电网技术

直流电网基础理论及关键技术

  • 海上风电直流输电系统断线故障保护及恢复策略

    赵越;石立宝;姚良忠;徐政;

    基于一种适用于海上风电传输的双极性直流输电系统拓扑结构,详细介绍了其关键设备及控制模式,分析了该直流输电系统在永久性直流断线故障时的故障特性。为抑制故障引起的过电压现象,采用一种将闭锁电压源型换流器(voltage source converter,VSC)与断开直流开关相互配合的故障保护策略,保护系统中的关键设备,使系统快速、安全地实现故障隔离;故障清除之后,需要对系统进行恢复控制,提出一种并行恢复策略,使系统停运设备可以快速、平稳地恢复正常运行。在PSCAD/EMTDCTM环境下搭建了系统的仿真模型,通过仿真验证所提出的故障保护策略及故障恢复策略的可行性。

    2017年06期 v.41;No.403 1703-1709页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
  • 柔性直流电网超高速保护方案研究

    姚为正;行登江;吴金龙;王先为;张军;张浩;

    柔性直流电网发生直流短路故障时,为保障非故障线路持续正常运行,需要快速隔离故障线路。传统柔性直流输电线路保护动作时间过长,无法满足速动性要求。为此首先对柔性直流电网直流短路故障特性进行分析,得到超高速保护动作时间指标;然后借鉴常规直流超高速保护策略,考虑直流线路故障与直流母线故障的甄别方法,提出一种适用于柔直电网的超高速保护方案,采用行波保护、电压突变量保护与电流突变量保护相结合的方式实现直流短路故障的快速检测和定位,利用双端线路故障检测结果实现保护动作快速出口,能够满足直流短路故障保护的快速性要求。最后在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型对超高速保护方案进行了仿真验证。

    2017年06期 v.41;No.403 1710-1718页 [查看摘要][在线阅读][下载 2130K]
  • 并联混合直流输电系统中传统直流和柔性直流暂态无功协调控制策略研究

    陈欢;王振;杨治中;蒋碧松;郭春义;

    针对电网换相换流器的高压直流输电系统(line commutated converter high voltage direct current,LCCHVDC)易于发生换相失败的缺点及柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSCHVDC)具有的有功无功快速独立控制的优点,为了充分发挥VSC-HVDC提高LCC-HVDC抵御换相失败能力的作用,提出了适用于并联混合直流输电系统的基于逆变器关断角γ的暂态无功协调控制策略。将故障时根据γ角得出的无功功率补偿值附加至柔性直流换流器外环无功控制环节,调节柔性直流换流器发出的无功功率,在故障时降低LCC-HVDC的直流电流增加量或调节换流母线电压,达到提高LCC-HVDC换相失败抵御能力的目的。在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建了并联混合双馈入直流输电系统模型,从换相失败免疫性指标(commutation failure immunity index,CFII)的角度研究了不同强度交流系统下基于γ角的暂态无功协调控制策略对LCC-HVDC抵御换相失败能力的影响。结果表明,基于γ角的暂态无功协调控制策略可以显著提高LCC-HVDC抵御换相失败的能力。

    2017年06期 v.41;No.403 1719-1725页 [查看摘要][在线阅读][下载 462K]
  • 柔性直流配电网纹波形成机理与叠加特性

    焦晋荣;贾清泉;王宁;林飞飞;郑旭然;

    直流配电网是未来配电系统发展的新趋势,其电能质量问题是需要关注的重要问题之一。其中纹波的影响因素多、涉及面广,是一种常见的直流电能质量问题。结合直流配电网的拓扑结构、变流器交流侧的特性,分析由于交流负荷非理想特性及交流电源不理想因素而引起的直流纹波形成机理。在此基础上,对交流接入端三相对称和不对称情况下正序谐波、负序谐波及零序谐波在直流侧产生的纹波及相互间的叠加情况进行频域分析,建立了纹波叠加特性与交流谐波次数和相位的关系。仿真结果验证了理论分析的正确性。

    2017年06期 v.41;No.403 1726-1733页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]

大规模新能源并网系统振荡稳定性及安全运行

  • 直驱风机变流控制系统对次同步频率分量的响应机理研究

    李景一;毕天姝;于钊;张鹏;肖仕武;

    在概述变流控制系统锁相环和d/q解耦控制环节传递函数的基础上,采用小信号方法,依次推出当控制系统各环节馈入1个次同步频率分量时输出信号的解析表达式,讨论信号经变流控制系统后频率变化关系,对比分析多个输出次/超同步频率信号的相对幅值关系。进一步以时域仿真及我国某新能源汇集地区PMU(phasor measurement unit)实测数据,分别验证理论分析的正确性。同时根据理论分析,对永磁直驱风机汇集母线存在多个次/超同步频率分量的现象给出解释,也对抑制主要次/超同步频率分量提供依据。

    2017年06期 v.41;No.403 1734-1740页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]
  • 光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究

    马燕峰;蒋云涛;陈磊;赵书强;

    大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。

    2017年06期 v.41;No.403 1741-1747页 [查看摘要][在线阅读][下载 462K]

电力市场

  • 基于不同商业运营模式的分布式电源/微电网综合效益评价方法

    李蕊;

    鉴于近年来光伏的迅速发展,以及分布式电源及微电网项目面临的成本及运营问题,建立基于不同分布式电源/微电网并网方式和不同商业运营模式的项目综合效益评价模型,提出分布式发电/微电网项目的综合效益分析流程图,并进行实际工程的算例分析。该方法弥补了分布式发电经济性分析较为粗犷的缺点,考虑全寿命周期内项目的收益和成本,综合考虑复杂电价体系下采用不同运营主体的收益,以及初始投资、运行维护、投资回收期等成本因素对分布式发电项目经济性的影响,并优选出最优的运营模式。实证分析结果表明,该方法在分布式发电项目经济性评价中是有效的且准确的。结果表明采用由分布式发电商进行电源投资,由电网企业负责用户配电网或微电网的运行、维护和售电的运营模式是盈利水平最高的运营模式。

