电网技术

大规模新能源并网系统振荡稳定性及安全运行

  • 新能源并网系统引发的复杂振荡问题及其对策研究

    李明节;于钊;许涛;贺静波;王超;谢小荣;刘纯;

    介绍了风电机组并网引发的振荡事件,总结了由大规模电力电子变流器接入电网引起的振荡稳定性问题。在此基础上,结合在新疆哈密次同步振荡事件上的理论分析和工程实践,分析了大规模新能源接入电网后存在的振荡风险、面临的技术挑战以及目前的工程解决方案,从理论研究和工程技术2方面提出了下一步的研究方向。

    2017年04期 v.41;No.401 1035-1042页 [查看摘要][在线阅读][下载 758K]
  • 电力系统次同步谐振/振荡的形态分析

    谢小荣;王路平;贺静波;刘华坤;王超;占颖;

    近年来,大量可再生能源机组通过变流器接入电网,导致新型次同步谐振/振荡(SSR/SSO)现象的出现。但这些新SSR/SSO难以纳入已有的分类框架,因此有必要重新对SSR/SSO形态进行审视和分类。文章首先回顾了SSR/SSO的发展历程和已有的形态分类;然后以SSR/SSO模式的主导来源和机网相互作用方式为划分依据,尝试提出一种新的形态分类方法,以涵盖近年来大量出现的以变流器与电网相互作用为特征的新型SSR/SSO现象;通过实例分析了风电机组参与的新型SSR/SSO的形态特征,最后讨论了多形态SSR/SSO的共存与相互作用,旨在为进一步理论研究与工程实践提供了参考。

    2017年04期 v.41;No.401 1043-1049页 [查看摘要][在线阅读][下载 518K]
  • 大规模风电场并网系统次同步振荡研究综述

    王伟胜;张冲;何国庆;李光辉;张剑云;汪海蛟;

    在大规模风电场并网系统中,经串联补偿、弱交流系统或HVDC并网均有可能引发风电机组的次同步振荡,但产生机理与相关特性各不相同。文章首先介绍了大规模风电场经串联补偿、弱交流系统或HVDC并网系统产生次同步振荡的机理,分为次同步谐振、装置引起的次同步振荡、次同步控制相互作用3个类型;然后论述了分析大规模风电场并网系统次同步振荡的主要方法,包括频率扫描分析法、特征根分析法、复转矩系数法、时域仿真法、阻抗分析法以及幅相运动分析法等;在此基础上归纳总结了次同步振荡的抑制措施,包括改变电气参数、附加阻尼控制、附加滤波装置;最后对于大规模风电场并网系统次同步振荡问题未来的研究方向予以展望。

    2017年04期 v.41;No.401 1050-1060页 [查看摘要][在线阅读][下载 565K]
  • 并网逆变器复合电流环引起次/超同步振荡机理研究

    王晖;李莹;李文锋;王超;刘明松;杨大业;

    针对我国电力系统中的并网逆变器引起的次/超同步振荡现象,以单逆变器经阻抗并理想电源的典型系统为例进行分析。由于锁相环动态和较大电网电抗的存在,单逆变器并网系统电流环存在dq轴耦合。将dq轴统一考虑,建立了单逆变器并网系统的复合电流环模型。复合电流环中存在正反馈作用,该反馈与锁相环、电流控制器、系统运行点、电网电抗和滤波电抗等多个因素相关,若匹配不当则可能造成振荡或失稳。使用根轨迹法对上述因素对系统稳定性的影响进行分析,探讨了通过适当调整并网逆变器控制参数来抑制振荡的方法。通过时域仿真验证了复合电流环的准确性,同时验证了调整电流环控制参数抑制次/超同步振荡的效果。最后,对复合电流环模型的应用进行了展望。

    2017年04期 v.41;No.401 1061-1067页 [查看摘要][在线阅读][下载 377K]
  • 风光储联合电站有功控制的响应迟滞“拖尾现象”分析与改进

    武晗;鲁宗相;白恺;刘汉民;吴林林;乔颖;

    风光储联合电站集合了风电、光伏和储能单元等不同种类电源,其有功协调控制是电站运行的关键技术。实际运行中出现了有功控制的响应迟滞"拖尾现象",即电站有功指令下达后,各类型电源响应时间参差不齐,整体呈现拖尾延时和控制量响应误差大的现象。论文根据风光储联合电站的分层控制结构和通信系统特点,开展了全站和3个风电机组群的有功控制试验,分析了电站的出力特性和响应迟滞"拖尾现象"产生的主要原因。进一步从有功指令分配、指令周期调整和储能子站利用3个方面提出了风光储联合电站有功控制的改进策略,并仿真验证了其对"拖尾现象"的改善效果。

    2017年04期 v.41;No.401 1068-1076页 [查看摘要][在线阅读][下载 707K]
  • RSC扰动分量与转差频率耦合引起的DFIG定子间谐波电流解析模型

    廖坤玉;陶顺;姚黎婷;肖湘宁;杨琳;贺静波;

    研究双馈风机(double fed induction generator,DFIG)的间谐波产生机理和传变规律对于分析风电的次同步振荡和电能质量问题兼具理论必要性和工程迫切性。为此,文章考虑转子侧变流器(rotor side converter,RSC)在逆变侧产生的扰动电压分量,根据双馈风机的稳态电压方程和磁链方程,构建了DFIG间谐波等效电路数学模型;通过坐标变换将转子与定子电气量统一于同步速dq旋转坐标系中;然后经推导和坐标反变换建立了RSC扰动分量与转差频率耦合引起的DFIG定子间谐波电流解析模型。在PSCAD平台上搭建双馈风机并网算例,仿真结果验证了该模型的准确性。最后利用该模型进行定量计算,分析了RSC扰动分量在DFIG中的传变规律和感应出的定子间谐波电流随风速变化的时变特性,从而为DFIG中定子间谐波电流的抑制奠定了基础。

    2017年04期 v.41;No.401 1076-1083页 [查看摘要][在线阅读][下载 3186K]
  • 高风电渗透率下的自适应低频减载策略研究

    李顺;廖清芬;唐飞;赵红生;邵尤国;

