电网技术

低碳电力技术

  • 太阳能光伏电站等效建模

    潘学萍;张源;鞠平;金宇清;刘同宝;曾平良;韩家辉;

    提出了光伏电池在无遮挡以及部分遮挡2种情况下光伏电站的等效建模方法。首先根据光伏电池的外特性进行聚合,获得等效光伏电池的外特性;分析了当光伏电池部分遮挡时,等效光伏组件的最大功率点出现漂移,此时根据光伏电池聚合获得的等效光伏单元的功率大于实际值。为获得光伏电池部分遮挡情况下光伏电站的等效模型,根据光伏电站PCC点处测量得到的功率、电压以及实际环境信息,以理想光伏电池外特性作为拟合函数,进而辨识光伏阵列的并联数目。算例结果表明,该方法兼具较高的稳态与动态精度,适用于光伏电池型号不同或部分遮挡下的光伏电站等效建模。

    2015年05期 v.39;No.378 1173-1178页 [查看摘要][在线阅读][下载 662K]
  • 面向低碳目标的电力系统节能与经济运行评价系统

    吴鸿亮;杜尔顺;门锟;杨柳;苏亮;卢斯煜;罗欣;

    在复杂电源电网环境下对电力系统规划方案以及运行方式进行论证与优化,对于提高电力系统的节能经济性,降低系统的碳排放强度具有重要意义。提出了面向低碳目标的电力系统节能与经济运行分析评价技术并研发了软件系统。节能与经济运行评价系统以电力系统运行模拟技术为核心,基于时序负荷曲线,通过考虑多类型电源相协调的安全约束机组组合,实现对电网全年逐日的精细化运行模拟,在此基础上构建了系统运行成本、能耗、排放与电网效率等多维度评价指标,实现对电力系统节能与经济运行的多维度评估。设计了软件系统的构架、数据结构、功能子模块以及评价结果展示界面。根据南方电网的规划数据,对南方五省新能源并网前后系统经济性与节能性进行了实证分析。

    2015年05期 v.39;No.378 1179-1185页 [查看摘要][在线阅读][下载 618K]
  • 局部阴影下光伏阵列非机理建模

    孙黎霞;李云峰;郑丹丹;金宇清;曾平良;韩家辉;

    现有的阴影条件下的光伏阵列机理模型多为分段函数形式,较为复杂。提出采用傅里叶函数并使用曲线拟合的方法对阴影条件下光伏阵列进行非机理建模。改进了局部阴影条件下的光伏阵列的机理模型,获取光伏阵列的输出数据并进行线性插值。选取不同阶数的傅里叶函数对单阴影和多阴影条件下的光伏阵列的输出进行曲线拟合。该非机理模型具有统一的数学表达式,不需要分段描述,能对不同功率等级、不同精度要求的光伏阵列进行建模,简化了模型。

    2015年05期 v.39;No.378 1186-1191页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
  • 分时电价机制下含蓄电池微网的优化调度

    毛晓明;陈深;吴杰康;郭壮志;

    为解决分时电价机制下含蓄电池微网的优化调度问题,提出一种实用的启发式微网实时优化调度策略。该策略根据分时电价机制的特点,考虑蓄电池荷电状态对其折旧费用和最大充、放电速率的影响,对蓄电池按照事先制定的规则进行充、放电,采用量子粒子群算法优化微电源出力及微网与大电网间的功率交互,引导微网对大电网削峰填谷,实现微网与大电网互利共赢。启发式规则的引入有助于科学使用蓄电池,显著提高程序的运行速度,更好地满足实时调度要求。最后以一个典型微网系统的日调度安排为例,验证了策略和模型的合理性。

    2015年05期 v.39;No.378 1192-1197页 [查看摘要][在线阅读][下载 359K]
  • 基于参数辨识的光伏组件故障诊断模型

    韩伟;王宏华;王成亮;陈凌;张经炜;孙蓉;

    为了对光伏组件运行状况进行准确判断,提出了一种基于参数辨识的组件故障诊断模型。分析了任意工况下的光伏组件输出特性曲线,借助于改进人工鱼群算法对数学模型中各参数进行了辨识。通过分析各模型参数随光照和温度的变化关系来获取多组工况下的模型参数值,结合光伏组件各种故障数据建立了以光生电流、二极管反向饱和电流、二极管理想品质因素和等效串并联电阻为输入层向量,以组件正常、组件短路、等效串联电阻异常老化和等效并联电阻异常老化为输出层向量的径向基函数(radical basis function,RBF)神经网络故障诊断仿真模型,仿真结果验证了上述光伏组件故障规律的正确性。搭建了基于可编程电子负载的光伏组件户外实验平台,进行了组件故障诊断的实验研究,实验结果验证了所提方法的有效性和准确性。

    2015年05期 v.39;No.378 1198-1204页 [查看摘要][在线阅读][下载 687K]

清洁能源并网规划与仿真专题

  • 电力系统均匀性评价方法与指标综述

    孙伟卿;王承民;曾平良;韩家辉;

    随着新型电源和负荷的大规模接入,现代电力系统面临比以往更多的不确定性,传统的以经济性、安全性和可靠性为主导的电力系统评价体系亟需补充与完善。首先,分析了电力系统均匀性问题产生的原因及研究的必要性,并对均匀性、安全性和可靠性之间的区别与联系进行了阐述。其次,分别从电网规划、运行和管理3个方面,归纳和总结了电力系统均匀性分析与优化方法。然后,介绍了现有的电网运行均匀性评价指标,并对其优缺点进行了分析。最后,介绍了我国电网的均匀性需求与实践,并阐述电力系统均匀性分析领域有待进一步研究和解决的关键问题。

