电网技术

低碳电力技术_光伏发电专题

  • 分布式光伏电源与负荷分布接近条件下的可接入容量分析

    刘健;黄炜;

    为了给分布式光伏电源接入规划提供科学决策依据,建立了负荷和分布式光伏电源在各种分布下所引起的电压偏差和电压波动数学模型。在此基础上,以分布式光伏电源引起的最大电压上偏差和最大电压波动以及无分布式光伏电源时单纯由负载引起的最大电压下偏差为约束条件,推导出了6种负荷和分布式光伏电源容量沿馈线相同分布条件下能够满足电压质量要求的分布式光伏电源允许接入容量范围。以城市配电网和农村配电网的典型参数为例对所提出方法进行了分析和说明,结果表明所建议方法是可行的,并且能够有效得出允许接入的分布式光伏电源的容量范围。

    2015年02期 v.39;No.375 299-306页 [查看摘要][在线阅读][下载 925K]
  • 基于机器学习的自适应光伏超短期出力预测模型

    高阳;张碧玲;毛京丽;刘勇;

    由于当前国内对太阳辐射强度和云量信息的预报能力较低,气象数据的引入对光伏直接预测法的预测精度提高有限。为解决此问题,基于历史出力数据自身特征的挖掘来提高预测精度,提出一种具有自适应能力的光伏超短期出力预测模型。该模型首先利用已有历史出力数据的小波分析和特征分析结果训练支持向量机(support vector machine,SVM)分类器,通过已建立的SVM分类器利用前30 min的光伏出力数据预测之后15 min的出力曲线类型,最后结合曲线类型从自回归与滑动平均模型(auto-regressive and moving average model,ARMA)和神经网络模型(artificial neural network mode,ANN)中选取出合适的方法对光伏出力进行预测。对ARMA、ANN和自适应模型进行了对比实验,结果表明:所提的自适应预测模型在均方根误差(root mean square error,RMSE)、平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)和希尔不等系数(Theil inequality coefficient,TIC)上性能最好。

    2015年02期 v.39;No.375 307-311页 [查看摘要][在线阅读][下载 991K]
  • 单相单级光伏LCL并网逆变系统控制策略

    江渝;姜琦;黄敏;梁波;

    在传统的光伏LCL并网逆变系统中,直流侧电压只有大于其最小需求电压时,逆变器才能有效控制并网电流,而最小需求电压随电网电压的增加而增加。为此需在单级逆变系统中串联多块光伏电池以提高其直流侧电压,但这提高了光伏并网发电系统的应用门槛。对此提出一种新型的LCL并网逆变系统及其控制方法,该逆变系统对并网电流有较强的控制能力,对逆变器直流侧电压没有要求,且电网电压对其控制能力也没有影响。与传统LCL电路相比,新型LCL电路同样具有较好的滤波效果。在控制系统中利用基波分量提取环节增加系统阻尼,提高系统稳定性;根据光伏电池的直流电压、电流和2次脉动电压、电流判断光伏的最大功率点;通过控制并网电流使光伏电池工作在最大功率状态。仿真结果验证了所提系统结构及其控制方法的正确性。

    2015年02期 v.39;No.375 312-319页 [查看摘要][在线阅读][下载 1034K]
  • 并网逆变器电网阻抗检测技术综述

    谢少军;季林;许津铭;

    分布式发电系统中,并网逆变器的性能同电网阻抗密切相关,而电网阻抗随着时间和电网运行状态的变化而变化,因此精确的电网阻抗测量是实现并网逆变器在弱电网场合下高性能自适应控制的关键技术。已有文献研究了电网阻抗测量技术并提出了一些可行的方法,但已有研究未明晰各方法的优缺点。为此,分类整理了已有的电网阻抗测量方法,将其分为主动测量方式,被动测量方式和准被动测量方式3大类,并且评述了各方法的特性、优缺点和适用场合。最后指出了目前还待解决的一些问题。

    2015年02期 v.39;No.375 320-326页 [查看摘要][在线阅读][下载 914K]
  • 基于SVPWM调制的混合级联七电平逆变器优化控制策略

    耿俊利;梁晖;金渊;

    分析混合级联七电平逆变器带死区时的工作模式,不同工作模式下其逆变器电压的跳变情况不同。在此基础上,提出了基于空间矢量脉冲调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略的优化控制方法。以控制支撑电容电压为前提,通过对每个区间支撑电容充放电切换过程所对应的开关动作次数、输出电压电平跳变情况的分析,提出了一种减小输出电压跳变的优化控制策略;此外,分析了死区时间的存在所带来的输出电压损失,根据伏秒平衡原理进行计算,并对其调制波进行死区补偿。仿真及实验结果验证了该控制策略的有效性。

    2015年02期 v.39;No.375 327-333页 [查看摘要][在线阅读][下载 1079K]
  • 基于并网点电压控制的逆变器分布式并网谐振抑制策略

    刘红;

    分布式电网的动态多变性使得并网逆变器的控制具有一定的挑战,设计一种带有谐振抑制功能的控制算法具有重要意义。为此,提出了一种基于并网点电压控制的谐振抑制策略。首先,分析了并网逆变器与电网的交互影响和谐振机理。其次,利用谐振时并网点电压畸变的特点,设计了控制方程式。并根据数学模型进行了稳定性分析,以及从理论上证明了通过并网点电压控制可以消除系统谐振。最后,通过在组串型光伏并网逆变器上的对比实验,验证了该控制策略的有效性。