    针对风电迅猛发展和电源结构发生深刻变化的新形势,详细论述了高风电渗透率对低频减载实施效果的影响,并计及主要影响因素提出一种自适应减载策略以适用于高风电渗透下的电网。该策略通过对不平衡功率实施动态计算,来解决风电出力的波动影响和等值惯性时间常数难以解析计算的问题;考虑负荷特性来构建减载的选址定容模型,以改善减载后的频率恢复效果;合理应用减载轮次的闭锁判据,来有效降低负荷过切概率。将所提策略应用在高风电渗透率下的IEEE-39节点系统中,仿真结果表明,在多个故障场景下,所提策略能够及时获取频率变化率的阶跃特征,并对减载参数进行校正更新或者合理闭锁减载轮次,从而有效地保证了系统频率稳定性,具备较好的有效性和鲁棒性。

    2017年04期 v.41;No.401 1084-1090页 [查看摘要][在线阅读][下载 1985K]
  • 双馈风机下垂控制对系统小扰动功角稳定的影响机理分析

    王清;薛安成;张晓佳;沈卫刚;

    附加下垂控制可以改善双馈风机响应系统频率变化的特性,但同时将改变其与系统同步机动态特性间的耦合关系,进而影响系统小扰动功角稳定特性。针对该问题,文章用阻尼转矩分析法研究了双馈风机下垂控制对系统小扰动功角稳定的影响机理。首先从双馈风机下垂控制的基本原理出发,针对扩展两机系统,分析了风电接入点频率与系统同步机频率间的关系,进而采用阻尼转矩分析法揭示了双馈风机下垂控制影响系统小扰动功角稳定的机理。在此基础上,分析了下垂控制增益对系统小扰动功角振荡模式阻尼的影响特性及其与风机接入位置、同步机惯性时间常数的关系。最后,利用模态分析法验证了理论分析的正确性。分析结果表明,双馈风机附加下垂控制对系统振荡模式阻尼的影响性质和程度与双馈风机接入位置和系统同步机惯性时间常数的分布相关。

    2017年04期 v.41;No.401 1091-1099页 [查看摘要][在线阅读][下载 2824K]

直流输电与直流电网

  • 特高压交流和直流输电系统可靠性与经济性比较

    彭吕斌;何剑;谢开贵;汤涌;胡博;易俊;李江山;贺庆;

    文中量化对比分析了特高压交流和直流输电系统的可靠性与经济性。首先,分别将特高压交流、直流系统划分为不同的子系统,基于状态枚举法,计入元件备用影响等,分别建立了各子系统可靠性评估模型,其次,结合各子系统间的故障逻辑,分别建立了特高压交流和直流系统多状态可靠性评估模型,并采用状态枚举法求解。然后,综合计入投资、运维、输电损耗和停电损失费用等,建立了二者的经济性评估模型。最后,通过算例对比分析了二者的经济性和可靠性,结果表明:在相同输电距离下,交流系统的强迫能量不可用率低于直流系统;当输电距离超过1300 km时,交流系统的等效停运率大于直流系统;在不考虑停电损失费用的情况下,当输电距离小于1300 km时,交流系统经济性更优,反之则直流系统更好;若计入停电损失,在合理的输电距离范围内,交流输电经济性优于直流。

    2017年04期 v.41;No.401 1098-1107页 [查看摘要][在线阅读][下载 655K]
  • 适用于直流电网的LCL谐振式模块化多电平DC/DC变换器

    王新颖;汤广福;魏晓光;马春艳;高阳;肖湘宁;

    针对直流电网中不同电压等级线路的直流互联需求,结合隔离型模块化多电平DC/DC变换器和绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)直串型LCL-DC/DC变换器的拓扑优点,提出了一种LCL谐振式模块化多电平DC/DC变换器拓扑。首先,介绍了该变换器电气拓扑,并分析了其工作原理,包括运行方式、功率传递机理等;其次,从功率传递和谐波抑制等角度提出了该变换器中LCL谐振网络的参数设计方法;然后,提出了适应于该变换器的控制保护策略,保证在不同功率传递下实现两侧模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的零无功传输以及直流故障电流的迅速抑制;最后,在Matlab/Simulink中对所提拓扑及其控制保护策略进行了仿真验证。结果表明:根据LCL设计方法得到的电气参数能够满足装置的控制需求,所提控制策略在潮流反转、输入电压突变等工况下具有较好的静态和动态性能,且保护策略能够抑制直流侧的短路故障电流。

    2017年04期 v.41;No.401 1106-1114页 [查看摘要][在线阅读][下载 4754K]
  • 特高压直流输电线路内过电压仿真及机理分析

    董鹏;朱艺颖;习工伟;王薇薇;刘翀;胡涛;黄少锋;

    ?1100kV特高压直流输电工程是目前全球电压等级最高,输电线路最长,输电规模最大的直流输变电工程。电压等级的提高对直流系统的过电压与绝缘配合提出了更高的要求。依托准东—华东?1100kV特高压直流输电工程,针对不同工况下直流线路过电压沿线分布特性和内过电压水平进行了详细的电磁暂态仿真计算,尤其对不同直流滤波器进行了详细仿真计算。根据波传播理论及电磁暂态计算方法对过电压产生机理进行了深入剖析,指出了换流站端部阻抗为影响线路过电压分布的关键因素。提出了安装线路避雷器降低直流线路内过电压水平的具体措施和效果。文章为直流线路过电压的研究提供了分析方法,研究结果已经为?1100kV准东—华东特高压直流工程的设计和建设提供了技术依据。

    2017年04期 v.41;No.401 1114-1123页 [查看摘要][在线阅读][下载 3614K]

主动配电网关键技术研究与示范

  • 基于Fourier-Legendre级数展开的主动配电网储能容量优化

    韩为超;刘俊勇;刘友波;向月;杨嘉湜;陈龙;李斌;

    主动配电网中储能运行过程具有明显的时序特性,尤其在细分运行时段或考虑储能组数配置的优化问题中,决策变量的维数急剧增加,加剧了模型问题求解难度。针对这一问题,提出一种对储能的能量状态(state of energy,SOE)进行Fourier-Legendre级数展开的容量优化方法。首先,通过Fourier-Legendre级数展开的方法建立储能的模型,优化展开项的系数,由此得储能SOE的连续化函数表达式。其次,考虑分布式电源(distributed generation,DG)出力不确定性,建立了同时以DG消纳和削峰填谷为目标的机会约束模型。由此,求解出主动配电网不同运行状况下储能充放电功率和储能电池容量。通过算例验证了所提方法的快速性和有效性,并分析了储能电池容量、风光渗透率、网络电压分布状况等的相互作用。

