电网技术

电力系统

  • 基于联络线功率波动理论的华北—华中特高压交直流联网系统安全稳定控制策略

    李晶;李晓珺;唐晓骏;罗红梅;张振安;张健;刘兵;饶宇飞;李勇;

    受华北—华中特高压交流通道静态稳定极限限制,天山—中州(天中)特高压直流和长治—南阳(长南)特高压交流通道输电能力存在耦合关系,成为制约该交直流混联电网稳定水平的关键因素。基于联络线功率波动理论,研究并量化了同步电网系统惯量、负荷特性、交流线路初始输送功率、直流落点近区开机方式等相关因素对华北—华中特高压交流通道潮流转移特性的影响;根据特高压交直流耦合关系,提出了一种交直流协调控制策略,以应对同类系统中受耦合关系制约的稳定问题。针对华北—华中电网实际数据,采用PSD-BPA电力系统仿真软件计算验证了该策略的有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3327-3332页 [查看摘要][在线阅读][下载 318K]
  • 风火打捆直流外送系统直流故障引发风机脱网的问题研究

    屠竞哲;张健;刘明松;易俊;贺庆;罗煦之;马士聪;卜广全;

    随着风火打捆直流外送系统的出现及不断投运,为保证系统的安全稳定运行,需要对风电、火电、直流在无功电压方面的相互影响和作用机制开展深入研究。为此,首先分析了直流闭锁故障引发风机高压脱网的机制及应对措施,然后分析了直流换相失败引发风机高压脱网的机制及应对措施,最后探讨了风电与直流之间的相互制约关系及火电的支撑作用,采用规划的西北风火打捆直流外送系统算例进行了验证。结果表明,直流故障后的滤波器无功盈余加上风电场无功补偿电压效应是引起风机高压脱网的原因,需要对风电、火电、直流进行协调控制。研究结果可以为风火打捆直流外送系统稳定性的理论研究和工程实际提供参考依据。

    2015年12期 v.39;No.385 3333-3338页 [查看摘要][在线阅读][下载 640K]
  • 适用于不对称交流电网的MMC直接环流抑制策略

    喻锋;王西田;张阳;王志冰;

    在不对称电网条件下,为了抑制环流中的零序分量,现有环流抑制策略需要额外的增加零序环流抑制或者直流电压波动抑制,这使得控制系统较为复杂。为了简化控制器结构,提出了一种可适用于不对称电网条件下的无需零序控制的直接环流抑制策略。首先,对不对称系统条件下的电容电压波动表达式进行了推导,进而得到了用于环流抑制的不平衡电压参考值的直接计算方法;其次,对该参考值的成分进行了分析,结果表明不论交流系统运行于何种状况下该参考值的有效成分均为2倍频分量;最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了MMC-HVDC模型,对本文提出的直接环流控制策略在对称及不对称电网条件下的有效性进行了验证。

    2015年12期 v.39;No.385 3339-3345页 [查看摘要][在线阅读][下载 1071K]
  • 直流系统共用的接地极检修运行分析

    林少伯;王华伟;王明新;谢国平;张民;李新年;孙栩;雷霄;

    针对共用接地极的高压输电系统在运行和检修过程中存在的问题,以2个直流输电系统共用接地极为例,结合实际工程参数,根据理论分析进行电流分布计算并分析了其影响因素,结果表明:接地极线路分流电流主要受共用接地极电阻、检修接地极线路电阻、检修接地位置及土壤状况等影响;另外,检修的接地极线路分流电流会进入换流站,可能会对换流变的直流偏磁产生影响,严重时会导致换流变饱和保护动作闭锁直流系统。最后,根据分析结果,对共用接地极检修时直流系统运行方式提出了建议。

    2015年12期 v.39;No.385 3346-3352页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K]
  • 特高压混合无功补偿变电站内特快速暂态波幅频特性

    韩明明;李清泉;刘洪顺;王冠;赵黎;李斌;

    混合无功补偿安装在特高压变电站内时,隔离开关(disconnecting switch,DS)闭合时在不同位置产生的特快速暂态波(very fast transients,VFT)受多方面因素影响。在建立混合无功补偿等效模型、传输线理论及变电站简化模型的基础上,应用数学解析方法推导VFT计算表达式,分析线路长度及站内设备等效电容对VFT频率的影响,计算站内不同位置DS闭合时母线长度、分级可控高抗(stepped controllable shunt reactor,SCSR)入口电容变化和架空线路长度对站内各处特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)幅频特性的影响。结果表明,混合无功补偿的安装将增大VFTO的振荡频率;气体绝缘设备(gas insulated switchgear,GIS)中DS闭合时分级可控高抗端口的VFTO主要受母线长度影响,其频率随母线的增长而减小,其峰值、主频和主频对应幅值随分级可控高抗入口电容增大而降低;串补内DS闭合时分级可控高抗端口的VFTO频率随其入口电容增大而降低,串补与分级可控高抗之间架空线路长度增加会抑制分级可控高抗端口的VFTO。

    2015年12期 v.39;No.385 3353-3359页 [查看摘要][在线阅读][下载 1008K]
  • 储能技术辅助风电并网控制的应用综述

    江全元;龚裕仲;

    随着风电渗透率的不断提高,其强波动性和高不确定性对电网安全经济运行的影响不断加剧,全球的电网公司都为此制定了各自的风电并网导则,用以规范风电并网的技术特性。首先从有功功率与频率控制、无功功率与电压控制、故障穿越控制3方面对各电网公司的风电并网技术规定进行了系统介绍,然后对风电自身控制手段应对并网技术规定的局限性进行了分析。另外还从上述3方面分别对储能技术应用于辅助风电并网控制的应用场景和控制算法进行了综述,分析了已有研究工作的优缺点,介绍了储能技术辅助风电并网的研究趋势。

    2015年12期 v.39;No.385 3360-3368页 [查看摘要][在线阅读][下载 652K]
  • 基于主次双尺度交集切割效应的混合储能平抑风功率波动控制