    2015年02期 v.39;No.375 334-340页 [查看摘要][在线阅读][下载 1085K]

特高压输电技术

  • 特高压交直流输电系统技术经济分析

    曾庆禹;

    提出了1 000 k V交流输电系统提高输电能力,降低成本的参数优化模型,分析了1 000 k V与±800 k V输电系统技术经济性,以中国示范工程数据为基础估算了它们的建设成本,提出了改进的年运行成本法和稳定性成本法并用于1 000 k V与±800 k V输电系统技术经济评估。1 000 k V和±800 k V输电系统,输电距离1 500±2 000 km,按静态(热)稳定输送功率,单位输电建设成本处于相同水平;1 000 k V输电系统的年运行成本明显低于±800 k V输电系统。1 000 k V输电系统暂态稳定输送功率的单位输电建设成本也明显低于±800 k V输电系统。1000 k V输电系统经济性优于±800 k V输电系统。

    2015年02期 v.39;No.375 341-348页 [查看摘要][在线阅读][下载 760K]
  • 天中特高压直流输电工程系统试验方案

    杨万开;印永华;曾南超;赵兵;

    天(山)—中(州)(原哈(密南)—郑(州))±800 k V特高压直流输电工程是世界上首个输送容量达8 000 MW、输电距离长2 191.5 km的直流输电工程。工程系统试验的特点是首次对目前工程输送容量最大一次设备性能进行检验,首次对全国产化特高压直流控制功能进行验证,首次在送端电网火电、风电和太阳能电力外送系统较弱的方式下进行系统试验。根据这些特点,对天中工程系统试验方案进行了研究,内容包括试验目的、交流和直流系统条件、内容及操作步骤、试验过程中需要测量的交直流信号、试验验收标准以及试验过程中采取的安全措施。借鉴向(家坝)—上(海)、锦(屏)—苏(南)直流输电工程系统试验和运行的经验,增加了一些与控制系统相关的试验和直流偏磁测试试验,对整流侧母线电压控制进行了分析研究,确定了系统试验项目,编制了系统试验方案。工程系统试验结果表明,系统试验方案满足验证工程技术规范要求,保证了工程按期顺利投入运行。

    2015年02期 v.39;No.375 349-355页 [查看摘要][在线阅读][下载 775K]
  • 特高压试验大厅功能设计与验证

    孙麟;李庆峰;丁玉剑;汤浩;

    新的电压等级输电工程的建设,必须立足于设备制造能力的可行性、试验能力(包括线路、设备、环境等)完备的基础之上。介绍了定位于以满足±800 k V、±1 100 k V特高压直流输电工程开发所需内、外绝缘试验研究能力为建设目标的特高压试验大厅的功能设计。在充分研究特高压直流输电技术的发展对试验能力需求的基础上,通过自主研究,确定了特高压试验大厅的技术指标,提出制约大厅设计的关键性技术方案以及主要设备的型式、参数、结构的特殊要求等。大厅设计参数为:净空尺寸86m×60m×50m,屏蔽效能70dB。主设备为:3 000 kVA/1 500 kV工频试验变压器、±2400 kV/200 mA直流电压发生器和6MV/450 kJ冲击电压发生器。具备开展1 000kV级交流和±1000 kV级直流输电技术研究所需的试验能力。大厅建成后,开展了大量超、特高压交直流输电技术的试验研究,最高电压等级达到1 000 kV交流和±1 100 kV直流,这些试验验证了大厅设计技术指标的合理性与功能的全面性和实用性。

    2015年02期 v.39;No.375 356-361页 [查看摘要][在线阅读][下载 844K]
  • ±1100kV特高压直流换流站避雷器在内过电压下的保护特性

    陈秀娟;张翠霞;张搏宇;苏宁;吴娅妮;杨鹏;

    直流输电系统的内过电压主要通过金属氧化物避雷器(metal oxide arrester,MOA)加以限制,避雷器在内过电压下的保护特性对确定设备的操作冲击绝缘水平具有重要意义。根据±1 100 k V主回路接线、避雷器配置、交直流系统参数等,建立了±1 100 k V系统内过电压计算模型。对避雷器电压和电流波形进行仿真,对避雷器电流的波头时间进行统计。统计结果为:内过电压下通过避雷器电流的波头时间均不小于100μs,大于标准操作冲击电流的波头时间30μs,需要对较缓电流波头下避雷器的保护特性进行研究。为加以对比,对波形为316/814μs、30/60μs、8/20μs和1/4μs电流下的避雷器伏秒特性和伏安特性进行了试验研究。结果表明,同样电流下,1/4μs的伏安特性曲线高于8/20μs、30/60μs和316/814μs的曲线,而后三者的伏安特性曲线则区别不大;8/20μs、30/60μs和316/814μs的伏安特性相比,在0.1~1 k A电流范围内,30/60μs的伏安特性曲线比8/20μs和316/814μs的伏安特性曲线稍高。由于避雷器操作冲击电流的波头时间均不小于100μs,内过电压下避雷器取30/60μs电流波形下的伏安曲线是合适的,且是稍微偏严的。最后试验测试了避雷器电阻片在30/60μs操作冲击电流下的伏安特性。

    2015年02期 v.39;No.375 362-366页 [查看摘要][在线阅读][下载 1014K]

智能用电技术

  • 分时电价环境下基于家居能量管理系统的家居负荷建模与优化运行

    周磊;李扬;