    2017年04期 v.41;No.401 1123-1133页 [查看摘要][在线阅读][下载 1044K]
  • 基于面板数据有序聚类的主动配电网规划场景降维技术

    刘洁颖;刘俊勇;黄媛;刘友波;高红均;庄丹;马铁丰;

    研究了基于面板数据的含分布式电源(distributed generator,DG)的主动配电网规划场景的降维技术。首先,对主动配电网的中长期规划进行时序模拟,将负荷按不同的类型建立其增长的时序数学模型,在考虑光伏、风电等DG容量自然增长的前提下采用自回归-滑动平均(auto regression-moving average model,ARMA)模型建立时序模型;然后,引入统计学中的变点理论分别建立DG和负荷的时序分区子场景,最后通过综合变点理论对上述时序场景进行融合,分段抽取出典型时序场景。仿真表明,有序聚类可以有效体现不同时间尺度上负荷以及DG的增长运行情况;通过搜寻变点,能将模拟出的近百万个中长期时序场景有序地聚类成14个连续时间场景,大大削减了场景个数,提高了效率。

    2017年04期 v.41;No.401 1132-1138页 [查看摘要][在线阅读][下载 3607K]
  • 基于历史数据挖掘的配电网态势感知方法

    黄蔓云;卫志农;孙国强;臧海祥;黄强;

    随着主动配电网的建设与发展,利用大量的历史数据深度挖掘配电网状态信息,快速、准确地获得配电网实时运行状态和未来发展趋势成为目前亟待解决的问题。文章提出一种基于历史数据挖掘的配电网态势感知方法。该方法为传统状态估计器提供了新的虚拟量测信息,且对配电网未来趋势进行态势预测。仿真结果表明,该态势感知方法不仅提高了配电网三相状态估计的收敛速度和收敛精度,且为配电网调度提供了准确的预测信息,为自动智能调度体系实现主动、快速、预防控制提供了技术支撑。

    2017年04期 v.41;No.401 1139-1145页 [查看摘要][在线阅读][下载 655K]

电力系统

  • 交直流柔性协调控制技术在华中电网的应用

    邵德军;徐友平;赵兵;奚江惠;潘晓杰;吴萍;刘长义;姜国庆;胡扬宇;

    随着特高压大规模输电快速发展,交直流相互耦合愈加紧密,电网安全稳定问题凸显,安控措施量大,迫切需要适应于交直流混联大电网的安全稳定控制技术。交直流柔性协调控制技术是利用多回直流功率紧急控制,通过交流系统与直流系统相互配合,降低大容量直流故障冲击,提升系统振荡阻尼水平,替代或减少受入直流闭锁故障后电网切负荷量,该技术在华中电网得到了成功的工程应用。文中针对华中电网运行存在的实际问题,基于多直流协调控制理论和时域仿真,构建了交直流柔性协调控制系统,现场试验结论验证了该系统对于提高电网输电能力和安全稳定运行裕度的有效性。

    2017年04期 v.41;No.401 1146-1151页 [查看摘要][在线阅读][下载 688K]
  • 华北电网蒙西外送通道广域阻尼控制系统研究

    梁浩;江长明;赵峰;谢欢;徐英;贾琳;高洵;

    针对华北电网年度运行方式计算中蒙西外送通道潜在低频振荡问题,在RTDS中搭建华北电网等值模型,并建立了广域PSS阻尼控制系统物理仿真平台。该平台由控制服务器、PMU单元、控制单元、功率放大器组成,其中控制器采用区间频差信号和区域惯性中心角差信号作为反馈输入。介绍了该系统的整体方案、控制器设计思路、通讯延时处理等,并通过仿真试验表明,相比本地PSS控制,该系统能够显著抑制区域间低频振荡,有效改善华北电网系统阻尼。同时对PSS4B和SVC两种低频振荡抑制措施进行了初步分析与探究。

    2017年04期 v.41;No.401 1152-1159页 [查看摘要][在线阅读][下载 5833K]
  • 交直流混合电网的多智能体自律分散控制

    高扬;艾芊;郝然;张昭丞;Muhammad Yousif;

    针对交直流混合电网传统集中控制缺乏灵活性和鲁棒性的特点,以及分布式控制无法同时兼顾全局最优及响应速度等的不足,提出一种基于多智能体系统的交直流混合电网自律分散控制策略,即在多端直流的每个端子都设置一个智能体,构成多智能体系统,每个智能体都包含两个功能模块:全局信息获取模块和自主决策模块。采用这种控制策略时,上层优化问题与传统的电网调度问题相近,下层系统通过智能体之间以及智能体与系统间的交互、协调,实现群体妥协解。在仅有邻居换流站电压、频率等状态信息基础上,基于多智能体一致性控制实现各端换流站间有功功率的合理分配,平抑负荷波动。最后通过PSCAD仿真搭建典型的交直流混合电网验证所提控制策略的有效性及优越性。

    2017年04期 v.41;No.401 1158-1166页 [查看摘要][在线阅读][下载 1563K]
  • 随机矩阵理论在电力系统认知中的应用初探

    贺兴;艾芊;邱才明;章健;徐心怡;

    数据是智能电网建设的战略资源乃至主要驱动力。如何处理智能电网中呈现海量、多样、实时、真实等4个特征的4 Vs数据,并从中提取信息,是电力系统大数据建设所面临的核心问题。描述了大数据的特征和引入了随机矩阵理论作为基础,以及提出电力系统大数据的应用思路和架构。具体电力应用方面,介绍了所开发的早期事件发现、事件诊断和定位、相关性分析、可视化3D Power Map辅助展示等一系列功能。在此基础上,建立起以随机矩阵为理论基础,以数据为主要驱动力的电力系统认知体系框架,并探讨其与传统经典认知方案的区别。进一步设计案例考查了其对坏数据的鲁棒能力,其结果表明,随机矩阵理论这种工具可以有效地处理电网中的复杂数据,具有很好的学术研究意义和工程应用价值。另通过仿真算例验证了随机矩阵方案对数据异步的鲁棒性。