    2017年06期 v.41;No.403 1748-1758页 [查看摘要][在线阅读][下载 1011K]
  • 计及电动汽车和需求响应的多类电力市场下虚拟电厂竞标模型

    周亦洲;孙国强;黄文进;胥峥;卫志农;臧海祥;楚云飞;

    分析了虚拟电厂(virtual power plant,VPP)同时参与双边合同市场、日前市场(day-ahead market,DAM)、实时市场(real-time market,RTM)和平衡市场的三阶段竞标流程,并以此为依据建立了同时参与多类电力市场情况下计及电动汽车(electric vehicle,EV)和需求响应(demand response,DR)的VPP三阶段竞标模型,该模型考虑单辆EV的充放电管理,并将DR分为基于价格DR和基于激励DR。阶段1,VPP于日前签订双边合同并提交DAM竞标策略;阶段2,VPP逐个时段提交交易日RTM竞标策略;阶段3,VPP完成电量交易,平衡市场负责消纳可再生能源出力偏差量并向VPP收取费用。仿真算例验证了所构模型的有效性,结果表明:该模型能实现单辆EV和DR的有效控制,并有效降低VPP的运营成本。

    2017年06期 v.41;No.403 1759-1767页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
  • 基于粒子群优化支持向量机的电能替代潜力分析方法

    孙毅;石墨;单葆国;曹昉;

    "电能替代"战略可以在终端能源消费环节实现电能替代散烧煤、直燃油,最终实现能源发展方式的根本转变。为提供面向电源、电网、产能规划的理论指导,提出了基于粒子群优化支持向量机的电能替代潜力分析方法。基于多维度数据定义电能替代发展的主要影响因素,通过支持向量机实现影响因素与累计电能替代量的拟合分析,并对于支持向量机参数选择进行粒子群优化,实现了对累计电能替代量的有效预测。仿真结果表明,上述方法能够显著提升预测精度,对于支持电能替代的潜力分析具有一定的指导意义。

    2017年06期 v.41;No.403 1767-1771页 [查看摘要][在线阅读][下载 330K]
  • 基于改进灰色关联度的电力负荷影响因素量化分析模型

    王雁凌;吴梦凯;周子青;马洪宇;

    当前我国电力负荷发展面临经济新常态,产业结构调整、节能减排等政策深入推进新形势。在此背景下,提出一种基于改进灰色关联度的电力负荷影响因素量化分析模型。首先,构建了宏观与微观相结合、层次化的负荷影响因素指标体系,系统地反映新形势下经济、政策等对负荷的影响;再次,针对传统灰色关联分析模型对历史数据的差异性和未来的电力发展形势考虑不足问题,通过对历史时期和因素指标分别加权,提出一种改进的灰色关联分析模型;最后,应用所提出的模型,对影响电力负荷的因素进行量化分析,所得结果相比于传统模型更加符合实际,同时依据所得结果对负荷预测等工作提出了建议。

    2017年06期 v.41;No.403 1772-1778页 [查看摘要][在线阅读][下载 332K]
  • 基于博弈论的电力系统供给侧多方交易决策

    张忠会;刘故帅;谢义苗;

    在电力体制改革背景下,新增实体进入电力市场参与供电交易。分别建立传统方式与电力改革背景下的网损模型,考虑地理位置、收益以及系统损耗等因素,建立电网公司、新增实体和用户构成的3方静态非合作博弈模型。以含7个新增实体的电力系统为例,采用串行化协同遗传-粒子群优化算法进化算法求解其交易决策的纳什均衡解,得到供电方电价及系统网损优化结果,并解释了纳什均衡的物理意义。算例结果表明,该模型具有一定的可行性及普适性,为制定供给侧的多方电力交易决策提供了理论参考。

    2017年06期 v.41;No.403 1779-1785页 [查看摘要][在线阅读][下载 580K]

可再生能源发电与综合消纳技术

  • 东北供热机组对新能源消纳的影响分析及热电解耦措施

    裴哲义;王新雷;董存;邢媛;梁志峰;

    "三北"地区冬季供热期新能源消纳矛盾突出,供热机组装机容量大、冬季受供热约束调峰能力差是造成弃风弃光的主要原因。基于东北地区的调研数据,第一次量化分析了供热机组装机发展和调峰运行对新能源消纳空间的影响,提出能够提高供热机组运行灵活性的4种热电解耦措施,在对不同热电解耦措施的风电消纳能力和煤耗水平分析对比的基础上,提出了目前可行性和推广性较高的热电解耦措施建议。措施的实施对释放系统灵活性、提高新能源消纳能力具有积极的意义。

    2017年06期 v.41;No.403 1786-1792页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K]
  • 计及风电输出相依结构和柔性负荷激励/补偿机制的随机调度策略

    卢锦玲;於慧敏;杨进;

    同一地区风电场出力之间存在相关性,构建基于相关性的风电联合出力概率密度公式有利于提高分析的准确性。采用Gumbel-Copula函数描述风电场出力相依结构,建立了多风电场联合出力模型。在此基础上,在含风力发电的调度体系中引入柔性负荷作为调峰资源,以总运行费用、温室气体和污染气体排放、系统运行风险最小为目标,提出计及风电输出相依结构和柔性负荷调峰的随机调度方法。该方法体现出风电功率内在联系的同时,很好地利用柔性负荷的潜在调峰效益。模型中对风电功率随机性采用机会约束处理,经过抽样平均近似后,将随机模型转化为确定性模型求解。算例分析表明,采用的调度策略能够使系统运行于高效的负载水平,在兼顾经济效益和环境效益的同时,促进系统对风电的消纳。