    分时电价反映了电能商品的时间差价,可以更好地鼓励用户合理安排用电时间,削峰填谷,提高电力资源的利用效率;家居能量管理系统(home energy management system,HEMS)的研发与可变电价环境下家居负荷的优化方法成为影响分时电价应用效果的关键因素。为此,文章在HEMS的基础上研究了如何给出家居设备的优化运行方案以应对多变的分时电价。首先,给出了家居设备的负荷特性描述,通过各类特性的搭配对常见家居设备进行建模;然后,建立了分时电价环境下的家居设备优化运行决策模型,模型以最小化用户电能成本与最小化峰谷差为目标,综合考虑多类设备以及分布式新能源的协调;最后进行算例仿真,对比分析了多种场景下的优化决策结果,验证了优化运行决策模型在控制用户电能成本及减小峰谷差方面的作用。

    2015年02期 v.39;No.375 367-374页 [查看摘要][在线阅读][下载 1058K]
  • 电动汽车非接触充电负载自适应控制方法

    曾爽;刘秀兰;李香龙;迟忠君;陈建树;

    在电动汽车电磁感应式非接触充电系统中,电能接收端电路需要恒定的等效负载以保证系统运行在最大效率点。为此,针对电动汽车在恒流或恒压的充电模式中充电功率实时变化导致等效电阻无法保持恒定的问题,提出一种电磁感应式非接触充电负载自适应控制方法:该方法基于恒流恒压充电方式,通过制定参数初始匹配和负载自适应调节2个阶段的控制策略,将电池的充电电压、电流以及功率进行离散化分段控制;通过改变三相整流装置输出电压,间接改变非接触充电电能转换装置的输出电压,实现充电功率的实时变化;基于直流降压电路输入端电压和电流的比值,通过实时改变占空比信号,以保持电能接收端等效负载不变。该方法在兼顾电池充电时间和安全性的基础上,确保系统工作在最大效率点。通过算例验证了所提方法的正确性和可行性。

    2015年02期 v.39;No.375 375-379页 [查看摘要][在线阅读][下载 1120K]

直流输电与直流电网

  • VSC-MTDC控制系统的参数优化及柔性调整策略

    王松;李庚银;周明;

    基于电压源换流器的多端直流输电(multi-terminalHVDC system based on voltage source converter,VSC-MTDC)系统具有有功功率、无功功率四象限独立控制、多电源供电、多落点受电,可连接无源网络等特点,近年来受到广泛关注。VSC-MTDC控制器的参数决定了其控制系统的控制能力,从而决定了系统的运行特性,而试凑法得到直流输电系统的控制参数不能保证系统良好的运行特性,提出了VSC-MTDC系统运行特性的评价指标,并以其作为单纯形法的目标函数对控制系统参数优化,从而保证VSC-MTDC系统具有良好的运行特性。同时,VSC-MTDC系统的调整策略决定了调整过程中系统的运行特性,较大的目标值调整会导致系统电气量的剧烈波动和较长的调整时间,不利于系统稳定和设备安全,据此提出了控制器参考值在一定的时间内按照某一曲线逐步逼近目标值的控制方法,即柔性调整方式。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,采用所提出的优化方法后,系统的响应特性有较明显改善;柔性调整策略更有利于系统的稳定和设备的安全。

    2015年02期 v.39;No.375 380-386页 [查看摘要][在线阅读][下载 944K]
  • 直流输电分布式接地极建模与应用

    周友斌;全江涛;文习山;张露;童歆;潘卓洪;

    为改善目前直流接地极的性能,提出了分布式直流接地极的2种仿真计算模型,使用算例与标准接地软件CDEGS作验证,并分析了交流电网对分布式接地极入地电流分配的影响。实例分析表明,交流电网对分布式接地极入地电流分配关系会有轻微影响。以湖北和广东电网为例说明了分布式接地极的实际应用方案,使用分布式接地极后,地表电位局部集中的问题得到一定程度上的改善,交流电网内变压器直流偏磁风险有所降低。分布式直流接地极可以提升接地极性能和均衡直流电流分布,随着我国直流输电工程的大量建设,分布式接地极具有一定的应用前景。

    2015年02期 v.39;No.375 387-392页 [查看摘要][在线阅读][下载 906K]
  • 优化模型预测控制与级联控制策略下MMC运行特性对比

    刘普;王跃;雷万钧;姚为正;

    对于模块化多电平换流器,模型预测控制具有预测状态多,计算量庞大,现有处理器无法实现的缺点。为此,结合子模块电容电压排序算法,提出一种优化的模型预测控制策略,大幅减小了模型预测控制算法的计算量,使得该算法应用于模块化多电平换流器成为现实。搭建了23电平模块化多电平换流器仿真与实验平台,并与目前常用的基于比例积分(proportion integration,PI)级联控制器的闭环矢量控制策略进行了对比,结果验证了所提策略的可行性与优越性。

    2015年02期 v.39;No.375 393-399页 [查看摘要][在线阅读][下载 1886K]

新能源与分布式发电

  • 多时空尺度下风电平滑效应的分析

    申颖;赵千川;李明扬;

    平滑效应是大规模风电群聚所共有的特性之一,其显著程度直接影响总出力的波动性,掌握其基本规律可为大规模风电的预测及评估提供可靠依据。本文采用数理统计的分析方法,研究了多时空尺度下风机集群的平滑效应,建立了平滑效应、出力相关性、风机台数三者之间的函数关系,分析了同一风电场内风机集群的平滑效应极限值。基于风电场的实测数据,对比分析了不同时间尺度、风机间距、风速大小下的出力相关性,进而给出了平滑效应的时空变化特性。研究结果表明:在分钟级时间尺度下,风电集结的空间规模效应较显著,平滑系数随风机台数(N)的递增呈现近似N-1/2的下降趋势;在给定的时空尺度下,平滑效应随风速的增大而增强。

