电网技术

特约专稿

  • 复杂电网自律协同无功电压优化控制:关键技术与未来展望

    孙宏斌;张智刚;刘映尚;郭庆来;许涛;王轶禹;胡荣;张伯明;

    自动电压控制(automatic voltage control,AVC)技术对保证电力系统安全、优质、稳定与环保运行意义重大。回顾了自动电压控制技术的发展历史,提出了在大规模复杂电网实施自动电压控制的关键技术挑战,并进一步阐述了应对这些挑战的自律协同思想与电压控制关键技术,包括巨型电网安全与经济协同优化技术、支撑大规模可再生能源可靠接入的自律协同电压控制技术、以及基于自适应架构的递阶协同电压控制方法。最后,结合中国电网的现实需求与变化趋势,对未来自动电压控制技术的发展方向进行了展望。

    2017年12期 v.41;No.409 3741-3749页 [查看摘要][在线阅读][下载 397K]

国家重点研发计划

  • 基于大数据技术调度端电网模型管理和分析架构

    赵林;张令涛;马仲佳;郭子明;张浩;李新鹏;沈国辉;

    为了实现大运行体系下的共享多标准电网模型的统计和分析,提出了一种应用于调度端的基于大数据技术的电网模型管理和分析的架构。首先分析了大数据存储结构的特点,根据电网模型特点采用文本式结构保存电网模型,设计出结构化的主键值表征电网模型的时间、空间和应用多维度的扩展。然后研究了多源异构电网模型的ETL(extract,transform,load)技术,将调度端电网模型提取转存至分布式大数据平台。采用Map Reduce并行计算框架对模型数据进行分布式计算,为了提高分布式计算的效率,降低I/O消耗,采用索引技术对模型数据进行处理,减少各节点对全表数据进行扫描的次数。最后在调度端图形编辑器中,利用所提出的模型分析技术实现了电网图形模型的搜索,利用热度图实现了大数据搜索结果的可视化展示,并通过实例证明了所提方法的有效性。

    2017年12期 v.41;No.409 3750-3756页 [查看摘要][在线阅读][下载 465K]
  • 基于随机集理论的电力系统运行风险评估

    侯赞;刘宝柱;张爽;

    针对电力系统中故障特征和运行信息的不确定性,提出了基于随机集理论的不确定信息的表示与建模方法。该方法考虑元件故障发生的不确定性和负荷波动的随机性,将描述电网元件参数和节点负荷信息的变量转换为其随机集形式。基于随机集扩展准则,通过区间潮流计算将参数的不确定性映射到风险指标的不确定性,并利用随机集的信任测度和似真测度构造风险指标的上下累积概率分布函数。基于证据理论的随机集描述,利用Dempster-Shafer证据组合规则对所有系统状态下获得的基本概率分配(basic probability assignment,BPA)进行融合,获得系统风险水平的一致性描述。IEEE 39算例系统的计算结果证明了该方法的合理性。

    2017年12期 v.41;No.409 3757-3764页 [查看摘要][在线阅读][下载 486K]
  • 柔性配电网的安全域模型

    肖峻;刚发运;邓伟民;黄仁乐;何妍妍;伊丽达;

    提出了柔性配电网(flexible distribution network,FDN)的安全域模型,并与传统配电网(traditional distribution network,TDN)对比分析。首先,介绍了FDN的概念与特点。其次,分析了FDN正常运行N-0和N-1下的安全约束。再次,提出了FDN的安全域模型以及安全边界方程。最后,通过单联络与多联络电缆网算例验证了本文方法的正确性,对FDN和TDN的N-0域、N-1域以及供电能力进行了对比研究。对比发现:1)FDN能扩大N-0/N-1域,提高正常运行情况下带负载的能力与N-1安全性;2)FDN达到不计及N-1和计及N-1下的最大供电能力工作点相比TDN多很多,使其在实际中更容易实现;3)FDN节点负荷能突破馈线容量限制,具有更大的局部带大负荷能力。同时,通过二维视图观察总结FDN安全域的形状特点及形成机理,并揭示其与柔性闭环特征的内在联系,最终从安全和高效角度分析得出多联络更适合发挥FDN作用的结论。

    2017年12期 v.41;No.409 3764-3774页 [查看摘要][在线阅读][下载 475K]
  • 电动公交车光储充电站日运行随机优化策略

    李睿雪;胡泽春;

    针对电动公交车光储充电站的运行优化问题,建立了以充电站的运行成本最小为目标、考虑光伏出力随机性的多场景日前优化模型,在满足充电需求的条件下,实现储能系统的充放电优化调度并给出日内储能初始荷电状态。在实时运行阶段,根据更新的光伏和充电需求的预测,提出了光储充电站的日内滚动优化策略。所建模型考虑了环境温度对电动公交车充电需求的影响。仿真结果验证了所提日前和日内优化策略的有效性,并分析了充电站配置光伏和储能系统的成本效益。

    2017年12期 v.41;No.409 3772-3780页 [查看摘要][在线阅读][下载 410K]
  • 基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法

    王勇;陈明;张明;嵇文路;孙昕杰;罗兴;兰岚;顾伟;

    配电网中分布式电源渗透率的升高和电动汽车的大量接入使得集中优化模式难以满足控制灵活性和供电可靠性的要求。针对主动配电网(active distribution network,ADN)无功优化问题,建立了区内集中式、区间分布式的ADN分区分布式协调控制架构,并基于等网损微增率准则提出了ADN分布式无功优化方法,可以实现全局网损的分区分布式优化,保证系统电压质量和安全运行。所提方法包括无约束情况下的ADN分布式无功优化模型和针对功率电压越限处理的节点网损微增率(incremental rate of network loss,IRL)修正方法,尤其适用于系统规模大、分布式电源渗透率高以及分区数较多的ADN。基于IEEE33节点和69节点的仿真结果表明所提分布式无功优化方法具有较快的收敛速度和较优的全局优化效果,并且可以有效应对局部通信故障,保证ADN供电的可靠性和经济性。