    2017年04期 v.41;No.401 1165-1173页 [查看摘要][在线阅读][下载 3292K]
  • 基于改进EEAC法的随机复杂多机系统的暂态稳定性分析

    黄通;王杰;

    随着电力系统接入元件的多元化以及各种电力电子技术的应用,电力系统的不确定性程度越来越严重,随机稳定性问题越来越突出,传统的确定性暂态稳定分析方法受到了严峻的挑战。提出了一种适用于分析随机复杂多机系统暂态性稳定性的改进的扩展等面积方法。首先建立了多机系统的随机微分方程模型,其次通过同调分群将随机多机系统等值为随机单机无穷大系统,最后构造含It?积分的加减速面积,用Heun算法求解系统的极限切除时间。与基于蒙特卡洛原理的数值仿真方法进行了对比,验证了该方法的正确性和快速性,并应用该方法对典型10机系统的极限切除时间进行了测算。最后用概率和统计方法对不同随机干扰强度下的极限切除时间进行了测算和对比。

    2017年04期 v.41;No.401 1174-1182页 [查看摘要][在线阅读][下载 663K]
  • 几种高阶收敛的Levenberg-Marquardt方法在潮流计算中的应用

    曹佳;徐潇源;严正;李禹鹏;杨增辉;冯楠;

    针对现代电力系统日益复杂的运行工况使得常规潮流算法面临不收敛的问题,在已有三阶和四阶收敛的改进Levenberg-Marquardt(LM)算法的基础上,通过不断引入LM近似迭代步,提出了2种高阶收敛的LM算法(五阶收敛的LM算法(LM5)、六阶收敛的LM算法(LM6))用于电力系统潮流计算。根据所提方法得到的最小二乘解,分析系统薄弱节点的相关信息,为电力运行部门潮流调整以及潮流收敛性的改善,提供有价值的参考信息。为了体现所提算法的收敛性和鲁棒性,将所提算法、牛顿法、二阶收敛LM法(LM2)、三阶收敛LM法(LM3)、四阶收敛LM法(LM4)分别在"良态"、"不同初始点位置"、"重负荷"、"小阻抗支路"、"线路或发电机故障"等工况下进行测试。算例表明:"良态"情况下,所提的高阶收敛LM算法具有迭代次数少、雅可比矩阵计算次数少的特点;"病态"情况下,在一定程度范围内,引入近似LM迭代步能够改善潮流收敛性,但超出该程度范围,不断引入近似LM迭代步对潮流收敛性的改善作用不明显。

    2017年04期 v.41;No.401 1181-1187页 [查看摘要][在线阅读][下载 580K]
  • 用于电力系统暂态稳定预测的支持向量机组合分类器及其可信度评价

    周艳真;吴俊勇;于之虹;冀鲁豫;郝亮亮;

    目前,利用数据挖掘方法进行电力系统暂态稳定分析的研究,所用数据集普遍存在失稳样本少的样本不均衡问题,且挖掘模型的参数选择困难,缺乏对预测结果可信度进行评价。针对以上问题,文章提出用于暂稳预测的支持向量机(support vector machine,SVM)组合分类器及其可信度评价方法。首先采用改进bootstrap抽样得到多个类别均衡的数据集,利用随机特征子空间技术进一步压缩数据集;然后用压缩后的数据训练得到多个SVM分类器,各SVM的参数在经验范围内随机选取;最后,通过综合多个SVM的概率输出,得到组合分类器的预测结果,并对结果可信度进行评价。通过算例分析表明,改进Bootstrap算法能够明显减少对失稳样本的漏判,所提出的SVM组合分类器具有较高的预测准确度和可信度。

    2017年04期 v.41;No.401 1188-1196页 [查看摘要][在线阅读][下载 819K]
  • 频变输电线路模型中的低阶拟合方法

    刘俊;郭瑾程;魏占宏;方万良;侯俊贤;项祖涛;

    对特征阻抗和传播系数的有理函数拟合是考虑参数频变的输电线路建模中的关键步骤。传统的模域输电线路模型采用的Bode渐近线拟合法会产生大量零极点,其中一部分对提高模型精度没有作用并会导致电磁暂态仿真中产生不必要的计算。为避免冗余零极点的产生,提出了一种应用于频变输电线路模型中的低阶有理函数拟合方法。首先对线路特征阻抗和传播系数进行低阶零极点定位,然后用非线性最小二乘法提高拟合精度,从而实现对特征阻抗和传播系数的低阶有理函数拟合。对比Bode渐近线法的拟合结果,低阶拟合方法能够在保证拟合精度的同时降低拟合函数的阶数,从而提高电磁暂态计算效率。

    2017年04期 v.41;No.401 1197-1203页 [查看摘要][在线阅读][下载 926K]
  • 考虑高压配网接线方式的综合电网可靠性评估

    和敬涵;邓晓洋;苗友忠;罗玮;雷为民;张沛;王小君;

    供电可靠性指标是监管和考核电网公司的重要指标。在配电网规划阶段,常通过计算配电网可靠性得到供电可靠性指标,而忽略了发输电网对配电网的影响,同时对高压配电网接线方式的影响分析不足。提出一种发输配综合电网可靠性评估方法。该方法将发输配电网分为3层:发输网层、高压配网层及中压配网层,分别进行可靠性评估,并通过将高电压等级网络可靠性评估结果作为低电压等级网络电源参数的方式进行可靠性指标传递。特别在处理高压配网层方面,提出了典型接线方式的可靠性计算方法,将发输网的可靠性指标有效地传递到中压配网层。以改进的RBTS及实际系统网络为算例进行评估模型验证,结果证明该方法能够考虑高压配网的转供能力,较为真实地反映电网可靠性水平,并且具有良好的可操作性和实用价值,可以用于实际的电网规划工作中。

    2017年04期 v.41;No.401 1204-1212页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K]
  • 基于模糊理论的计及元件危险性因子的N-2故障快速筛选法

    丁坚勇;朱天曈;田世明;周凯;潘明明;

