电网技术

特约专稿

  • 柔性直流与直流电网仿真技术研究

    贺之渊;刘栋;庞辉;

    模型等效性高、仿真规模大、实时化以及计算资源需求小,一直是电力系统仿真技术的发展目标。讨论了柔性直流及直流电网的特点,结合实际工程经验,从运行特性、等效建模、数值计算以及控制系统试验等方面对柔性直流和直流电网的仿真技术进行研究。在上述研究的基础上,指出柔性直流与直流电网仿真技术的发展方向是具有多时间尺度、多速率建模与变步长计算能力的数字仿真,以及具有全功能极控/阀控实验能力的功率型数模混合仿真。

    2018年01期 v.42;No.410 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 537K]

直流输电与直流电网

  • 直流电网联网设备与控制策略研究综述

    王渝红;阳莉汶;江伟;刘程卓;王媛;

    直流电网的控制策略是保证其稳定运行的关键,而联网设备是实现其控制策略的主体。相对于多端直流系统,直流电网拓扑结构和电力电子设备的复杂度提高,这对其控制策略提出了新的要求。首先归纳了直流电网的定义并给出典型拓扑,分析了直流电网各联网设备的功能,并总结了直流电网的技术特点,由此提出对其控制策略的要求。然后结合直流电网联网设备的特性,分别总结了直流电网基本控制策略、潮流优化控制策略和故障控制策略等关键问题的国内外研究进展。最后在此基础上提出了直流电网控制策略方面亟待研究的一些问题,为未来的研究工作提供参考。

    2018年01期 v.42;No.410 12-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
  • 基于广域量测的多直流馈入/馈出电网稳态频率控制策略研究

    胡益;滕予非;王晓茹;

    针对多回高压直流馈入、馈出电网,提出了一种基于广域量测数据的系统扰动后稳态频率预测算法,该算法对系统发电机调速器方程、负荷静态模型方程和系统网络方程进行线性化处理,同时考虑到多回高压直流的紧急功率支援量,能快速预测出系统扰动后的稳态频率。针对预测结果,该文设计了基于多回高压直流的最优频率稳定控制策略,该策略利用非线性优化方法,考虑了本区域电网各节点电压稳定约束以及各互联电网频率波动约束,能快速得到各条直流参与系统频率稳定调节的最优紧急直流功率支援量。最后在机电暂态软件PSS/E中,以改进的IEEE 50机系统为例,通过仿真分析,对该文方法的预测结果以及优化结果进行对比验证,证明了所提出方法的正确性和有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 25-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 334K]
  • 多端柔性直流接入对交流系统功角稳定性的影响

    付强;杜文娟;王海风;

    针对多端柔性直流电网(multi terminal direct current network based on voltage source converter,VSC-MTDC)接入对交流电力系统小干扰功角稳定性影响的问题。通过建立交直流混联系统的线性化互联模型,采用分解的思想得到了VSC-MTDC接入主要在2个方面影响交流系统小干扰功角稳定性:一是改变了交流系统的潮流,二是与交流系统的动态交互作用。采用阻尼转矩分析的结果表明:交直流系统之间动态交互的影响一般很小,直流系统接入主要是改变了交流系统的潮流,可等效为恒功率源进行研究。针对"潮流"部分的影响,进一步分解为直流电网的注入功率和接入地点2个部分,提出并研究了以下2个猜测:1)输入功率变化等效于发电机出力改变,二者对交流系统小干扰功角稳定性的影响是一致的;2)直流电网接入地点在平衡机附近时对交流系统小干扰功角稳定性造成的影响是较小的。以新英格兰系统为例,通过计算和仿真演示验证了上述猜测,并可借此避免多端柔性直流电网接入对交流电力系统小干扰功角稳定性的不利影响。

    2018年01期 v.42;No.410 34-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 400K]
  • 直流微电网DC/DC双向换流器时间-状态协调最优控制

    李鹏;李鑫明;陈安伟;李继红;

    高比例新能源接入的直流微电网已经成为研究的热点之一。针对直流母线电压控制问题,首先基于反馈线性化的方法对DC/DC双向换流器在升压和降压两种工作模式下分别进行了非线性建模,并分析了非线性系统一阶零动态的稳定性。然后针对所建立的非线性数学模型,提出了一种应用于DC/DC双向换流器的时间-状态协调最优控制策略。该控制策略分别选取时间最短和二次性能最优为性能指标,设计了时间最优控制器和最优状态调节器。为进一步实现两种控制器间互补协调,基于模糊控制理论引入自适应权重系数,以协调两种控制器间分配的比例,从而实现兼顾状态转移时间和状态调节过程双重优化目标的目的。最后,在MATLAB/SIMULINK中搭建了直流微电网仿真模型,验证了所提控制策略的有效性和可行性。