    2017年12期 v.41;No.409 3780-3789页 [查看摘要][在线阅读][下载 489K]
  • 基于RT-LAB的直驱风电场振荡仿真分析技术

    田元冶;赵向阳;于钊;李光辉;何国庆;汪海蛟;

    直驱风电场并入弱交流电网时会出现振荡等不稳定问题,严重时会导致风电机组脱网、火电机组跳闸等事故。以新疆某地区的直驱风电场为研究对象,以阻抗分析法为依据,对直驱风电机组网侧逆变器进行阻抗理论建模,并在MATLAB中搭建风电机组逆变器并网模型,得到并网数字模型的阻抗来验证理论推导阻抗。最后以单机数字模型为基础,以新疆地区某直驱风电场的框架和参数为建模依据,考虑实时仿真的建模规则,在RT_LAB/MATLAB中搭建一个直驱风电场,依据并网点短路比的概念在直驱风电场和交流电网之间串入一定数值的电感模拟弱交流电网,最终复现出振荡,并简单分析了振荡的产生机理,为后续进一步解决直驱风电场振荡问题提供一种新的思路。

    2017年12期 v.41;No.409 3789-3796页 [查看摘要][在线阅读][下载 625K]
  • 基于长短期记忆网络的风电场发电功率超短期预测

    朱乔木;李弘毅;王子琪;陈金富;王博;

    精确的风电场发电功率超短期预测对电力系统的经济调度和安全稳定运行意义重大。为充分利用多数据源中的有效信息来进一步提高风电场超短期发电功率的预测精度,提出了一种基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络的多变量风电场超短期发电功率预测方法。该方法首先利用距离分析法筛选出与风电功率相关程度高的变量,进而降低数据的规模和复杂程度。然后利用LSTM网络对多变量时间序列进行动态时间建模,最终实现对风电功率的预测。采用美国加州某风电场的实测数据进行验证,结果表明,文中方法能够有效利用多变量时间序列进行风电场发电功率的超短期预测,较人工神经网络和支持向量机拥有更高的预测精度。

    2017年12期 v.41;No.409 3797-3802页 [查看摘要][在线阅读][下载 306K]
  • 基于随机生产模拟的风电优先调度对发电企业的外部性量化研究

    李泓泽;陆昊;李兵抗;

    近年来我国风电发展迅速,已成为第三大电源。由于风力发电存在波动性和反调峰等特性,其并网优先调度后,将给传统发电机组带来影响,如运行方式的改变所带来的运行成本和机组寿命的变化等。运用外部性理论并采用随机生产模拟模型,基于IEEE-RTS79系统分析了风电渗透率达到23.5%的大规模风电并网优先调度情景下,风电优先调度给发电企业带来的外部性成本。算例分析表明,风电优先调度对承担基荷的机组带来的负外部性成本较小,但会对其他机组带来显著的负外部性,并且与机组发电的边际成本存在正相关关系。最后的量化结果可为未来的补偿机制设计提供相应的依据,以促进风电在我国市场环境下的健康持续发展。

    2017年12期 v.41;No.409 3803-3808页 [查看摘要][在线阅读][下载 297K]
  • 模块化多电平换流阀运行试验回路电流闭环控制方法研究

    许彬;高冲;杨俊;王秀环;王高勇;周军川;

    模块化多电平换流器在投运前必须通过运行试验来考核其设计是否满足工程要求。根据IEC标准,运行试验需定性和定量地产生实际工况下的电流应力。传统方法主要采用开环控制方式对试验回路电流进行控制,其控制精度和等效性均有待提高。为此,针对H型运行试验拓扑,提出了一种回路中直流电流、基频电流、二倍频电流的闭环控制方法。采用该方法可使上述各电流分量精准快速地跟踪其参考值,从而使运行试验产生的电流应力与实际工况下的电流应力等效。最后,通过仿真与试验验证了所提控制方法的正确性和有效性。

    2017年12期 v.41;No.409 3809-3815页 [查看摘要][在线阅读][下载 606K]
  • MMC预充电子模块电容电压均衡特性仿真建模

    李静怡;齐磊;赵翠宇;易荣;赵艇;

    模块化多电平换流器在预充电阶段会出现子模块电压分布不均的现象,严重时会导致子模块旁路,进而影响系统的正常运行。基于MMC预充电过程子模块电容电压的均衡特性,提出了MMC预充电模型搭建方法。该模型充分考虑实际阀塔各导体结构之间的寄生电容参数,以及子模块取能电源等效电阻参数对子模块电压均衡特性的影响。针对超大规模子模块数量下存在的计算效率低的问题,提出了预充电过程MMC单桥臂等效方法,以及换流阀寄生电容集成降阶方法。结合实际工程参数,通过仿真结果与实测数据的对比,验证了所提模型的正确性和有效性。在此基础上,进一步仿真分析了阀塔寄生电容、取能电源等效电阻、子模块均压电阻等参数对子模块电压均衡特性的影响规律,可为工程设计提供参考依据。

    2017年12期 v.41;No.409 3816-3823页 [查看摘要][在线阅读][下载 530K]
  • 基于线性自抗扰的微电网平滑切换控制策略

    袁晓冬;楼冠男;陈亮;李强;柳丹;顾伟;

