPC变流器载波调制策略

    李宁;王跃;王兆安;

    三电平NPC变流器的调制策略中,双调制波载波调制策略(double modulation wave carrier-based PWM,DMWPWM)是一种可以实现全调制度和全功率因数中点电压无波动的调制策略。首先分析了已有DMWPWM策略的基本原理,推导了DMWPWM策略调制波与传统SPWM策略调制波的关系,在此基础上提出了应用于三电平NPC变流器的DMWPWM策略。然后,从输出相电压总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)特性、直流电压利用率以及器件开关损耗三方面对新型DMWPWM策略与传统正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略进行对比,进一步阐明了所提方法特点。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

    2014年03期 v.38;No.364 707-714页 [查看摘要][在线阅读][下载 1089K]
  • 运用时序贝叶斯知识库的电网故障诊断方法

    孙明蔚;童晓阳;刘新宇;甄威;王晓茹;

    电网故障时有大量报警产生,充分利用报警信号及其时序信息,处理好保护与断路器误动、拒动、信息缺失等不确定性情况,对于电网故障诊断显得非常重要。时序贝叶斯知识库(temporal Bayesian knowledge bases,TBKB)能够清晰表达多个事件之间的时序约束关系,并具备贝叶斯网络的推理能力。建立了基于TBKB的电网故障诊断模型,提出了元件故障与保护动作、保护动作与相应断路器跳闸等之间的时序因果关系(TCR)表达、时序约束一致性检查方法。根据电网结构,可先在线搜索出疑似元件,再对它们自动构造TBKB模型。针对信息缺失节点的状态进行假设,形成假设状态组合。针对这些状态组合,通过贝叶斯反向、正向推理,可判断故障元件,误动与拒动的保护与断路器。多个算例验证了该方法的有效性。

    2014年03期 v.38;No.364 715-722页 [查看摘要][在线阅读][下载 577K]
  • 改善电力系统局部电压稳定指标精度的策略

    陈厚合;李筱婧;运奕竹;

    首先建立适用于实际电力系统的局部电压稳定指标的模型;针对网络中存在发电机和负荷共线的混合节点,计及混合节点中负荷和发电机对指标值的共同作用,提出将混合节点分裂为发电机内电势节点和电压可控负荷节点、发电机经升压变接入混合节点和发电机经升压变、负荷经降压变接入混合节点3种改善局部电压稳定指标精度的方案,重点研究了将负荷与发电机共线的混合节点分裂为发电机内电势节点和电压可控负荷节点的方案;在此基础上,设计电压稳定在线监测的处理流程。所提方法物理概念清晰、计算速度快、精度高,考虑了混合节点中负荷和发电机对于局部电压稳定指标值的影响,提高了电压稳定在线监测的精度,算例仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。

    2014年03期 v.38;No.364 723-730页 [查看摘要][在线阅读][下载 628K]
  • 基于运行状态和网络结构的节点综合脆弱性评估

    徐行;李华强;赵祥云;黄昭蒙;

    电力系统脆弱性,作为安全性和稳定性的拓展和延伸,研究意义重大。基于节点的实时运行状态,运用能量函数模型建立状态脆弱性评估指标。考虑节点的网络参数,采用电气介数模型建立结构脆弱性评估指标。兼顾状态和结构特性,提出综合脆弱性评估指标,准确定位系统中的薄弱节点。通过对IEEE-30母线系统的仿真分析,验证了所提指标的可行性和实用性。

    2014年03期 v.38;No.364 731-735页 [查看摘要][在线阅读][下载 517K]

自动化

  • 配电自动化远程终端的可信研究

    孙辰;刘东;凌万水;陆一鸣;

    为解决配电自动化系统中配电远程终端的通信安全问题,基于可信计算理论和可信安全芯片技术提出一种适用于多种类型配电终端设备的分层三级可信认证机制,为遥测、遥信与遥控等数据信息的传输设计了安全流程,并提出一种量化反映终端设备状态完整性与真实性可信度的数学模型。在MATLAB环境下模拟配电终端与主站间数据信息的交互过程,使用具有不同密钥长度的10条椭圆曲线,分析了进行密码运算的时间开销以及可信机制所运用的椭圆曲线加密算法和时间戳校验机制的安全性,计算得出终端设备的真实性可信度。据此验证了该可信机制具有较强的保密性和较高的抵御重放攻击的准确性。