    2015年02期 v.39;No.375 400-405页 [查看摘要][在线阅读][下载 909K]
  • 双馈风电机组有功-无功混合调制阻尼控制

    王立新;程林;孙元章;孙荣富;邢金;

    目前风电机组系统级阻尼控制中均采用单一有功调制或无功调制,无法兼顾系统阻尼和轴系振荡阻尼。为解决上述问题,针对双馈风电机组提出了有功-无功混合调制阻尼控制器,并提出了序贯优化算法设计阻尼控制器参数,通过特征值分析和时域仿真验证了该控制器在风电机组不同运行模式下的有效性和鲁棒性。结果表明,相比于单一调制,混合调制更能充分利用双馈风电机组转子侧变换器的阻尼控制能力,同时最小化对风电机组本身轴系振荡阻尼的不利影响。

    2015年02期 v.39;No.375 406-413页 [查看摘要][在线阅读][下载 1114K]
  • 风电功率爬坡事件预测时间窗口的选取

    欧阳庭辉;查晓明;秦亮;熊一;朱小帆;

    为了完整、高效地预测爬坡事件,提出在一个合适的时间窗口内进行风电功率预测和爬坡事件识别的方法,并重点讨论如何选取合适的预测时间窗。首先通过历史爬坡事件的识别,统计爬坡持续时间的分布规律;利用数据相关性分析研究实例样本数据的可预测性;综合2者的结果确定爬坡预测时间窗口取值的可选范围。其次,基于预测时间窗的目标要求,提出可能的分析指标,在给定取值范围内寻找满足要求的最优时间窗口作为所求预测窗。最后以美国BPA地区的风电功率数据为实例,仿真求出该数据集的预测窗口大小为4.5 h,通过多个评估指标验证了该预测时间窗对实例爬坡预测的有效性。该工作为爬坡事件的预测奠定了重要基础。

    2015年02期 v.39;No.375 414-419页 [查看摘要][在线阅读][下载 870K]
  • 考虑风速相关性的风电穿透功率极限的改进计算

    汤雪松;殷明慧;邹云;

    为全面分析多风电场风速相关性对风电穿透功率极限的影响,提出了一种考虑风速相关性和电网多种约束条件的风电穿透功率极限的改进计算方法。该方法采用基于拉丁超立方采样的随机模拟技术对具有相关性的多个风电场风速进行模拟,并应用基于机会约束规划理论的最优概率潮流方法,在满足包含常规机组爬坡能力约束等系统多种约束的前提下,以系统接纳风电总装机容量最大化为目标,计算风电穿透功率极限。以IEEE-30节点系统为仿真算例,采用遗传算法对该模型进行求解,验证了上述方法的有效性。仿真结果表明,通过增加爬坡能力约束能更好地反映风速相关程度对风电接入能力的影响,从而得到更符合实际的风电穿透功率极限。

    2015年02期 v.39;No.375 420-425页 [查看摘要][在线阅读][下载 921K]
  • 基于模糊多目标优化的电网日前风电接纳能力评估模型

    张程飞;刘纯;王跃峰;袁越;张新松;

    随着风电渗透率的日益提高,我国部分电网出现了日益严重的"弃风"现象。从日前时间角度对电网风电接纳能力进行评估有利于优化系统的调度运行,提高风电利用率。构造了以最大化接纳风电和经济发电为目标的电网多目标日前风电接纳能力评估模型。为协调2个互相矛盾的优化目标,通过定义目标隶属度函数将确定性问题模糊化,采用最大化满意度指标法将所构建的多目标优化问题转化为单目标优化问题。以IEEE118节点54机测试系统为例,利用GAMS仿真平台对模型进行了求解。结果表明:上述模型能兼顾风电接纳能力的最大化及系统发电的经济性,计算结果可为调度人员制定日前计划提供参考,有利于提高风电利用率并降低发电成本。

    2015年02期 v.39;No.375 426-431页 [查看摘要][在线阅读][下载 955K]
  • 基于超短期风电预测功率的储能系统跟踪风电计划出力控制方法

    闫鹤鸣;李相俊;麻秀范;惠东;

    为最大程度地提高风电跟踪计划出力能力,基于超短期风电预测功率建立了包含5个控制系数的储能系统充放电控制策略,并提出了利用粒子群优化算法实时优化储能系统充放电控制系数的方法,以减少日前短期风电预测误差。以典型风电场出力为例进行仿真分析,对固定系数方法及滚动优化系数方法进行了比较,并分析了影响预测精度的因素,结果验证了所提方法的可行性。

    2015年02期 v.39;No.375 432-439页 [查看摘要][在线阅读][下载 1009K]
  • 基于模型的风电机组变桨距系统故障检测

    赵洪山;连莎莎;邵玲;

    变桨距系统是风电机组的高频故障部件之一,对其进行早期故障检测,可以有效提高风电机组的运行可靠性,减少不必要的损失。采用基于风电机组物理特性的数学模型的方法对其进行故障检测。首先,建立了风电机组变桨距系统及其它部件的动态模型,描述出该模型的输入输出关系;然后,将该模型与实际系统并行运行,并将模型输出与实际系统输出比较产生残差,随后采用残差范数的均值作为故障判别函数进行故障检测;最后,通过对变桨距执行机构和桨距角传感器的故障进行仿真,验证了所用方法的正确性和有效性。

