电网技术

特约专稿

  • 欧洲3·20日食对含大规模光伏发电的电网运行影响及启示

    刘纯;马烁;董存;黄越辉;王跃峰;张节潭;DuBois Andreas;

    随着电网中可再生能源比例持续增长,日食等极端天气条件对大规模光伏发电、风电等电源并网运行将产生显著影响,电网安全稳定运行面临前所未有的挑战。对2015年3月20日欧洲日食发生期间光伏发电运行的基本情况及电网调度运行的成功应对措施进行了分析,探讨了未来含高比例可再生能源电力系统的运行常态及特点,提出了此次事件对我国含高比例可再生能源电网安全稳定运行的几点启示,最后对2016年日食对我国青海电网运行的影响进行了分析和展望。

    2015年07期 v.39;No.380 1765-1772页 [查看摘要][在线阅读][下载 867K]

直流输电与直流电网

  • 哈郑直流受端华中电网基于响应的交直流协调控制措施

    徐式蕴;吴萍;赵兵;孙华东;易俊;陈占明;卜广全;

    哈郑直流投运后,为应对电网不平衡冲击功率带来的切负荷量大等问题,迫切需要研究交直流系统的安全稳定控制措施配合技术。为此提出一种哈郑直流闭锁后所需要采取的交直流协调控制措施量化计算方法。该方法基于电网运行的实时响应特征量,计算区域电网联络线静态稳定运行极限功率;根据区域电网发生的扰动信息,计算联络线功率波动峰值超调量;基于联络线功率头摆峰值理论及不平衡功率再分配理论计算需要采取的安全稳定量化控制措施。通过利用直流功率紧急控制,可替代或减少直流闭锁故障后受端华中电网的切负荷量,有效提升电网安全与运行效率。此外,所提出的方法中计算数据均可通过广域测量系统得到,不依赖于离线仿真验证,可用于交直流协调控制措施的在线制定与运行。

    2015年07期 v.39;No.380 1773-1778页 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
  • 模块化多电平换流器附加直流电压控制策略设计

    李海峰;刘崇茹;李庚银;洪国巍;

    为使模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的调制比保持在合适的区间内,提出了一种附加直流电压控制策略,可保证换流器输出全电平数的交流电压阶梯波形且稳定运行。首先,通过分析正弦脉宽的调制原理,得到满足换流器输出全电平电压波形且稳定运行的调制比最小限值和最大限值。然后,根据直流电压与调制比的非线性关系,设计了附加直流电压控制器,保证直流系统内所有换流器的调制比均运行于合适区间内。最后,采用11电平的双端MMC系统对所提策略进行验证。仿真结果显示,MMC-HVDC系统总能保持完整电平数的输出波形,并且总能够在不同的工况下寻找到一个新的稳态平衡点运行,验证了所提策略的可行性。

    2015年07期 v.39;No.380 1779-1785页 [查看摘要][在线阅读][下载 537K]
  • 直流潮流控制器对直流电网的影响及其选址

    李国庆;龙超;孙银锋;庞辉;安婷;辛业春;齐磊;

    基于电压源型换流器的直流电网,其潮流分布取决于各支路的电阻,其可控支路数遵循N-1准则,故当直流电网支路数较多时,仅由换流器独立控制效果不佳,更难以抑制某些支路的过载。通过直流潮流控制器,可在最大限度保证支路运行在载流限值内的同时,实现与换流站的控保装置的协调配合。综述了典型的直流潮流控制器的拓扑及原理,采用电流灵敏度分析方法研究了其对直流电网的影响,并给出了潮流计算数学模型,推导了电流灵敏度的通用表达式。利用仿真软件和电流灵敏度程序对潮流控制器调整前后支路电流值的变化进行了灵敏度分析,提出了潮流控制器最优安装位置选择方法。以改造后的舟山五端柔性直流工程为例验证了该方法的合理性和有效性。

    2015年07期 v.39;No.380 1786-1792页 [查看摘要][在线阅读][下载 523K]
  • 含潮流控制器的直流电网潮流计算方法

    姜舒婷;齐磊;崔翔;安婷;吴亚楠;龙超;

    为实现直流电网潮流的优化分布,保证各线路电流的可控性,需要通过加装直流潮流控制器来增加自由度,满足系统控制需求。控制器类型的不同将对直流潮流计算产生不同的影响,使得原有的潮流算法对于加装控制器后的直流电网不再完全适用。通过分析各种直流潮流控制器的等效外特性,得出不同种类控制器对系统潮流的影响,进而基于传统牛顿–拉夫逊迭代,推导出带潮流控制器的直流潮流计算方法。方法通过在MATLAB中编程实现,并与PSAT软件计算结果进行了对比验证。另外,方法的有效实现为直流电网潮流控制器的优化配置研究奠定了良好的基础。

    2015年07期 v.39;No.380 1793-1799页 [查看摘要][在线阅读][下载 449K]
  • MMC-MTDC系统协调启动控制策略

    裘鹏;杨美娟;章姝俊;黄晓明;陆翌;姚为正;

    为快速平稳的启动基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统(modular multilevel converter-multi-terminal direct current,MMC-MTDC),避免各站启动时序配合不当引起大的电气冲击甚至启动失败,提出了MMC-MTDC系统协调启动控制策略。首先,指出MMC存在交流侧、直流侧和交直流侧混合3种预充电方式,基于其充电机理,设计了预充电方式识别方法,提出了可将子模块充电至额定电压的闭环均压充电策略;其次,研究了多端系统启动时序的有效配合方案,提出了基于直流电压斜坡控制方式的并联式MMC-MTDC系统协调启动控制策略;最后,通过Matlab/Simulink构建三端系统进行仿真。结果表明:闭环均压充电方法能自动适应MMC 3种预充电方式,使子模块平稳充电至额定值;协调启动策略则能很好的实现多端系统平稳解锁。