    实现微电网并网/孤岛运行模式平滑切换是保证微电网安全可靠运行的前提。提出了基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)技术的微电网运行模式平滑切换控制策略。以主从结构的微电网为研究对象,将主控单元电压外环控制器设计为LADRC控制器,采用扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对扩张状态(未知过程扰动、系统未建模摄动及dq轴通道耦合)进行在线实时估计,并将扰动估计主动补偿于主控单元的电流内环设定值中,从而达到快速消除扰动、平缓切换过程的效果。推导出一阶LADRC及主控系统的传递函数并进行幅频分析,结果表明所提方案具有良好的设定值跟踪性能和扰动抑制性能。动态仿真结果表明,所提控制策略能够有效平滑微网由并网切换至孤网模式产生的暂态振荡,同时对从控部分的扰动具有较好的鲁棒性,并且算法简单、调试容易。

    2017年12期 v.41;No.409 3824-3831页 [查看摘要][在线阅读][下载 418K]
  • 半波长输电线路短路故障后的故障方向特性

    雷傲宇;董新洲;冯腾;汤兰西;

    半波长交流输电作为超远距离输电技术受到广泛关注。半波长交流输电线路的故障特征与传统输电线路不同,原有的方向元件应用到半波长交流输电线路时需要重新研究。通过理论推导和仿真分析,研究了半波长线路发生故障后,稳态工频量、故障突变量和故障行波量表征的故障方向特性。与常规输电线路相比,半波长线路反向故障时,稳态工频量(零序量)和故障突变量的电压电流相位差不再位于(45°,90°)之间。此外,用故障行波量表征半波长线路故障后的故障方向时,不能像常规输电线路一样采用几十上百kHz的频带,而应该用相对较低的频带。研究结果表明稳态工频量、故障突变量和故障行波量基本上仍可以表示半波长线路故障后的故障方向,不过在具体的故障方向特性上不同于常规输电线路,为方向元件应用于半波长输电线路奠定基础。

    2017年12期 v.41;No.409 3832-3839页 [查看摘要][在线阅读][下载 484K]
  • HVDC阳极饱和电抗器阻尼弹性体降振降噪试验研究

    张鹏宁;李琳;纪锋;张娟娟;刘洋;

    高压直流输电换流阀中由阳极饱和电抗器引起的振动噪声问题直接关系到系统的稳定运行和环境友好性,目前对阳极饱和电抗器的阻尼弹性体降振降噪研究较为匮乏。以锦屏—苏南±800k V/4750A高压直流输电工程使用的阳极饱和电抗器为试验对象,取出阳极饱和电抗器中一对铁心并缠绕激励线圈,测量了一对铁心在不同激励下的振动噪声。同时为降低铁心的噪声,对铁心加装阻尼弹性体降噪,并采用相同的激励对阳极饱和电抗器铁心的振动噪声进行测量,分析比较测量结果,得出阻尼弹性体对铁心的降振降噪效果十分明显。此研究结果对阳极饱和电抗器以及高频设备降振降噪研究具有参考价值。

    2017年12期 v.41;No.409 3839-3845页 [查看摘要][在线阅读][下载 448K]

直流输电与直流电网

  • 基于直流输电无功控制的多直流馈出电网交流系统过电压最优抑制策略

    滕予非;汤涌;张鹏;庞广恒;严磊;

    为解决多直流集中外送电网在单回直流故障期间交流电网出现的过电压问题,提出了一种基于高压直流输电无功控制的过电压最优抑制策略。对直流输电系统外送功率受阻时交流系统过电压的机理进行了研究。研究表明,在直流输电系统换相失败或线路故障重启期间,换流器消耗无功明显减少,在交流侧滤波器切除之前,交流系统无功严重过剩,导致换流站交流母线出现较为明显的电压抬升,甚至出现过电压。基于该机理提出了过电压抑制策略,该策略在单回直流故障期间,短时提升近区健全直流逆变侧关断角γ及直流电流指令,在保持健全直流外送功率不变的基础上,增加整流侧换流器的无功消耗,从而抑制过电压的策略。基于最优控制器的设计方法,给出了过电压抑制环节的设计过程及实施方法。中国西南某双直流馈出电网实际仿真算例验证了该抑制环节的有效性。

    2017年12期 v.41;No.409 3846-3853页 [查看摘要][在线阅读][下载 432K]
  • 适用于含大量子模块的MMC快速电容电压均衡策略

    王坤;刘开培;胡志鹏;罗剑波;李威;秦亮;

    对于含大量子模块的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)而言,基于实时排序的传统电容电压均衡策略计算量大,降低了控制器的响应特性。为此,提出一种寻k值均衡方法,根据五分化中项的中项原则,确定处于投入和切除零界状态的模块电压大小,通过一轮比较处理从而获得需要投入和切除的模块编号信息,避免每个控制周期对桥臂模块电压的全排序操作且不会降低电容电压的控制精度。进一步,对寻k值均衡方法设定最大模块电压偏差允许值,减少器件不必要的反复投切。最后在PSCAD/EMTDC中搭建MMC模型,仿真结果表明所提出的改进策略能够以较低的计算量实现电压均衡,提高仿真运行速度,设定最大电压偏差允许值能够显著降低器件开关频率。

    2017年12期 v.41;No.409 3854-3861页 [查看摘要][在线阅读][下载 603K]
  • 基于开关函数的LCC-HVDC换流站动态模型及小干扰稳定性

    郭春义;宁琳如;王虹富;赵成勇;刘炜;