    2018年01期 v.42;No.410 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 530K]
  • 直流微网接地方式及新型保护原理

    薛士敏;齐金龙;刘冲;廉杰;

    伴随着新能源的推广和直流负荷的普及,直流微网因其具有提高分布式电源消纳效率的天然优势,契合未来电网环境清洁化、运行智能化的发展趋势,受到了广泛的关注和研究。在有关直流微网的众多研究方向中,接地方式的选取决定了接地故障特征,从而影响到保护方案的选择与整定,但学术界对直流微网接地的研究仍处于起步阶段。作者将通过对比多种接地方式的优缺点、应用价值、经济性等因素,选择最优的接地方案,在此基础上,设计在大过渡电阻接地故障的情景下仍能可靠动作的保护判据,并通过电阻限流器的接入消除保护死区。最后将设计一种横联保护原理,分析该保护方案在各种网络结构和不同故障位置时的适用性,并通过仿真验证保护方案的有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 406K]
  • 直流固态变压器控制技术研究

    孙贺;张建成;付超;孙玉巍;

    为解决作为中压直流配网与低压直流微网互联设备的直流固态变压器(DC solid state transformer,DCSST)子模块均压均流问题,同时实现微网直流母线电压的稳定控制及灵活双向功率运行能力,提出了一种以DCSST输出电压稳定为主控制环,输入电压均衡为附加控制环的双环解耦控制策略。针对其输入串联输出并联(input-series output-parallel,ISOP)结构及隔离型双向DC/DC变换器(isolated bidirectional DC/DC converter,IBDC)移相控制原理,对DCSST进行统一建模,并通过对其小信号线性模型及传递函数的推导,分析了两控制环路之间的解耦条件。仿真与实验结果表明,在所提出的控制策略以及控制参数下,DCSST双向功率运行时输出电压稳定与输入电压均衡控制效果良好,同时,各IBDC模块采用交错控制可有效减小输出电流纹波。

    2018年01期 v.42;No.410 56-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 792K]
  • 基于试验数据的6250A换流阀逆向校核分析

    周建辉;盛财旺;杨勇;高冲;张静;段昊;张娟娟;

    ±800k V/6250A特高压直流输电工程输电电流从5000A提升至6250A对换流阀关键零部件的热特性、电气特性等均提出了新的要求,给换流阀关键零部件的研制带来巨大的挑战。为保证6250A换流阀满足直流工程设计要求,提出了一种基于试验数据的6250A换流阀逆向校核方法。通过试验数据建立换流阀关键元器件电气仿真模型,保证模型的精确性;同时,开展组件研发试验,重点考核了在最严酷工况下换流阀所有性能是否具备充足的设计裕度;最后通过仿真和试验结果对比,逆向校核6250A换流阀可靠性,保证了直流工程顺利实施。

    2018年01期 v.42;No.410 65-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 453K]
  • 混合式高压直流断路器型式试验及其等效性评价

    丁骁;汤广福;韩民晓;高冲;王高勇;

    混合式高压直流断路器型式试验的目的是检验断路器的功能性是否满足设计要求。混合式高压直流断路器型式试验设计及试验等效性评价原则展开研究。首先基于断路器工作原理和运行工况并通过断路器PSCAD/EMTDC器件级运行数字仿真模型解析了分断过程和换流过程相关应力特性和影响因子,然后在应力分析的基础上提出了断路器型式试验关键项目,最后提取了混合式高压直流断路器型式试验等效性评价方法的核心,即具备工程实践意义的断路器应力等同关键参数。文中建立了基于整机应力和部件应力核心参数以及核心参数之间独立性和相关性联系的等效性评价方法,该方法能够正确评估断路器型式试验的等效性。

    2018年01期 v.42;No.410 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]

电力市场

  • 边缘计算在电力需求响应业务中的应用展望

    李彬;贾滨诚;曹望璋;田世明;祁兵;孙毅;朱伟义;郑爱霞;