    2015年05期 v.39;No.378 1205-1212页 [查看摘要][在线阅读][下载 317K]
  • 基于粒子群优化算法的并网光伏发电单元建模

    孙黎霞;林雪;金宇清;潘磊;施浩波;

    以状态空间平均法为基础,建立了单级式并网发电系统单元的模型,主要包括3个部分:光伏阵列、逆变器及控制器、并网侧LC滤波器和线路等环节的等效阻抗,利用粒子群优化算法分步辨识内环和外环模型参数。首先在d轴内环控制器的参考电流上施加阶跃扰动,辨识内环控制模型的参数;然后简化等效内环控制器模型为一阶惯性环节,辨识其模型参数;最后在光伏阵列最大功率点输出侧的直流电压上施加阶跃扰动,以等效内环控制模型为基础,辨识外环控制模型的参数。在Matlab中分别建立光伏并网发电单元系统的详细模型和所提的传递函数模型,结果验证了所提模型的合理性。

    2015年05期 v.39;No.378 1213-1218页 [查看摘要][在线阅读][下载 613K]
  • 考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟

    姚力;黄镔;王秀丽;印永华;侯孚睿;

    西北地区可再生能源资源与电力需求不平衡的现状,使得发展风火联合外送成为促进新能源消纳的重要举措。而风电出力的不确定性给风火联合外送的经济性、可靠性效益评估造成了困难。针对该问题,文章采用风电多状态模型,引入机组剩余容量的概念,提出了联合外送概率模型以模拟送端电网对受端电网的电力支援过程。结合各类型电源特点,设计了考虑风火联合外送的互联系统随机生产模拟算法框架。通过EPRI 36算例验证了所提方法的有效性,并且通过对酒泉—湖南±800 k V直流输电工程进行随机生产模拟,研究了酒泉直流对受端电网充裕度的改善、酒泉直流的环保效益以及直流输电利用小时数对酒泉直流经济性的影响。

    2015年05期 v.39;No.378 1219-1225页 [查看摘要][在线阅读][下载 602K]

直流输电与直流电网

  • 基于大规模子模块群的MMC建模与快速仿真算法

    郭高朋;胡学浩;温家良;刘先正;王志霞;吴广禄;

    对高压大容量模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)和基于MMC的直流输电系统进行仿真时,子模块数目众多,导致了仿真速度缓慢。针对该问题,分析了MMC桥臂的电气行为,建立了在闭锁状态和解闭锁状态时桥臂的数学模型。对该数学模型进行简化后,建立了桥臂的等效电路和等效电气关系,使之能够模拟桥臂的闭锁状态和解闭锁状态。为验证桥臂的等效电路和等效电气关系的准确性,设计了一个柔性直流输电系统,并在仿真软件中搭建了基于详细MMC模型和简化MMC模型的直流输电系统,对MMC的启动、解闭锁、稳态过程和直流故障过程进行了仿真。仿真结果表明,2种仿真模型的电气行为基本保持一致,验证了简化MMC模型的准确性。

    2015年05期 v.39;No.378 1226-1232页 [查看摘要][在线阅读][下载 670K]
  • UHVDC系统故障树分析误差及灵敏度分析

    李生虎;华玉婷;陈鹏;马燕如;于丽萍;

    采用故障树(fault tree analysis,FTA)法分析UHVDC系统可靠性及灵敏度。考虑多状态元件同站双极互为备用逻辑关系,建立所有故障方式的故障树。基于串、并联结构,分别建立FTA和状态空间(state space,SS)可靠性分析模型。发现FTA误差,源于对串联系统不当引入多个元件同时故障状态。分别采用FTA和SS法计算UHVDC系统状态概率和灵敏度,量化前者误差。结果证实FTA得到的不可用率确实较SS法偏高,误差与元件个数及元件可用度有关。发现系统故障概率对同一元件修复率和安装率的绝对灵敏度之比,为其安装率和修复率之比的平方,同一元件所有参数相对灵敏度之和为0,据此可大幅降低灵敏度分析计算量。

    2015年05期 v.39;No.378 1233-1239页 [查看摘要][在线阅读][下载 409K]
  • 高岭背靠背直流工程安全稳定控制策略

    董晨;张海波;李亚男;蒋维勇;高洵;李轶群;

    高岭背靠背直流工程输送容量达3 000 MW,而华北侧交流网架薄弱,是典型的强直弱交系统,系统运行在正常方式及各元件检修方式下存在一定的安全稳定问题,而且其稳定控制策略的制定具有以电压稳定为主导的特殊性。通过对比、综合PSD-BPA准稳态模型和PSCAD电磁暂态模型的仿真结果,计算得到了高岭直流及其近区华北电网的系统稳定运行极限和严重故障后的安全控制措施量,并以此制定了高岭交直流互联系统华北侧稳定控制策略。同时,为适应强直弱交系统电压稳定问题的特殊性,在稳定控制策略实施过程中提出了利用直流功率调制配合交流滤波器快速投切抑制过电压的综合措施来提高系统暂态稳定性的方案。所制定的安全稳定控制策略已在高岭背靠背工程中得到实际应用并取得了良好的效果。

    2015年05期 v.39;No.378 1240-1245页 [查看摘要][在线阅读][下载 700K]
  • 适用于现场可编程门阵列的MMC电容电压平衡控制方法

    常非;杨晓峰;贾海林;罗雨;操丰梅;许树楷;