    2015年07期 v.39;No.380 1800-1807页 [查看摘要][在线阅读][下载 668K]
  • 利用电压倾斜控制的VSC-MTDC稳定性分析

    韩民晓;熊凌飞;丁辉;

    建立了采用电压倾斜控制的多端柔性直流输电系统(VSC-MTDC)的小信号模型。文中首先设计了电压倾斜控制器,能够实现多端直流系统遭受扰动时,换流站间不需要通信可以自动恢复稳定运行。然后文中采用线性化动态方程描述了整个多端直流系统,包括换流器、控制系统(电压倾斜控制,内/外环控制及锁相环),直流线路及交流系统。通过将所建模型与电磁暂态模型进行时域下的详细比对,验证小信号模型的正确性。最后,基于小信号模型得到多端系统的根轨迹曲线,并通过判断主导极点在坐标系中的位置,分析电压倾斜控制参数对稳定性的影响。

    2015年07期 v.39;No.380 1808-1813页 [查看摘要][在线阅读][下载 764K]
  • 基于模糊控制的变斜率VDCOL控制器设计

    刘磊;王渝红;李兴源;张彪;

    高压直流输电系统发生换相失败时,可能引起系统后续的换相失败。为抑制后续换相失败的发生并加快系统的恢复速度,提出一种基于模糊控制理论的变斜率低压限流控制器(voltage dependent current order limiter,VDCOL)设计方案。该VDCOL控制器将常规VDCOL线性关系的静态恢复特性改变为变斜率的静态恢复特性,并且采用模糊控制理论构建了模糊VDCOL,将电压水平及其变化率作为输入量,经过模糊化、模糊推理运算、去模糊化得到输出指令,对电流进行有效的动态调节。在PSCAD软件中搭建两端直流输电系统模型,并与Matlab软件互联进行了仿真。仿真结果验证了该模糊VDCOL控制器在抑制系统后续换相失败及加快系统恢复速度方面的有效性。

    2015年07期 v.39;No.380 1814-1818页 [查看摘要][在线阅读][下载 465K]
  • 一种新型HVDC直流限流器拓扑设计与分析

    李春华;赵成勇;刘羽超;郭春义;许韦华;阳岳希;

    针对直流电流增加导致的换相失败问题,设计了一种电感式限流器,分析了其工作原理并建立了数学模型,该限流器基于电感通低频阻高频的特性,利用快速可控的电力电子器件实现直流电流向交流电流的转变,可安装于高压直流输电系统逆变站直流出口处。应用PSCAD/EMTDC软件对该拓扑结构的可行性进行验证,结果表明:在交流系统单相故障和三相故障下,该限流器均能限制直流电流幅值,在一定程度上降低传统高压直流输电换相失败的概率。仿真结果证明了理论推导的正确性和该限流器拓扑结构的可行性。

    2015年07期 v.39;No.380 1819-1824页 [查看摘要][在线阅读][下载 332K]
  • MMC-HVDC系统直流断线故障特性分析

    行登江;吴金龙;王先为;姚为正;

    在柔性直流输电系统故障特性的研究中,对直流断线故障特别是模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)-HVDC系统的直流断线故障研究很少。基于对称单极主接线形式和模块化多电平拓扑结构,提出了系统直流断线故障发展过程中非故障直流母线上存在故障电流的新特性。首先,分析了非故障直流母线上故障电流产生的机理;其次,按照换流站运行及控制模式的不同,从直流场、交流场和换流阀3个方面对故障电流引起的系统电压电流变化特性进行了分析,并推导了故障电流的计算表达式;再次,从继电保护的角度分析了故障电流对整个柔性直流输电系统的影响;最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了双端系统进行仿真,验证了故障特性分析的正确性。

    2015年07期 v.39;No.380 1825-1832页 [查看摘要][在线阅读][下载 1059K]

低碳电力技术

  • 促进风电消纳的区省两级电力系统调度模型

    王秀丽;李骏;黄镔;李焰;

    由于风电的随机性、波动性以及不可准确预测性,大规模风电并网将会给系统的调度安排以及安全稳定运行带来直接影响,进而造成风电消纳困难的局面。立足于大规模风电接入电网的实际情况,提出了区省2级优化调度模式以实现风能的有效合理利用。该模式通过在区域电网范围内调整常规机组出力和省间交易电量来平衡风电出力的波动,尽可能减少弃风量,从而实现风能的有效利用。在大区级电网层面,建立了考虑联络线功率控制的大区级优化调度模型,以协调与各省级调度的关系。以西北电网为算例进行了模拟分析,结果表明所提方式是可行、有效的,能够有效提高风电的消纳水平。

    2015年07期 v.39;No.380 1833-1838页 [查看摘要][在线阅读][下载 597K]
  • 计及多类型需求响应的风电消纳随机优化调度模型

    鞠立伟;秦超;吴鸿亮;何璞玉;于超;谭忠富;

    考虑需求响应并基于鲁棒随机优化理论,构建了含风电的电力系统发电调度优化模型。首先,引入价格型需求响应模型和激励型需求响应模型,设定并建立电动汽车、商业用户、工业用户和居民用户参与需求响应的模式及收益函数。然后,为解决风电出力不确定性问题,利用鲁棒随机优化理论,建立需求响应参与下的风电消纳鲁棒随机优化模型。最后,以IEEE 36节点10机系统接入650 MW风电场为算例进行分析,结果显示:鲁棒随机优化理论能够克服风电不确定性对系统调度的影响;激励型需求响应能够转移用户负荷分布,但削减负荷的能力不如价格型明显,价格型需求响应能够削减负荷峰时需求,但不能转移用户用电需求,同时引入2者提升系统风电消纳的效果最强;同时,需求响应能够激励不同用户参与系统备用服务,获得直观的经济效益,有利于调动用户侧参与发电侧调度优化。