    电网向大容量、高电压、长距离发展,使得电网规模日益扩大,电网故障的后果更为严重,电网的可靠性问题受到很大关注。在实际工程中,评估电力系统可靠性需要进行N-2故障检验,但此类计算相当复杂。对此,在模糊理论的基础上,提出了一种计及元件危险性因子的N-2故障快速筛选法,定义了元件危险性因子和N-2排序指标,通过调节其中的参数,可以在保证计算准确性的基础上,减少了需要检验的N-2组合数目,大大提高了计算效率。应用此方法对湖北省某地区工程实际电网和IEEE 39节点系统算例进行了N-2故障检验,并与其他N-2故障检验方法进行对比,验证了该方法的有效性。

    2017年04期 v.41;No.401 1212-1217页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
  • 基于幂迭代的电力系统模态谐振快速求解方法

    李朝阳;胡海涛;周毅;何正友;

    在谐波谐振分析方法中,模态分析方法可以揭示谐振频率、谐振幅度、谐振关键节点或位置等信息,得到了较快的推广和应用,但其计算效率尚有待提高。根据关键模态定义,即任一频率下的最大模态阻抗,只需求取每一个频率点处网络导纳矩阵的逆阵的最大特征值。采用幂迭代方法求取矩阵最大特征值及其对应的特征向量,通过采用新的迭代起始向量选取方法和迭代终止条件,有效减少了所需迭代次数;在优化方案中通过改进计算步长选择方法,进一步减少不必要的计算量。这些方法综合运用,获得了较高的计算速度。以IEEE 14母线系统作为算例,文中方法较一般模态分析方法计算速度提高了90%以上,验证了方法的有效性和高效性。

    2017年04期 v.41;No.401 1218-1224页 [查看摘要][在线阅读][下载 500K]
  • 基于泰勒级数的PV曲线求取及参变量选择分析

    吴成业;刘光晔;罗经纬;

    PV曲线是电力系统静态电压稳定分析的重要工具。应用泰勒级数法可快速求取计及无功约束时的PV曲线。针对以往文献在以功率参量为参变量时,泰勒级数在电压稳定临界点处不收敛的问题,研究了应用泰勒级数解决电压稳定问题时参变量的选择方法,证明了以电压模为参变量的可行性。推导了PV节点无功约束量关于功率参变量的泰勒解析式,由此可根据无功上限来预测无功越界时的系统功率参数值。建立了PQ节点有功功率关于电压模的泰勒级数,根据解析关系式可直接绘制负荷节点的PV曲线。最后通过对IEEE 30节点系统仿真验证了所提方法具有较快的计算速度和较高的计算精度。

    2017年04期 v.41;No.401 1225-1229页 [查看摘要][在线阅读][下载 488K]
  • 计及空调负荷群控制的源-荷协同优化调度模型

    刘萌;梁雯;张岩;刘杰;李宽;

    空调作为具有热存储特性负荷的典型,具有被纳入电力系统调度控制体系的潜能。设计了含可控空调负荷群的调度控制构架,提出了一种计及空调负荷群控制的源-荷协同优化调度模型方法。对基于多样性保持的空调负荷群控制策略的控制特性和参数进行深入分析,建立了负荷控制代价模型。在此基础上,建立计及空调负荷群控制的源-荷协同优化调度模型,模型是使电网运行过程中的发电成本最低、负荷控制代价最小的双目标优化问题,采用参考目标法将最小化负荷控制成本放到约束条件中,把双目标转换为单目标优化问题进行求解。IEEE 30节点系统的算例仿真结果验证了所提模型方法的有效性。

    2017年04期 v.41;No.401 1230-1238页 [查看摘要][在线阅读][下载 862K]
  • 基于推挽正激交交变换器的三相三线无功和谐波综合补偿装置分析

    师贺;李磊;管月;马爱华;郭健;

    传统有源电力滤波器(active power filter,APF)基于逆变器拓扑,直流侧采用大容量电解电容器组作为储能元件,容易损坏,且价格昂贵。提出一种基于推挽正激式高频隔离交交变换器(insolated high frequency push-pull forward AC-AC converter,IHF-PPFAC)的IL-APF(inverter-less APF)结构,无需储能装置。分析了基于偶次谐波调制技术(even harmonic modulation,EHM)的单相IHF-PPFAC综合补偿原理;对补偿注入电流进行傅里叶级数分解分析其频谱特性,发现EHM耦合问题并提出非相邻调制波的解决方案;提出三相IL-APF结构,并建立了数学模型;同时设计了逐次谐波补偿策略(successive harmonic compensation strategy,SHCS)的闭环控制方案。仿真和实验结果验证了IL-APF的可行性,新装置没有使用直流储能元件,并实现了补偿电容器和电网侧的电气隔离;具有无功和谐波的综合补偿功能,适用于三相三线平衡系统。

    2017年04期 v.41;No.401 1237-1245页 [查看摘要][在线阅读][下载 775K]

低碳电力技术

  • 含V2G的虚拟电厂双层逆鲁棒优化调度策略

    卢志刚;王荟敬;赵号;冯慧波;

    采用虚拟电厂(virtual power plant,VPP)实现对电动汽车入网(vehicle to grid,V2G)智能充放电和风力发电的打包管理。考虑风电入网和V2G的不确定性影响,建立含VPP的双层逆鲁棒优化调度模型。该模型内层以发电总利润最大为目标;外层考虑内层优化结果的鲁棒性和决策者要求,引入风电出力和V2G充放电功率的最优逆鲁棒指标(optimal inverse robust index,OIRI),以此来分析风电消纳水平和V2G充放电功率之间的极限制约关系。采用网格细菌群体趋药性(grid multi-objective bacterial colony chemotaxis,GMOBCC)算法、拓扑映射和二分法相结合的嵌套优化方法对模型进行求解。最后应用仿真算例系统验证算法的有效性。

    2017年04期 v.41;No.401 1245-1252页 [查看摘要][在线阅读][下载 849K]
  • 计及预测功率的含储能风场群优化调控方法

    王成福;李熙娟;梁军;韩学山;李广磊;