    王境彪;晁勤;王一波;王纯琦;杨扬;殷志敏;孟龙;胡亚伟;

    针对风电多时间尺度波动量不同的特性,提出采用能量型和功率型混合储能(hybrid energy storage system,HESS)依据主次双时间尺度(primary-secondary time-scale,PSTS)联合平抑的方法。首先详细分析和挖掘了PSTS风功率动态上下限波动机理,得到了PSTS交集的"切割效应"(cutting effect,CE)特征,建立了风电PSTS波动联合控制目标域数学模型,并推广到多尺度风功率波动;基于2种储能充电状态(state of charge,SOC)反馈与充放电功率限制,确定了各种状态下储能充放电功率及其在2种储能间的分配模型,制定了完整的混合储能充放电控制策略。其次,以三维空间关系分析法寻找了功率型和能量型储能容量配比与效果之间的关系。最后,根据国网规定标准,应用某风电场实际数据仿真验证了该控制策略将风电波动率限制在国网标准内的有效性,并确定了在效果较优基础上功率型和能量型储能容量最佳配比。

    2015年12期 v.39;No.385 3369-3377页 [查看摘要][在线阅读][下载 3761K]
  • 基于多端口DC/DC变换器的混合储能系统自适应能量控制策略

    田明杰;吴俊勇;郝亮亮;熊飞;张巨瑞;张皎;

    研究了一种基于多端口DC/DC变换器(multi-port DC/DC converters,MPC)的混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS),并将其应用于直流微电网。针对脉动负荷功率突变对直流母线电压及蓄电池组正常运行造成剧烈冲击的问题,提出了一种基于移动平均滤波算法的自适应能量控制策略(adaptive energy control strategy,AECS)。首先,通过移动平均滤波算法将脉动负荷功率进行滤波,由蓄电池组承担平缓的功率变化,而由超级电容器补偿瞬时的功率突变,从而优化蓄电池充放电过程,延长其使用寿命;其次,引入超级电容端电压自适应控制,将超级电容端电压稳定在参考值附近;并对蓄电池组端口采用能量流均衡控制,使各蓄电池组荷电状态(state of charge,SOC)趋于一致。通过仿真和实验,验证了所提出的能量控制策略的有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3378-3385页 [查看摘要][在线阅读][下载 2201K]
  • 基于成本效益分析的风电?抽水蓄能联合运行优化调度模型

    张刘冬;殷明慧;卜京;宋坤隆;邹云;

    由于难以全面和准确地考虑系统的多种不确定因素,如风电、负荷的预测误差和常规机组的强迫停运,现有基于确定性旋转备用的风电–抽水蓄能联合运行优化调度模型无法从兼顾系统运行的经济性和可靠性方面最优确定风蓄联合运行方式。为此,提出了基于成本效益分析的考虑风蓄联合运行的机组组合新模型。该模型首先在计算系统的失负荷风险时对现有多场景概率风险分析方法进行改进,使其能够同时考虑服从不同概率分布的风电功率和负荷预测误差以及机组强迫停运,并通过成本效益分析实现常规机组发电成本、期望停电成本与抽水蓄能机组的运行成本三者之和最小的目标,再采用混合整数线性规划方法求解模型,确定风蓄联合运行方式和系统的旋转备用容量。仿真分析表明,通过优化旋转备用的配置,该模型在确定风蓄联合运行方式时能更全面地考虑系统运行的经济性,并能更准确地分析其对系统运行成本的改善。

    2015年12期 v.39;No.385 3386-3392页 [查看摘要][在线阅读][下载 525K]
  • 适用于鼠笼异步发电机的多功能串联补偿器

    姜飞;涂春鸣;帅智康;侯尊;刘子维;郭祺;

    为改善鼠笼型异步风电机(squirrel cage induction generator,SCIG)的低电压穿越能力,提出了一种适用于SCIG的多功能串联补偿器(multi-functional series compensator,MFSC)。MFSC可连接于风机定子与并网点之间,能够实现风电场低电压穿越、故障后风机并网点电压快速恢复、系统短路故障限流等多种功能。通过分析电网故障下的SCIG风机工作特性,给出了MFSC功能实现的数学模型;重点介绍了MFSC的不同功能控制策略、多模式切换流程及新增晶闸管控制短路支路优化控制策略。采用PSCAD/EMTDC软件建立了仿真系统,仿真结果验证了MFSC多种功能应用的有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3393-3400页 [查看摘要][在线阅读][下载 1178K]
  • 结合DFIG功率特性研究风电并网对系统功角稳定性的影响

    罗煦之;易俊;张健;王安斯;

    大容量风电并网条件下的系统功角稳定特性对于新能源送出与消纳具有重要意义。基于双馈风力发电机组的运行与控制原理分析了其出力特性,指出双馈机组在暂态稳定分析中可近似看做恒功率源;结合实测曲线,说明恒功率源模型较实际情况更具保守性。以并列运行同步机组故障清除后输出电磁功率为指标,研究送端电网风火互替对于系统功角稳定水平的影响,提出双馈风电等量替代同步电源将改善功角稳定水平,并从系统能量平衡角度进一步探讨了其内在原理与适用范围。最后,通过单机?无穷大系统、两机系统和哈密风火打捆送出系统算例仿真验证了上述结论。

    2015年12期 v.39;No.385 3401-3407页 [查看摘要][在线阅读][下载 554K]
  • 基于电压跌落程度及变阻值的DFIG低电压穿越综合策略

    李凤婷;陈伟伟;樊艳芳;张玉;齐尚敏;