    2015年07期 v.39;No.380 1839-1846页 [查看摘要][在线阅读][下载 539K]
  • 考虑风电随机性的电力系统厂/网双层分解协调经济调度方法

    赵文猛;刘明波;朱建全;

    针对大规模风电接入给省级电网带来的挑战,提出一种考虑风电随机性和网络安全约束的厂/网双层分解协调经济调度方法。上层以电网的安全经济运行为目标,决策变量是各个电厂的出力和弃风量,交替求解主问题和误差场景子问题,以确保使全网运行费用最小和电网有足够的能力去应对风电的随机性;下层求解电厂子问题,以电厂内机组的经济运行为目标,决策变量为各个机组的出力。采用Benders分解算法求解上述模型,产生2种最优切割以近似误差场景子问题和电厂子问题。通过对含3个风电场的某省级电网的计算,验证了所提方法的有效性。

    2015年07期 v.39;No.380 1847-1854页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K]
  • 基于经典场景集的风光水虚拟电厂协同调度模型

    邹云阳;杨莉;

    风、光等可再生能源发电具有不确定性、间歇性的特点,如何在不同运行模式下提高可再生能源的可调度性及利用率是当前的研究热点。以含风、光、水电的虚拟电厂自身收益最大化为目标,考虑风、光、水电日内的互补性和运行特性,研究在虚拟电厂孤岛运行模式下,在给定负荷类型并考虑可中断负荷时的最大供电水平,以及并网运行模式下,考虑备用时的最优申报电量决策。所提出的2种虚拟电厂多电源协同调度随机模型采用Wasserstein距离指标对风电、光伏发电出力的连续概率分布进行最优离散化,进而通过场景缩减技术形成经典场景,从而将随机优化问题转换为确定性优化问题处理,在减少计算量和保证精度间得到适当折中。算例采用某个含风、光、水电的分布式电源示范工程的数据,分析了负荷曲线形状、风电电价、可中断负荷价格、备用价格等因素对虚拟电厂运行的影响,验证了所提模型的有效性和实用性。

    2015年07期 v.39;No.380 1855-1859页 [查看摘要][在线阅读][下载 641K]
  • 考虑多个风电机组接入配电网的多目标无功优化

    汪文达;崔雪;马兴;汪颖翔;刘会金;

    针对多个风电机组接入配电网带来的不确定性问题,采用基于拉丁超立方采样的Monte Carlo概率潮流计算方法(correlation Latin hypercube sampling Monte Carlo simulation,CLMCS)以及场景缩减技术得到风机组输出功率的典型场景,将不确定性问题转化为单场景确定性潮流问题。并建立以有功网损最小、电压偏差最小作为目标函数的配电网无功优化数学模型。采用e正交多目标差分进化算法(e-orthogonal differential evolution multi-objective algorithm,e-ODEMO)进行计算得到非劣解集,该算法基于一般差分演化算法,结合正交实验方法使初始个体均匀分布在决策变量空间,利用e占优技术对Archive群体进行更新,能得到均匀分布的非劣解集。应用IEEE 33节点以及PG&E 69节点配电网系统进行了测试,结果验证了所提方法和模型的可行性与有效性。

    2015年07期 v.39;No.380 1860-1865页 [查看摘要][在线阅读][下载 527K]
  • 基于天气分类的风电场群总体出力特性分析

    李湃;管晓宏;吴江;郑晗旭;

    分析风电场群总体出力特性有助于缓解大规模风电接入后的系统调峰压力,提高风电接纳水平。研究了在不同天气类型下,风电场群总体出力的特性规律。基于气象再分析数据,利用主成分分析和层次聚类法,对影响风电场群地理区域的天气类型进行分类,识别出若干种典型的天气类型。然后结合实际风电出力数据,对不同天气类型下的风电总体出力的波动性和平滑效应进行分析,揭示了天气类型与总体出力特性之间的内在联系。以蒙西电网6个风电场为研究对象,分类得到影响上述风电场的8种典型的天气系统,并对这8种天气类型下风电场群总体出力的特性进行研究。最后基于IEEE 24节点系统分析了在不同天气类型下,风电场群总体出力接入后对系统调峰能力的影响,并根据分析结果对电网调度提出了建议。

    2015年07期 v.39;No.380 1866-1872页 [查看摘要][在线阅读][下载 387K]
  • 大规模风电汇集系统动态无功补偿装置运行现状及提升措施

    崔正湃;王皓靖;马锁明;刘辉;刘海涛;

    目前国内大规模风电汇集系统均配置了容量充足的动态无功补偿装置,但大部分装置实际运行性能并不理想,在风电脱网等故障期间无法充分发挥无功快速调节及稳定系统电压的作用。为解决风电场动态无功补偿装置存在的问题,研究相应的改进措施以提高风电汇集地区无功电压控制能力至关重要。依据某大规模风电基地2011—2014年风电运行数据,对动态无功补偿装置在典型故障期间的响应特性进行了详细分析,将风电场动态无功补偿装置存在的问题归纳为投运率低、运行可靠性低、动态响应速度慢、装置实际容量与额定容量不符、控制策略不当以及动态无功裕度不足等,并针对上述问题提出了提升动态无功补偿装置技术性能及运行管理水平的措施。

    2015年07期 v.39;No.380 1873-1878页 [查看摘要][在线阅读][下载 660K]
  • 双馈异步发电机风电场聚合模型研究

    夏安俊;鲁宗相;闵勇;阮佳阳;赵俊屹;杨超颖;

    提出了一种风电场内输入风速不同的多台风电机组的单机等值建模方法。在机组参数相同的条件下,以风电场的有功功率及无功功率输出、动能的变化率、传动链损耗保持不变为原则,对机组的风轮、传动链、发电系统及主控系统进行等值变换,给出了相关参数的计算方法,同时给出了等值风速的计算方法。以"在公共连接点短路阻抗相等"为原则,对风电场内的电力网络进行单阻抗等效。建立了包含4台参数相同的2 MW双馈风电机组风电场详细模型和相应的等值模型,通过仿真分析分别对比这2种模型在随机风速和电网故障情况下的输出特性。结果表明,该方法得到的等值聚合模型具有很高的精度,适用于具有相同参数双馈风电机组的风电场建模。