    研究了电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)的控制系统参数对其小干扰稳定性的影响。基于LCC-HVDC换流站的开关函数模型,建立了LCC系统换流站、交流系统以及控制系统的小干扰动态模型,并将其与PSCAD/EMTDC中的电磁暂态仿真结果进行对比,验证了小干扰模型的正确性。然后,采用特征值分析方法,研究了锁相环(phase-locked loop,PLL)增益系数和定关断角控制参数对LCC系统振荡模态、阻尼特性、参与因子和可行稳定运行区域的影响,该研究结果可以为LCC-HVDC换流站相关控制参数的选取提供依据。

    2017年12期 v.41;No.409 3862-3870页 [查看摘要][在线阅读][下载 696K]
  • 换流变压器励磁涌流的特殊性分析

    李晓华;张冬怡;吴立珠;吴嘉琪;蔡泽祥;丁晓兵;田庆;

    近几年换流变压器空载合闸产生的励磁涌流影响了直流输电系统的安全稳定性。换流变压器由于漏抗高且运行方式特殊,其励磁涌流较特殊。为分析换流变压器空充产生的励磁涌流与普通电力变压器产生的励磁涌流的不同,从换流变压器的基本特性、励磁曲线、绕组结构、运行方式以及有载调压等角度分析了换流变压器励磁涌流的特殊性,并提出了相应的运行建议。分析表明,相较于普通电力变压器的励磁涌流,换流变压器励磁涌流的幅值更高,衰减更慢,二次谐波幅值高、占比小,且受分接头档位的影响。同时,还分析了特高压直流输电工程换流变压器投切顺序对励磁涌流的影响,并提出运行建议。

    2017年12期 v.41;No.409 3869-3875页 [查看摘要][在线阅读][下载 417K]

可再生能源发电与综合消纳技术

  • 冷热电联供微网能量流的解耦计算方法

    杨智斌;林舜江;王雅平;卢苑;刘明波;

    针对目前冷热电联供微网能量流计算中对多能量输出端的能源站描述不够详细、冷/热网与电网之间的耦合关系简单以及采用统一计算方法导致模型复杂度高、计算时间较长的问题,提出了一种冷热电联供微网能量流的解耦计算方法。对能源站内部进行了较详细的建模,并考虑燃气发电机与制冷制热设备间的能量耦合关系,以及供冷供热网中循环水泵的耗电特性。根据冷热电联供微网仅在能源站和负荷存在着耦合环节而中间的供冷网、供热网和供电网相互独立的特点,将其解耦成供冷网能量流计算、供热网能量流计算、供电网潮流计算和能源站内部能量流计算四部分,并根据供冷/热网的放射性结构特点采用前推回代法进行计算,以降低模型的计算复杂度,并提高计算速度。以某个园区冷热电联供微网作为算例,计算结果验证了所提出方法的正确有效性。

    2017年12期 v.41;No.409 3876-3883页 [查看摘要][在线阅读][下载 407K]
  • 直流微电网虚拟惯性控制及其稳定性分析

    朱晓荣;谢志云;荆树志;

    针对直流微电网惯性低,母线电压抗干扰能力差的问题,考虑直流微电网中各旋转设备和储能设备的潜在惯性支持能力,提出直流微电网虚拟惯性控制。首先,给出了直流微电网中各可控电源提供的惯性功率的通用的表达式,该惯性功率直接由直流母线电压变化量及虚拟惯性控制系数确定;其次,在设计各变流器附加惯性控制时,采用一阶惯性环节代替了微分环节,避免了对输入信号产生高频干扰;再次,建立了直流微电网的小信号模型,分析了加入虚拟惯性控制后直流微电网的稳定性,给出了虚拟惯性控制系数的选取范围;最后,在Matlab/Simulink中建立了直流微电网模型并进行了时域仿真,验证了所提控制策略的有效性以及稳定性分析的正确性。

    2017年12期 v.41;No.409 3884-3893页 [查看摘要][在线阅读][下载 563K]
  • 微电网三相四柱组合式双向变流器双模式控制

    刘钊;孙新程;谭迪;吉小鹏;叶曙光;黄向奔;

    三相四柱组合式电路相对于组合式三相电路具有体积小、重量轻和成本低等优点,非常适合微电网双模式应用场合。提出采用三相四柱组合式双向变流器,并针对其双模式控制展开研究。首先建立其各相序等效模型,定性分析出并网条件下并网电流中存在三次谐波电流,并提出了复合控制和指定次谐波消除相结合的控制方法;针对离网时带不平衡单相负载问题,采用了三相独立控制的方法,提出了带动态直流偏磁抑制的双闭环复合控制策略,在抑制直流分量的同时具备较好的动态和稳态性能。最后通过实验验证了所提电路及控制方法的有效性。

    2017年12期 v.41;No.409 3892-3900页 [查看摘要][在线阅读][下载 815K]
  • 跨省互联水电站群长期多目标联合优化调度

    孙立飞;申建建;张俊;郭锋;吴慧军;程春田;

    西南特高压直流水电与受端电网梯级水电构成了非常复杂的跨省互联水电系统,面临新的复杂协调优化问题。为此,以溪—浙直流水电输送工程为背景,提出一种跨省互联水电站群多目标联合优化调度方法。该方法建立了发电量最大和枯期典型日峰谷差率最小的多目标优化模型,并引入目标转换策略将原问题分解为多个不同峰谷差率约束的子问题;在求解过程中,根据流域间水文特性和调节性能差异实现电站分组和汛枯期分阶段协调优化,提出基于负荷重构的直流约束处理策略,并与逐步优化、动态规划逐次逼近混合搜索算法相结合,实现模型高效求解。仿真调度实例表明,所提方法可充分利用送受两端水文和发电特性差异,有效满足电网长期电量和短期调峰需求。