    2015年02期 v.39;No.375 440-444页 [查看摘要][在线阅读][下载 949K]
  • 基于灰色关联度的风机MPPT控制影响因素分析

    张小莲;郝思鹏;李军;蒋春容;

    鉴于现有研究未明确指出诸多因素对风机最大功率点跟踪控制性能的影响程度及其主导因素,基于灰色关联度理论定量评估了多种相关因素对最大功率点跟踪控制性能的影响程度。以多种影响因素作为子序列,包括空气密度、风速湍流强度、平均风速、风力机转动惯量、半径和最佳叶尖速比,将评估最大功率点跟踪控制性能的平均风能利用率作为主序列,通过灰色关联度分析获取这些因素对平均风能利用率的影响程度。研究结果表明,湍流强度和转动惯量是影响风机最大功率点跟踪控制性能的主导因素,应在风力机结构设计和最大功率点跟踪控制系统优化时重点考虑。

    2015年02期 v.39;No.375 445-449页 [查看摘要][在线阅读][下载 828K]
  • 含分布式电源及电动汽车充电站的配电网多目标规划研究

    刘柏良;黄学良;李军;钱欣;程骏;

    电动汽车充电站的定容选址问题对配电网络和交通网络都会产生影响,所以在分布式电源规划时应同时考虑。文章建立了路径选择模型与交通满意度评价模型,并研究了分布式电源的时序特性与互补性。考虑分布式电源同时为配电网负荷和充电站供电,建立了总成本最小、网络损耗最小和交通满意度最高的电动汽车充电站与分布式电源定容选址模型。并采用新的多目标自由搜索算法对上述模型进行求解,得到Pareto解集。最后以IEEE33节点配电网为例进行仿真计算,并采用交互式模糊决策对结果进行分析。结果表明,上述方法能得到合理的分布式电源与电动汽车充电站接入位置及其容量配置方案,所提模型和算法是可行且有效的。

    2015年02期 v.39;No.375 450-456页 [查看摘要][在线阅读][下载 826K]
  • 基于长时间序列仿真的分布式新能源发电优化规划

    孙文文;刘纯;何国庆;冯凯辉;赵伟然;

    分布式光伏发电和风力发电等新能源发电是波动性电源,其无序接入将给电网的潮流分布、无功/电压调节和电能质量等方面带来不利影响,影响程度与分布式新能源发电的接入位置和容量密切相关。为计及分布式新能源发电出力和负荷时序特性,考虑了全年的风电出力和负荷数据,构建了基于Matlab-DIg SILENT/Power Factory联合仿真平台的优化规划软件。运用遗传算法,分别以网络年电能损耗和发电量为优化目标,分析了分布式新能源发电的最优接入位置和容量。最后通过实际算例仿真验证了方法的有效性。

    2015年02期 v.39;No.375 457-463页 [查看摘要][在线阅读][下载 1018K]

电力系统

  • 基于发电机对暂态势能集的电力系统暂态稳定快速评估

    苟竞;刘俊勇;Gareth Taylor;Christopher Saunders;刘友波;刘洋;

    基于传统暂态能量函数方法,以简单3机3节点系统推导出一种基于发电机对暂态势能的系统暂态势能函数表达式。该暂态势能计算函数不需要全系统的网络拓扑参数或故障位置信息,仅需实时采集系统中少量的发电机机端电气状态量,计算方法简单有效。基于该发电机对暂态势能定义了受扰严重机组判别指标集,利用该指标的聚集特性在故障清除后极短时间内辨识系统的主导失稳模式,根据临界机组分群结果采用EEAC法快速计算当前故障模式下的系统暂态稳定裕度。IEEE 3机9节点、新英格兰10机39节点系统、某省级实际电网算例结果验证了该方法的正确性和有效性。

    2015年02期 v.39;No.375 464-471页 [查看摘要][在线阅读][下载 1055K]
  • 电力系统线性状态追踪方法

    陈艳波;陈茜;马进;张籍;

    传统状态追踪方法一般基于扩展卡尔曼滤波方法求解,其缺点是:由于电力系统量测方程的非线性,使得这些方法在求解的过程中必须对量测方程进行近似线性化,从而影响了估计精度,尤其是相邻断面的状态变量发生突变时,估计精度明显降低;传统方法在迭代的每一步中均需重新形成雅可比矩阵,因而计算效率较低。以上缺点影响了传统状态追踪方法的应用。提出一种基于精确线性化量测方程的线性状态追踪方法,所提方法的优点为:在估计中无量测方程的近似线性化误差,因而估计精度较高;在迭代中雅可比矩阵均为常数矩阵,从而提高了计算效率。通过在IEEE系统上的仿真算例验证了所提方法的有效性和高效性。

    2015年02期 v.39;No.375 472-477页 [查看摘要][在线阅读][下载 1121K]
  • 电网运行趋势实时安全评估方法

    王斌琪;王海霞;徐鹏;卢政麟;杨胜春;李峰;李卫东;

    当前电网的运行状态愈加复杂,实时控制愈加困难,在短时间内进行准确、快速、全面地评估其运行趋势,对其运行安全至关重要。而现有的基于状态指标与风险指标的研究方法,均不能很好地同时保证评估全面性和快速性的双重要求。以在线实时运行评估为着眼点,以状态指标体系为基础,提出了包含初步评估和精确计算2步骤的电网运行趋势实时安全评估方法。其中,初估是结合模糊理论,利用负荷重要度所得到的区域重要度指标,判断发生冲击事件后系统的运行趋势,快速确定问题区域;精算是利用所提出的状态指标体系,确定并计算具体的危险指标。这样,既可满足实时评估的快速性要求,又可兼顾确定性状态指标体系的全面性。最后,以某区域电网运行断面为例,验证了所提评估方法的可行性。