    2015年07期 v.39;No.380 1879-1885页 [查看摘要][在线阅读][下载 756K]
  • DFIG风电场在附加变桨控制下的三维综合静态模型研究

    金宇清;曹静;鞠平;曾平良;吴峰;张彦涛;

    当采用双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的风电机组加入附加桨距角控制环节后,其将具备一定的功率备用以有效响应系统频率的变化,从而可使DFIG风电场表现出一定的静态特性。以往研究静态特性主要采用单机无穷大系统,系统频率对机组有功输出的影响、系统电压对机组无功输出的影响是单独分析的。实际风电场并网点的电压和频率常常是联动变化的,且实际风电场由数十甚至数百台机组连接而成,风电场的有功、无功输出与系统频率和电压的变化都相关。基于此,通过仿真研究了附加桨距角控制下DFIG风电场的综合静态特性,结果表明其应该描述为有功–电压–频率和无功–电压–频率三维特性。研究还表明,当风电场有功出力不变时,风电场内风速的随机分布不会显著影响风电场的整体静态特性。最后,对比了3种用以描述风电场三维综合静态特性的模型方程,结果表明标准多项式模型更为准确。

    2015年07期 v.39;No.380 1886-1891页 [查看摘要][在线阅读][下载 733K]
  • 考虑定桨距和变桨距风机联合控制的风电场有功功率控制策略

    陈曦寒;高赐威;

    风电出力的随机性对电网运行带来不利的影响,随着大规模风电接入电网,电网公司要求风电场必须具备一定的有功功率调节能力。考虑到目前部分风电场定桨距风机和变桨距风机并存的现状,提出了一种考虑定桨距和变桨距风机联合控制的风电场有功功率控制策略。首先根据风电间接功率预测方法分析风电场可调有功功率潜力,并通过优先调整变桨距风力发电机组出力来减少定桨距风机的启停次数,且所提策略仅在变桨距机组无法满足功率调节要求时,对定桨距风机进行启停控制。提出的定桨距风机启停算法考虑选择影响较小的风电机组进行启停控制,以尽可能减小系统控制的超调量。以内蒙古某风电场实测数据进行算例分析,结果验证了所提控制策略的有效性。

    2015年07期 v.39;No.380 1892-1899页 [查看摘要][在线阅读][下载 679K]
  • 基于广义状态分析的水电站群长期优化调度

    肖胜贤;伍永刚;章国勇;胡斌奇;成涛;

    针对水库群优化调度这一典型的多维非线性规划问题,基于逐步优化算法(progressive optimality algorithm,POA)和逐步逼近策略(dynamic programming successive approximation,DPSA)的时间和空间降维优势,同时考虑到POA-DPSA方法输出伪最优解的可能性,引入广义时间和广义空间状态概念,对陷入伪最优解下的状态变量进行变阶段联合调整,提高了算法的全局寻优性能。同时,为保证算法的高效求解,在保持广义状态内部一致性的前提下,提出一种等约束滑行策略对各子阶段状态量进行调整。经典4库和10座水库群及湖南沅水流域优化调度结果表明,改进算法能有效提高水电站群联合发电效益,且寻优效率高,为水电站群优化调度工程应用提供新的方法。

    2015年07期 v.39;No.380 1900-1906页 [查看摘要][在线阅读][下载 617K]
  • 基于虚拟子微网的独立微电网快速稳定控制策略

    杨湛晔;马红伟;毛建容;周逢权;

    针对大量分布式电源接入微电网的情况,分析了微电网的虚拟分区和控制设备的逻辑分区,基于虚拟分区实现局部稳定,继而完成整体快速稳定;结合虚拟子微网的频率电压稳定状态评估,分析了调节控制策略的数学模型和减小调节误差的方法;通过搭建微电网RTDS仿真模型,验证了虚拟子微电网频率、电压的快速稳定控制策略的有效性,同时也验证了多子微电网同步调节控制的有效性。最后总结了基于虚拟子微网的快速稳定控制在独立微电网稳定控制的优势。

    2015年07期 v.39;No.380 1907-1912页 [查看摘要][在线阅读][下载 542K]

电力系统

  • 考虑分布式电源及储能配合的主动配电网规划–运行联合优化

    沈欣炜;朱守真;郑竞宏;韩英铎;李庆生;农静;

    提出了一种主动配电网规划–运行联合优化模型,用于主动配电网规划。在规划决策方面,考虑了线路改造和新建、储能(energy storage system,ESS)及分布式电源(distributed generation,DG)的选址定容;在运行策略方面,考虑典型日下DG和ESS的经济调度。同时,考虑了承担DG、ESS建设投资的区域能源供应商的营收状况。其中DG为出力可控的小型燃气轮机,通过分段线性化对发电成本进行了细化分析。算例分析结果证明了联合优化模型的有效性,具有减少电网建设和运行费用、提高DG的利用小时数等优点。

    2015年07期 v.39;No.380 1913-1920页 [查看摘要][在线阅读][下载 660K]
  • 旋转潮流控制器稳态特性研究

    谭振龙;张春朋;姜齐荣;秦晓辉;周勤勇;印永华;董毅峰;

    旋转潮流控制器(rotary power flow controller,RPFC)应用到电力系统潮流控制中,具有控制方法简单、输出无谐波、可靠性高、成本低的优点,但目前对其模型和控制特性的研究还并不充分。为此,分析并建立了RPFC的稳态数学模型,对RPFC的稳态特性进行了研究,推出了RPFC注入线路电压与转子角之间的关系,分析了RPFC的潮流控制特性。RPFC注入线路的电压受转子角度的控制,当接入RPFC后,线路电压的大小和相位对转子角度的灵敏范围不同,因此对线路有功和无功调节有不同的灵敏区域,RPFC可以在一定的圆形区域内实现对线路潮流的控制,其控制范围由RPFC能注入线路电压的最大变比决定。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果,验证了对RPFC稳态模型和稳态特性分析的正确性以及RPFC对线路潮流控制的有效性和灵活性。