    2017年12期 v.41;No.409 3901-3910页 [查看摘要][在线阅读][下载 544K]
  • 应用直流调制改善水电能源基地交流电网运行特性

    王菲;刘建琴;韩丰;张怡;盖振宇;

    直流输电具有远距离、大容量、无稳定问题等特点,适用于大型能源基地电力集中开发和外送场景。随着我国能源基地的开发建设,直流工程数量以及送电规模不断提高,直流系统的调制功能对系统稳定运行的影响日益凸显。西南地区水电资源丰富,目前通过多回特高压直流工程送电至华东地区。水电基地电网独立运行时系统阻尼特性相对较差,故障时交流系统易发生超低频振荡现象。频率控制器是直流系统附加控制之一,能够根据交流系统频率变化快速调整直流输送功率,进而改善交流系统的频率特性和阻尼特性。西南电网仿真结果表明,利用直流频率控制器能够有效改善西南电网阻尼特性,提高系统频率稳定水平。

    2017年12期 v.41;No.409 3911-3916页 [查看摘要][在线阅读][下载 571K]
  • 考虑空间容量饱和的分布式光伏时空分布预测

    符杨;田灿;李振坤;季亮;金山红;张静炜;

    随着分布式光伏大量并网,分布式光伏容量预测作为配电网规划中的关键环节,是变电站、网架规划中综合负荷计算的重要依据。对规划区域内的分布式光伏容量预测评估进行了深入研究,提出了适用于主动配电网规划的分布式光伏发电时空预测方法。建立了配电网分布式光伏装机容量时空分布预测模型,并利用空区推论和时序发展的方法求取规划年空间分布式光伏容量分布。最后,对我国东部某城市规划新区内分布式光伏容量进行了时空预测仿真,得出该规划新区的规划年和饱和阶段的分布式光伏空间容量分布,验证了所提方法有效性和实用性。

    2017年12期 v.41;No.409 3917-3925页 [查看摘要][在线阅读][下载 494K]
  • 宽功率范围内采用电流临界连续状态+恒频控制的光伏微逆变器

    阚加荣;吴云亚;谢少军;汤雨;吴冬春;

    小功率微逆变器常工作于电流断续状态(discontinuous conduction mode,DCM),为提高效率,可将其设计工作于电流临界连续状态(boundary conduction mode,BCM),但需付出变频控制、过高的驱动损耗和开关损耗的代价。为克服上述问题,提出一种在宽功率范围内实现BCM的类谐振桥式微逆变器,引入可变电感作为能量缓冲器件,提出一种感值可扩展的方案,保证尽可能大的功率范围运行在BCM。提出一种BCM+DCM混合运行的控制策略,既保证了精度,又保证了动态特性。分析了所提方案在各方面的优势。350W实验样机验证了所提微逆变器性能优良。

    2017年12期 v.41;No.409 3926-3933页 [查看摘要][在线阅读][下载 680K]

电力系统

  • 英国谐波标准G5的发展及现状

    张毅威;丁超杰;闵勇;刘军成;卫述蓉;王乐乐;

    电力系统谐波标准是电网谐波规划的主要依据。受电网形态发展、非线性设备特性、谐波测量和建模技术等因素的影响,需要对谐波标准进行不断的修订或更新。基于英国谐波标准G5及其长期发展历史,研究了其主要特点及发展过程的影响因素;针对谐波标准中的相关重要问题,即谐波分配策略、谐波电压规划水平、谐波电压评估方法、设备入网评估规程、谐波标准发展趋势等技术及应用方面,详细讨论了其历史变化、在谐波标准修订的方法及其需要考虑的工程应用问题,可以为亟待修订的国标GB/T 14549—1993提供有价值的参考。

    2017年12期 v.41;No.409 3934-3941页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K]
  • 考虑多源-荷-储协同优化的能源局域网系统能量管理研究

    张福兴;张涛;王锐;郑晓坤;张彦;

    提出了一种兼顾源、荷、储及网内、网外全时段协同优化的建模与优化方法。考虑能源局域网网内、网外各可调度资源的实际运况及彼此之间的交互关系,根据可再生能源利用最大化和系统运行费用最小化原则构建了适用于分时电价和实时电价的网内/网外一体化能量管理与优化模型:在网内,引入需求响应机制和储能单元进行经济调度,以提高能源局域网网内各可调度资源间的自协调、自平衡能力;在网外,考虑网内自协调后仍存在供需失衡情况,对网外各可调度资源设置差异性交易电价和不同的使用权限并据此进行电量交易。最后,提出了3种不同的优化方案,并综合采用拉格朗日乘子法和协同演化算法对不同算例进行求解、分析,验证了本文所提方法的信度和效度。

    2017年12期 v.41;No.409 3942-3950页 [查看摘要][在线阅读][下载 512K]
  • 多FACTS协调控制数模混合仿真试验

    刘翀;王薇薇;朱艺颖;周俊;胡涛;董鹏;高磊;

    目前,基于WAMS的多FACTS协调控制研究大多局限于理论计算和离线仿真,对于WAMS系统及FACTS装置控制特性的模拟与实际系统还存在一定的差异,为了更加准确地模拟协调控制过程,有必要在接入多种FACTS实际控制器以及PMU装置的实时仿真平台上对协调控制策略进行闭环验证。构建了一种基于WAMS的多FACTS协调控制数模混合仿真试验平台,其拥有强大的数字仿真软件、多种接口装置,多种FACTS的实际控制器PMU装置以及WAMS系统,基于此平台开发了多FACTS协调控制功能模块,能够从WAMS数据库中快速获取数据,按照算法进行实时运算,并将协调控制命令下发给各FACTS控制器。在此平台上,对多FACTS协调控制提高电力系统动态稳定性控制策略进行了试验研究,仿真结果证明了试验平台的实用性和有效性,为基于WAMS的多FACTS协调控制研究提供了新的手段。