    以场群为对象的风功率调控可有效把握、利用多风场间的功率互补性与同时性,体现调控的经济性与高效性。据此,针对含储能风电场群,提出一种基于风功率预测信息的有功优化调控方法。该方法依据小时级时间尺度下的预测功率优化风场及场群的输出功率参考值,继而以高精度单点预测值对场群内储能、机组的运行状态进行优化,最终实现以场群总弃风功率与总缺额功率最小为目标的有功优化调控。该调控模型可通过对输出功率参考值的区间化处理以体现电网侧调控的适应性,通过预测趋势对当前优化边界的限定处理以反应当前优化对未来趋势的响应性。仿真分析表明,对比单风场调控,场群有功优化在调控效率与经济性方面均有显著提升。

    2017年04期 v.41;No.401 1253-1260页 [查看摘要][在线阅读][下载 736K]
  • 考虑经济性的日前风电消纳动态评估方法

    李宏仲;吕振邦;朱佳明;孙伟卿;

    风电消纳过程中涉及到电网企业、常规发电企业、风电企业和社会等利益相关方,但因风电出力具有波动性和随机性,故电网企业消纳风电的积极性不高。对风电消纳涉及到的各利益相关方进行经济性分析,建立了风电消纳动态评估两阶段模型,并设计了相应求解算法。第1阶段模型得出无风电时各常规机组的启停状态及出力,第2阶段模型为有风电时制定日前风电调度计划。通过IEEE 30节点系统和南方某地区电网算例,分析了风电消纳的评估结果及各利益相关方的经济性。结果表明,以电网企业的总成本最小为目标函数优化风电调度时,电网企业的经济性最佳。

    2017年04期 v.41;No.401 1261-1268页 [查看摘要][在线阅读][下载 620K]
  • 基于一致性协议的多微网协调控制

    何红玉;范丽;韩蓓;李国杰;刘召杰;

    在分布式电源广泛接入配电网的前提下,多微网系统采取区域灵活自治的机制,实现分布式电源的主动消纳和管理。由于各微网自治的特性,面对配电网及多微网内部出现的功率波动,需要研究协调控制其电压与频率偏差的方法。提出了基于一致性协议的多微网协调控制策略,包括功率一致性以及电压、频率一致性2层控制,不仅实现子微网功率的平均分配,还消除了电压与频率的偏差,提高了多微网稳定性。仿真采用CIGRE中压配电网作为多微网运行的典型算例,应用Netlogo与Simulink联合搭建的多微网控制仿真平台,通过多微网内子微网离网和子微网负荷波动的案例分析,验证了所提协调控制策略的有效性。

    2017年04期 v.41;No.401 1269-1276页 [查看摘要][在线阅读][下载 1085K]
  • 含虚拟同步发电机的光/柴/储独立微网控制策略

    林岩;张建成;

    为实现独立微网的长期稳定运行,提出了一种含虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的光/柴/储微网控制策略。在光伏电源侧配置储能组成光储发电系统,利用VSG技术控制逆变器将其虚拟为同步发电机,通过设计能量管理,将光伏瞬时出力和储能荷电状态反馈到VSG控制中,实时调整光储系统的有功和频率输出。柴油发电机与光储系统采用对等控制,共同参与微网的一次调频,维持微网有功平衡,同时由柴油发电机承担二次调频任务。最终实现了光伏电能的最大输出和储能设备荷电状态的控制,保证了独立微网的灵活控制和经济稳定运行。最后,通过Matlab/Simulink工具搭建了仿真模型,对相关分析和所提策略进行了仿真验证。

    2017年04期 v.41;No.401 1277-1284页 [查看摘要][在线阅读][下载 876K]
  • 基于状态跟随器的微电网平滑切换研究

    田梁玉;唐忠;田晨;朱瑞婷;

    微电网有主从结构和对等控制两种常用结构,运行状态分为并网运行和孤岛运行方式。在微电网运行状态切换时,基于主从控制结构的微电网通常在并网运行时采用PQ控制,孤岛运行时采用V/f控制;基于对等控制结构的微电网通常采用下垂控制。综合考虑主从结构和对等结构的特点,采用了将下垂控制和V/f控制相结合的混合控制策略,并结合改进的电流环控制器结构以及状态跟随器的设计来解决微电网平滑切换的问题。在MATLAB/simulink平台上搭建微电网仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

    2017年04期 v.41;No.401 1285-1290页 [查看摘要][在线阅读][下载 2491K]
  • 基于三相四桥臂逆变器的虚拟同步发电机分序控制策略

    张鸿博;蔡晓峰;杨向真;

    分析了虚拟同步发电机的常规控制策略,指出了其隐含的正序阻抗、负序阻抗及零序电抗相等的约束条件,进而分析了在三相不对称环境中常规控制策略存在的问题。结合同步发电机的正负零序网络模型,提出了基于序网络模型的虚拟同步发电机控制策略,并设计了基于三相四桥臂逆变器的序网络模型实现方案,分析了多机并联时的虚拟阻抗设计原则。仿真验证了序网络模型实现方案的正确性,并验证了序网络模型在改善逆变器输出电压三相不平衡度方面的优势以及多机并联时的阻抗设计原则,证明了序网络模型在不对称负载运行方面的优势?

    2017年04期 v.41;No.401 1291-1299页 [查看摘要][在线阅读][下载 4373K]

自动化

  • 基于分布式行波检测的广域网络故障定位方法

    邓丰;曾祥君;马士聪;赵冬红;

    针对现有广域故障行波定位方法存在计算量大、算法实现复杂等问题,提出了一种基于分布式行波检测的广域故障定位新方法。将大量数据处理与复杂定位算法实现推至"云端",首先根据网络拓扑结构和装置布点情况,寻找环网中每条线路对应不同检测点的区段连接点,将环路划分为多个区段,在任意区段发生故障,初始行波的传输路径被直观唯一确定;依据初始行波到达时间的相关性,可有效界定故障区段,并在此基础上,根据初始行波传输路径,融合处理全网波形数据得到故障精确位置。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,在配置有限数量的行波采集装置情况下,可实现复杂电网快速、精确、可靠故障定位,算法实现简单,可行性强。

    2017年04期 v.41;No.401 1300-1310页 [查看摘要][在线阅读][下载 793K]
  • 基于改进SEC模型的新一代智能变电站设计方案评价

    陈艳波;刘洋;张籍;杜治;王若兰;谢瀚阳;蔡勇;