    模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在HVDC输电中得到了广泛的应用,文中针对MMC存在的电容电压均衡问题,从工程角度出发,提出了一种适用于现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)的电容电压均衡控制算法。该算法采用动态分组排序,可有效降低排序的运算量和提高排序速度;同时算法中又遵循了避免不必要的开关动作的原则,可降低器件的开关频率和减小开关损耗。最后,基于RT-LAB实时仿真系统构建了一个基于MMC-HVDC的双端风电场并网系统硬件在环半实物仿真平台,在该平台上验证了所提排序算法的可行性,同时在稳态和暂态工况下,验证了基于MMC-HVDC的风电场并网系统的控制效果。

    2015年05期 v.39;No.378 1246-1253页 [查看摘要][在线阅读][下载 2132K]
  • 直流逆变站动态无功轨迹及优化措施

    王贺楠;郑超;任杰;田建设;刘洪涛;林俊杰;张勇;

    大扰动冲击后,直流逆变站的动态行为对受端电网电压稳定性将产生显著影响。研究了逆变站交流母线电压大幅波动过程中,直流逆变站各主要电气量及其与交流电网交换的动态无功的非线性轨迹;系统地分析了低压限流(voltage dependent current order limiter,VDCOL)启动点参数、直流控制方式、电压测量时间常数等对逆变站动态无功轨迹的影响;在此基础上,识别了关键影响因素,并提出优化方案。呼盟—豫西±800 kV/8 000 MW特高压直流受端电网大扰动时域仿真结果,表明了正确设置控制器仿真参数对客观反映电网受扰行为的重要意义,并验证了控制器参数优化改善受端电网电压稳定性的有效性。

    2015年05期 v.39;No.378 1254-1260页 [查看摘要][在线阅读][下载 504K]
  • 考虑直流电流变化及交流故障发生时刻影响的HVDC换相失败分析方法

    徐敬友;谭海燕;孙海顺;吴晋波;

    研究了交流系统三相对称故障造成的直流电流变化及故障时刻对HVDC换相失败的影响,由关断角减小到换相失败临界值,推出换相电压值的计算方法。该方法在经典计算方法的基础上,考虑了故障后直流电流的变化,推导了换相电压值与关断角的关系式;在此基础上进一步研究了故障时刻对临界换相电压值的影响,推导了故障时刻与临界换相电压值的关系式。对双极直流系统算例进行了相应的计算分析,并通过时域仿真验证了该分析结果的正确性。研究得出,计算临界换相电压值在计及故障造成的直流电流的变化和故障时刻的影响是不同的,该方法可有效提高理论分析临界换相电压值的计算精度,进一步说明故障后是否发生换相失败,与是否有足够的关断角或相应的反向换相电压时间面积相关。

    2015年05期 v.39;No.378 1261-1267页 [查看摘要][在线阅读][下载 383K]
  • 电容换相换流器串联电容补偿度优化研究

    刘晓霞;文俊;李亚男;韩民晓;

    为了探究电容换相换流器中串联电容的取值问题,建立了电容换相换流器(capacitor commutated converter,CCC)的稳态模型,并利用Matlab软件进行数学分析,探讨了串联电容补偿度与串联电容电压、阀电压、阀峰值电压、直流电流、换相重叠角、触发角、视在熄弧角和实际熄弧角之间的关系,最终给出合适的串联电容补偿度的取值范围并进行仿真验证。研究结果表明:补偿度的取值上、下限分别由阀峰值电压和实际熄弧角决定,其中阀峰值电压为主要限定因素;补偿度的可选范围涵盖欠补偿、全补偿和过补偿3种状态,且全补偿状态下CCC系统不会发生串联谐振;得出强受端系统下补偿度的可选范围为[0.92,1.4],而弱受端系统补偿度的可选范围为[0,1.08]。

    2015年05期 v.39;No.378 1268-1274页 [查看摘要][在线阅读][下载 753K]

新能源与分布式发电

  • 风资源超短期预估中的多数据源降维预处理方法研究

    鲁宗相;李剑楠;乔颖;赵俊屹;杨超颖;

    准确预估自然状态下的风资源是进行风电优化调度的基础。为了充分利用多数据源实现有用信息的筛选和提取来提高预估精度,同时有效控制数据规模和复杂性,在风资源超短期预估中引入数据预处理环节是必要的。因此提出了基于复相关系数的数据筛选方法及基于典型相关分析的序列降维方法,构建了多维到1维序列映射模型用于多数据源的质量提升和降维简化,作为前置数据处理环节纳入到基于遗传算法和反向传播(back propagation,BP)神经网络的风资源超短期预估方法中。最后通过实际算例证明了该数据预处理方法在提高预估精度方面具有显著的效果。

    2015年05期 v.39;No.378 1275-1280页 [查看摘要][在线阅读][下载 606K]
  • 基于低电压穿越控制策略的风电场等值方法

    侯俊贤;陶向宇;张静;孙维真;张石;倪秋龙;

    风电场通常包括多台同类型的风电机组,在大电网仿真计算中需要将风电场等值,以减小仿真规模并保证仿真的准确性。提出了基于风电机组低电压穿越特性的风电机组倍乘等值台数确定方法,该方法主要考虑了实际风电场中各风电机组出力不同对风电场等值的影响,基于双馈、全变流类型风电机组在低电压穿越期间的有功、无功控制策略,确定比较合理的等值机组台数,最后将风电场等值为多台出力相同的风电机组。通过对实际风电场的仿真分析表明,在不同控制方式下,综合考虑不同电压跌落水平的有功、无功最佳等值台数是一个范围,进而可以综合确定一个等值台数,以兼顾准确性和保守性。一般情况下,离线仿真可选择最小可能台数,在线仿真可选择有功最佳台数范围内的最小台数。