    2017年12期 v.41;No.409 3951-3955页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K]
  • 考虑负荷聚集商参与的源荷互动双层优化模型

    文刚;翁维华;赵岩;蒋传文;

    需求响应的实施需要对负荷侧资源进行有效整合和合理管理,负荷聚集商作为其他电力系统参与者与需求响应资源之间的新兴中介,可参与电力系统源荷互动的实现。针对目前主网调度负荷侧资源存在障碍的问题,提出以负荷聚集商安排负荷削减合同的方式参与需求响应,上层以系统综合调度成本最低为优化目标,下层在分析主动负荷用电特性的基础上制定负荷削减合同作为负荷聚集商的调用对象,以此构建源荷互动双层优化模型进行算例仿真。结果验证了负荷聚集商的参与能降低发电机组的启停费用,在兼顾各方利益的同时有利于系统削峰填谷及经济效益最优的实现。

    2017年12期 v.41;No.409 3956-3963页 [查看摘要][在线阅读][下载 576K]
  • 基于区间线性规划的区域综合能源系统日前优化调度

    白牧可;王越;唐巍;吴聪;张博;

    针对区域综合能源系统在市场环境下的优化调度中未充分考虑多个系统互联及光伏/负荷的预测误差等不确定性的现状,研究基于区间线性规划的区域综合能源系统日前优化调度方法。采用区间数对光伏出力及负荷的不确定性进行区间描述,以能源服务公司利益最大化为目标,综合考虑多能互补和网络互联及环境效益,并采用分时电价制度,建立基于区间线性规划的区域综合能源系统日前经济优化调度模型,其目标函数及优化变量均以适宜区间来表示。采用强化区间线性规划方法进行求解,能够保证解空间的绝对可行性。通过算例分析验证了该方法的可行性与合理性,仿真结果表明:在多个能源服务公司参与交易的背景下,区域综合能源系统及配网的互联可提高能源服务公司总盈利,区间形式的最优解为决策者提供了选择空间,可以反映系统中不确定因素对能源服务公司盈利的影响。

    2017年12期 v.41;No.409 3963-3970页 [查看摘要][在线阅读][下载 693K]
  • 共享模式下的充电桩引导与充电价格研究

    李东东;邹思源;刘洋;林顺富;杨帆;边晓燕;

    电动汽车数量日渐增长,充电需求随之增大。但由于当前私人充电桩缺乏有效市场及管理,大量的私人充电桩利用率极低、但存在巨大的经济潜能。据此,提出由聚合商集群管理的私人充电桩共享模式。该模式以要求即时快速充电的用户为研究对象,聚合商方面结合电价、路程、时间、电量提出充电桩择优方法以协助用户选择合适的充电桩。同时聚合商统筹规划私人充电桩充电价格,采用两步式定价法,首先,聚合商结合收入及用户满意度,制定基准价格;而后,根据用户充电频次将管辖范围分割成多个区域,分别进行动态优化,实现充电负荷的友好接入。结合文中所提的择优函数和定价机制进行仿真计算,验证了所提方案的有效性。

    2017年12期 v.41;No.409 3971-3979页 [查看摘要][在线阅读][下载 408K]
  • 基于负荷分布匹配与熵权法的配电网无功优化

    刘科研;季玉琦;陆凌芝;何开元;贾东梨;耿光飞;

    提出一种基于负荷分布匹配与熵权法的配电网无功优化方法。首先,分析了配电网无功优化控制方案与负荷分布的关系,提出基于拉依达准则的负荷分布匹配方法,从历史数据库中选出若干个与待优化时刻近似的负荷分布,并将其对应的历史控制方案确定为无功优化的备选方案;然后,提出基于熵权法的多属性决策方法,对多个备选方案进行分析评价,确定无功优化各评价指标的客观权重,将多属性决策问题转化为单属性决策问题,进而对各个备选方案进行评价和排序,从中选择出最优无功控制方案。最后,通过多个算例验证了所提方法的有效性和优越性。

    2017年12期 v.41;No.409 3980-3988页 [查看摘要][在线阅读][下载 560K]
  • 基于拓扑势均衡的配电网信息物理系统规划算法

    杨挺;黄志勇;盆海波;张亚健;牛宇卿;

    配电网信息物理系统(cyber physical system for distribution networks,CPSDN)是自动化技术、信息技术和通信技术与电网的深度融合产物。其与传统通信系统规划的一个显著区别在于CPS系统内的网元异构性。基于数据场理论,建立了CPS广义节点质量模型,数学量化了节点差异,进而定义CPS势函数,以系统可靠性为测度建立配电网CPS规划问题的势均衡数学模型。对该规划问题,提出改进的二进制粒子群算法进行求解。采用IEEE LVNTS算例及实际电网算例计算,实验表明所建立模型和算法符合配电网CPS系统规划,所提出方法规划CPS网络,可准确辨识网络关键节点,建立高可靠性CPS网络拓扑,实现效能的提升。

    2017年12期 v.41;No.409 3988-3995页 [查看摘要][在线阅读][下载 3294K]
  • 基于商业园区源/储/荷协同运行的储能系统多目标优化配置

    杨锡运;张璜;修晓青;付果;李建林;