    提出一种"直流卸荷电路+定子动态变阻值撬棒保护(stator dynamic series resistor crowbar,SDSRC)+静止无功补偿器+网侧无功控制"的综合控制策略,并从电压跌落程度、功率损耗角度出发,考虑SDSRC适用范围,将控制策略分为两种模式,其中SDSRC取值为动态变阻值,以能更好地适应电压跌落水平的变化,起到提升机组低电压穿越能力和稳定运行能力的作用。在PSCAD平台下构建基于综合控制策略的双馈风电机组模型,通过仿真验证了不同电压跌落下的双馈风电机组低电压穿越能力,以及两种模式的综合控制策略的可行性。研究结果表明,所提方法不仅能有效保护机组直流侧电容和转子变流器,增强机组低电压穿越能力,而且增强了故障穿越后机组和系统运行的稳定性,克服了传统crowbar技术的弊端。

    2015年12期 v.39;No.385 3408-3413页 [查看摘要][在线阅读][下载 895K]
  • 含分布式风电场的配电网电压波动分析与抑制

    崔嘉;杨俊友;李连富;赵永兵;李洪志;

    提出一种含分布式风电场的配电网电压波动分析及多目标抑制策略。首先,分析了风电机组恒功率因数、恒电压和恒无功功率3种控制方式对电压波动抑制的影响,并建立其数学模型。其次,分析风参数和电网参数对电压波动的影响规律。然后,提出依靠风电机组的多目标电压波动抑制策略,在现有风电机组控制方式基础上,添加辅助电压波动抑制环节,通过快速控制并网点与电网的无功交换功率来抑制电压波动。最后,通过算例分析证明了所提策略可有效抑制并网点和传输线路的电压波动。

    2015年12期 v.39;No.385 3414-3420页 [查看摘要][在线阅读][下载 523K]
  • 大规模风电集中接入电网的自组织临界态辨识指标提取

    李明;唐晓军;但扬清;蔡万通;刘文颖;

    大规模风电接入电网后,极大地改变了电网的网络结构和潮流分布,尤其是其出力大小的波动,直接加剧了电网趋于自组织临界态的进程,电网发生负荷丢失的连锁故障风险随之上升。在深入分析含大规模风电集中接入对电网自组织临界态影响的基础上,提出了风电波动熵概念,以表征大规模风电集中接入对电网自组织临界态的影响。通过仿真分析可知,所提出的风电波动熵指标能够很好地表征含大规模风电集中接入对电网自组织临界态的影响,可作为含大规模风电集中接入的电网自组织临界态辨识的物理指标之一。

    2015年12期 v.39;No.385 3421-3426页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
  • 大型光伏电站静态电压稳定性分析

    杜潇;周林;郭珂;杨明;刘强;邵念彬;

    大型光伏电站装机容量的不断加大对并网点及站内关键节点的电压稳定性造成很大的影响。对此在考虑光伏阵列输出特性以及大型光伏电站内部集电线路、变压器、输电线路阻抗的基础上,建立了大型光伏电站的稳态模型。通过利用特征结构法对大型光伏电站静态电压稳定性进行分析,得出大型光伏电站静态电压稳定判据及稳定裕度,并通过算例进一步得出光照强度、运行功率因数、电网阻抗、装机容量等因素对大型光伏电站静态电压稳定性的影响以及光伏电站内部电压分布和内部电压薄弱节点。

    2015年12期 v.39;No.385 3427-3434页 [查看摘要][在线阅读][下载 465K]
  • 基于扩展QV节点潮流的光储联合日前计划

    刘泽槐;翟世涛;张勇军;杨家豪;刘文泽;

    针对光伏接入引起配电网电压波动以及供需失配的问题,储能是解决该问题的主要手段。文章根据光储配置点的特点扩展QV节点以对其节点特性进行合理的描述,并通过修改牛顿法雅可比矩阵子块阶数,实现对含QV节点潮流的求解。进一步,以并网点电压控制为核心思想,以抑制各节点电压波动偏移为目标,构建光储联合日前计划。利用含QV节点的潮流计算,控制光储并网点电压,同时考虑储能输出功率有无超越限值2种场景。若超越限值,通过节点类型变换进行处理求解,由此获取各节点电压曲线以及光伏储能的协同输出功率曲线,并与不配置储能方案、光储联合输出功率限值模式方案进行综合比较,结果表明文中所提出的策略在抑制电压波动、间接改善潮流、实现削峰填谷等方面均有显著的效果。

    2015年12期 v.39;No.385 3435-3441页 [查看摘要][在线阅读][下载 3943K]
  • 基于配电网电能质量健康评估策略的分布式光伏接入方法

    左伟杰;马钊;周莉梅;袁海文;宋德祥;

    分布式光伏发电是波动性电源,接入后容易造成电网电能质量超限。为解决该问题,提出基于配电网电能质量健康状况的分布式光伏发电接入方法。选用电流总谐波畸变率、电压偏差和电压波动作为表征配电网电能质量健康状况的关键特征量,在分析分布式光伏发电接入对其造成影响的基础上确立评价关键特征量健康状况的模糊隶属函数;采用模糊评判准则确定配电网电能质量健康状况,从而给出分布式光伏发电接入方法。算例结果验证了所提方法的有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3442-3448页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K]
  • 无需互联通信的直流微电网实时功率协调控制策略

    欧阳丽;周丽红;何海斌;

    通常直流微电网通过双向DC-AC变流器与交流电网互联,并利用该变流器控制直流母线电压恒定,维持系统内功率平衡。若发生交流电网故障、DC-AC变流器限流运行或故障退出等工况将导致直流微电网失去功率平衡单元,而仅依靠其上层能量管理和集中控制系统,无法快速实现系统内的功率协调控制,影响系统稳定运行。为此,提出一种基于无互联通信的直流微电网实时功率协调控制策略,使系统中各单元具备即插即用功能。直流微电网在不同运行状态下,系统中任一单元根据公共直流母线电压信号平滑切换其接口变流器控制模式。各单元在切换过程中不仅保持控制结构不变,而且根据当前运行状态自适应地调整其下垂曲线,在主动参与直流电压调节和系统功率平衡的同时,能保证系统中多个功率平衡单元(尤其是储能单元)之间的功率合理分配。最后在包含光伏、储能单元、双向DC-AC变流器和直流负荷的典型低压直流微电网中,通过Matlab-Simulink仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3449-3456页 [查看摘要][在线阅读][下载 513K]
  • 基于温控负荷控制技术的新能源优化利用方法