    2015年02期 v.39;No.375 478-485页 [查看摘要][在线阅读][下载 960K]
  • 潮流介数理论在输电网断线风险评估中的应用

    郭小敏;黄俊;杨健维;何正友;

    将潮流介数理论应用于输电网断线风险评估。首先,定义了象征线路关键性的线路潮流介数和象征节点重要性的节点潮流介数;其次,结合传统故障后果严重度指标,建立了基于潮流介数的线路过载严重度指标和节点电压越限严重度指标;最后,将输电网断线故障的概率与基于潮流介数的严重度指标结合,得到了基于潮流介数的断线风险评估指标。仿真结果表明,该方法能科学、合理地评估输电网断线风险,为运行人员防控连锁故障提供有益的辅助信息,避免重大事故的发生。

    2015年02期 v.39;No.375 486-493页 [查看摘要][在线阅读][下载 939K]
  • 计及分块和层级结构融合的配电系统可靠性评估

    李蕊;徐浩;蔡杰;李跃;吕志鹏;刘海涛;

    提出了一种计及分块和层级结构融合的配电系统可靠性评估算法。该文首先依据功能的差异将块分为手动块和自动块2类,并提出了一种基于可达矩阵的分块方法。在此基础上,构建了手动块层级结构和自动块层级结构,以分别求解负荷节点的故障持续时间和故障率。层级结构自电源点开始向下蔓延至系统边界节点。为了避免重复计算,在计算到每一层时即记录下该层的可靠性数据,并以该层为新的根节点蔓延。该算法结合了分块、最小路法和层级结构的优点,操作性强且效率高。此外,该算法可直接获取指定负荷点的可靠性指标,适合于分析含重要电力用户的配电系统的可靠性。

    2015年02期 v.39;No.375 494-499页 [查看摘要][在线阅读][下载 831K]
  • 基于层次分析法的火电厂运行情况量化评价方法

    李勇;何蕾;庞传军;刘琪;

    首先依据调度机构的火电厂综合评价指标构建原则建立了综合评价指标体系,进而通过层次分析法构建多层次的指标体系结构模型,并与专家经验相结合逐层确定指标权重,然后采用模糊评价方法建立火电厂指标和评价等级的模糊关系,形成多目标、多因素指标的量化结果,最后将指标权重和量化结果做合成运算,实现火电厂运行情况的综合评价。实际应用结果表明,文中建立的评价指标体系和采用的评价方法可以全面客观地反映火电厂运行状况,有助于提高调度机构对火电厂的运行管理水平。

    2015年02期 v.39;No.375 500-504页 [查看摘要][在线阅读][下载 810K]
  • 新型可控变压器提高联络线潮流控制能力研究

    王琨;冯琳;李国杰;

    提出了一种新型可控变压器,该设备由电力系统变压器与功率电力电子器件构成,实现了对变压器输出电压幅值和相角的双向动态调节,可以独立调节联络线有功和无功功率,提高联络线功率极限。将可控变压器分别应用于双机系统与3机9节点系统,通过Matlab/Simulink数字仿真实验分析了可控变压器在正常工作状况以及发电机出力突降和负荷突增2种突发情况下对于联络线潮流的动态控制能力,验证了可控变压器提高电力系统联络线潮流控制能力的正确性与可行性。

    2015年02期 v.39;No.375 505-510页 [查看摘要][在线阅读][下载 949K]
  • 基于改进加权Voronoi图和遗传算法的变电站规划

    曹昉;孟琦斌;苗培青;李越;

    针对城市电网规划中的变电站规划优化问题,提出一种基于改进加权Voronoi图和遗传算法的规划算法(improved weighted Voronoi diagram-genetic algorithm,IWVD-GA)。通过改进定权重和引入变权重对加权Voronoi图进行改进,并利用元胞自动机(cellular automata,CA)动态生成改进加权Voronoi图,在生成过程中,权重可根据变电站负载率和供电半径约束动态调整,使供电范围的划分过程可控且更为合理。通过交替定位算法(alternate location algorithm,ALA)对新建站的位置和供电范围进行局部深度寻优,通过遗传算法进行全局寻优,实现了变电站规划优化。为解决CA在元胞个数较多的情况下,在每个演化过程都需要对所有元胞进行判定而导致计算速度较慢的问题,根据元胞状态改变发生在扩张边界的特点,确定需要进行判定的元胞,有效减少了元胞判定次数。算例结果验证了所提算法用于变电站规划的有效性。

    2015年02期 v.39;No.375 511-516页 [查看摘要][在线阅读][下载 838K]
  • 无磁链观测的电力动负荷物理模拟关键技术研究

    刘畅;张树卿;黎雄;于之虹;华科;

    电机性能及电源装置性能的测试试验,需要一套高效、实用的动负荷模拟系统。为此,提出了一种无需磁链观测的电力动负荷物理模拟方法,针对3种常见类型的电动机机械负载的模拟控制问题,给出了负荷模拟系统的总体结构,建立了控制系统的数学模型。采用保持励磁恒定,调节电枢电流来模拟不同类型动负荷的控制策略。借助PSCAD对模拟系统进行了仿真实验验证,结果表明模拟系统能够有效地对恒转矩、恒功率和风机类机械特性负载进行精确的动态模拟。