    2015年05期 v.39;No.378 1281-1286页 [查看摘要][在线阅读][下载 552K]
  • 计及需求响应的风电储能两阶段调度优化模型及求解算法

    鞠立伟;于超;谭忠富;

    为解决风电功率不确定性对系统稳定运行带来的影响,在含风电的系统优化调度问题中引入需求响应和储能系统。首先利用区间法模拟风电场景并构建了基于Kantorovich距离的场景削减策略,然后分别在需求侧和发电侧引入需求响应和储能系统,结合2阶段优化理论,以风电日前预测功率和超短期预测功率作为随机变量及其实现,构建了计及需求响应的风电储能2阶段调度优化模型。为求解该模型,在传统二进制粒子群算法中引入混沌搜索,构建了混沌二进制粒子群算法。最后,以IEEE 36节点10机系统进行算例仿真。结果表明,混沌二进制粒子群算法能够得到全局最优解,适用于风电储能系统2阶段模型求解;利用需求响应和储能系统的协作效应,可以抑制风电功率的不确定性,提高系统风电利用效率,降低系统发电煤耗水平,因此综合效益显著。

    2015年05期 v.39;No.378 1287-1293页 [查看摘要][在线阅读][下载 302K]
  • 含分布式电源的配电网日前两阶段优化调度模型

    孟晓丽;高君;盛万兴;顾伟;朱俊澎;范文飞;

    在电力市场环境下,供电公司通过对接入配电网的分布式电源(distributed generation,DG)的优化调度,能够有效地降低其运行成本,规避市场竞争环境下的风险。提出了一种电力市场环境下供电公司日前优化调度的2阶段模型:第1阶段为DG优化调度阶段,根据市场电价、DG运行成本、签订可中断负荷(interruptable load,IL)合同的价格来确定DG的机组组合、从大电网的购电量及IL削减量;第2阶段为无功优化阶段,在第1阶段的基础上,考虑DG的无功出力特性,通过优化DG和无功补偿装置的出力调节电压使其在规定的范围内且配电网的网损最小。通过基于修改的IEEE 33节点系统的仿真计算,表明所提出的日前2阶段优化调度模型能够有效降低供电公司的运行成本。

    2015年05期 v.39;No.378 1294-1300页 [查看摘要][在线阅读][下载 753K]
  • 考虑风力发电波动引起频率偏差的电力系统状态估计

    李春;卫志农;孙国强;孙永辉;厉超;

    随着大规模风电接入电网,风电出力的波动性不仅会改变电网原有的潮流分布,还会对电网频率产生显著影响,传统的状态估计模型已不再适用。基于此,介绍了同步发电机准稳态模型、负荷准稳态模型和异步风机简化RX模型,将频率偏差作为新的状态量引入到状态估计过程中。同时,还考虑了发电机和负荷自身频率特性对电压的影响,对相应节点构造了新的零注入功率量测,最终建立了计及频率变化的含风力发电的电力系统状态估计模型。算例仿真结果表明,该模型可有效计及系统的频率偏差,计算量较小且提高了状态估计结果的精度。

    2015年05期 v.39;No.378 1301-1306页 [查看摘要][在线阅读][下载 274K]
  • 基于谱聚类和优化极端学习机的超短期风速预测

    王辉;刘达;王继龙;

    较高精度的超短期风速预测是并网运行风电场风电功率预测预报系统建立和运行的必要前提及保证。由于风速影响因素众多,具有较大的波动性和随机性,并具有高度的自相关性,给传统的风速预测方法带来了极大的挑战。提出一种基于谱聚类和极端学习机的超短期风速预测方法。该方法首先利用小波变换和主成分分析对风速数据进行去噪和降维处理,剔除数据的不规则波动,有效降低数据维度;然后分别应用谱聚类对小波变换后的各分解序列进行聚类分析,减少训练样本空间,提高样本有效性,降低计算复杂度;再应用极端学习机对各分解序列分别进行训练,同时通过遗传算法对极端学习机输入权值、偏置等参数进行优化,确保各分解序列输出最佳预测模型;最后将各分解序列预测结果相加得到最终预测结果。以某风电场实际数据进行的建模结果表明该模型有效实现了对风速的超短期、多步预测,采用的方法合理有效。

    2015年05期 v.39;No.378 1307-1314页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
  • 含风电场的多目标动态环境经济调度

    朱永胜;王杰;瞿博阳;P.N.Suganthan;

    为应对风电并网给电力经济调度带来的影响,构建了含风电场的多目标动态环境经济调度模型。该模型能同时兼顾燃料费用目标及污染排放目标,并计及阀点效应、网络损耗以及由风电不确定性引起的旋转备用需求。为求解该模型,达到为决策者提供最优调度方案集的目的,将基于分解的多目标进化算法(multi-objective evolutionary algorithm based on decomposition,MOEA/D)应用于动态调度领域。针对模型的复杂约束,在算法中加入对机组出力的实时调整及对约束违反量的适当惩罚,并利用归一化操作,避免算法向某一目标过度进化。经过对算例的仿真及对不同调度方案的对比分析,验证了所提调度模型的合理性以及改进MOEA/D算法解决此类问题的有效性。

    2015年05期 v.39;No.378 1315-1322页 [查看摘要][在线阅读][下载 380K]

电力系统

  • 卫星同步授时偏差对PMU量测的影响

    徐凯;毕天姝;郭津瑞;李劲松;张晓莉;