    王东;曾沅;穆云飞;王莹;

    分布式电源包含风、光等新能源发电,其发电功率具有间歇性和不确定性,给微网中新能源的优化利用及其运行控制带来一定的困难。传统的微网运行控制思路是依靠蓄电池等储能设备作为主要控制手段,建设和使用成本均较高,难以推广。为此,引入需求侧响应,提出了一种基于改进coloredpower算法的加权系数排队算法,可用于直接控制家居环境常见的空调、热泵等温控负荷参与需求侧响应,进而实现微网的优化运行控制。加权系数排队算法允许用户根据自己的喜好和需要选择负荷设备的响应程度,既能够保证控制效果,又兼顾了用户的舒适度与公平性。以社区级并网运行的微网为例,对1000台家用空调设备进行仿真控制,结果表明了算法的有效性和正确性。

    2015年12期 v.39;No.385 3457-3462页 [查看摘要][在线阅读][下载 2450K]
  • 直流微电网节点阻抗特性与系统稳定性分析

    刘晓东;胡勇;方炜;刘雁飞;

    由于直流微电网系统阻抗的复杂性易导致系统稳定性恶化,为此从直流微电网的结构特点入手,给出了一种基于直流微电网节点阻抗特性的系统稳定性分析方法。在考虑线缆阻抗的前提下,把系统支路简化为包含虚拟阻抗的诺顿等效电路,并分析了线缆电感参数对支路输出阻抗特性的影响。然后,从系统节点和支路阻抗模型出发,建立了一个简单直流微电网系统的节点导纳模型和导纳矩阵。利用系统的节点导纳矩阵,易求取系统的任意节点阻抗。最后,利用节点阻抗特性完成了对系统稳定性的判定,且通过仿真验证了所提方法的有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3463-3469页 [查看摘要][在线阅读][下载 1404K]
  • 无需虚拟正交量的单相并网逆变器矢量控制

    亓才;王萍;贝太周;王慧慧;李楠;

    同步旋转坐标系下的PI控制已经在三相系统中得到了广泛的应用。然而,对于单相并网逆变器,由于主电路缺少一个自由度,无法直接通过传统坐标变换将交流量转换成直流量。传统的解决方案是通过将实际物理量延时1/4个电网周期构造虚拟正交量,该方法会恶化系统的动态响应。通过分析并网电流交流量与直流量之间的关系,构建了一种基于变步长最小均方算法的静止/旋转坐标变换策略,无需构造虚拟正交量。在所提策略的基础上增加了预测环节,提高了系统的动态响应速度。仿真与样机试验验证了所提控制策略的有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3470-3476页 [查看摘要][在线阅读][下载 666K]
  • 改进型Z源逆变器的并网控制策略

    林宏健;苏宏升;

    针对传统Z源拓扑所存缺陷,提出一种改进型Z源拓扑。该拓扑中,用耦合电感代替传统结构中与电源正极相连的电感,阻抗网络相对于三相逆变桥位置发生改变;此外在直流链处增加全控型IGBT器件,用于单独插入直通零矢量。分析其在电压型和电流型模式的工作状态可知:相比于传统Z源逆变器,在电压型模式工作时,该拓扑可实现更高的电压增益,稳态时电容电压应力更低且不存在启动冲击电流,逆变侧输出电压波形质量更高;在电流型模式工作时,其启动压降较低,逆变侧输出电流波形质量较高。最后为实现对该逆变器的并网控制,在两相旋转坐标系下建立系统数学模型,运用两电流环和一电压环实现其高功率因数并网。算例结果验证了所提策略的有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3477-3484页 [查看摘要][在线阅读][下载 792K]
  • 基于最大流最小截集定理的解列断面搜索方法

    夏成军;陈翠琼;涂亮;门锟;

    如何在系统发生失稳后快速寻找最优解列断面,是实施主动解列需要解决的重要问题。为解决系统规模增大而引起求解过程中的非确定性多项式难题,提出一种基于最大流最小截集定理的最优解列断面搜索方法。首先根据系统失步后发电机的分群信息,以最大流最小截集定理为依据构造容量网络;然后利用Ford-Fulkerson标号法缩小解列断面搜索空间;最后以不平衡功率最小为约束确定最优解列断面。通过新英格兰39节点系统算例验证了该方法的有效性及快速性。

    2015年12期 v.39;No.385 3485-3490页 [查看摘要][在线阅读][下载 501K]
  • 计及汇聚特性的光伏电站群集中外送输电容量优化配置方法

    崔杨;李焕奇;严干贵;张节潭;穆钢;王茂春;

    由于光伏发电功率的波动性、间歇性等特点,按光伏电站群总装机容量来规划其外送输电容量,很可能造成输电容量的过度配置,必须充分考虑光伏功率整体波动性的影响。基于光伏电站实测功率数据对光伏功率汇聚特性进行了分析,构建了计及天气变化、汇聚特性等因素的光伏电站群等值功率模型,并在此基础上提出一种光伏电站群外送输电容量的优化配置方法。该方法以光伏电站群外送输电工程综合收益最大化为目标,包含了输电收益、输电线路建设成本及可能由于阻塞造成的"弃光损失"等因素。算例结果表明,与按装机容量等额配置外送输电容量的全容量法相比,所提方法可显著提高输电线路利用率及输电工程综合收益。

    2015年12期 v.39;No.385 3491-3496页 [查看摘要][在线阅读][下载 604K]
  • 考虑风电和光伏发电影响的电力系统最优旋转备用容量确定

    殷桂梁;张雪;操丹丹;刘静文;