    2017年06期 v.41;No.403 1793-1800页 [查看摘要][在线阅读][下载 525K]
  • 基于风电场功率特性的风电预测误差分布估计

    吴晓刚;孙荣富;乔颖;鲁宗相;

    风电功率预测对风电场运行和电网调度决策具有重要影响。基于风电场的功率特性曲线,提出了一种风电预测误差分布的估计方法。首先根据历史运行数据对风电场的功率特性曲线进行拟合;然后按照风电场的切入风速和额定风速将历史实测数据划分为3部分,并利用改进后的广义误差分布等模型提取每一部分风电功率预测误差的概率密度特性,根据其数值特征,设定相应的风电功率修正方法和预测误差分布的估计方法;最后按照待测日预测风速的大小选择对应的修正方法补偿所预测的功率,并估计预测误差的分布范围。结合中国北方某风电场的实际运行数据进行了仿真算例分析,验证了所提方法的有效性。

    2017年06期 v.41;No.403 1801-1807页 [查看摘要][在线阅读][下载 445K]
  • 基于修正后ARIMA-GARCH模型的超短期风速预测

    丁藤;冯冬涵;林晓凡;陈靖文;陈丽霞;

    精准的风速预测对于降低风功率波动对电网稳定性的影响具有重大意义。为此,基于时间序列分析方法中的自回归差分移动平均模型(auto regressive integrated moving average,ARIMA)和广义自回归条件异方差模型(generalized autoregressive conditionally heteroscedastic,GARCH),对风速建立ARIMA-GARCH模型。并从实际经验出发,充分考虑风速自身高低及风速变化率对条件方差的影响,利用模糊理论、风速概率分布特性及相关性分析等方法,对GARCH模型中的条件方差进行加权混合修正,使其更加符合实际情况。此方法预测机理清楚,能够反映客观世界动态过程,揭示风速变化的客观规律,并且,仅通过少量历史数据,便可快速实现超短期内风速的点预测与区间预测。最后,通过中国甘肃气象站观测的风速数据进行了详细的算例分析,验证了上述方法的可行性及有效性。

    2017年06期 v.41;No.403 1808-1814页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
  • 采用最近历史观测值和PLSR进行空间相关性超短期风速预测

    杨正瓴;刘阳;张泽;朱新山;张军;

    为提高超短期风速预测的可靠性和准确性,将被预测地点(本地)周边测风塔风速风向等当前和最近历史观测值作为基础数据,采用空间相关性来预测本地的未来风速。首先,依据风向和风速的延迟相关性,挑选出上游测风塔。之后,结合最优延迟时间,利用各上游和本地最近的风速观测值来训练预测模型。最后,将各上游风速的当前观测值输入模型,即可得到本地的风速预测值。以偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)为主要模型,并采用线性回归(linear regression,LR)、最小二乘支持向量回归等模型进行对照。以冬季风时期的荷兰Huibertgat和天津为被预测地点,进行了PLSR、LR预测误差与模型阶数、样本容量之间关系的数值实验。研究表明,在冬季风时期,当样本容量达到一定程度后,预测误差的变化对阶数、样本容量和模型的类型均不再敏感。这表明空间相关性是一种较为可靠的超短期风速预测方法。

    2017年06期 v.41;No.403 1815-1822页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
  • 基于相邻经验粒子群算法的风电场集群无功电压分层控制策略

    杨珺;郝敬;薄志谦;

    针对风电场集群的运行特点,提出了一种适用于风电场集群的无功电压分层控制策略。该策略分为2层:整定层根据风电场集群并网点电压确定所需无功功率;分配层利用风场各支路中节点电压确定参与无功功率分配的风机数量,计算风机和补偿设备的无功功率。分配层降低了优化算法的输入量,提高了收敛速度。同时提出了一种基于上述控制策略特点的改进粒子群算法-相邻经验粒子群算法,该算法通过在速度更新公式中加入相邻风机支路的优化结果,进一步提高算法的收敛速度。算例分析表明,该策略在提高优化算法收敛速度的基础上,能够对风电场集群内的节点电压及网损进行优化。

    2017年06期 v.41;No.403 1823-1829页 [查看摘要][在线阅读][下载 372K]
  • 基于功率池的双层母线直流微电网协调控制策略

    米芝昌;任春光;韩肖清;秦文萍;王鹏;

    为便于不同电压等级的直流微源、负荷接入直流微电网,设计了一种基于功率池的双层母线直流微电网,并提出了其协调控制策略。该微电网由2个电压等级不同的独立直流微电网通过功率池连接构成。设置锂电池作为功率池的能量后备,二者以级联结构构成微网储能调压系统。详细设计了两直流子网与功率池之间、锂电池组与功率池之间的功率交换机制,稳定直流母线电压,使两子网互为备用,同时实现两直流子网、锂电池三者间低频功率交换,避免了两子网间高频功率波动的相互影响,并延长了锂电池的使用寿命。设计锂电池荷电状态调节机制,母线电压稳定时由直流子网对其进行调节,提高了微网持续运行能力。最后,通过实验验证了所提出控制策略的有效性和可行性。

    2017年06期 v.41;No.403 1830-1838页 [查看摘要][在线阅读][下载 649K]
  • 计及线路损耗的自治型微电网群分布式经济控制

    苏晨;吴在军;周力;窦晓波;胡敏强;

    多个微电网互联成微电网群运行,在提高微电网可靠性及降低发电成本方面有巨大潜力,然而传统比例下垂控制未考虑不同类型分布式电源的发电成本差异,易导致系统高发电成本。提出计及线路损耗的自治型微电网群分布式经济控制方法,通过实现各分布式电源线损边际成本一致,有效降低系统发电成本,并提出利用虚拟边际成本将节点电压控制在合理范围内。该方法不存在中心控制器,基于邻居控制器间的信息交流,通过一致性算法迭代获取控制所需全局状态信息,可靠性高。利用Matlab/Simulink以及OPNET仿真平台验证了所提方法的有效性。