    科技园等商业园区的用电负荷类型多样,用电特征和规律与传统高耗能工厂园也有较大区别。通过分析商业园区多负荷特征和人员作息规律,基于分时电价机制采取低谷储能峰平释能的运行策略动态调整冷负荷侧制冷机组功率和园区与电网联络线功率,既实现了对蓄冰槽出力的优化调度,同时由园区能量平衡原则得到储能系统的实时充放电功率,实现对储能功率和容量的配置。建立基于能效、经济、环境的多目标优化模型,分别实现蓄能装置的循环电量和循环冷量最小、储能系统成本及购电费用之和最少和环境污染成本最小。采用基于动态惯性权重的多目标非支配粒子群算法对所建模型进行求解,对生成的Pareto解集使用模糊隶属度法筛选得到最优解。通过上海某商业园区算例验证了所提方法的有效性和可行性。

    2017年12期 v.41;No.409 3996-4003页 [查看摘要][在线阅读][下载 449K]
  • 两种配电网线性潮流计算方法及其比较

    敖鑫;王淳;朱文广;肖园;

    配电网络重构和无功优化等场合涉及大量的潮流计算,而现有配电网潮流计算方法大多采用迭代法,其迭代过程消耗大量的时间,增加了计算负担。为提高潮流计算的效率,在定量分析配电网简化条件的基础上,采用2种简化方法对ZIP负荷模型进行线性化,提出了基于2种线性负荷模型的线性单相潮流计算方法(linear single-phase power flow method,LSPF)和线性三相潮流计算方法(linear three-phase power flow method,LTPF)。采用多个三相平衡和三相不平衡测试系统,分别对2种线性单相潮流计算方法和线性三相潮流计算方法的计算性能进行了测试与比较。

    2017年12期 v.41;No.409 4004-4013页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K]
  • 采用虚拟惯性的MMC-RPC功率同步控制策略

    宋平岗;周振邦;董辉;

    针对牵引供电系统中存在的电能质量差、系统惯性小、短路比低等问题,模仿同步电机的工作特性提出了一种与虚拟惯性相结合的功率同步控制策略。对采用模块化多电平换流器结构的铁路功率调节器(modular multilevel converterrailway static power conditioner,MMC-RPC)使用该控制策略,能使MMC-RPC具有类似于同步电机转子的惯性,可为牵引网提供惯性支撑,提高其抗扰动能力;同时无锁相环(phase locked loop,PLL)的控制器设计规避了弱交流系统对传统锁相环的影响,提高了MMC的稳定性。建立了小信号数学模型,与矢量控制、直接功率控制的MMC-RPC进行仿真对比,所得出的控制性能与治理效果验证了上述控制策略的有效性与优越性。

    2017年12期 v.41;No.409 4014-4021页 [查看摘要][在线阅读][下载 716K]
  • 同相供电系统潮流控制器可靠性建模与冗余分析

    陈民武;宋雅琳;刘琛;解绍锋;朱远帆;

    潮流控制器是电气化铁路同相供电系统的核心组件,其可靠性评估与冗余设计对同相供电系统的安全运行至关重要。计及实际牵引负荷随机性和冲击性对功率元件结温波动的影响,采用功率损耗以及热网络模型计算功率元件结温。结合Coffin-Manson元件失效模型,提出了潮流控制器功率模块失效率计算方法。针对同相供电装置特殊拓扑结构,研究运行过程中功率模块级联级数的变化对元件失效率的影响,建立了潮流控制器k/n(G)动态可靠性评估模型与评估流程。以山西中南部铁路沙峪牵引变电所5 MVA工程样机为例,对功率模块的冗余性进行分析,优化了潮流控制器级联模块数,为同相供电系统的工程设计和运行维护提供了必要依据。

    2017年12期 v.41;No.409 4022-4029页 [查看摘要][在线阅读][下载 587K]
  • 基于SiC功率器件的单相APF开关损耗分析及应用技术研究

    贾晨曦;杨东;蒲新征;杨龙月;

    提出一种应用于单相有源滤波器(active power filter,APF)的SiC功率器件的开关损耗模型。该模型考虑了封装和印制电路板(printed circuit board,PCB)的寄生参数与器件结电容的非线性。详细阐述四种单相APF工作状态下的建模原理,并给出了各工作状态下各时间段的开关过程分析与损耗计算方程。基于影响APF谐波补偿性能的关键因素的分析,结合APF的工作特点,提出SiC器件高开关频率兼容驱动方式与封装及电路布局优化方案。搭建基于单相APF的SiC功率器件测试实验样机,在不同电压点和电流点下进行测试,并将测试结果与估算结果进行比较。比较结果高度吻合,功率损耗误差在10%以内,验证了提出的开关损耗模型的准确性和有效性。

    2017年12期 v.41;No.409 4030-4037页 [查看摘要][在线阅读][下载 521K]
  • 灰色神经网络模型在线估算锂离子电池SOH

    韦海燕;陈孝杰;吕治强;王峥峥;潘海鸿;陈琳;

    锂离子电池是一个复杂的电化学动态系统,难以通过单一的监测电池内部的物理和化学特性实现健康状态(state of health,SOH)在线估算。为此提出以欧姆内阻增加量、极化内阻增加量和极化电容减少量作为电池的健康因子(health indicator,HI),并引入灰色神经网络离线训练以HI为输入,电池容量退化量为输出的灰色神经网络模型,最后通过在线构建电池HI实现电池SOH估算。实验结果表明所提出的HI能够有效表征电池健康状态,灰色神经网络模型与BP神经网络模型相比,具有更高的SOH在线估算精度,估算误差不超过2%。

    2017年12期 v.41;No.409 4038-4044页 [查看摘要][在线阅读][下载 416K]

自动化

  • 可消除过渡电阻影响的单相接地距离保护研究

    郑涛;王可坛;刘校销;祁欢欢;