    随着风电和光伏发电并网规模的不断增大,传统旋转备用容量的确定方法已不能满足电力系统安全运行的要求。为此,建立了计及系统可靠性和经济性的机组组合优化模型,同时充分考虑了负荷、风电和光伏发电输出功率的预测误差以及常规机组的故障停运。采用序列运算理论对这些不确定因素进行处理,将不确定性以概率的形式综合考量,并将其引入到目标函数的计算中,能够直观体现系统运行的风险程度,从而联合优化了发电机组的出力计划和旋转备用容量。提出了采用基于离散粒子群和细菌群体趋药性的混合智能算法对模型进行求解,结合序列运算,提高了模型的求解速度和解的最优性。最后,以加入风电场和光伏电站的IEEE 10机39节点系统为算例进行仿真研究,结果验证了所提优化模型及算法的正确性和有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3497-3504页 [查看摘要][在线阅读][下载 712K]
  • 广义电源多目标优化配置与运行

    潘超;孟涛;蔡国伟;尹杭;刘旭;

    基于分解协调原理建立了含广义电源的主动配电网多目标优化配置与运行的双层规划模型,上层模型通过网损灵敏度矩阵确定广义电源的最佳安装位置与初始容量;下层模型根据投资与运行经济性、系统电压偏差及环境污染效应建立多目标优化数学模型以确定广义电源的最佳出力。考虑源荷波动的不确定性因素,提出一种内嵌半不变量随机潮流的-粒子群智能优化算法进行多目标优化运行计算。PG&E-69节点系统算例仿真表明,广义电源的合理配置与优化运行在有效提高分布式电源渗透率的基础上能够减少网络损耗并改善系统运行电压水平,且从概率的角度对电压、网损进行评估,为电网规划运行提供辅助决策。

    2015年12期 v.39;No.385 3505-3512页 [查看摘要][在线阅读][下载 802K]
  • 考虑基态?差异化特征的台区无功优化配置策略

    欧阳森;陈欣晖;

    针对中国台区数量庞大、无功特点差异明显而导致广大工程人员难以作出合理的无功配置决策的问题,文中设计了考虑基态–差异化特征的台区无功优化配置策略。首先,根据地域分布及负荷结构将台区分成城市、郊区、农村3种类型,同时建立了涵盖负荷特性和网架特征的台区电气特征指标体系,并据此设计各类台区的无功配置基态模型;然后以投资回收期最短为目标函数进行台区杆上无功补偿的优化研究,并计算基态模型的最优无功配置率即初始值;最后通过拟合各电气特征指标与最优无功配置率的相关系数,基于初始值进行修正得到随机台区的无功配置方案,从而形成覆盖不同台区特性的各类型台区无功优化配置策略。实例分析验证了该策略的合理性和有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3513-3519页 [查看摘要][在线阅读][下载 848K]
  • 适合我国国情的智能电网评价指标体系及计算方法

    赵良;李立理;何博;张义斌;

    在分析国内外智能电网发展现状的基础上,针对智能电网区别于传统电网的高效性、适应性、互动性3个方面特点,深入研究了我国智能电网评价指标和计算方法。从准确反映电网设备利用效率的角度,提出智能电网设备利用率上限值、实际利用率、相对利用率等高效性指标计算方法。根据系统性和独立性原则,从智能电网发电、输电、用电3个环节入手,全面分析智能电网环境效益,提出基于智能电网节能减排效益评价的适应性指标计算方法。从外部环境、盈利能力、社会贡献、市场状况、业务基础、人员技能等6个维度,提出基于智能电网增值服务评价的互动性指标。所提指标体系可为进一步拓展与完善智能电网综合评价方法提供理论参考。

    2015年12期 v.39;No.385 3520-3528页 [查看摘要][在线阅读][下载 454K]
  • 含间歇性电源的电源规划方案综合评价

    钟嘉庆;赵楠;张晓辉;苏孝明;

    为了对含间歇性电源的电源规划方案进行全面、有效的评价,提出基于云模型多属性决策理论的电源规划方案综合评价方法。首先建立了含间歇性电源的电源规划综合评价指标体系,对规划方案的可靠性、间歇性电源接入能力、经济性、环保性进行综合评价。其次建立了权重集云模型,对指标重要性两两比较时采用重要性标度准则云模型,减少了决策者个人经验、主观因素对权重确定的影响;建立了准则集云模型,使等级边界具有模糊性和随机性。在此基础上,提出一种评价矩阵云模型建立方法,采用稳定的具有倾向性的随机数表示各指标每个等级的隶属度,并将上述所建模型应用于含间歇性电源的电源规划方案综合评价。通过算例仿真,验证了该指标体系和综合评价方法的合理性及有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3529-3535页 [查看摘要][在线阅读][下载 545K]
  • 计及风资源约束的双天气模态海上风电系统可靠性评估

    鲁宗相;程丽娟;乔颖;杨文斌;孙长江;

    与陆上风电场相比,海上风电场运行条件恶劣,维修困难,对电气系统的可靠性要求更高。沿用常规的可靠性分析方法,仅仅考虑设备电气故障并不能完全反映海上风电场的可靠性水平。提出了一种考虑风资源约束的双天气模态风力发电机可靠性模型,利用基于邻接终点矩阵的最小路集/割集算法完成了从风电机组到集电系统、海上汇集站、输电线缆、岸上变电站的海上风电系统全环节可靠性评估。算例分析表明,风资源约束对海上风电场可靠性的影响要大于电气元件故障的影响,而正常/恶劣的双天气模态更利于精确刻画海上风电系统的可靠性特性。

    2015年12期 v.39;No.385 3536-3542页 [查看摘要][在线阅读][下载 1542K]

智能用电技术

  • 面向私人电动汽车的城市公共充电网络运营服务能力评估方法与仿真研究

    夏露;刘畅;李斌;郑灵国;胡进永;马澄斌;