    2017年06期 v.41;No.403 1839-1846页 [查看摘要][在线阅读][下载 824K]
  • 计及可中断负荷的微电网多目标优化运行

    朱兰;周雪莹;唐陇军;劳长石;

    针对电网调度对微电网运行提出的要求,将可中断负荷处理成一种主动参与微电网运行的可调度资源,分别建立计及可中断负荷的特定时段联络线削峰填谷以及联络线波动最小的多目标调度策略数学模型,基于上海地区微电网数据进行算例仿真,验证了模型的有效性,比较了单目标优化和多目标优化对微电网优化运行的影响。利用非线性规划工具进行求解,获得全局最优解。算例结果表明,计及可中断负荷的考虑特定时段联络线削峰填谷微电网多目标优化运行模型使得微电网可以有效协助大电网进行削峰填谷,为电网公司制定合理的补偿政策提供参考;计及可中断负荷的考虑联络线波动最小微电网多目标优化运行模型明显降低运行成本的同时减少了联络线波动对上级电网的影响。

    2017年06期 v.41;No.403 1847-1854页 [查看摘要][在线阅读][下载 353K]
  • 考虑多时段并网点电压控制的光储容量匹配及优化运行

    翟世涛;刘泽槐;杨家豪;刘文泽;张勇军;

    在主动管理模式下,通过在光伏并网点配置储能系统可平滑光伏出力,并使其主动参与配电网调度。运用扩展QV节点对光储并网点运行特性进行合理描述,提出一种综合考虑源荷峰谷特性多时段设定光储并网点运行电压的方法。考虑系统运行约束、储能系统运行约束和容量配置约束,从全天关口电量以及储能配置容量两方面构建光储联合系统储能容量匹配多目标优化模型,求取Pareto最优解集,从而为储能容量配置及运行策略提供决策依据。IEEE33节点配电网算例表明,所提方法能够灵活实现储能容量的优化配置,相应的运行策略下储能系统的运行状态均在合理有效区间内,对比表明所提运行策略在提高电压质量、减少储能配置容量及降低全天网损电量方面具有显著效果,验证了多时段并网点电压设定方法及优化模型的合理性和有效性。

    2017年06期 v.41;No.403 1855-1865页 [查看摘要][在线阅读][下载 511K]
  • 基于数据融合的光伏组件故障诊断

    陈凌;韩伟;张经炜;

    对不同故障下光伏组件内部等效参数和外特性电气参数进行特征提取,分别采用改进人工鱼群算法优化径向基函数神经网络(improved artificial fish swarm algorithm-radical basic function neural network,IAFSA-RBFNN)算法和相关向量机(relevance vector machine,RVM)算法,建立了基于内部等效参数和外特性电气参数的4种光伏组件故障诊断模型,用于光伏组件的初步故障诊断。在此基础上,提出了一种基于改进证据相似度的光伏组件数据融合故障诊断模型,将上述4种模型的诊断结果作为该改进数据融合算法的基本概率分配(basic probability assignment,BPA)函数值,在决策层进行融合诊断输出,仿真和实验结果验证了上述方法可有效提高故障诊断的精度。

    2017年06期 v.41;No.403 1864-1873页 [查看摘要][在线阅读][下载 586K]

电力系统

  • 基于时变结构可靠性理论的覆冰电网风险调度

    晏鸣宇;何宇斌;姚伟;文劲宇;郭创新;陆佳政;

    冰雪灾害会严重影响电力系统的安全稳定运行。对降低覆冰期间电网的运行风险,研究覆冰线路的失效率建模与覆冰电网的调度方法有着重要的意义。在详细阐明应用静态结构可靠性理论进行覆冰线路时变失效率建模局限性的基础上,建立了基于时变结构可靠性理论的覆冰线路时变失效率模型,并研究了基于N-k场景筛选的覆冰电网风险调度方法。以IEEE RTS-79系统为例进行仿真研究,验证了所提模型与方法的有效性,分析了风险系数对调度结果的影响。仿真结果表明:静态结构可靠性与时变可靠性理论计算的覆冰线路可靠度存在较大差别;传统N-1预想故障调度方法风险较大;所提覆冰电网风险调度方法可以通过变更风险系数的取值,有效实现经济与风险的协调。

    2017年06期 v.41;No.403 1873-1880页 [查看摘要][在线阅读][下载 522K]
  • 互联电网联络线功率偏差的T2考核标准

    刘显壮;鄢发齐;徐玮;胡伟;张毅威;闵勇;易俊;

    联络线功率偏差是互联电网控制运行的重要指标之一,T1和T2标准对联络线功率偏差的控制效果进行考核与责任分配,其合理性将对联络线功率控制的有效性产生重要影响。当前的T2标准简单沿用了CPS2标准,并不适合对联络线功率偏差进行考核。因此从互联电网的联络线功率控制目标出发,以CPS(control performance standard)标准的理论为框架,采用与CPS标准一致的若干假设,推导了互联电网的T2考核标准,其本质是一套ACE(area control error)考核带宽。其次,将提出的T2标准与CPS2标准进行了对比,对比了不同控制目标对控制区的要求。最后通过实际电网数据的算例分析,表明了采用所提出的T2标准,比直接沿用CPS2标准作为T2标准具有更好的考核效果,从而验证了其有效性。

    2017年06期 v.41;No.403 1880-1887页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K]
  • 计及电动汽车充电和负荷波动极限的电力系统静态电压稳定性评估方案

    张谦;唐飞;刘涤尘;周仕豪;管保安;杨健;