    同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的本质特征是同步量测,因此卫星同步授时信息的准确程度将直接影响PMU量测的精度和可靠性,从而进一步影响电力系统动态过程监测等基于PMU量测的各类应用功能的发挥。文章针对我国安装于变电站和发电厂的2类PMU分别展开讨论,重点推导了电力系统动态情况下考虑授时偏差的变电站PMU量测相量计算公式,分析了授时偏差对相量幅值与相角量测的影响规律;此外,根据发电厂PMU量测发电机转子角原理,分析了电力系统稳态及动态情况下发电厂PMU实测发电机转子角与授时偏差的关系。最后,通过搭建的物理实验平台,进行了稳态和动态实验,验证了理论分析的正确性。

    2015年05期 v.39;No.378 1323-1328页 [查看摘要][在线阅读][下载 390K]
  • 基于哈密尔顿系统与辛算法的暂态稳定约束最优潮流

    刘鹏飞;韦化;李滨;阳育德;

    提出了一种暂态稳定约束最优潮流的哈密尔顿模型,采用哈密尔顿系统的辛算法(symplectic algorithm)进行求解。将发电机转子运动方程转换为哈密尔顿系统的正则方程,用四阶辛Gauss-Legendre Runge-Kutta(GLRK)方法对其离散化,实现了大规模系统暂态稳定约束最优潮流的快速求解。辛GLRK方法具有很好的数值稳定性和保结构特性,相同精度时,计算步长可达隐式梯形法的6倍;大步长计算时仍具有较高的数值精度。某省3301节点,236机等5个系统的仿真结果表明:所提模型在高阶离散辛框架下具有很高的数值稳定性,即便采用大步长也可保持较高的数值精度,能提高计算速度10倍以上,具有很好的应用前景。

    2015年05期 v.39;No.378 1329-1336页 [查看摘要][在线阅读][下载 649K]
  • 计及多机平衡策略的半不变量法在线概率潮流

    石飞;於益军;冯树海;周竞;王礼文;徐鹏;

    为提高半不变量概率潮流算法的实用性,提出了一种多机平衡概率潮流计算方法。在传统半不变量概率潮流算法的基础上,该方法通过修正待求变量对节点注入功率的灵敏度矩阵,实现了计及系统常规调频特性及常规能源与间歇式能源互补策略对系统潮流分布的影响。算例分析部分通过IEEE标准节点系统与实际省级电网模型的仿真分析验证了所提算法的准确性与实用性。

    2015年05期 v.39;No.378 1337-1342页 [查看摘要][在线阅读][下载 583K]
  • 基于免疫算法的高温超导故障限流器Pareto多目标优化配置

    陈柏超;魏亮亮;雷洋;涂志康;袁佳歆;陈峰;聂德鑫;潘靖;

    针对高温超导故障限流器(high temperature superconductor-fault current limiter,HTS-FCL)的全网优化配置问题,提出了一种基于免疫算法的高温超导故障限流器Pareto多目标优化配置新方法。该方法综合考虑了限流器的成本和限流效果这2个优化目标。首先介绍了HTS-FCL的基本结构和原理,分析了安装高温超导故障限流器对原系统自阻抗的影响,提出了一种基于短路电流变化率的灵敏度计算方法,该方法可以缩小搜索空间,提高算法效率。然后分别建立了限流器成本评价子函数、限流效果评价子函数和多目标评价函数,制定了基于免疫算法的多目标Pareto优化算法流程,并在传统免疫算法的基础上提出了一种改进型的等成本倒位算子,通过仿真验证表明该算子较常规的免疫算法,能更好地收敛到最优解。最后以IEEE 39标准节点系统为例,实现了HTS-FCL的全网优化配置,验证了新方法的有效性,并求得了在综合考虑限流器成本和限流效果下的Pareto最优解集,设计者可以根据自己的意愿和实际情况在所求得的Pareto最优解集中选择合适的最优方案。

    2015年05期 v.39;No.378 1343-1350页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K]
  • 故障限流与电能质量复合控制系统及其运行机理

    邹福筱;帅智康;涂春鸣;沈征;姜飞;

    为了解决传统限流器长期闲置,利用率低下的问题,提出了一种具有电压波动抑制、电网谐波治理等电能质量控制功能的故障限流与电能质量复合控制系统。该新型拓扑结构在统一电能质量控制器的输入、输出端分别接入反并联双向晶闸管,当电网发生短路故障时,触发反并联晶闸管导通,故障相对应的输入端和输出端滤波电抗器分别串联和并联接入电网,从而实现对故障电流的限制。分析了故障限流与电能质量复合控制系统的工作原理,并建立了限流模式时的数学模型,详细阐述了主限流支路和分流限流支路相配合实现合理限流的机理。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了提出的故障限流与电能质量复合控制系统的可行性。

    2015年05期 v.39;No.378 1351-1357页 [查看摘要][在线阅读][下载 930K]
  • 基于特性融合的电力负荷建模

    朱建全;李颖;谭伟;

    电力负荷建模是一项重要的基础性研究,迄今为止仍是电力系统领域公认的难题。为解决此问题,提出一种新的基于特性融合的电力负荷建模方法。首先,对电力负荷的成份进行深入分析,以揭示负荷的静态特性、动态运行特性、退出特性、重启特性等基本特性。其次,将这些基本特性视为电力负荷综合特性的组成单元,利用量测信息对其进行融合以得到综合负荷模型。所提的方法兼具统计综合法与总体测辨法的优势,既能同时利用负荷的成份信息和量测信息,又能全面描述电力负荷的各种复杂特性。最后通过算例证明了所提方法的有效性。