    电力自动需求响应业务的快速发展,引入了大量的智能终端,在云端进行集中式管理对IT基础设施提出了过高的要求。提出了一种将边缘计算技术应用于自动需求响应业务的设想,并基于欧洲电信标准化协会提出的边缘计算框架,依据IEC 62939智能电网用户接口的标准划分,设计了自动需求响应边缘计算(automated demand response edge computing,ADR-EC)节点的分层架构模型。分别给出了ADR-EC节点的功能层、信息层、通信层设计方案及应用示例,最后结合自动需求响应业务的发展剖析了未来边缘计算大规模应用所面临的问题与挑战。

    2018年01期 v.42;No.410 79-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 422K]
  • 考虑多种用户价格机制下的综合型能源售电公司购电竞价策略

    尹龙;刘继春;高红均;宁世超;李阳;

    自新一轮电力市场改革以来,售电公司在国内迅速兴起,而其如何参与电力市场竞价购电获取最大利润成为核心问题之一。结合能源互联替代背景,研究了多种用户价格机制下的综合型能源售电公司参与市场竞价购电的策略问题。首先介绍了综合型能源售电公司的结构、运作、对用户实行的售电价格机制和其参与电力市场竞价的流程;然后研究了参与电力市场竞价购电过程中的重要部分:综合型能源售电公司支付函数的模型,为获得其最优竞价策略奠定基础;最后运用粒子群算法对算例进行仿真求解,分析了各种用户价格机制、能源替代模式与竞价策略之间的关系,得出综合型能源售电公司参与市场竞价购电的最优策略。

    2018年01期 v.42;No.410 88-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 677K]
  • 基于不确定性测度的居民小区电动汽车充电分时电价制定策略

    杨健维;苟方杰;黄宇;何正友;

    针对电力市场条件下,电动汽车响应分时电价的不确定性而导致的居民负荷随机波动加剧等问题,提出了基于不确定性测度的居民小区电动汽车充电定价策略。首先,引入价格弹性系数定量描述考虑电动汽车对分时电价的响应概率,建立电动汽车充电负荷动态概率模型。其次,引入熵和越限概率对负荷动态概率波动进行测度,在保证居民小区变压器期望过载时间不越限的前提下,以电动汽车代理商的期望收益最大为目标建立定价策略模型。再次,采用双层粒子群优化算法对定价策略进行优化求解。最后,以某居民小区为例进行仿真研究,结果表明,所提出的定价策略不仅能保证代理商收益的增加,而且能够有效减小居民小区内各时段变压器过载运行的风险,降低居民小区内总负荷波动的不确定性。

    2018年01期 v.42;No.410 96-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 467K]
  • 基于风火网非合作博弈的电力市场均衡模型

    赵文会;闫豪楠;何威;

    以市场的手段调整能源结构,从供给侧寻求风电消纳的有效解决方案,已经成为国内外学者的共识,而保障各参与方的合法利益,提高风电消纳积极性,是方案能否落实的关键。构建了基于纳什均衡的风火网三方非合作博弈模型,详细分析了影响各博弈方效用的主要因素,提出了分散的点模式和链聚的网模式两种交易状态。分析结果表明,电网公司收取风火交易的服务费用、风电场对富余电量的报价和电网公司对火电厂的协议罚金均会对交易模式产生影响;而政府对风电的补贴、风电场的发电成本和电网公司的平均电成本仅会影响风、火电厂和电网公司的效用值,并不会影响三方博弈纳什均衡点的分布。

    2018年01期 v.42;No.410 103-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K]
  • 风电商与DR聚合商联营对电力市场竞争的影响

    王晛;王留晖;张少华;

    风电出力具有较强的随机波动性,风电与储能、需求响应(demand response,DR)等资源联营有助于缓解风电并网对电网的不利影响。基于寡头竞争博弈理论,研究风电商与DR聚合商合作联营参与电力市场竞争对市场均衡结果的影响。采用场景削减技术计入风速不确定性,建立了考虑风电商和DR聚合商联营参与电力市场竞争的多时段随机均衡模型。算例分析验证了模型的有效性和合理性,并表明与无DR资源情况相比,风电商与DR联营时倾向于在电价较高时段增加投标电力,而在电价较低时段减少投标电力,从而可以减轻市场电价的波动。同时风电商与DR联营有助于减少风电商的投标出力偏差,且风电商与DR聚合商都会有动机通过合作联营参与市场竞争。

    2018年01期 v.42;No.410 110-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 370K]
  • 新电改背景下基于多属性决策的电力客户评估和选择研究