    为研究电动汽车接入电网后充电的不确定性和负荷波动特性对电网电压失稳事故的影响,提出了一种综合考虑电动汽车充电特性和负荷波动极限的电网静态电压稳定性评估方案。首先建立了系统中的发电机节点、负荷节点、电动汽车接入节点的注入功率随机化模型,充分考虑电网各元件的随机波动性;基于连续潮流和概率潮流相结合方法搜索系统的电压失稳临界状态,对电网的边界运行状态进行统计分析。文中提出了系统静态电压稳定性的评估指标体系,以确定电压稳定的薄弱区域。该薄弱区域在系统电压失稳状态下通常最先发生电压越限,可作为电网重要监控对象,以便及时采取切负荷措施,避免全网大停电的发生。IEEE 30节点算例分析结果验证了该方案的准确性和有效性。

    2017年06期 v.41;No.403 1888-1895页 [查看摘要][在线阅读][下载 597K]
  • 基于实测受扰轨迹考虑量测误差的失步解列判据

    郑永乐;唐飞;殷巧玲;郭珂;王琪鑫;周仕豪;

    失步解列判据是失步解列控制措施启动的重要依据,要求能够快速、准确地判断出电网的失步状态。针对目前失步解列判据的时效性和准确性不能协调配合等问题,提出一种基于角速度-角半径(v-R)受扰轨迹及其一阶导数随R变化的dv/d R-R受扰轨迹变化趋势的失步解列判据。首先通过降维映射将多机系统实测受扰轨迹映射到一维扩展相平面上,证明了该映射的保稳性。对稳定和失稳受扰轨迹特性进行分析和证明,为克服量测误差产生的误判问题,采用最小二乘法对dv/d R-R受扰轨迹进行实时拟合,通过拟合后曲线判断系统失步情况。在新英格兰10机39节点系统中证明了该判据可以有效地防止误判,另外通过与动态鞍点失步解列判据以及Ucosφ失步解列判据进行对比分析,验证了该判据的快速性。

    2017年06期 v.41;No.403 1896-1904页 [查看摘要][在线阅读][下载 543K]
  • 考虑柔性负荷的多目标安全约束机组组合优化模型及求解

    王晗;徐潇源;严正;

    以系统的经济成本和CO2排放量最小为优化目标,兼顾发电侧与需求侧柔性负荷的双侧协调配合,建立了考虑柔性负荷的多目标安全约束机组组合优化模型。针对传统法线边界交叉(normal boundary intersection,NBI)法求解上述模型时出现的混合整数二次规划和混合整数二次约束问题,提出了引入分段线性化策略的NBI法,在保证计算精度的同时,大大提高了求解效率。对一个10机24时段算例进行了仿真计算,一方面证明了所提算法的有效性,另一方面表明柔性负荷调度有利于提高系统的经济性,降低系统的碳排放量;同时,需求侧柔性负荷的参与对减小负荷峰谷差、缓解负荷高峰期用电压力具有重要作用,并促进了风电的进一步消纳,有助于清洁能源的利用。

    2017年06期 v.41;No.403 1904-1912页 [查看摘要][在线阅读][下载 447K]
  • 考虑低谷时刻负调峰能力及风电预测区间的多目标机组组合优化研究

    向红吉;戴朝华;明杰;邬明亮;赵传;陈维荣;

    大规模风电并入电力系统以后,因其反调峰特性及随机性,对系统发电计划和调度带来严峻挑战。系统常规机组在负荷低谷时刻的可调出力在很大程度上决定了系统的风电接纳能力。因此,为了使系统经济、可靠地运行,提出一种综合考虑系统运行成本以及常规机组低谷时刻负调峰能力的多目标机组组合优化模型,并使用高效易行的归一化法线约束方法求解该多目标问题。为应对风电的随机性,将所得的Pareto解集与风电预测区间结合,对不同的机组组合方案进行评估,最终可得到兼顾系统经济性和可靠性的机组组合方案。最后,基于10机系统及其扩展系统(20机)进行仿真分析,结果验证了所提方法的可行性,能够为决策者提供切合实际的机组组合优化方案。

    2017年06期 v.41;No.403 1912-1918页 [查看摘要][在线阅读][下载 485K]
  • 大规模交直流电力系统电磁暂态仿真高效建模方法

    程改红;陆韶琦;邵冲;陈凌云;徐政;

    为克服机电暂态仿真无法描述交直流混合电力系统非基波或不对称特性的局限性,急需高效的大规模电力系统电磁暂态建模方法。针对实际高压直流输电换流站主接线方式,文章首先简化了阀组模型并说明了对应简化模型的输电线路模型,大大减少了模拟换流站而利用的计算资源;其后介绍了适用于基于文本转换的电磁暂态快速建模技术的模型定义方法,该模型充分利用了矩阵计算,易于初始化且提高了计算速度。以一个两区四机系统验证了采用所提简化直流模型的精确性与自定义模型的有效性,以南方电网主网等值系统为例说明了大电网电磁暂态建模的步骤,并提出了提高机电暂态仿真精度的建议。

    2017年06期 v.41;No.403 1919-1926页 [查看摘要][在线阅读][下载 805K]
  • 基于状态相关Riccati方程的双馈风机控制

    邓三星;张雪敏;秦博宇;孙振权;

    国家标准对并网风机在故障期间的低电压穿越能力提出了技术要求,即能在电压跌落一定范围内不脱网运行,并提供动态无功支撑。为了提高双馈风电机组的低电压穿越能力,提出了基于状态相关Riccati方程(state-dependent Riccati equation,SDRE)的控制器。SDRE控制器具有灵活的设计方式,可以通过实时优化状态相关系数矩阵,提升暂态响应性能,实现被控对象在较大范围内的渐近稳定。针对双馈风电机组设计了SDRE控制器,并通过与Crowbar的配合,实现了符合国家标准的低压故障穿越策略。通过算例系统在三相故障下的仿真,验证了所提控制策略相比常规PI控制策略以及故障期间持续投入Crowbar的策略,能够更好地实现低电压穿越。