    2015年05期 v.39;No.378 1358-1364页 [查看摘要][在线阅读][下载 375K]
  • 比例积分型二级电压控制器的多目标参数优化

    欧阳逸风;刘明波;

    为通过参数优化提升现有二级电压控制器的控制效果,以先导节点电压偏差平方的积分和发电机无功出力改变量平方的积分最小为目标,基于电力系统准稳态模型,建立了比例积分型二级电压控制器多目标参数动态优化模型。先用隐式梯形法将该模型转化为多目标非线性规划模型,再由规格化法平面约束法将该模型转化为一系列单目标非线性规划模型。借助通用代数建模系统(general algebraic modeling system,GAMS)框架下的CONOPT求解器对其进行求解,从而获得帕累托最优解集。采用模糊隶属度函数方法确定最优折中解实施控制。以新英格兰39节点系统和包含138台发电机、968节点、27个控制分区的某省级电力系统为例,通过与传统PI型二级电压控制器和协调二级电压控制器进行对比分析,证实了所提方法的有效性。

    2015年05期 v.39;No.378 1365-1371页 [查看摘要][在线阅读][下载 397K]
  • 应用TRIZ理论的电力系统可靠性评估算法改进

    陈碧云;欧阳健娜;陈绍南;

    实际大系统工程中,可靠性评估软件计算耗时长,难以满足快速且精确的评估要求。为此,该文将TRIZ理论引入电力系统可靠性评估算法的改进中。首先根据TRIZ理论,应用矛盾矩阵找出序贯仿真算法计算时间与精度之间矛盾的解决方案,再根据矛盾解决原则筛选出塔存储技术及拉丁超立方采样(Latin hypercube sampling,LHS)技术改进基于蒙特卡洛模拟的传统算法。改进后的算法在缩短故障状态搜索时间的同时能更全面覆盖系统元件状态持续时间的概率分布。在IEEE-RTS 79测试系统上进行的算例分析结果表明,改进后的算法收敛更快,能在较短的计算时间内获得高精度的解,且具有良好的稳定性。

    2015年05期 v.39;No.378 1372-1378页 [查看摘要][在线阅读][下载 597K]
  • 兼顾分布式发电商利益的有源配电网规划

    曾鸣;舒彤;史慧;李博;欧阳邵杰;薛万磊;

    分布式电源并网容量增长快速,配电网的规划工作面临巨大挑战,如何兼顾好配电公司及分布式发电商的利益,促进整体效益的提升,是亟待解决的问题。为此在保障分布式发电商利益的前提下,以配电公司收益最大化为目标,综合考虑了系统安全约束、DG出力及电价限制等约束条件,构建了分布式发电接入后有源配电网的综合投资规划模型;利用启发式人工鱼群算法,通过改进的IEEE37节点配电网测试系统对所构建的规划模型进行模拟仿真。结果表明,较低的燃料价格以及无双边合同的情景可有效促进分布式发电商的积极性,并能够引导配电公司接收更多分布式电能。

    2015年05期 v.39;No.378 1379-1383页 [查看摘要][在线阅读][下载 328K]
  • 计及负荷增长风险的配电变压器选型方法

    寇凌峰;梁英;王金丽;杨红磊;宋祺鹏;

    为解决配电变压器选型问题,提高农村电网配电变压器经济运行水平,提出了配电台区用电结构划分及多重负荷特性指标方法,构建了配电变压器优化配置技术框架。结合多种配电变压器选型方案,采用决策树法量化分析了最大负荷增长率的变化带来的风险成本,建立了计及负荷增长风险的配电变压器全寿命周期成本模型,模型考虑了配电变压器过载运行引起的故障成本和负荷中断成本。基于农村电网负荷特性指标计算分析了多种类型和容量的配电变压器全寿命周期成本,提供了配电变压器优化选型配置方法。研究成果有助于提高农村电网配电变压器运行的经济性和可靠性。

    2015年05期 v.39;No.378 1384-1389页 [查看摘要][在线阅读][下载 647K]
  • 基于现场可编程门阵列的非理想电网快速同步检测技术

    王颖杰;闫浩浩;柴玉硕;左慧芳;

    为提高非理想电网同步检测的快速性和准确性,提出了基于多复数滤波器的锁频环同步检测方法。分析了该方法及其各内部模块的工作原理及特性,并对影响系统性能的关键参数进行了优化设计。为进一步加快检测速度,利用现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)并行处理优势,提出了基于FPGA的同步检测实现方法。针对FPGA算数运算能力弱的问题,优化各模块实现结构,减少乘法等环节。对所提方法进行了实验验证,结果验证了其有效性。

    2015年05期 v.39;No.378 1390-1397页 [查看摘要][在线阅读][下载 628K]

电能质量

  • 敏感过程电压暂降响应事件及其风险的区间直觉模糊评估

    刘阳;肖先勇;张逸;汪颖;李锴科;

    将敏感过程受电压暂降影响的过程抽象为敏感过程电压暂降响应事件,并分析响应事件的复杂不确定性。引入过程参数变化曲线刻画过程电压暂降响应事件后果,提出响应事件后果严重程度的区间直觉模糊集刻画方法。基于敏感过程功能实现的多层次、多属性特点建立后果严重程度矩阵,并通过区间直觉模糊集成算子实现响应事件后果严重程度评估。建立以典型响应事件发生概率与其后果严重程度乘积为指标的风险评估模型,提出敏感过程电压暂降响应事件区间直觉模糊风险评估方法,实现对电压暂降可能造成的影响的定量评估。对温控过程的仿真结果证明了评估方法的正确性、可行性,该评估方法能客观、有效评估过程面临的电压暂降风险,适用性强,可为工程决策提供可靠依据。