    曹清山;郑梦莲;丁一;宋永华;

    在售电侧放开背景下和售电市场的巨大利润的驱动下,售电主体之间竞争异常激烈,如何科学地指导售电主体选择优质客户、降低运营风险,从而推动售电市场健康、有序发展是亟待解决的问题。为此,提出一种基于多属性决策的电力客户评估模型,首先通过分析电力客户特性和售电主体利益需求构建合理的电力客户评估指标体系;然后根据数据类型特点提出一种层次分析法与改进熵权法相结合的组合赋权方法,综合考虑了专家经验和指标数据的客观信息,解决了不同类型数据信息融合的问题;此外,为了克服逼近理想解排序法存在的逆序和欧式距离计算相对贴近度不合理的缺陷,提出一种包含绝对理想解和"垂面距离"的电力客户排序策略,以提高该模型排序的准确性。最后基于产品生命周期理论模拟售电市场的导入、发展和成熟3个阶段,并通过电力客户实际数据进行算例分析,根据算例结果为售电主体在售电市场发展的不同阶段提供电力客户选择建议,验证了评估模型的有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 117-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 442K]

特高压输电技术

  • 特高压交直流接入下山东断面输电能力提高措施

    贺庆;张宝家;马士聪;易俊;张健;贾俊川;

    近年来在华北电网已建和将要建成多个与山东相关的特高压交直流工程,首先介绍了华北—山东电网输电断面的网络演化与发展进程,研究了山东断面演化发展的各个阶段的输电能力,然后详细研究了各个阶段华北—山东交流断面输电能力的影响因素,主要包括元件热稳约束、输电断面静稳极限、受端电压支撑能力和多馈入短路比等,在此基础上提出了提高山东断面输电能力方法并进行了验证。

    2018年01期 v.42;No.410 126-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 641K]
  • 特高压直流换流站选相合闸装置现场参数整定及测试方法

    李辉;刘伟良;徐浩;郭思源;刘海峰;赵永生;敖非;李刚;余斌;

    介绍了特高压直流换流站选相合闸装置的基本原理,分析了理想合闸时刻、断路器机构离散特性以及合闸不同期等因素对选相合闸性能的影响。在此基础上,提出了选相合闸装置的整定原则;针对目前特高压直流换流站选相合闸装置还缺乏足够有效现场试验手段和方法的问题,提出了一种通过将继保测试仪输出电压、电流与一次开关、选相合闸装置及站内故障录波装置串联并实际带选相合闸二次控制回路试验的,不需增加硬件成本的选相合闸装置性能及二次回路现场试验方法。祁韶(酒湖)±800k V特高压直流输电工程韶山换流站现场应用表明该方法有效、可行。

    2018年01期 v.42;No.410 133-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 372K]
  • ±800 kV特高压直流穿墙套管地震模拟振动台试验研究

    谢强;何畅;杨振宇;卓然;

    特高压直流穿墙套管是换流站中的重要设备。为评估特高压穿墙套管的抗震性能及地震作用下的响应特征,对±800 k V足尺仿真穿墙套管模型进行了地震模拟振动台试验研究。通过白噪声扫频试验获得了套管的动力特性。通过不同地震动输入,研究了穿墙套管在不同地震动和加速度峰值输入下的响应,获得了穿墙套管关键位置的位移、应变及加速度响应。结果表明,在目标峰值地震动作用下,穿墙套管顶端位移及根部应力较大,外套筒与中间导电杆间的相对位移也较大。在对特高压换流站穿墙套管进行抗震设计时,应注意与之相连的母线冗余度以减小母线对套管的牵拉作用,采取措施提高穿墙套管的应力安全系数,优化套管内部结构以限制其导电杆与外套筒的相对位移。

    2018年01期 v.42;No.410 140-146页 [查看摘要][在线阅读][下载 510K]

可再生能源发电与综合消纳技术

  • 直驱永磁同步风电机组高电压穿越技术研究与试验

    代林旺;秦世耀;王瑞明;李少林;陈晨;