    针对过渡电阻使距离保护稳态超越或欠范围拒动的问题,提出了一种新型距离保护方案并深入分析了其可行性。首先,利用电压电流相量几何特性建立相似三角形,并据此构建故障距离百分比求解方程以消除过渡电阻的影响;其次,基于保护安装处负序测量电流与故障点电压相位关系,简化上述方程以解析求解故障距离。该方案仅利用单端电气量信息即可精确定位故障位置,可有效解决过渡电阻引起的距离保护拒动或超越的问题,PSCAD/EMTDC平台上的仿真实验验证了该方案的可靠性。

    2017年12期 v.41;No.409 4045-4055页 [查看摘要][在线阅读][下载 385K]
  • 考虑直流分量的短路电流衰减实用计算方法研究

    曹炜;陈春阳;周明;

    目前,短路电流实用计算中缺乏同时考虑短路电流周期分量和非周期分量衰减的方法,特别是针对非周期分量衰减计算的相关研究更少。提出不用传统计算曲线、考虑多机复杂电网实际接线和实际机组参数的短路电流周期分量衰减实用计算方法。此外,提出考虑实际电网结构用转移阻抗求取非周期分量的衰减。基于所提方法完成短路电流计算模块的开发,可直接对BPA数据格式的电网进行短路计算,计算结果经与用EMTP对同一案例计算结果的比较分析,验证了该模块的准确性。

    2017年12期 v.41;No.409 4054-4060页 [查看摘要][在线阅读][下载 397K]
  • 基于免疫克隆约束多目标优化方法的电网故障诊断

    王守鹏;赵冬梅;

    针对基于优化技术的电网故障诊断的现有数学模型存在权值分配受人为主观因素影响的问题,提出了基于免疫克隆约束多目标优化方法的电网故障诊断。首先,在剖析原有诊断模型的目标函数的基础上,提出采用多目标优化的方式,将电网故障诊断问题转变为多目标优化问题,并采用Pareto最优解的方法进行求解,降低了故障诊断过程中人为主观因素造成的误差。其次,考虑现有数学模型采用罚函数法处理约束问题的不足之处,将约束条件转化为一个目标函数,使约束多目标优化问题转化为无约束多目标优化问题,进而提出采用免疫克隆约束多目标优化算法进行求解,制定了适用于电网故障诊断问题的多目标Pareto优化算法流程。最后,采用模糊集理论对Pareto最优解集中的解进行评价。故障实例和复杂电网故障案例的诊断结果验证了所提方法的有效性与可行性。

    2017年12期 v.41;No.409 4061-4068页 [查看摘要][在线阅读][下载 352K]
  • 中性点不接地系统单相接地故障定位方法

    张利;杨秀媛;王丽婕;李萍;

    变压器中性点不接地系统当发生单相接地故障时,故障电流微弱,使得其定位十分困难。对不接地系统单相接地故障进行零序网络分析,分别考虑了联络开关两端电源单独作用时的影响,总结出故障时零序电流的相位特点。结合故障区段和测点间的网络描述矩阵,以故障时零序电流相位为基础,应用矩阵算法,有效确定故障所在区段。文中方法考虑了联络开关闭合时的情况,对网络描述矩阵以及故障信息矩阵进行了合理的修正,保证了算法的有效性。仿真实验结果表明了算法的有效性。

    2017年12期 v.41;No.409 4069-4076页 [查看摘要][在线阅读][下载 332K]
  • 基于MMC的配电网电力电子变压器接地设计及故障特性分析

    周廷冬;徐永海;吕晓慧;

    对基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的配电网电力电子变压器在发生交流输入侧单相接地故障、中压直流侧单极接地故障、低压直流侧单极接地故障以及交流输出侧单相接地故障下的故障特性进行了分析。参考MMC-UPFC、MMC-HVDC以及低压交流配电网现有的接地方案,提出适用于配电网电力电子变压器的接地方式:交流输入侧接地变压器接地、交流输入侧大电抗接地、中压直流侧大电阻接地、低压直流侧电容中点接地以及交流输出侧接地变压器接地。对上述接地故障在不同接地方式下的故障特性进行了对比分析,并通过PSCAD仿真平台对所分析接地方式及故障特性进行了仿真验证。最后,基于故障特性分析结果并考虑目前的制造技术,提出了输入侧、输出侧分别采用接地变压器接地作为目前配电网电力电子变压器接地方式的建议。

    2017年12期 v.41;No.409 4077-4088页 [查看摘要][在线阅读][下载 699K]
  • 低气压下开关柜空气间隙工频放电特性

    张志劲;韦冬洪;蒋兴良;舒立春;洪敏;

    开关柜内裸露的导体之间易形成各种空气间隙,其工频放电特性对开关柜的绝缘性能有很大的影响。为得到开关柜内不同空气间隙类型在高海拔下的工频放电特性及其影响因素,以40.5 kV开关柜母线室存在的4种典型的空气间隙及棒-板间隙为研究对象,在人工气候实验室进行了海拔232~3000 m下的低气压工频放电特性试验。结果表明:开关柜内不同空气间隙类型的放电电压U明显不同,放电电压U随气压P下降的趋势也不同;在开关柜空气间隙海拔校正时,湿度h对间隙放电电压的影响较小,仅简单考虑气压是可行的;开关柜空气间隙的电场分布比棒-板间隙更不均匀,其放电电压U可能比棒-板间隙更低;此外,开关柜空气间隙在间隙距离d小于400 mm时放电电压U与距离d呈非线性关系。

    2017年12期 v.41;No.409 4086-4092页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]