    2015年07期 v.39;No.380 1921-1926页 [查看摘要][在线阅读][下载 642K]
  • 基于风险量化的事故备用容量协调分配方法

    周霞;李威;唐静;王琦;于继来;张潮海;

    备用容量在区域电网间如何分配将影响电力系统的可靠性和经济性。基于此研究了备用配置方案的风险量化评价指标,进而提出了一种计及成本效益比的电网事故备用容量风险量化协调分配方法。该方法首先分析了区域成本效益比、功率缺额事故发生概率、备用成本、缺电成本等因素对系统备用分配的影响,并对事故备用配置及备用配置不足所带来的风险分别进行了量化,然后基于量化结果重新分配区域电网的事故备用容量。最后基于IEEE 118节点系统进行了仿真计算,验证了本文所提方法的有效性和合理性。

    2015年07期 v.39;No.380 1927-1932页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
  • 电网间同期并列复合系统控制策略

    刘家军;刘昌博;徐银凤;薛美娟;

    针对基于电压源换流器直流输电装置通过功率传递实现电网同期并列,在完成并网后造成的装置闲置、利用率低下问题,研究了复合系统控制策略以提高装置利用率。首先,定义了操作开关功能选择矩阵和并网系统支路变量;其次,研究了装置在并网完成后实现静止同步补偿器、统一潮流控制器及静止同步串联补偿器等功能的转换电路实现方法,形成了复合系统实现对应功能的开关矩阵,依据开关矩阵得到了选择工作模式的判据;最后,通过仿真验证了该方法的有效性。

    2015年07期 v.39;No.380 1933-1939页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K]
  • 多电平电流源变流器研究综述

    严干贵;钟诚;苑春明;

    由于自身结构的特点,多电平电流源变流器非常适合应用于超导储能、电动汽车充电桩等低电压大电流充电场合,具有良好的发展前景。总结了国内外多电平电流源变流器的研究现状,归纳了多电平电流源变流器的常用拓扑及各自优缺点;总结了基波调制、载波调制、空间矢量调制和特定谐波消除调制4类常用调制方法的特点,分析了载波交换、调制波自适应修改和动态冗余矢量分配3类电感电流均衡控制方法。最后,提出了一些尚待深入研究的问题,供读者参考。

    2015年07期 v.39;No.380 1940-1947页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]
  • 多功能固态限流器自故障诊断与恢复

    邹福筱;帅智康;涂春鸣;沈征;

    为实现对多功能固态限流逆变侧三相四桥臂故障进行有效诊断,提出了一种不需经过帕克变换的半周期单桥臂平均电流检测法,同时对整流侧三桥臂故障也适用。在实现快速准确诊断多功能限流器自身绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)开路故障的基础上,提出一种能在双管IGBT同时故障状态下,通过组选开关控制备用桥臂来实现系统故障桥臂物理替换,同时将故障相控制信号赋给备用桥臂,实现多功能限流器自故障快速恢复的方法。仿真和试验验证了检测和故障快速恢复方法的可行性与正确性。

    2015年07期 v.39;No.380 1948-1955页 [查看摘要][在线阅读][下载 696K]
  • 高铁车网耦合系统电压低频振荡现象机理研究

    张桂南;刘志刚;向川;姚书龙;

    高速铁路车网耦合系统出现电压低频振荡现象,导致多个动车所的多台动车组牵引封锁,目前对其机理研究处于初期阶段。首先推导"牵引网–动车组"耦合系统的状态方程以及瞬态能量平衡方程,判定车网开环系统的稳定性,并采用小增益定理分析电压振荡的影响因素。接着,基于十导体链式电路搭建精确的高速铁路全并联AT(autotransformer)供电系统模型,并基于瞬态电流控制建立CRH3型动车组电气模型;在此基础上,实现车网系统的互联,并仿真再现电压振荡现象。随后,通过调节动车组控制器参数及负荷分布实现电压振荡的抑制,并分析调节控制器PI参数抑制电压振荡的局限性。最后采用FFT及Prony分析的方法实现了振荡电压低频成份的辨识。

    2015年07期 v.39;No.380 1956-1962页 [查看摘要][在线阅读][下载 759K]
  • 基于随机前沿模型的智能电网效率评估方法

    韩冬;严正;李磊;

    针对智能电网的技术效率与配置效率评估,提出了一种基于随机前沿模型的智能电网效率评价方法,用于反映电网智能化推进过程中的技术生产能力与资源优化配置能力。所提出的评价方法以具有随机前沿特性的柯布–道格拉斯生产函数为理论基础,分析综合随机因素下的智能电网投入产出关系,建立智能电网技术效率评估模型。通过对柯布-道格拉斯的生产函数与成本函数之间的自对偶性分析,推导出智能电网的资源优化配置效率的评估模型,该模型能够避免常规配置效率评价对冗繁的投入要素价格信息的需求。算例分析结果验证了所提方法的有效性和合理性。同时,灵敏度分析结果表明,电网企业的技术效率与配置效率水平与其管理机制和生产要素投入方式有着较强的影响关系。

    2015年07期 v.39;No.380 1963-1969页 [查看摘要][在线阅读][下载 325K]
  • 特高压混合无功补偿空载线路合闸过电压幅频特性

    刘洪顺;吕婷婷;韩明明;李斌;王冠;李清泉;