    2017年06期 v.41;No.403 1927-1933页 [查看摘要][在线阅读][下载 498K]
  • 基于小扰动的风电场静态特征系数在线测辨

    陆宇烨;鞠平;金宇清;潘学萍;

    基于双馈感应电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的风电机组在加入附加桨距角控制环节后,能够对系统频率变化具有响应能力。获得DFIG风电场电压和频率静态特征系数以确定其静态模型,对于电力系统分析是必要的。若采用稳态试验法逐次改变风电场接入点的电压和频率,根据多次试验获得的若干组稳态数据可确定风电场静态特征系数,但稳态试验法花费大量人力物力且难以解决时变性问题。提出了一种在线测辨风电场静态特征系数的新方法,该方法首先采集电网小扰动下风电场的动态数据,然后以离散差分方程表示的PQ耦合线性动态模型进行拟合辨识,再基于动态特性方程在稳态条件下化为静态特性方程的思路,获得风电场静态特征系数。仿真结果表明:在目前普遍采用的恒功率因数控制模式下,辨识得到的参数与通过稳态试验法获得的参数相近,从而证明了方法的有效性。

    2017年06期 v.41;No.403 1934-1942页 [查看摘要][在线阅读][下载 453K]
  • 静止同步串联补偿器的优化选址定容方法

    赵坚鹏;宋洁莹;许建中;宋方方;于弘洋;陆振纲;赵成勇;刘云;

    针对静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)在选址定容方面研究不足的问题,提出了一种灾变变速量子遗传算法用于SSSC的选址定容优化。推导了包含SSSC的电力系统潮流方程,建立了SSSC在电网中的数学模型;通过潮流计算得到系统的有功损耗、电压偏移率和负荷裕度,使用归一化的处理方法将不同量纲的量同时考虑,并赋以权重,得到目标函数;使用所提灾变变速量子遗传算法求取目标函数的最优解。在Matlab下分析了不同权重下最优解的分布情况,为权重的选择提供了依据。同时与另外2种算法进行对比,结果表明提出的算法在寻优结果稳定性、收敛速度和全局寻优能力上有所改善。

    2017年06期 v.41;No.403 1941-1948页 [查看摘要][在线阅读][下载 505K]
  • 基于分形特性修正气象相似日的节假日短期负荷预测方法

    李滨;黄佳;吴茵;覃芳璐;

    节假日负荷易受气象信息、国家调休政策等影响,预测精度较低。为解决上述问题,提出了基于分形特性修正气象相似日的节假日短期负荷预测方法。采用归一化处理和日期适当调整,解决了数据值之间的差异性、经济增长率和负荷变化趋势不一致的问题;将分形特性的自相似性引入节假日短期负荷预测,剔除气象突变带来的不良影响,在海量历史样本集中精准确定相似日查找范围;依据相似性原理,综合考虑气象、日类型等影响因素,建立曲线辨析函数计算负荷的差异系数,在特定范围内查找与待预测节假日气象最相似的一天。以南方某电网数据为实际算例进行仿真,结果表明所提出方法满足工程实际的需求,其中2015年春节期间96点日负荷准确度达97.63%。

    2017年06期 v.41;No.403 1949-1955页 [查看摘要][在线阅读][下载 583K]
  • 采用WAMS时序信息的故障诊断方法及应用

    陈伟彪;陈亦平;姚伟;廖诗武;孙雁斌;文劲宇;

    为弥补现有基于模式识别的广域测量系统(wide-area measurement system,WAMS)故障诊断方法在获取完整故障演进过程的不足,将时序信息引入到基准模式向量中,提出了一种基于WAMS时序信息的故障诊断方法。该方法根据已知故障类型建立包含时序信息的基准故障模式向量,在满足故障启动条件的情况下,对未知故障进行特征量提取并按照时序信息与时序基准故障模式向量进行匹配,从而确定故障类型及获取完整的故障演进过程。最后,利用包括强台风等极端天气下的实际系统事故的WAMS实测数据验证了所提方法针对不同故障类型均可得到包括故障时刻、故障过程中保护和断路器动作信息在内的事故演进过程。

    2017年06期 v.41;No.403 1956-1963页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K]
  • 稀疏随机森林下的用电侧异常行为模式检测

    许刚;谈元鹏;戴腾辉;

    随着智能电网的不断推进与传感技术的高速发展,我国电网用电侧数据逐步呈现出高复杂度、高冗余度的幂指数增长态势。传统的用电行为模式检测技术已无法满足其分析处理需求。为此提出基于稀疏随机森林模型的用电侧异常行为模式检测方法。该方法首先利用时间窗函数与Bootstrap重采样,建立用电侧行为模式信息簇。其次,利用基于随机权网络的有监督学习得到随机森林模型。最后,对随机森林模型进行稀疏化,并依据异常积累量指标判定样本有无异常。仿真对比实验验证了提出的稀疏随机森林模型的精确性与高效性。此外,通过多种体量数据下的Hadoop分布式计算实验,验证了基于稀疏随机森林的用电侧行为模式检测方法对用电侧大数据的高效处理能力。

    2017年06期 v.41;No.403 1964-1973页 [查看摘要][在线阅读][下载 805K]
  • 低秩矩阵分解在母线坏数据辨识与修复中的应用

    王毅;李鼎睿;康重庆;

    母线负荷分析与预测对电力系统的安全稳定具有重要意义。目前我国采集到的母线负荷数据中含有较多且类型不同的坏数据,给母线负荷的分析的准确性与预测的精确性带来较大影响。文中提出了一种基于低秩矩阵分解的母线坏数据辨识与修复方法。从母线数据本身出发,首先分析了母线数据的低秩特性,研究不同类型坏数据产生的原因;然后建立了一种基于低秩矩阵分解的母线坏数据辨识与修复的模型,并给出了基于阈值迭代法(iterative thresholding,IT)的模型求解方法;最后,利用广东省母线负荷实际算例进行了分析,并利用修复前后的母线数据进行虚拟预测对比,结果实现了坏数据的有效恢复和预测精度的提高。