    2014年03期 v.38;No.364 736-743页 [查看摘要][在线阅读][下载 888K]
  • 基于S变换的行波相位比较式方向继电器

    刘兴茂;林圣;何正友;赵静;

    为了提高行波保护在小初始角故障时的灵敏性与可靠性,降低行波保护的采样频率,提出基于S变换的初始行波相位比较式方向继电器。通过分析故障初始电压、电流行波之间的关系特征,定义了初始行波相位差,该相位差的大小仅由故障网络决定,与故障距离、过渡电阻、故障类型等因素无关。利用S变换提取单频率的电压、电流初始行波在时域中的幅值、相位,并计算初始行波相位差,通过比较该相位差与整定值的大小判断故障方向。PSCAD/EMTDC仿真研究中采样频率为25 kHz。大量仿真结果表明:该算法能可靠、灵敏、超高速识别正反方向故障,其性能受故障初始角、故障类型、故障距离、故障电阻的影响小。

    2014年03期 v.38;No.364 744-749页 [查看摘要][在线阅读][下载 586K]
  • 基于Android平台的小水电信息采集系统

    过团挺;廖胜利;曹璐;程春田;高孟平;李秀峰;

    针对小水电信息实时采集的通信难题,以普遍使用的智能手机为载体,以覆盖广泛的移动通信网络和无线网络为信息传输媒介,设计了三段可扩展信息编码方式,开发了基于Android平台的智能手机小水电信息采集系统。论述了系统通信方式、总体方案、设计流程和功能结构,并从通用控件设计、信息编码生成器、基于SQLite的数据缓存及96点计划的智能制作等方面阐述了软件实现的关键技术。最后通过在云南电网小水电管理中的成功应用验证了系统的实用性和良好的可扩展性。

    2014年03期 v.38;No.364 750-755页 [查看摘要][在线阅读][下载 1862K]
  • 基于WAMS/SCADA数据兼容和改进FCM聚类算法的PMU最优配置

    吴星;刘天琪;李兴源;李从善;

    针对当前应用于状态估计的广域量测系统(wide area measurement system,WAMS)和SCADA系统混合量测中相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)最优配置点的选取问题,在分析WAMS/SCADA数据差异的基础上,提出一种基于数据兼容和改进模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法的PMU最优配置方案。采用大数据挖掘理念,通过改进FCM聚类算法对SCADA数据依据相关度分区,在分区内可观测度最大的节点配置PMU,各分区内采用该PMU节点的最优平滑系数进行Vondrak插值,得到满足兼容性的数据,应用于混合模型的状态估计。相对只考虑可观测度的PMU配置方案,新方案不仅可以实现WAMS/SCADA数据有效兼容,提高估计精度,应用混合量测的状态估计还可有效控制系统负荷快速变化时的估计误差。通过在IEEE 39节点系统上模拟日负荷变化,验证了该PMU最优配置方案的有效性。

    2014年03期 v.38;No.364 756-761页 [查看摘要][在线阅读][下载 502K]
  • 一种基于特征根的配电网单端故障测距的新方法

    唐昆明;唐辰旭;罗建;

    在零序电压、电流中,暂态分量的衰减时间常数及频率与故障距离相关,其值可由象函数特征方程的根表示。分析了该函数与故障距离的关系,提出了一种基于特征根的单端测距方法。该方法结合拉氏变换与双曲函数线路模型,由零序电压、电流象函数的特征方程,得到了象函数测距方程,同时,利用特征频段(SFB)的性质,提出了该测距方程在SFB内的等效形式,通过Prony算法,从采样信息中提取SFB内的特征根,采用搜索法求解超越方程,实现了故障测距。该单端测距方法可准确得到故障距离的解析表达式,且克服了传统双曲函数模型不能用于暂态计算的问题。大量的EMTP仿真实验结果验证了该方法的正确性,不受过渡电阻、故障初始角、中性点运行方式的影响,能够满足实际工程需求。

    2014年03期 v.38;No.364 762-767页 [查看摘要][在线阅读][下载 574K]

输配电技术

  • 基于供电能力分析的高压配电线路容量优化方法

    葛少云;郭寅昌;刘洪;