    混合无功补偿有望在特高压输电线路获得应用,其与电网交互影响亟待研究。在介绍混合无功补偿关键元件及结构组成的基础上,考虑两种电源电压相位角极端情况,仿真分析了安装混合无功补偿前后特高压空载线路合闸过电压幅频特性。基于等值集中参数电路和拉普拉斯变换方法,推导计算了可控高抗不同补偿度下空载线路合闸过电压各分量振荡频率与对应幅值以及瞬时最大值的变化情况,从理论上总结了可控高抗补偿度分级变化对合闸过电压的影响规律。基于上述理论方法,考虑可控高抗补偿度分级变化情况,研究了串补不同布置方式下空载线路合闸过电压工频分量和瞬时最大值的变化曲线。从空载线路合闸过电压幅频特性角度得到的研究结果,将为特高压混合无功补偿的参数优化和布置方式的选择提供分析基础和理论依据。

    2015年07期 v.39;No.380 1970-1976页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K]
  • 含分布式电源配电网的短路电流计算方法研究

    杨杉;同向前;刘健;张小庆;

    分布式电源接入配电网将对配电网的短路电流水平产生一定的影响。基于电机型和换流器型分布式电源的短路电流特性,得到分布式电源在配电网发生短路时的等效模型。将包含分布式电源在内的所有电源处理为故障电流源,将故障网络分解为正常分量网络和故障分量网络,按照节点电压方程分别计算短路电流的正常分量和故障分量,可得到不同短路类型下的短路电流。通过示例系统仿真结果的对比分析,验证了所提方法的有效性。该方法可应用于大规模配电网络短路电流的计算机求解。

    2015年07期 v.39;No.380 1977-1982页 [查看摘要][在线阅读][下载 230K]
  • 基于遗传模拟退火算法的SEDC与SSDC控制参数的协调优化

    徐振宇;李树鹏;苏靖棋;张旭;王银;孟江雯;

    针对高压直流输电系统中出现的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,利用遗传模拟退火(generation simulated anneal,GASA)算法协调优化了附加励磁阻尼控制器(supplementary excitation damping controller,SEDC)和直流次同步阻尼控制器(sub-synchronous oscillation damping controller,SSDC)的控制参数。首先基于特征值分析法,将控制参数的协同优化抽象为一个非线性规划问题;然后针对所研究的系统,建立包含SEDC和SSDC的系统状态方程,进而运用GASA算法进行求解;最后通过系统特征值分析和PSCAD仿真验证了优化参数的有效性。研究表明:协调优化后的SEDC和SSDC可以显著减小系统特征根的实部,有效抑制SSO,保证电网的安全稳定运行。

    2015年07期 v.39;No.380 1983-1988页 [查看摘要][在线阅读][下载 691K]
  • 基于级联延时信号消除-锁相环算法的配电网静止同步补偿器控制策略

    姜子健;杨欢;沈建辉;曹海洋;徐兴华;

    对于配电网静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,DSTATCOM),并网电压的相位实时检测是无功功率检测以及各种坐标变换的关键。在传统的基于同步旋转坐标系的锁相环的基础上,提出了基于级联延时信号消除(cascaded delayed signal cancellation,CDSC)的锁相环算法,以抑制电网电压负序分量和谐波分量对检测结果的影响,并采用拉格朗日插值算法提高相位检测的精度和速度。将该方法应用于负载平衡和不平衡情况下的星形连接的级联式DSTATCOM系统中,平衡情况下采用基于分相控制和有功电压矢量叠加法的控制策略,不平衡情况下采用基于分相控制和零序电压注入法的控制策略,仿真结果验证了控制方法的正确性和有效性。

    2015年07期 v.39;No.380 1989-1994页 [查看摘要][在线阅读][下载 987K]

自动化

  • 特高压直流线路自适应行波保护

    郑伟;武霁阳;李海锋;王钢;

    针对目前直流输电线路行波保护耐受过渡电阻能力差的问题,在系统地分析±800 k V直流线路不同故障暂态特性的基础上,提出了一种利用电压比自适应调整保护定值的极线行波保护新原理及其定值整定原则。采用应用于±800 k V云广直流实际工程运维分析的PSCAD/EMTDC详细仿真模型对保护新原理进行验证,结果表明所提保护原理能有效地提高目前行波保护耐受过渡电阻能力和抗干扰能力,且可在现有行波保护软硬件平台上实现,工程实用性强。

    2015年07期 v.39;No.380 1995-2001页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
  • 基于行波固有频率一、二次频差的HVDC输电线路纵联保护方法

    高杉;林圣;何正友;

    行波固有频率与输电线路的故障距离和边界条件有关,直流输电线路两端边界条件相同,仅利用直流线路两端固有频率主频差的纵联保护在线路中点存在保护盲点。提出一种基于行波固有频率一、二次频差的高压直流输电线路纵联保护方法,利用线路两端固有频率主频差构造主判据,利用一、二次频差构成辅助判据。通过对主判据、辅助判据门槛值的整定,解决了固有频率主频差保护在直流线路盲点发生故障时拒动的问题,增强了保护的可靠性。同时,利用故障后故障极电流变化程度较大的特点,定义了两极电流突变量积分绝对值的比值,构建了区内故障选极判据。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该保护方法适用于任意直流线路边界条件,仅利用线路两端电流信息即可准确、快速地识别区内外故障和故障极。

    2015年07期 v.39;No.380 2002-2009页 [查看摘要][在线阅读][下载 474K]
  • 基于电压相位比较的单相接地距离保护方案

    马静;马伟;闫新;刘畅;

    针对过渡电阻引起的距离保护超越或拒动的问题,提出一种基于电压相位比较的单相接地距离保护方案。首先,利用保护安装处负序电流与故障点负序电流相位之间的关系,计算测量电流与故障点电压间的夹角;再以测量电压为参考值,分别计算故障点电压与补偿电压的相角。然后,根据区内与区外故障时故障点电压与补偿电压的相位差异,构造距离保护判据。基于RTDS仿真平台的结果表明,本方案不受过渡电阻和系统运行工况的影响,能够正确判别区内与区外故障;同时,保护动作时间和定值误差满足接地距离保护的技术要求,计算量小,具有较高的工程实用价值。