    2015年02期 v.39;No.375 517-522页 [查看摘要][在线阅读][下载 868K]

高电压技术

  • 基于雷电定位系统监测数据的雷暴云趋势预测

    高文胜;张博文;周瑞旭;符祥干;陈钦柱;黄松;梁亚峰;

    以往的雷电预警研究无法给出特定区域落雷密度以及落雷频数随着雷暴生消演变的规律,而这是影响输电线路实时雷击跳闸概率的关键因素,对于输电线路雷击跳闸预警研究具有重要意义。首先将观测的目标区域按0.01×0.01划分为等面积网格,将每15 min雷电定位系统测量落雷数据按时间等分为3段;通过对每段落雷数据聚类分析剔除数据中的杂散点;在聚类云团识别的基础上,线性拟合3个连续时间段每个聚类云团质心位置,预测未来15 min内任意时间聚类云团质心移动规律;统计分析该时间段每个网格落雷密度并利用反距离加权插值法对所有网格在该时间落雷密度进行计算,获得聚类云团覆盖区域;最后,利用海南电网雷电定位系统历史数据对该算法进行验证。结果表明,该算法在15 min内聚类云团质心预测结果相对误差在20%以内,落雷预测区域与实际落雷区域基本吻合。

    2015年02期 v.39;No.375 523-529页 [查看摘要][在线阅读][下载 1675K]
  • 复合绝缘子老化状态精细评估中的取样方法

    梁英;崔春艳;易春芳;杨晓辉;

    精细评估可以为复合绝缘子老化状态提供更为准确丰富的信息,而评估中的取样方法不仅影响对绝缘子老化状态及剩余寿命的判定,也与试验测试效率紧密相关。以百余串复合绝缘子为研究对象,利用研制的切片机获得了厚度均匀的薄片试样,借助傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared,FTIR)测试技术,系统地对复合绝缘子老化状态精细评估中的取样方法进行了研究。通过对距离伞裙上表面不同深度的试样进行FTIR测试,确定了后续研究中用以反映材料本体特性的"参照试样";通过对不同厂家和不同运行环境下的复合绝缘子试样进行测试,研究了抽样方案对老化评估的影响;通过对绝缘子不同位置的伞裙和伞裙不同方位的试样进行测试分析,探索了切片方案对复合绝缘子老化评估的影响规律。进而提出了一套适用于现场复合绝缘子老化状态精细评估的取样方法,为复合绝缘子在特高压工程中的应用及相关标准的制定提供了一定理论依据。

    2015年02期 v.39;No.375 530-535页 [查看摘要][在线阅读][下载 1045K]
  • 110kV双回线路格构式复合材料杆塔电气结构设计

    李志军;陈维江;张彤;戴敏;姜文东;王灿灿;刘宗喜;

    电气结构设计是110 k V格构式复合材料杆塔应用所关注的焦点问题,其重点在于如何提高防污和防雷性能。首先针对杆塔复合材料的绝缘特性进行了分类、分项测试,结果表明E型玻璃纤维增强型环氧树脂复合材料满足绝缘材料电阻特性要求,可用于制作绝缘杆塔。结合考虑断线张力等因素,通过污秽试验和电场仿真计算,确定了横担采用格构式横担悬挂加装均压环的FXBW-35/70防污型复合绝缘子的防污设计,试验表明,其污耐压高达145 k V。杆塔防雷须采用架设避雷线、且通过接地引下线逐塔接地的方案;针对复合材料被电弧烧蚀后易失去绝缘性和结构强度的特点,提出了沿导线方向在两回线路中心线上竖直架设引下的方式。然后,开展了真型塔头雷电冲击放电试验,确定了引下线离塔身距离和下相横担离金属塔身距离,以及杆塔雷电冲击绝缘强度。结合理论计算,获得了110 k V双回线路格构式复合材料杆塔的雷电性能,与同电压等级铁塔相比,复合材料杆塔雷电冲击绝缘强度提高了近1.14倍;在接地电阻为20Ω条件下,杆塔的耐雷水平提高了94%,而雷击闪络跳闸率降低了82%。综上,110 kV双回线路格构式复合材料杆塔采用提出的电气结构设计,具有更好的防污和防雷性能。

    2015年02期 v.39;No.375 536-542页 [查看摘要][在线阅读][下载 1766K]
  • 一种发电机故障放电信号特征实时在线自动识别方法及其应用

    孙文星;李朝晖;程时杰;

    对发电机故障放电信号特征进行自动识别时,实现方法要求具有较高的可靠性与快速性。为达到这些要求,首先提出一种高可靠的脉冲提取方法,能够更为准确完整地提取脉冲信号,通过仿真方式对该方法进行了研究,并使用现场实测信号验证了该方法的优越性。在该方法基础上,提出了脉冲分类参数的快速计算方法,在进行脉冲提取的同时完成脉冲分类参数的计算,使用实测信号验证该方法的有效性。在检测脉冲的存在并对脉冲进行高可靠提取的同时,获取脉冲信号的分类特征参数,而且计算速度快,将其称为脉冲特征快速自动识别技术。该技术已成功运用在多台水轮发电机上,在实际应用中取得了良好的效果。

    2015年02期 v.39;No.375 543-549页 [查看摘要][在线阅读][下载 2114K]

电能质量

  • 基于最大熵原理的馈线谐波概率评估方法

    曾江;邓福亮;吴少臣;柳海生;