    为合理选择高压配电线路载流量以实现高压配电网精细化规划和集约型建设,提出一种基于供电能力分析的高压配电线路容量优化方法。首先定义供电路径矩阵和运行/转供方式向量来描述高压配电网网架信息;然后基于配电网供电能力分析,以使配电网供电能力达到极限的最小高压配电线路容量需求为目标,通过配电网高压网架正常运行分析、高压配电线路N?1校验分析以及高压网架运行/转供方式和转供方式的合环情况分析建立约束,最终形成数学模型;最后提出一种改进的遗传算法对模型进行求解。通过某城区电网实例计算证明了算法的有效性和实用性。

    2014年03期 v.38;No.364 768-775页 [查看摘要][在线阅读][下载 646K]

  • “直流输电与直流电网”专栏征稿启事

    <正>随着未来能源格局的深刻变化,传统的电力装备、电网结构和运行技术等面临着巨大的挑战,基于常规直流及柔性直流的多端直流输电和直流电网技术被认为是解决大规模可再生能源消纳问题的有效技术手段之一。鉴于近年来已有许多学者投入大量精力研究直流输电及直流电网技术,我刊从2013年第9期起开辟"直流输电与直流电网"专栏,集中刊登该领域的最新成果。为了准确把握论文质量,《电网技术》编辑部特邀国网智能电网研究院汤广福博士担任该专栏主编。真诚欢迎全

    2014年03期 v.38;No.364 775页 [查看摘要][在线阅读][下载 427K]

输配电技术

  • 基于限流电抗电流控制的新型桥式固态限流器

    范宇;江道灼;吕文韬;

    在基于晶闸管的单相/三相桥式固态限流器基础上,对其拓扑结构进行改进,其中整流桥路、续流桥路均采用二极管,减少电力电子可控元件的数量。提出了基于限流电抗电流控制的控制策略,通过控制限流电抗支路的全控电力电子开关器件的关断与导通,保持限流电抗电流稳定,限制线路故障电流的幅值,并对整个工作过程给出了完整分析。根据拓扑结构与工作原理,对控制系统与元件参数进行设计并进行建模仿真。结果表明该限流器正确工作于不同故障且对非故障相影响较小,能够精确控制故障电流并可灵活调整限流值,故障切除后线路能够迅速恢复正常工作,且适用于短时间多次故障、线路非全相运行和自动重合闸等情况。

    2014年03期 v.38;No.364 776-781页 [查看摘要][在线阅读][下载 735K]
  • 城市高负荷密度新区电压层级方案适用性研究

    毛晓明;吴涛;

    为探求城市高负荷密度新区电压层级配置方案的适用性,提出模拟规划区域变电站和电力网络综合规划的数学模型。采用粒子群算法对模型进行求解,获得并比较各种负荷密度和4种设备选型下,220/110/10 kV、220/110/20 kV、220/20 kV这3种电压层级优化规划方案的建设规模及经济性指标。研究表明,负荷密度达到10 MW/km2及以上时宜采用20 kV作为中压配电电压;与220/110/20 kV层级相比,简化变电层次的220/20 kV电压层级在各种设备选型下经济性更优。

    2014年03期 v.38;No.364 782-788页 [查看摘要][在线阅读][下载 581K]
  • 配电网三相平衡优化重构策略

    孙惠娟;彭春华;余廷芳;

    为解决配电网系统中日趋严重的三相不平衡问题,提出以降低配电网的总体三相不平衡度为优化目标构建配电网重构模型,并引入图论代数连通度理论对辐射状网络拓扑约束条件进行快速处理,通过融合不同特点的变异策略构造复合型微分进化算法对重构模型进行求解。仿真算例结果验证了所提方法的有效性。

    2014年03期 v.38;No.364 789-794页 [查看摘要][在线阅读][下载 522K]

高电压技术

  • 基于多特征融合的交流系统串联电弧故障诊断

    刘晓明;赵洋;曹云东;侯春光;

    为实现对用电系统低压端串联电弧故障的准确诊断,根据交流系统中低压串联电弧故障的奇异性、能量特性及不确定性,通过自主搭建的电弧故障模拟实验平台及不同负载下的串联电弧故障模拟实验,提出一种基于多特征融合的串联电弧故障诊断方法。该方法根据信号不同特性,结合小波变换理论对经降噪预处理后的采样信号进行主成分分析,提取各频段特性对信号的贡献率,并以信号3种特性中最大贡献率所在频段的空间位置关系作为特征向量构成1?3阶信号特性分布矩阵;将此矩阵作为网络的输入向量,利用改进多层前馈神经网络构建特征向量与电弧故障之间的映射关系。测试结果表明,该方法可减小电弧燃烧对诊断结果的影响,实现对串联电弧故障的诊断分类。