    2015年07期 v.39;No.380 2010-2016页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K]
  • 利用动态四边形分析的配电网励磁涌流识别方法

    闫富平;段建东;李笑;张宏光;

    配电线路在断路器操作时出现励磁涌流现象,经常导致线路保护误动作、合闸失败等问题,使得对该涌流的机理分析与准确识别变得非常紧迫与必要。在分析励磁涌流和故障电流波形特征差异的基础上,提出了基于动态四边形分析的识别方法,在电流波形上动态形成特定的四边形集合,通过计算该集合中平行四边形出现的比例来识别励磁涌流。在PSCAD上搭建了10 kV配电网模型,仿真产生不同合闸角、不同剩磁条件下的励磁涌流和不同类型故障电流,应用所提方法都能准确识别励磁涌流和故障电流。最后,对实测励磁涌流和故障电流的录波数据进行检测,应用动态四边形分析法能够正确、有效识别励磁涌流和故障电流。

    2015年07期 v.39;No.380 2017-2022页 [查看摘要][在线阅读][下载 428K]
  • 基于峭度系数的变压器励磁涌流识别方法

    刘鹏辉;黄纯;江亚群;邹津海;

    励磁涌流是变压器保护误动的主要原因之一,为此提出一种基于峭度系数的快速区分变压器励磁涌流和故障电流的新方法。对变压器差动电流采样数据进行一系列处理后,将其视为一变量的概率分布,并求取峭度系数。由于变压器故障波形呈正弦特性,所计算的峭度系数小于零;而励磁涌流因为含有非平稳波峰、间断角,对应的峭度系数大于零;以峭度是否大于零作为区别变压器涌流与故障电流的判据。仿真结果表明,该方法能可靠区分故障电流与励磁涌流(或和应涌流),可显著缩短空投故障变压器的闭锁时间,且具有良好的抗噪性能。

    2015年07期 v.39;No.380 2023-2028页 [查看摘要][在线阅读][下载 485K]
  • 分布式电源对380V低压配电网熔断器保护的影响研究

    王文焕;杨国生;王德林;周泽昕;刘宇;李伟;张志;

    分布式电源(distributed generation,DG)的接入改变了380V低压配电网的拓扑结构,将影响380 V低压熔断器的的可靠性。为此,在PSCAD/EMTDC平台上建立系统数字仿真模型,研究了逆变器型DG接入、旋转电机型DG及逆变器和旋转电机型DG混合接入3种接入方式下的380 V低压配电网故障特性。研究了3种方式下,DG接入容量和接入位置对380 V低压配电网的障特性的影响,并根据系统故障特性和熔断器熔断特性,分析DG接入对380 V低压配电网熔断器保护动作特性的影响。结果表明,DG接入会引起熔断器拒动或误动,危及低压配电网的供电可靠性。最后提出将DG的控制策略和熔丝的反时限特性相配合的措施,保证在发生反向故障时能够有选择性地切除故障。

    2015年07期 v.39;No.380 2029-2033页 [查看摘要][在线阅读][下载 257K]
  • 沉浸式变电站仿真培训系统的设计与实现

    陈永波;林昌年;李军锋;熊山;高峰;王国平;魏文辉;杨选怀;

    针对现有变电站仿真培训系统现场感缺乏和用户体验不足的缺点,提出一种沉浸式变电站仿真培训系统方案,将三维虚拟现实引擎技术、多通道视频输出技术、虚拟人驱动技术、Kinect体感交互和漫游技术引入变电站仿真培训系统,从视觉、听觉和交互方式上为变电站运行人员构建了沉浸式变电站虚拟实境。其中,多通道视频输出技术采用了通过转换计算机底层图形数据的创新方法实现;基于Kinect体感交互的虚拟人驱动技术主要针对Microsoft Kinect SDK的骨骼追踪系统无法识别人物手势动作的缺点,创新使用动态时间规整(dynamic time warping,DTW)算法弥补其不足;基于Kinect体态识别的场景漫游技术实现了虚拟人物在仿真场景中的漫游和转向控制。实际应用效果表明,该系统增强了用户体验,提高了用户使用培训系统的兴趣,可有效提升培训质量,具有很强的实用性。在研究中还对Kinect识别范围和动作识别率进行反复测试,积累了大量实验数据,为后来的研究者如何避免仿真系统设计误区提供了参考。

    2015年07期 v.39;No.380 2034-2039页 [查看摘要][在线阅读][下载 624K]
  • 限流式UPFC保护电路的设计与验证

    陈峰;江道灼;郭易木;范宇;吴兆麟;

    针对限流式统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)运行过程中极易发生的进线过流和输出过压等问题,分析了出现过流、过压的产生机理,并为限流式UPFC实验样机设计了一套详细的保护电路。该保护电路在限流式UPFC启动时,自动插入充电电阻防止过电流,不控充电结束后自动切除;在短路故障等引起的直流电容过电压时,无延时地将逆变桥出口短接,隔离故障电压和电流,而由限流器承担。PSCAD对比仿真结果表明,保护电路的设计能解决限流式UPFC的进线过流和输出过压问题。将所设计的保护电路应用于10 k V限流式UPFC样机,实验结果表明,该保护电路能保障限流式UPFC的设备安全,与仿真结果相符。

    2015年07期 v.39;No.380 2040-2045页 [查看摘要][在线阅读][下载 801K]

高电压技术

  • 252kV GIS中特快速瞬态过电压和特快速瞬态电流特性试验研究

    段韶峰;李志兵;詹花茂;李成榕;赵承楠;王浩;颜湘莲;姚林志;赵琳;