    针对城市公共充电网络运营服务能力能否满足私人电动汽车充电需求的问题,提出一种整体性仿真评估方法。首先确定影响因素,基于私人电动汽车在公共场所的充电需求、充电设施配置情况、充电设施覆盖半径等多种因素建立充电网络运营服务能力评估模型。其次根据城市电动汽车用户充电行为规律、出行规律分别进行快充、慢充的充电时间分布仿真。进而基于电动汽车及充电设施的数据进行计算,得出电动汽车充电网络一天内各小时的运营服务能力。基于此评估方法,以北京作为样本城市,获取北京公共充电设施数量、私人电动汽车数量进行计算,得到目前北京市区内公共充电网络运营服务能力,给出了充电设施建设缺口。最后建议北京的公共充电网络增加建设1.3倍的公共充电设施。

    2015年12期 v.39;No.385 3543-3548页 [查看摘要][在线阅读][下载 1113K]
  • 交通特性在电动汽车并网研究中的考虑

    梅杰;高赐威;

    电动汽车是可充放电电池和汽车的综合体,具备电池特性和交通特性。交通特性是电动汽车及其配套设施为满足用户出行需要和交通网络约束而具备的一系列性质的综合描述。电动汽车的首要用途是满足用户的出行需要,忽略交通特性的研究没有实际意义。电动汽车并网研究中,负荷预测、充电设施规划和充电控制策略,都需要考虑电动汽车的交通特性,尤其是电动汽车充电行为特性。此外,负荷预测还需要考虑电动汽车数量变化特性,充电设施规划还要考虑交通网络结构的影响。分析了电动汽车的交通特性,分别介绍了负荷预测、充电设施规划和控制策略研究中对交通特性的考虑方法,并对未来交通特性相关的研究重点进行了预测。

    2015年12期 v.39;No.385 3549-3555页 [查看摘要][在线阅读][下载 503K]
  • 多目标分层分区的电动汽车有序充放电优化控制

    李敏;苏小林;阎晓霞;张艳娟;吴富杰;李丹丹;刘孝杰;

    为解决住宅小区、充电站内充电设施无法同时为多辆电动汽车最优充电的问题,以低压直流多接口充电设施为优化研究对象,提出多目标、分层分区的有序充电优化控制模型,使得充电设施运营商的收益最高,同时配电网的网损最低,电压降落始终未越限,并能在配电网电压降落越限时紧急放电,最大限度减少电动汽车负荷对其他负荷的影响。在此基础上,采用序列二次规划算法和动态规划算法进行求解,通过IEEE 34节点算例分析验证了该模型和算法的有效性。仿真结果表明:有序充电控制策略的引入在减少网损和电压降落的同时,使得充电运营商的经济效益有较大增加,较好地满足了多方面的最优需求。分层优化增强了优化控制方案的实时性、可操作性、可扩展性,使之更易于工程应用。

    2015年12期 v.39;No.385 3556-3562页 [查看摘要][在线阅读][下载 829K]
  • 基于过程回声状态网络的电力用户用电模式分类研究

    杨劲锋;肖勇;马千里;阙华坤;王家兵;秦州;蒋佳军;

    电力时序数据的分类问题是数据挖掘领域中的一个研究热点。对电力用户模式分类可以帮助电网企业分析用户用电特性,实现差异化营销。在回声状态神经网络(echo state network,ESN)基础上引入过程神经元,提出一种用于电力时序数据分类的新型神经网络——过程回声状态网络(process echo state network,PESN)。该网络通过对连接权重进行函数化,实现函数域到实数域的映射。并针对权函数难以训练学习的问题,提出利用基函数的展开形式来逼近权函数的学习算法,从而将回声状态神经网络从时序预测领域进一步扩展到时序分类领域中。仿真实验结果证明,与传统时间序列分类算法相比,过程回声状态网络在用电模式分类实验中表现出了更好的效果。

    2015年12期 v.39;No.385 3563-3569页 [查看摘要][在线阅读][下载 512K]

自动化

  • 基于MMC的统一潮流控制器交流侧故障特性及保护方案

    郑涛;吴丹;宋洁莹;

    基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的统一潮流控制器(unified power flowcontroller,UPFC)是适应高压大容量输电的高度可控型灵活交流输电系统装置,其交流侧结构特点突出,故障影响不容忽视,对保护要求高。为此介绍了基于MMC的UPFC整体结构及工作原理,分析了交流侧几种典型故障的故障特性,考虑阀控制的影响。结合MMC-UPFC示范工程,指出变压器阀侧短引线单相接地故障过流程度低,差动保护可能灵敏度不足,并且,串联侧变压器网侧绕组直接串接在交流系统中,传统差动保护仅利用一端电流无法可靠反应绕组两侧的故障。针对上述问题,提出阀侧短引线差动保护采用两段式比率制动特性,以及利用网侧绕组等效电流并增加绕组差动的辅助判据构成改进的串联变压器差动保护,并且保证交流侧保护配置与阀控制保护协调配合。结合RTDS实时数字仿真结果,验证了保护方案的可行性。

    2015年12期 v.39;No.385 3570-3577页 [查看摘要][在线阅读][下载 576K]
  • 基于电压序量变化量的超高压混合线路故障测距方法

    姜宪国;李博通;张云柯;李仲青;

    超高压混合输电线路电缆区段及架空线区段线路参数不同,因此均匀线路测距方法无法使用。针对混合线路参数特征,提出了基于电压序量变化量的超高压混合线路故障测距方法。首先研究了混合线路沿线电压序量的快速计算方法。然后针对超高压架空线?电缆混合线路中的不对称故障,提出采用沿线负序电压幅值比较的故障位置定位方法;针对其对称故障,提出采用沿线正序电压变化量幅值比较的故障位置定位方法。EMTDC仿真表明所提算法计算速度快、测距精度高,不要求双端电气量同步,不受过渡电阻影响,且不存在伪根识别问题。