    2015年05期 v.39;No.378 1398-1404页 [查看摘要][在线阅读][下载 335K]
  • 统一电能质量调节器串联侧滤波器设计与有源阻尼控制策略

    段耀强;荆平;陈国富;安宁钰;

    首先分析了工业级10 k V/1 MVA等级统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)串联侧滤波器设计方法,分析了RLC滤波器与LCL滤波器的性能优劣,并最终选择RLC滤波器作为UPQC串联侧滤波器。其次从振荡谐波源的产生、滤波器传输系统的放大过程以及控制环节的反馈3个方面分析了RLC滤波器引起逆变器谐振甚至失稳现象的机理,并基于该分析结果从反馈控制角度提出了有源阻尼控制策略。最后在UPQC的实际物理控制器中增加有源阻尼控制环节,并基于实时数字仿真仪(real time digital simulator,RTDS)进行闭环测试,实验结果验证了所提策略的有效性。

    2015年05期 v.39;No.378 1405-1411页 [查看摘要][在线阅读][下载 714K]
  • 采用改进多分辨率快速S变换的电能质量扰动识别

    黄南天;张卫辉;蔡国伟;徐殿国;李岩;

    噪声干扰是影响电能质量暂态扰动识别准确率的最重要因素。经过S变换后获得的扰动信号的模时–频矩阵具有灰度图像特点。因此,可通过二维数学形态学方法,滤除噪声干扰,获得更高的识别准确率。首先,针对扰动信号时–频分布特点,设计具有不同时–频分辨率的多分辨率快速S变换方法以降低运算量、提高特征表现能力;之后,在阈值滤波基础上,根据信号时–频分布特点,选择线段型、零角度结构元进行灰度级形态学开运算,进一步滤除高频频域噪声;最后,从原始信号、信号傅里叶谱、多分辨率快速S变换模矩阵中提取5种特征建立决策树分类器,识别含噪声信号与6种复合扰动信号在内的12种电能质量信号。通过仿真对比实验发现,新方法具有更好的抗噪能力,更加适用于低信噪比环境下的电能质量信号识别。

    2015年05期 v.39;No.378 1412-1418页 [查看摘要][在线阅读][下载 838K]
  • 无源性控制策略在谐波/间谐波统一补偿的单相有源电力滤波器中的应用

    马兴;刘会金;张振环;崔雪;郭晓云;

    对谐波/间谐波统一补偿的单相有源电力滤波器(active power filter,APF)系统进行了瞬时功率分析,研究了电网侧、APF主电路、负载侧之间的功率流动,证明了在不考虑APF主电路损耗的情况下,其直流侧功率波动具有周期性。推导了统一补偿的单相并联型APF的无源性控制策略方程,并针对其欠激励特性及直流侧功率波动的周期性设计了直流侧电压的间接控制。然后,针对其启动中遇到的问题,从功率平衡角度进行了分析并提出了解决方法。Matlab仿真实验结果验证了理论分析的正确性。

    2015年05期 v.39;No.378 1419-1424页 [查看摘要][在线阅读][下载 555K]

自动化

  • 软件定义电力广域网通信业务资源公平分配技术研究

    王继业;刘川;吴军民;张小建;于海;

    在应对海量电力业务与激增的数据流量时,刚性而封闭的电力广域网通信架构已不能完全适应。传统的流量工程技术可以改善资源利用率,但随着电力业务端到端服务质量(quality of service,Qo S)要求的不断提升,已不能从根本上解决问题。为此提出一种通过集中控制每条业务流量来重配置网络数据平面,从而适应当前流量需求的业务资源公平分配技术。通过设计资源分配函数、吞吐量最大化函数、公平分配函数和多业务流函数,搭建业务资源公平分配算法框架,从而以软件的方式实现分布式集中架构下的电力业务资源公平分配。仿真结果验证了该技术可以在资源公平分配的前提下保障电力业务的QoS。

    2015年05期 v.39;No.378 1425-1431页 [查看摘要][在线阅读][下载 452K]
  • 基于SVM的小样本条件下继电保护可靠性参数估计

    何旭;姜宪国;张沛超;高翔;李仲青;

    智能变电站继电保护系统因其高可靠性而失效样本数据过少,从而影响了对其可靠性参数的估计。为此提出一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)的继电保护系统可靠性参数估计方法。首先介绍了继电保护装置失效时间服从的分布模型;然后,针对失效数据的小样本问题,先利用SVM对原始样本进行回归训练并预测得到贴近原始样本数据规律的扩大样本,并采用网格搜索和交叉验证方法对SVM回归模型进行参数寻优;最后,根据扩大后的样本,采用最小二乘拟合方法进行可靠性参数估计。与现有的方法相比,新方法无需先验知识,更容易实现。对比分析表明,新方法有效提高了小样本条件下继电保护系统可靠性参数估计的精度和稳定性,并具有较好的抗野值能力。

    2015年05期 v.39;No.378 1432-1437页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K]
  • 考虑线路长度变化的T型线路行波测距

    陈旭;朱永利;赵雪松;赵磊;郭小红;