    为深入研究特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)和特快速瞬态电流(very fast transient current,VFTC)的波形特性,以及隔离开关运动速度对二者幅值的影响,采用一套可调节开关运动速度的252 k V气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)试验回路,对隔离开关分合闸操作中产生的特快速瞬态波形进行了试验研究。获得了VFTO、VFTC的单次击穿波形特征、单次击穿统计特性、波形的频率成分、全过程波形特征、全过程统计特性和残余电压统计特性。分析了开关运动速度对VFTO、VFTC幅值的影响,结果表明,随着开关速度的提高,击穿次数会降低,从而降低出现大幅值VFTO、VFTC的几率。

    2015年07期 v.39;No.380 2046-2051页 [查看摘要][在线阅读][下载 342K]
  • 典型架空输电线路地线电磁取能等效电路的分析

    蒋兴良;谢彦斌;胡建林;曹永兴;范松海;刘益岑;

    地线取能是输电线路在线监测装置较为理想的供电方式,其关键技术问题之一是如何获得足够的功率。取能功率的最大化必须以其等效电路为基础进行阻抗匹配设计。同时,取能电路输出电压的稳定性、可靠性也必须以其等效电路参数为基础。为此,以四川电力公司所辖的某220k V架空输电线路为例,对地线取能等效电路进行推导,并对其参数进行简化,在此基础上对地线最大取能功率进行计算与评估。此外,结合EMTP-ATP仿真对相关因素对等效电路的影响进行分析,供取能设计参考。最后,根据现场测量结果验证等效电路参数的理论计算结果。

    2015年07期 v.39;No.380 2052-2057页 [查看摘要][在线阅读][下载 364K]
  • 110kV输电线路电容降压取电系统雷电过电压分析

    李青山;皇甫羽飞;张帅;程凤鸣;袁正华;狄京元;李卫国;

    针对输电线路杆塔电容取电系统在遭受雷击时的过电压问题,以新开发的110 k V输电线杆塔电容取电系统为研究对象,在介绍该电容取电系统基本工作原理、整机工频测试结果的基础上,进一步建立了取电系统的雷电暂态计算模型,利用电磁暂态计算程序ATP-EMTP软件对雷击下取电系统过电压进行仿真计算,确定了取电系统的雷电过电压水平,并提出相应的过电压保护措施。仿真结果表明,采用氧化锌避雷器和压敏电阻可以有效的限制雷电过电压幅值,实现对取电系统的过电压保护。

    2015年07期 v.39;No.380 2058-2063页 [查看摘要][在线阅读][下载 592K]
  • 重覆冰地区超大伞裙结构复合绝缘子的仿真及优化设计

    江全元;晏鸣宇;周志宇;陆佳政;蒋正龙;

    严重覆冰时采用大小伞结构的复合绝缘子依然出现冰凌桥接现象。为防止出现冰凌桥接和覆冰闪络,开展超大伞裙结构复合绝缘子的覆冰特性研究有着重要意义。建立220 k V的超大伞裙结构复合绝缘子二维轴对称模型,并采用准静态场有限像元法进行仿真分析,对比采用不同数量的超大伞裙绝缘子在清洁和覆有干、湿冰时绝缘子的电位、电场分布。发现清洁时,超大伞裙对电位、电场分布不产生影响,在覆有干、湿冰时,超大伞裙提供的多个空气间隙,能有效改善绝缘子的电位、电场分布,特别是靠近高压端的第1个伞裙采用超大伞裙结构能改善高压端电位分布。最后结合仿真数据提出了优化后的超大伞裙结构的复合绝缘子。

    2015年07期 v.39;No.380 2064-2068页 [查看摘要][在线阅读][下载 1504K]

  • 2015年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会征文启事

    <正>为了全面反映近年来我国在直流输电与电力电子领域科研、设计、生产运行、设备制造、教学等方面的科研成果,特别是特高压直流输电技术、柔性直流输电技术以及智能电网技术等方面的科研成果,中国电机工程学会直流输电与电力电子专业委员会定于2015年10月在上海市召开第四届全国直流输电与电力电子专委会学术年会。本次会议由中国电机工程学会直流输电与电力电子专业委员会主办,国际大电网会议(CIGRE)中国国家委员会高压直流输电与电力电子(B4)专委会联合主办,上海交通大学承办。

    2015年07期 v.39;No.380 1772页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
  • “能源互联网”专题征稿启事

    <正>可再生能源、分布式发电、智能电网、能源路由器、直流输电、储能、电动汽车等新能源技术与物联网、云计算、大数据、移动互联网等新兴信息技术的不断进步,为第三次工业革命奠定了坚实的基础。能源互联网是互联网和能源系统深度融合的产物,是涵盖发电、供电、供热、供冷、供气、电气化交通等多个复杂系统的交互式综合能源网络,将推动能源绿色化和用能高效化,促进能源系统的开放互联和市场化。未来的能源互联网将可能给传统能源行业的供需模式、运营结构、市场环境、商业模式、技术体系与管理体制带来重大改变,对于全世界工业而言都是重大挑战。

    2015年07期 v.39;No.380 1778页 [查看摘要][在线阅读][下载 192K]
  • “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

    2015年07期 v.39;No.380 1813页 [查看摘要][在线阅读][下载 153K]
  • 声明

    <正>最近,我编辑部不断收到作者的电话和邮件,询问自己收到的论文录用通知是否由我编辑部发出。在此,我编辑部郑重声明:我刊从未与任何机构或个人合作代理投稿事宜,也没有其他分部,我刊录用的稿件必须由作者本人亲自上传,经严格审查并由编辑联系修改后方能录用,且不收任何费用,凡声称缴费后可刊登论文的均非我编辑部所为,编辑也不会通过QQ、微信等方式与作者联系。为避免损失,请作者投稿务必通过我刊唯一官网:www.dwjs.com.cn,注册后按要求上传稿件,稿件处理进程可自行查看,编辑

    2015年07期 v.39;No.380 1872页 [查看摘要][在线阅读][下载 158K]
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