    当对一项变电站的设计方案进行评价时,现有的评价方法未考虑变电站全寿命周期内发生故障的次数、运行的成本、故障停电造成的经济损失等一系列因素的不确定性,并且在变电站设计方案的安全与效能方面的评价也存在不足。为解决以上问题,首先建立综合考虑上述随机变量的设计方案不确定性评价模型,同时在评价模型中兼顾安全、效能和成本(security,efficiency,and cost,SEC)因素,模型中各项指标权重采用模糊层次分析法确定;针对模型的特点,论文采用蒙特卡罗法进行模拟求解。算例表明,所提模型和方法可以有效地对新一代智能变电站综合属性进行评价,从而对新一代智能变电站的规划及建设提供指导作用。

    2017年04期 v.41;No.401 1308-1314页 [查看摘要][在线阅读][下载 656K]
  • 基于动态推理链的电网故障诊断方法

    韩迎春;童晓阳;

    研究了结合贝叶斯网络的动态因果推理链故障诊断模型。已有基于推理链的电网故障诊断方法存在推理子链个数较多、构造较复杂、未考虑保护和断路器缺失、错误等不足,针对每个疑似故障元件根据保护逻辑建立原始的动态推理链,对误报、漏报的报警信息进行纠正,形成改进后的动态推理链。对推理链中各保护和断路器动作的可信度进行评估,将各保护和断路器动作信息从二值逻辑的0或1模糊化为0,1之间的可信度值。针对每个疑似故障元件的推理链,建立相应的贝叶斯网络模型,通过贝叶斯反向推理得到元件的故障概率。典型电网的多个故障案例验证了所提方法的有效性。

    2017年04期 v.41;No.401 1315-1324页 [查看摘要][在线阅读][下载 1268K]

高电压技术

  • 变压器中性点配置小电阻器对治理电网GIC的效果分析

    杨培宏;郑许朋;刘连光;刘春明;马成廉;

    地磁感应电流(geomagnetically induced currents,GIC)引起变压器半波饱和对电力系统的安全运行产生不利影响,甚至引发大面积停电事故。为了有效治理GIC对大规模电力系统的不良影响,提出变压器中性点配置小电阻器减轻电网GIC的解决思路,同时结合甘肃省750/330kV电网GIC相互作用及中低纬地区地磁暴的特点,给出10种不同的组合治理方案。制定了评价电网GIC水平的4个指标,并对上述10种方案的治理效果进行了评估。结果表明750/330k V双电压等级电网GIC治理难度较大,特别是GIC高风险节点的抑制,配置不当会使治理效果恶化,同时,750kV变电站中性点配置小电阻器抑制GIC较330kV变电站的作用大,且在电网末端750kV变电站配置小电阻器抑制电网GIC的效果较明显,可使GIC的最大值降低30%。研究结果希望为电网GIC治理提供理论基础和技术支撑。

    2017年04期 v.41;No.401 1324-1331页 [查看摘要][在线阅读][下载 610K]
  • 变压器升高座内部套管局部放电特高频信号传播特征

    张强;李成榕;刘齐;郑书生;高强;于在明;

    油纸电容式套管是广泛应用的变压器出线套管形式之一。目前,运行人员主要依据预防性试验对套管绝缘状态进行评估,无法对运行中的套管局部放电进行检测和识别。在仿真研究升高座内部套管局部放电特高频信号传播特征的基础上,提出了基于特高频法的变压器升高座内套管局部放电非接触式带电检测与定位方法。首先仿真研究了套管升高座内部局部放电激发电磁波信号的传播路径和传播特性,明确了升高座内部特高频信号通过套管外侧油道传播至外部空间;然后,搭建了套管试验平台,开展了套管顶部悬浮放电和套管升高座内部均压环附近悬浮放电试验,验证了套管外部特高频检测局部放电的可行性;最后,通过4通道特高频天线阵列对放电源进行定位试验,证明了升高座内部局部放电特高频信号的辐射途径。结果表明,该方法可以实现升高座内部的套管局部放电的非接触式不停电检测,对提高变压器出线套管维护水平具有重要意义。

    2017年04期 v.41;No.401 1332-1337页 [查看摘要][在线阅读][下载 1995K]
  • 改善直流电流地中分布的接地极互联技术研究

    黄义隆;张波;国建宝;曹方圆;

    直流接地极入地电流会造成附近交流电网变压器偏磁、埋地管道腐蚀等问题,成为直流接地极建设、直流系统运行中的难题之一。将已有临近接地极互联是减小直流接地极入地电流影响的措施之一。文章以南方电网在广东地区的4个已有接地极为例,通过考虑接地极之间地中恒流场的影响,以及地上联络线的等效电路,建立场路耦合计算模型,研究不同接地极连接方式下各接地极的电流分配、地电位升等,由此提出一种通过专设集中汇流点将所有换流站的入地电流汇集在一起,再分配到各接地极,通过优化选择汇流点与各接地极联络线的导线调节电流分配的接地极连接方案。对比分析表明,该方案不但减少了直流系统对交流电网变压器、埋地管线等设施的影响,而且今后的新建直流工程可以直接接入,无须再新建直流接地极,具有可靠、灵活、扩展容易、性价比高的特点。

    2017年04期 v.41;No.401 1338-1344页 [查看摘要][在线阅读][下载 404K]
  • 开关柜电弧故障及其测量方法研究

    刘柱揆;丁心志;陈福明;许守东;董涛;

    开关柜在电力系统有大量的应用,对其电弧故障的快速检测及切除是一项非常重要的工作。目前对开关柜故障的研究大都集中在对其局部放电的检测方面,而忽略对电弧故障的产生、发展以及各类检测方法的研究。提出母线等导体连点处的接触点接触不良是造成电弧故障产生的重要原因,在此基础上,分析了因接触点接触不良导致接触电阻变大,并在负荷电流变化时产生热应力的作用下形成恶性循环、最终发展成电弧故障的过程。然后,综述了多种常用的电弧故障检测方法,包括电磁发射、声音发射、光发射、化学发射以及热发射等检测方法。最后,通过搭建开关柜故障电弧测量平台,采用特高频传感器、超声传感器、RF天线、高频CT、微分电场传感器和紫外传感器等多种传感器实现对电弧故障的测量,并给出了试验结果。