    针对现有的T型行波故障测距算法不能适应线路长度变化的问题,提出一种新的T型线路行波故障测距算法。该算法在T型线路故障测距方法的基础上,利用三端计算故障发生的绝对时刻或者波速的大小关系来判断故障是否发生在某一支路上,进而计算故障点的距离。考虑到线路长度变化的影响,给出了T节点附近故障时可能造成误判的距离范围。分支判别判据与测距表达式都充分用到了三端测量数据,并在一定程度上消除了弧垂和线路长度变化对其带来的误差。EMTP仿真结果表明,该方法正确,且克服了线路长度变化的影响。

    2015年05期 v.39;No.378 1438-1443页 [查看摘要][在线阅读][下载 587K]
  • 零序电压产生机理及过渡电阻测量和选相方法

    刘宝稳;马宏忠;

    不对称电网高阻接地故障相的选择和过渡电阻的测量较为困难。文章从新的角度阐述电网零序电压的产生机理和物理意义:不对称电网将自适应的产生零序电压,零序电压在零序阻抗上产生的电流完全补偿电网的"零序不对称电流"。根据零序电压产生的机理,解释中性点不接地系统不存在零序电流的原因,给出中性点经阻抗接地电网零序电压的等效运算电路图,实现接地故障电流的预测。通过比较各相电压与故障电流的相位可判别出故障相,然后根据故障相电压和故障电流的幅值计算过渡电阻。理论分析及仿真验证表明所述方法不受电网不对称和负荷电流变化的影响,精度高,应用方便。

    2015年05期 v.39;No.378 1444-1449页 [查看摘要][在线阅读][下载 249K]

高电压技术

  • 基于复合积分罗氏线圈的过电压监测方法

    王永强;谢军;律方成;李敏;阎春雨;毕建刚;袁帅;

    基于套管末屏间接式过电压监测方法的思路,提出一种基于复合积分罗氏线圈的过电压监测方法。该方法通过测量电容式套管末屏抽头电流并积分以求得待测电压。在分析工频过电压、操作过电压以及雷电过电压作用下套管末屏抽头电流幅值及频率特性基础上,针对现有罗氏线圈电流传感器的不足,设计了复合积分环节。该复合积分环节由有源积分环节、无源积分环节、高通滤波环节以及罗氏线圈高频自积分环节组成,通过各环节频率特性的相互配合而达到了扩频目的。在此基础上,研制了复合积分罗氏线圈电流传感器,其测量频带范围为30 Hz到3.23 MHz,灵敏度达到100 mV/A,满足过电压下套管末屏电流测量需求。现场测试结果表明,运用该方法可对常见过电压进行准确检测,波形还原效果较好。

    2015年05期 v.39;No.378 1450-1455页 [查看摘要][在线阅读][下载 618K]
  • 基于场路耦合有限元的三相共箱气体绝缘母线暂态电动力分析

    舒乃秋;关向雨;康兵;李自品;邹明翰;

    基于瞬态场路耦合有限元理论建立了外部电压源激励下的三相共箱气体绝缘母线电路-电磁-结构场数值计算模型。采用顺序耦合方法将电磁场分析得到的节点电磁力作为载荷施加到结构场有限元模型中计算外壳的振动特性。通过将计算结果与镜像电流法和外壳振动测试结果进行对比验证该计算模型的有效性。基于该模型分析计算了工频稳态和不同短路故障条件下三相共箱气体绝缘母线电动力空间分布特性和时变特性,计算结果表明由于三相导体位于同一金属壳体内,短路故障类型将直接影响导体和外壳上电动力的分布特性。单相短路故障条件下气体绝缘母线导体短路电动力在幅值上要大于相间短路和三相短路且在时间上要早于相间短路和三相短路。计算模型和分析结果可用于三相共箱气体绝缘母线结构优化设计和短路故障监测。

    2015年05期 v.39;No.378 1456-1462页 [查看摘要][在线阅读][下载 1064K]
  • 直流电压下环氧绝缘材料电气性能对电荷积聚的影响

    田浩;李继承;郝留成;王之军;袁端鹏;林生军;

    为研究环氧绝缘材料电荷积聚过程的影响因素,减少材料表面电荷积聚效应,采用高阻计对直流电压下环氧绝缘材料不同时间点的体积电阻率和表面电阻率等关键电气性能进行测量,并采用直流试验装置,借助电容探头法进行直流高压下的表面电荷测量。通过相关理论研究,获得了环氧绝缘材料电阻率随直流电压作用时间的关系,建立了环氧绝缘材料电气性能与电荷积聚的关系,并明确了环氧绝缘材料电气性能的改进措施,对于减少直流电压下,环氧绝缘材料的表面电荷积聚,提高输变电设备直流绝缘子运行可靠性具有实际意义。

    2015年05期 v.39;No.378 1463-1468页 [查看摘要][在线阅读][下载 292K]

  • “配用电大数据技术”专题征稿启事

    <正>大数据技术是当前国际信息科技前沿热点,已引起世界范围内的广泛关注。目前电力公司在配电系统规划、调度自动化、配电自动化、电能质量监测、电能信息采集、95598客户服务、电能服务管理等配用电专业信息系统中积累了大量数据资源;营配数据贯通及与电力公司外部的社会公共数据集成,丰富了配用电数据资源;配用电数据呈现数据量大、数据类型多、价值密度低、增长速度快的特点,为开展大数据分析奠定了坚实的数据基础。同时,分布式计算、高性能计算、实时数据库等先进信息技术在电力公司也得到初步应用。为挖掘配用电数据价值,拓展其应用的深度,亟需探索解决大数据技术关键技术。

    2015年05期 v.39;No.378 1431页 [查看摘要][在线阅读][下载 173K]
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