    2014年03期 v.38;No.364 795-801页 [查看摘要][在线阅读][下载 1166K]
  • 1000kV交流同塔双回输电线路刚性跳线电晕特性

    全姗姗;谢梁;谷莉莉;曹晶;彭宗仁;陈小海;

    1 000 kV特高压交流同塔双回输电线路由于电场间的相互影响,其电晕问题更为突出,根据示范工程开展的同塔双回耐张塔跳线及金具的电场计算结果,需要对跳线及其金具结构进行优化。为获得优化后的跳线及金具电晕放电特性,利用紫外成像仪对笼式和铝管式2类不同结构刚性跳线开展电晕特性试验研究,找出有明显电晕放电的跳线及金具,确定放电位置和电晕起始电压试验值。采用三维有限元方法建立仿真模型,计算场强,分析产生电晕的原因。研究结果不仅验证了电晕特性研究方法的有效性,同时表明优化后的跳线及金具能有效降低电场强度,防晕效果显著。根据研究成果,推荐采用的刚性跳线及配套连接金具满足特高压同塔双回输电线路的运行要求,已应用于示范工程的设计建设中。

    2014年03期 v.38;No.364 802-806页 [查看摘要][在线阅读][下载 1077K]
  • 非接触式电能传输系统功率及效率影响因素

    陈珂睿;王泽忠;刘胜南;夏天;方舟;闫磊;赵莉莉;郭若颖;

    搭建以实验模型为基础的非接触式电能传输系统仿真计算模型,考虑该系统实际应用中疏松耦合变压器可能出现的不理想工作情况,利用ANSYS有限元仿真软件分析变压器不同气隙厚度、横向、纵向不同侧移距离下电感参数的变化趋势,通过实验举例验证上述仿真计算的可行性。实现疏松耦合变压器原副边两侧电路的解耦,对不同频率下的系统进行电容补偿,分析变压器原副边分别谐振情况下系统功率和传输效率的影响因素,研究系统功率和效率随负载电阻、频率和电感参数的变化规律,为提高非接触式电能传输系统的优化设计提供参考。

    2014年03期 v.38;No.364 807-811页 [查看摘要][在线阅读][下载 621K]
  • 应用电气几何模型的高速铁路接触网防雷性能分析

    卢泽军;谷山强;赵淳;向念文;严碧武;苏杰;

    雷击接触网是危及高速铁路安全可靠运行的重要因素之一,在我国由雷击引起的接触网跳闸次数占总故障跳闸次数的30%以上。直击雷和感应雷均会造成接触网跳闸,高铁接触网的结构特点决定了F线是最易遭受雷击的。基于电气几何模型,分析了接触网引雷范围,随着导线对地高度的增加,接触网引雷范围近似于线性增加。在高架桥高度为平均15 m左右时,高铁接触网引雷范围为位于一般地面普通铁路接触网引雷范围的2倍左右。推导了高铁接触网直击雷跳闸率和感应雷跳闸率计算公式,典型线路的计算结果与实际运行数据结果表明计算误差在8.8%左右,计算方法较准确,计算结果表明我国高铁接触网整体防雷性能较薄弱。

    2014年03期 v.38;No.364 812-816页 [查看摘要][在线阅读][下载 564K]
  • 特高频电磁波在变压器放油管道内的传播规律

    陈金祥;

    放油阀式特高频(ultra-high-frequency,UHF)检测方法适用于变压器内部局部放电故障的带电检测。UHF检测装置的工作频带和安装位置是影响其检测灵敏度的关键因素。依据圆波导理论分析了UHF电磁波在放油管道内的传播特性,通过电磁波仿真和实验测试分析了UHF电磁波在放油管道内传播时的衰减程度,探究了衰减机理。研究结果表明,UHF电磁波进入放油管道传播时,低于TE11波截止频率的成分衰减严重,等于或大于此频率的成分几乎不衰减。提出了提高放油阀式UHF检测系统灵敏度的方法,即:传感器的探入位置应尽量靠近变压器内壁;UHF检测系统的频率下限应不低于主模截止频率。此研究成果对于提高变压器局部放电带电检测技术具有重要价值。

    2014年03期 v.38;No.364 817-822页 [查看摘要][在线阅读][下载 900K]
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