    2017年06期 v.41;No.403 1972-1979页 [查看摘要][在线阅读][下载 442K]

电能质量

  • 适用微网故障穿越的多功能并网变换器研究

    涂春鸣;郭祺;姜飞;吴连贵;熊卓;杨洁;魏隆;

    微网是发挥分布式电源效能的有效方式,微网的低电压穿越能力(low voltage ride through,LVRT)及保证本地负荷正常供电是需要解决的关键问题之一。电网侧故障超出低电压穿越要求时产生严重过电流,将影响并网逆变器以及关键负荷的安全运行。结合微网结构,提出了一种交直流混合型微网及其并网装置拓扑:当故障电压在LVRT要求范围内,改进谐振控制器型(modified proportional resonant,MPR)动态电压调节器(dynamic voltage restorer,DVR)能够保证本地负荷稳定运行,抑制谐波电压对并网点电压及输出功率的影响;当故障电压超出LVRT要求,通过虚拟阻抗控制抑制过电流。建立了微网及并网变换器在不同类型故障下的不同运行模式切换策略。最后,仿真结果验证了所提拓扑及控制策略的正确性。

    2017年06期 v.41;No.403 1980-1988页 [查看摘要][在线阅读][下载 851K]
  • 主从控制微电网孤岛切换暂态振荡分析与抑制

    吴舜裕;许刚;

    针对微电网孤岛切换暂态稳定性问题,提出暂态振荡因素分析方法及其抑制策略。通过分解孤岛切换暂态过程,分析诱发主逆变器不稳定性的因素,构建了由系统级控制层与逆变器控制层组成的双层控制系统。最后,根据主动与被动孤岛切换的特点,分别提出了相应的孤岛切换策略,提升切换过程中暂态稳定性及其恢复速度,实现抑制孤岛切换暂态振荡的目的。仿真结果表明,即使微电网中主逆变器容量比例较低,所提控制策略仍可较好地实现孤岛平滑切换,提高了微电网供电的稳定性与可靠性。

    2017年06期 v.41;No.403 1989-1997页 [查看摘要][在线阅读][下载 564K]
  • 重复控制三相电压型准Z源光伏并网逆变系统

    屈艾文;陈道炼;

    为提高准Z源逆变器的升压能力和并网电流质量,提出了一种采用重复控制的强升压能力的单级三相电压型准Z源光伏并网逆变系统,并对这种逆变系统的电路拓扑、改进的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制策略、离散控制系统的稳定性和调制器设计进行了分析。该系统电路拓扑是由大升压比准Z源阻抗网络、三相逆变桥和三相LCL滤波器构成;改进的SVPWM控制策略包括光伏阵列最大功率点跟踪控制和储能电容电压外环、并网电流内环控制,其中并网电流内环采用逆变器侧电流反馈控制策略,且融入了电网电压比例前馈、重复控制和PI串联的嵌入式复合控制来提高并网电流质量。实验结果证实了所提逆变系统电路拓扑、控制策略和系统设计的有效性。

    2017年06期 v.41;No.403 1997-2006页 [查看摘要][在线阅读][下载 1618K]
  • 基于有效数据段选取的多谐波源责任划分方法

    孟思雨;肖先勇;张逸;黄勇;陈飞宇;

    针对多谐波源谐波责任划分时存在的可获得测试样本有限的不足,提出一种基于选择有效数据段的多谐波源谐波责任划分方法,在有效数据段内,只有一个谐波源负荷变化而其他谐波源负荷基本保持稳定。采用改进的k-means聚类方法,对要计算谐波贡献的谐波源以外的各谐波源谐波电流进行阶梯式的聚类处理,最终划分成多个有效数据集合。然后利用偏最小二乘法估计各数据集合对应的谐波源谐波责任,并加权求和所有集合的谐波责任作为关注时间段总的谐波责任。该方法克服了传统数据选择法难以获得有效时间段的缺点。为验证方法的有效性,在IEEE 14节点标准配电网络上进行仿真分析,结果表明,所提方法能有效解决数据段选择问题,并且优于传统数据选择方法。

    2017年06期 v.41;No.403 2006-2011页 [查看摘要][在线阅读][下载 403K]
  • 三电平有源电力滤波器谐波电流及中点电位平衡控制

    周京华;柴小丰;祝天岳;陈亚爱;章小卫;

    针对三电平有源电力滤波器,在建立其小信号数学模型的基础上,提出一种考虑输出补偿电流的改进型预测电流跟踪控制策略。同时,为控制三电平直流侧中点电位不平衡,提出一种基于平衡因子的中点电位平衡控制策略。为验证所提控制策略的正确性,搭建了三电平有源电力滤波器实验平台,实验结果验证了改进型预测电流和中点电位平衡控制策略的有效性与可行性。

    2017年06期 v.41;No.403 2012-2019页 [查看摘要][在线阅读][下载 757K]

自动化

  • 基于变压器电流直流分量衰减特性的励磁涌流识别方法

    郑彬;滕文涛;项祖涛;邓帅荣;周佩朋;李岩军;班连庚;詹花茂;

    为有效区分励磁涌流与短路电流,确保变压器保护的可靠性,针对变压器励磁涌流与短路电流直流分量衰减特性的差异,提出了一种新的励磁涌流识别方法。该方法以变压器高压侧和中压侧出口断路器电流作为识别励磁涌流与短路电流的信号源,将电流直流分量与基波分量幅值比的衰减速率设置为判据,可以辨识出励磁涌流与短路电流。基于典型建模仿真分析了励磁涌流与短路电流直流分量衰减特性的差异,以及不同系统短路容量、变压器额定容量、铁心剩磁等因素的影响。经典型仿真结果及工程现场实测数据验证,该方法有效,适用于断路器未加装合闸电阻的情况,并具有原理清晰、所需测量数据少、简单易实现等优点,为新型继电保护装置开发及工程应用提供了参考。