    2015年12期 v.39;No.385 3578-3583页 [查看摘要][在线阅读][下载 540K]
  • 接地极线路短路故障快速识别及故障测距研究

    束洪春;田鑫萃;张怿宁;

    直流接地极线路是从换流站的中性母线处引出,通过架设双导线并联的接地极引线连接到极址处,其极址电阻很小。从中性母线向接地极线路视入,接地极线路就是一个确定的多导体传输线(multiconductor transmission lines,MTL)系统,且其起端电压和起端电流可测,而基于反射原理的测距装置往往出现未能对接地极线路瞬时性故障进行及时捕捉、准确测距的情况。基于此,提出一种利用"构造方向电流"来快速判断接地极线故障,并选出故障接地极线的方法。对故障前数据进行小波变换,选其含有直流分量的小波系数来获取直流分量,实现极址电阻在线准确计算和监测。在接地极线故障正确选线和极址电阻准确计算的基础上,提出了基于π型等效线路模型的谐波分量阻抗测距方法。仿真和现场实测数据表明,该测距算法对于接地极线路近端故障有很高的测距精度。

    2015年12期 v.39;No.385 3584-3591页 [查看摘要][在线阅读][下载 944K]
  • 考虑电压测量误差的故障概率定位方法

    林芳;肖先勇;李国栋;汪颖;吕金炳;

    考虑到现有基于暂降信息的故障定位方法无法适应存在测量误差的情况,提出将传统故障点定位问题转化为故障概率分布峰值提取问题。由于当电压测量值含误差时无法直接根据解的实虚部范围排除非故障线路,提出可能故障线路逐次筛选方法以减少蒙特卡罗仿真次数;确定可能故障区间,并基于区间划分的方法计算测量值序列对各小段的置信度,得到可能故障区间的故障概率分布曲线,概率取得峰值处为最可能故障位置。利用故障定位结果可进一步评估未监测节点电压暂降。在10节点系统进行仿真,验证了文中故障概率定位方法的正确性和优越性。

    2015年12期 v.39;No.385 3592-3597页 [查看摘要][在线阅读][下载 3125K]
  • YNvd接线平衡变压器的电气分析与负序差动保护

    张艳霞;赵冉;张亚洲;高瑾;蒙高鹏;

    求解出YNvd平衡变压器三相系统序分量与两相系统序分量之间的关系,首次推导了变压器ab两相系统侧的序分量电压方程。在此基础上提出了反应YNvd平衡变压器不对称故障的负序差动保护并进行了理论分析。PSCAD搭建的YNvd变压器仿真模型验证结果表明,负序差动保护能够明确区分变压器内、外部故障,对内部不对称轻微匝间短路具有较高的灵敏性;变压器空载合闸,励磁涌流中负序分量小于正序分量,负序差动保护不易误动。

    2015年12期 v.39;No.385 3598-3602页 [查看摘要][在线阅读][下载 464K]
  • 基于S变换的输电线路故障快速选相方法

    刘栋;邹贵彬;王昕;高厚磊;马跃洋;

    传统选相方法无法满足超高速暂态量保护的要求,基于分析输电线路在不同故障类型下的模量特征以及两相接地故障下的三相电流波形特征,提出了一种新的输电线路故障快速选相方法。利用S变换提取各模分量在特定时间下的单一频率模相量,根据各模相量之间的关系确定故障类型;对于两相接地故障,则利用相电流积分区别故障相与非故障相。PSCAD仿真结果表明该方法能快速准确地选出故障相,不受故障位置、故障初始角和故障电阻等因素的影响。

    2015年12期 v.39;No.385 3603-3608页 [查看摘要][在线阅读][下载 1159K]
  • 面向配电网故障检测的无线传感网络可靠路由方法

    刘耀先;孙毅;武昕;韦磊;段泉圣;

    针对配电网故障检测系统对无线传感器网络路由可靠性要求较高的问题,设计了一种面向配电网故障检测的无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)拓扑结构,并提出了一种面向配电网故障检测的WSN可靠路由方法。其首先根据最小跳数路由方法为每一个节点分配值,之后在节点选择下一跳最优节点时考虑路径损耗以及能量损耗,并可以根据配电网故障检测业务合理调节权值来分配可靠性与能耗性的比重。仿真及实验结果表明,RRFD路由方法与传统路由方法相比,可靠性显著提高的同时有效降低了能耗,适用于配电网故障检测场景。

    2015年12期 v.39;No.385 3609-3614页 [查看摘要][在线阅读][下载 428K]
  • 基于复杂网络理论的电力通信网拓扑脆弱性分析及对策

    刘涤尘;冀星沛;王波;唐飞;

    为辨识电力通信网的结构脆弱性并提出针对性的保护措施,基于复杂网络理论,分别对华中5省1市的电力通信网进行建模、拓扑统计特性分析,并从连通性和网络效率2个角度进行了脆弱性评估,指出各省市电力通信网具有无标度网络的特点:在随机攻击下具有较强的鲁棒性,在蓄意攻击下十分脆弱。在此基础上,提出了高度数节点保护策略和低度数节点加边策略以改善电力通信网的结构脆弱性。将上述策略应用于华中各省市电力通信网,取得了较好效果,从而证实了该策略的有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3615-3621页 [查看摘要][在线阅读][下载 706K]
  • 应用IEEE 1588的配电网终端队列时延不对称通信路径的时钟同步补偿算法

    钱超;徐迅;梅军;喻洁;郑建勇;王勇;稽文路;张明;