    2017年04期 v.41;No.401 1345-1349页 [查看摘要][在线阅读][下载 562K]
  • 应用显微红外法的硅橡胶复合绝缘子伞裙老化深度研究

    彭向阳;林宏升;黄振;周宇明;张妮;方鹏飞;

    复合绝缘子在运行环境因素的综合作用下易发生老化并引发绝缘子性能劣化乃至失效,因此对绝缘子老化影响深度进行检测和评估非常必要。采用显微红外光谱技术,通过测量硅橡胶伞裙由表及里不同深度处的2960 cm-1甲基峰面积分布变化,发展了一种测量运行硅橡胶复合绝缘子老化深度的检测技术。系统讨论了显微红外光谱法的测试原理、扫描方式、边界效应影响等问题,并分别针对线扫描及面扫描模式提出了相应的老化深度计算方法。同时应用该方法测试了广东电网500kV输电线路抽检复合绝缘子低压端伞裙的老化深度,发现基本在50~85?m之间;还对500kV榕茅甲线断串复合绝缘子的故障部位伞裙的老化状态进行了研究,发现由于高压端放电现象严重,故障部位伞裙老化深度达105~141?m,为正常老化情况(35?m)的3~4倍。

    2017年04期 v.41;No.401 1350-1356页 [查看摘要][在线阅读][下载 3204K]
  • 柔性石墨接地体及其接头耐腐蚀特性

    张思寒;肖微;胡元潮;邓永清;阮江军;黄道春;詹清华;

    为得到柔性石墨接地体及其接头的耐腐蚀特性,根据5种典型土壤的腐蚀特性,采用室内腐蚀模拟实验,通过土壤模拟液和细砂模拟我国几种典型土质,对柔性石墨接地体、铜和钢3种接地材料的耐腐蚀特性进行了研究;同时,通过室内加速腐蚀试验对柔性石墨接地体、铜、钢3种接地材料和柔性石墨接地体金属接头腐蚀前后接地电阻的变化进行了研究。研究表明:柔性石墨接地体在不同土壤模拟液中的腐蚀程度均很小,其耐腐蚀特性优于现行的钢、铜等金属接地材料;柔性石墨接地体腐蚀前后,其接地电阻基本无变化;柔性石墨接地体金属接头在氯盐土与盐碱土中接地电阻变化较大,可采用降阻石墨布或非金属接头进行防腐降阻。

    2017年04期 v.41;No.401 1357-1363页 [查看摘要][在线阅读][下载 1891K]
  • 特高频传感器等效高度的频域参考测量方法

    陈玉树;

    在特高频传感器等效高度时域测量方法中,频率分辨率和测量误差是一对不可调和的矛盾,若采样时间短则频率分辨率低,若采样时间长则测量误差大。为解决这个问题,提出了频域参考测量方法。在此方法中,以某一频率的正弦电压波形作为GTEM小室的输入信号,然后测量参考传感器和待测传感器在该频率下的响应,最后利用响应特性和参考传感器等效高度计算出待测传感器的等效高度。建立了频域参考测量系统,包括:网络分析仪、GTEM小室、参考天线等。利用该系统对长度为50 mm的单极子探针天线的等效高度进行了测量,并将测量结果与时域方法的测量结果进行了对比。测试结果表明,利用频域参考测量方法测得的等效高度频率分辨率高、测量误差和分散性小。提出的频域参考测量方法将有利于推进特高频传感器标准化工作,提高GIS局部放电检测效率。

    2017年04期 v.41;No.401 1364-1368页 [查看摘要][在线阅读][下载 1110K]

  • 特约主编寄语

    李明节;谢小荣;

    <正>我国风电、光伏快速发展,已经成为世界上新能源并网规模最大的国家。新能源的快速发展带来电源结构深刻变化,2016年底新能源在我国18个省区成为第二大电源,其中冀北、蒙东、甘肃、新疆、宁夏新能源装机比重均超过25%。与传统旋转发电机不同,新能源机组多采用变流器接入电网,其并网规模的快速持续增长,正改变传统电网的运行特性,使得电力系统的电力电子化特征日趋明显。尤其在我国西部、北部地区,风电、光伏大规模集约化

    2017年04期 v.41;No.401 1033-1034页 [查看摘要][在线阅读][下载 52K]
  • “大规模新能源并网系统振荡稳定性及安全运行”专题征稿启事

    <正>我国风电、光伏发展迅猛,已经成为世界上新能源并网规模最大的国家。新能源的快速发展带来电源结构深刻变化,风电在12个省区成为第二大电源,其中冀北、蒙东、甘肃、新疆、宁夏风电装机比重均超过25%。与传统旋转发电机不同,新能源机组多采用变流器接入电网,其并网规模的快速持续增长,正改变传统电网的运行特性,使得电力系统的电力电子化特征日趋明显。尤其在我国西部、北部地区,风电、光伏大规模集约化开发产生聚合效应,电力电子设备的自身动态及其与交直流电网特性的交互作用引发新的振荡稳定性问题,并给有功无功控制、电压及频率适应性、调频调压性能等带来新的挑战,这些逐渐成为影响电网安全稳定运行的重要因素。例如,近年来世界

    2017年04期 v.41;No.401 1067页 [查看摘要][在线阅读][下载 215K]
  • “支撑新能源跨区输送的新型电网技术”专题征稿启事

    <正>我国风电、光伏发电等新能源发展势头迅猛。根据我国电力发展"十三五"规划(2016—2020年),到2020年,全国风电装机达到2.1亿kW以上,太阳能发电1.1亿kW以上。我国风电81%分布在"三北"地区,太阳能发电50%分布在西部省份。由于"三北"地区负荷规模偏小,消纳空间有限,因此集中开发的部分新能源需要跨区输送。"十三五"期间,依托电力外送通道,国家将推进"三北"地区新能源跨省跨区消纳4000万kW。根据电力发展"十三五"规划,扎鲁特—山东等6回特高压直流将输送新能源4700万kW,每回直流配套新能源发电规模都在600万kW及以上。从大规模新能源汇集的送端来看,新能源的间歇式出力特性除了给系统调峰增加压力和困难外,

    2017年04期 v.41;No.401 1157页 [查看摘要][在线阅读][下载 464K]
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