    2017年06期 v.41;No.403 2020-2026页 [查看摘要][在线阅读][下载 535K]
  • 基于改进阻抗法的有源配电网故障测距算法

    戴志辉;王旭;

    考虑有源配电网中分布式电源、分支、中间负荷和电缆-架空线混合线路等元件及各种不确定性因素,如过渡电阻、负荷波动等,提出一种基于相量分析法的改进阻抗型故障测距算法。利用故障点过渡电阻消耗无功功率为零的功率特性,建立适用于各种故障类型、关于故障距离的一元二次测距方程。故障测距算法中,利用FTU同步监测各电源故障前后电压、电流,迭代计算更真实的负荷功率,并提出适用于有源配电网的逐区段故障后电压、电流计算方法。在PSCAD中搭建了改进IEEE 34节点系统模型进行仿真分析,结果表明测距算法具有较高的测距精度和鲁棒性,且能承受一定的负荷波动,受负荷模型影响较小。

    2017年06期 v.41;No.403 2027-2034页 [查看摘要][在线阅读][下载 462K]
  • 互感线路接地距离Ⅰ段超越影响分析及其整定策略

    邱建;丁晓兵;余江;陈朝晖;赵曼勇;李正红;李捷;

    为防止互感线路接地距离Ⅰ段超越,分析电网运行方式对接地距离Ⅰ段的影响,确定定值边界十分必要。文章在互感线路测量阻抗分析完整模型的基础上进行分析,提出了接地距离Ⅰ段可能超越的3种极值工况模型。针对各极值工况对模型中各因素影响互感线路接地距离Ⅰ段测量阻抗的机理进行定性分析,确定求取测量阻抗极值的简化模型并解析定量求解极值,得出在极端情况下,接地距离Ⅰ段测量阻抗理论上可趋于0。利用整定软件进行算例仿真,验证了理论推导的正确性。根据极值工况模型,结合电网中实际典型工况提出了互感线路接地距离Ⅰ段在不同工况下的取值策略,以及统一整定为0.4倍线路正序阻抗的简化整定策略,从而提高了接地距离Ⅰ段定值的适应性。

    2017年06期 v.41;No.403 2035-2040页 [查看摘要][在线阅读][下载 426K]

高电压技术

  • 特高压GIS现场雷电冲击试验电压台阶现象分析

    刘轩东;张玲俐;王帅;文韬;张乔根;

    随着电压等级的提高,气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)的应用越来越广泛。为确保绝缘性能,GIS设备在入网前都要进行现场耐压及绝缘试验。雷电冲击耐压试验是GIS等高压电器设备现场试验必须进行的试验项目之一,但现场发现,雷电冲击耐压试验过程中存在波形畸变问题,在雷电波的上升沿会出现所谓的"台阶"现象。通过ATP-EMTP电磁暂态分析软件搭建试验系统模型,对电压波在特高压GIS负载内的传播过程进行了计算,并对出现台阶现象的原因进行了分析。结果表明,台阶现象是由负载的分布特性与各个电气环节间波阻抗的相互作用引起,高压引线与分支母线间节点处、分支母线末端集中性负载所产生的电压负反射是引起电压波形出现台阶的主要因素。根据以上研究,提出了存在台阶的试验电压波形波前时间的确定方法。

    2017年06期 v.41;No.403 2041-2046页 [查看摘要][在线阅读][下载 902K]
  • 考虑短距离电缆中行波特性的振荡波局部放电定位方法

    周凯;赵世林;何珉;陈泽龙;李佳涵;

    由于短电缆中局部放电信号的入射波和反射波信号容易重叠,振荡波测试系统(oscillation wave test system,OWTS)一直以来对短距离电缆(小于500 m)的局部放电定位的精度较低。为实现短电缆中缺陷的精确定位,提出了新的振荡波局部放电定位方法:采用高带通Rogowski线圈与宽带通示波器实现局部放电信号的捕捉,并对单个局部放电信号特征频率连续小波分解与能量峰值识别算法相结合的方式,优化对局放单脉冲波形的识别,同时根据多组样本的分布情况进行聚类分析,提高短电缆缺陷的定位精度。根据所提出的方法,对64 m交联聚乙烯短电缆中制造2处缺陷,并搭建实验对缺陷进行定位。结果表明,该方式能够准确地探测出距离电缆首端32 m处及61 m处的缺陷,误差范围控制在2%,较大程度提高OWTS对短电缆的定位精度。

    2017年06期 v.41;No.403 2047-2054页 [查看摘要][在线阅读][下载 1021K]

  • “高比例可再生能源并网”专栏征稿启事

    <正>大力发展可再生能源,实现能源生产的清洁化转型,是能源可持续发展的重要途径。近十年来,我国可再生能源发展迅猛,目前已经成为世界上风电和光伏装机容量最大的国家。2030—2050年,我国可再生能源的发电量占比达30%以上,"高比例可再生能源并网"将成为未来电力系统的重要特征。由此必须研究高比例可再生能源并网对电力系统形态演化的影响机理、源-荷强不确定性约束下输配电网规划、源-网-荷高度电力电子化条件下电力系统多时间尺度耦合的稳定机理、交直流

    2017年06期 v.41;No.403 1725页 [查看摘要][在线阅读][下载 180K]
  • “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k W以上,太阳能发电1.1亿k W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k W。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k W,每回直流配

    2017年06期 v.41;No.403 1829页 [查看摘要][在线阅读][下载 155K]
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