    随着配电网对设备之间的同步性要求日益增高,IEEE1588精确时间协议(precision time protocol,PTP)以及网络时间协议(network time protocol,NTP)等定时协议要求对客户和服务器之间的通信路径延迟进行精确的测量,从而实现时间的精确同步。客户现场的精确时间估算是基于一种假设,即网络的物理传播时间的前向和后向时延是相等的,或者说它们之间的差异之前就已进行了相应的校准的。除了物理链路的延迟,通道上的交换/路由设备将引起定时分组排队时延。然而,该队列时延通常在前向和后向上一般并不同,因此引入了由排队引起的不对称(queue-induced asymmetry,QIA)算法作为解决主从时钟间时间误差不对称的方法。提出了一种易于应用于现有的网络设备中且不需要任何路径定时支持的基于QIA补偿的新算法,并基于OPNET仿真平台对该算法的路径时延和时间偏差进行了对比分析,充分证明了其优越性。

    2015年12期 v.39;No.385 3622-3626页 [查看摘要][在线阅读][下载 498K]
  • 一种改进的GOOSE报文HMAC认证方法(英文)

    王智东;王钢;许志恒;童晋方;石泉;

    IEC 62351标准建议GOOSE报文采用HMAC方法以保证报文完整性,但由于没有考虑报文心跳机制和具体的报文特点,GOOSE报文直接应用HMAC的经典方法的效率并不高。提出将GOOSE报文的常变内容移到报文末端位置进而生成验证码的效率改善方法。该方法根据相同的GOOSE报文内容在哈希函数压缩过程中有相同输出结果的特性,使得同一系列的重发报文可以直接利用第一个GOOSE报文的相同内容运算得到的结果,节省了HMAC方法中大部分的运算时间。文中进而讨论了影响网络带宽的GOOSE报文认证码长度在电力实际通信环境下的优化。嵌入式平台测试结果表明文中方法的高效性,采用OPNET软件仿真不同的GOOSE报文认证码长度对带宽的影响。

    2015年12期 v.39;No.385 3627-3633页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K]

高电压技术

  • GIS中VFTO、VFTC统计特性试验和仿真方法研究

    段韶峰;赵琳;李志兵;詹花茂;李成榕;姚林志;

    针对现有的特快速瞬态过电压(very fast transient over-voltage,VFTO)仿真模型,未考虑实际开关触头间隙击穿电压曲线、击穿电压随机性、工频初始相位随机性等因素,不能准确反映开关动作全过程中VFTO、特快速瞬态电流(very fast transient current,VFTC)的统计特性的问题,首先,建立了252 kV特快速瞬态试验回路,进行了数百次隔离开关分/合闸操作试验,通过统计分析获得了隔离开关触头间隙击穿电压随开距的变化曲线;其次,结合双指数型高频电弧电阻模型,建立了试验平台的暂态仿真电路,并采用基于Matlab控制EMTP/ATP的方式和变步长技术,实现了隔离开关分/合闸全过程的高效准确仿真;最后,利用N-W回归算法获得了实测和仿真中VFTO、VFTC波形的统计特性。研究结果表明:2个统计特性吻合良好,验证了该仿真方法的有效性。

    2015年12期 v.39;No.385 3634-3640页 [查看摘要][在线阅读][下载 1212K]
  • 基于ANSYS?免疫算法的超导可控电抗器档位容量优化设计

    陈柏超;余长厅;魏亮亮;薛钢;胡南南;任丽;袁佳歆;

    针对超导可控电抗器(superconducting controllable reactor,SCR)档位容量设计困难的问题,提出一种基于ANSYS-免疫算法的超导可控电抗器档位容量优化的新方法,该方法通过ANSYS参数化设计编程语言,将免疫算法嵌入到有限元软件ANSYS中,使得数学优化与电磁计算同步进行。首先,在充分考虑了SCR的特殊结构及其复杂磁路的条件下,采用ANSYS有限元场路耦合方法保证电磁场计算的精度,同时利用免疫算法良好的收敛速度及寻优能力,提高了优化计算的效率;其次,通过2个算例对文中所提出的设计方法和传统设计方法比较了计算效率和精度;最后,研制了一个380 V/30 kvar超导可控电抗器样机,并进行了详细的实验研究,仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。

    2015年12期 v.39;No.385 3641-3648页 [查看摘要][在线阅读][下载 2067K]
  • 330kV双回复合杆塔的电场分布与均压特性

    王青于;王浩然;杨熙;王加龙;彭宗仁;

    330 k V双回复合杆塔的结构复杂,均压、均场问题突出,为了深入研究其电场分布与均压特性,应用三维有限元分析软件ANSYS,采用程序化静态分析方法和谐响应分析方法,计算了复合杆塔各组成构件承受电压随时间的变化规律,分析了大地、导线等因素对复合杆塔电位分布的影响规律,优化了复合杆塔的横担部分与塔身部分各关键位置的电场分布。研究结果表明:330 k V复合杆塔在原设计的基础上配置合理的均压屏蔽装置能使其电位分布合理,电场分布处于可控范围。

    2015年12期 v.39;No.385 3649-3655页 [查看摘要][在线阅读][下载 4019K]
  • 融冰绝缘地线架设对变电站接地网的安全影响分析

    陈奎;吴广宁;曹晓斌;李瑞芳;易志兴;罗蜀彩;

    为对地线进行直流融冰,地线进行了融冰绝缘化改造。地线绝缘化改造将会影响短路电流在变电站地网和地线中的分配,从而影响变电站接地网的安全。利用ATP-EMTP软件建立地线融冰绝缘化改造的变电站短路模型,研究了融冰绝缘地线架设对变电站地网安全的影响,并提出改进地网安全的措施。研究结果表明:融冰绝缘架设地线将会导致变电站地网分流系数增大,从而影响变电站的接地安全;融冰绝缘架设地线的地网分流系数变化主要受变电站接地电阻和输电线路进出回路数影响;对于地网分流系数设计小于50%的变电站,应重新校验地线绝缘化后的跨步电压和接触电压;变电站附近杆塔的地线接地可有效提高变电站地网安全性能,最佳接地杆塔基数为6~8基。

    2015年12期 v.39;No.385 3656-3662页 [查看摘要][在线阅读][下载 947K]