    母线谐波电流是各馈线谐波电流的矢量和。由于各馈线谐波电流占比并不平均,可能出现母线谐波监测正常但实际上个别馈线谐波含量已经超标的情况。为此,提出一种馈线谐波概率评估方法,对馈线谐波状况进行快速评估。基于最大熵原理,推导了馈线谐波电流分配系数的联合概率密度函数,建立了反映下级各馈线谐波电流均未超标的数学模型,求解并绘制了至少存在一条馈线谐波电流超标的概率的曲线图。与拟Mente-Carlo积分比较及实例分析的结果表明了该方法的有效性。

    2015年02期 v.39;No.375 550-555页 [查看摘要][在线阅读][下载 915K]
  • 基于多功能并网逆变器的电能质量控制策略

    李小叶;李永丽;张玮亚;陈晓龙;

    微网中负载与电源类型多样,电能质量指标可能会不完全满足要求,为此提出了一种微源并网逆变器参与微网电能质量控制的补偿策略。给出了一种基于熵Shapely赋权的电能质量综合评估模型,该方法以熵权计算为基础,利用Shapely理论对权重进行调整,针对不同的样本点赋予不同的权值,避免了所有样本点采用统一权重值而无法对具体样本点的突出问题进行重点补偿的问题;提出了以实现并网点电能质量综合指标最优为目标的补偿算法,并给出基于拉格朗日乘子法的求解结果;逆变器除传送有功功率以外,还可根据微网的电能质量情况对负载谐波、无功和不平衡电流进行跟踪补偿。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提策略的有效性。

    2015年02期 v.39;No.375 556-562页 [查看摘要][在线阅读][下载 983K]
  • 一种改进三角变换的频率检测新方法

    罗志坤;陈福胜;王海元;徐先勇;

    在电网频率波动时,采用d-q变换法和Kalman滤波法难以准确检测出电压骤降特征值。为解决此难题,以Matlab7.6为实验平台进行了大量的仿真和数据分析,并通过原理推导,发现当电网实际频率与算法中变换矩阵的预置频率不一致时,信号的相位时间曲线不再是一条平行于时间轴的直线,而是呈一次函数关系的斜线,并且随着频率的偏差变化,一次函数曲线的斜率也会相应增大或减小。在此基础上首次推导出相位时间曲线斜率k1与频率偏差值f之间的数学关系式。将该方法与常规Kalman滤波法和d-q变换法相结合,能够对被测信号实时跟踪,当被测信号频率变化时,能快速准确检测信号频率波动变化时的幅值和相位。该方法在信号的量值检测中具有广阔的应用前景。

    2015年02期 v.39;No.375 563-567页 [查看摘要][在线阅读][下载 1332K]

输配电技术

  • 储能型功率补偿系统的控制及其储能元件参数设计

    李伟;吴凤江;段建东;孙力;

    为优化柴油发电机组(diesel generator,DG)的动态输出电能质量,将包含超级电容(super capacitor,SC)的储能型功率补偿系统(storage energy-power compensation system,SE-PCS)与DG相并联共同为负载供电。提出用于SE-PCS的基于e指数函数的动态参考有功功率生成方案。在负载突变时,由SE-PCS按照e指数函数短时输出有功功率以提高DG的动态输出性能。给出了e指数函数的初值、时间常数以及SC容值的设计原则。进一步分析了SC内阻对SC输出电压范围的影响,进而给出了新的保持SC输出电压范围不变的SC容值设计原则,以保持系统的安全可靠运行。相应的仿真结果证明了所提出的方案、控制策略及参数设计原则的正确性和有效性。

    2015年02期 v.39;No.375 568-574页 [查看摘要][在线阅读][下载 845K]
  • 低压脱扣器电压暂降敏感性试验研究

    欧阳森;刘平;吴彤彤;杨家豪;曾江;

    采用试验方法对低压脱扣器进行研究,得出其在电压暂降幅值、持续时间、相位组合作用下的动作区域、不动作区域、模糊区域。在深入研究国标GB/T 17626.11—2008的基础上,详细分析国内外相关研究资料,构建了低压脱扣器电压暂降敏感性试验方案。基于试验方案,对目前市场上主流的12种型号低压脱扣器进行试验,使其承受不同电压暂降幅值、持续时间及相位,观察并记录下低压脱扣器动作情况。在同一电压幅值-持续时间平面上绘制低压脱扣器在不同相位下电压耐受曲线形成了电压耐受曲线簇并进行包络。通过综合归并各型号低压脱扣器的电压耐受曲线簇包络线,形成低压脱扣器电压暂降下的三区动作特性(明确了动作区域、不动作区域及模糊区域)。

    2015年02期 v.39;No.375 575-581页 [查看摘要][在线阅读][下载 1036K]
  • 考虑改进潮流转移熵的电力系统融冰预防控制

    曾珂;李华强;曾梦婕;刘沛清;

    从熵理论角度出发,对现有的潮流转移熵模型进行改进,综合考虑转移潮流的分布均衡性及各线路的负载率,提出了一种考虑改进潮流转移熵的电力系统融冰预防控制方法。该方法将改进的潮流转移熵作为约束条件引入到控制模型中,将发电机出力再调整作为重点控制措施,得到融冰预防控制模型。通过对IEEE-30系统进行仿真,结果证明该方法提出的控制策略能够有效减小因融冰断线对系统造成的冲击,降低了系统断线后的状态综合严重度,有效提高电力系统在冰灾情况下的安全水平。

    2015年02期 v.39;No.375 582-586页 [查看摘要][在线阅读][下载 950K]
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