    针对大容量直驱永磁同步风电机组的高电压穿越问题,研究了电网电压升高对全功率变流器母线电压的影响;在风电机组不同的无功输出情况下,分析了机组升压变压器阻抗对并网点电压影响规律。在此基础上,确定了电网高电压故障下无功电流注入的原则,提出了基于变流器动态无功控制的高电压穿越控制策略,并从"高电压判断-高穿执行-高穿结束"3个方面分析了主控系统协调配合机制。在MATLAB中建立了2.5 MW直驱永磁风电机组的仿真模型,实现了风电机组高电压穿越全过程动态仿真;利用电网高电压发生装置,在MW级直驱永磁同步风电机组上进行了高电压穿越现场试验研究,试验结果表明理论与仿真分析的准确性及控制策略的有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 147-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 494K]
  • 大规模风电并网下多区域互联系统热电综合调度模型

    张文韬;王秀丽;李言;钱涛;

    风电出力的随机性与波动性,进一步加剧了以燃煤发电机组为主的中国北方电网的运行调峰问题。我国北方地区同时存在着大规模的风电机组和高比例的热电联产机组,因而面对巨大的采暖需求和风电消纳问题,传统的调度运行方法难以应对。对此,提出大规模风电并网下多区域互联系统的热电综合调度模型。模型以最小化多区域互联系统期望总能耗为目标,考虑了风电的随机性,利用A R M A(auto-regressive and moving average)模型和Monte Carlo方法模拟生成大量风电场景,并基于场景削减技术得到具有较好代表性的有限场景集合。同时,模型打破"以热定电"的传统热电机组调度方法,并根据热能无法远距离传输,进行热电分区,将热能就地平衡,并考虑多区域互联的联络线约束,利用混合整数规划得到各场景下各类型机组及热电设备的日运行情况,由此分析热电综合调度模型对风电消纳做出的贡献。算例分析验证了所提模型与算法的有效性和实用性,可为我国多能互补产业的发展提供借鉴。

    2018年01期 v.42;No.410 154-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 346K]
  • 计及不确定性因素的家庭并网风-光-蓄协同经济调度优化方法

    孟安波;林艺城;殷豪;

    考虑风电、光伏出力和负荷等不确定性因素以及实时电价对家庭并网风-光-蓄发电系统优化调度的影响,构建了计及用户售电收益、购电成本、政府补贴、运行维护费用和分布式电源投资建设成本的家庭并网风-光-蓄发电优化调度模型。并提出一种结合拉丁超立方采样、场景缩减法以及自学习差分算法的优化方法对所提模型进行求解。该方法首先根据风、光、荷预测误差概率分布采用拉丁超立方采样方法生成大量样本,并采用场景缩减法对所生成的样本进行缩减。其次,针对标准差分算法在迭代后期所可能出现的"聚集"现象导致容易陷入局部最优的问题,提出一种融合自学习选择操作和纵向交叉操作的自学习差分算法,对所提模型进行全局寻优,得到各场景对应的最佳决策方案。最后,结合典型算例进行仿真研究,结果表明所提模型和方法具有较强的可行性和有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 162-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 852K]
  • 考虑氢能-天然气混合储能的电-气综合能源微网日前经济调度优化

    刘继春;周春燕;高红均;郭焱林;朱雨薇;

    在可再生能源渗透率的快速增长背景下,构建电-气综合能源系统具有重要的经济和环保意义。传统电-气综合能源系统模型对电转气(power to gas,P2G)过程处理过于简化,且环保效益考虑不充分。在电-气综合能源系统中,提出带有中间缓冲环节的P2G实现系统—氢能-天然气混合储能系统(hydrogen-gas energy storage system,HGESS),将P2G过程细分为电转氢和电转天然气,并分别与燃料电池和微型燃气机形成高效型和能量型两阶段电-气-电的能量闭环流动圈。然后将HGESS与微网结合,提出计及P2G过程能量转换损失和环境成本的日前经济调度优化模型。算法中分别采用分段线性化和二阶锥松弛方法,对电网潮流和天然气网络潮流非线性边界做线性化处理。最后在算例中采用高、低风电并网渗透率两种场景,结果证明所提HGESS在高、低渗透率下的电-气综合能源系统都具很好的经济性和环保性,具有广阔的应用前景。

    2018年01期 v.42;No.410 170-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 518K]
  • 基于能源集线器的微能源网能量流建模及优化运行分析

    马腾飞;吴俊勇;郝亮亮;李玉君;闫华光;李德智;陈宋宋;

    讨论了微能源网的概念,提出了全新的子能源集线器建模结构,包括集电器,集热器和集冷器;该结构考虑了储电、蓄冷、储热3种储能装置,可以实现能量的汇集、分配及存储;对能源集线器进行了详细的建模,并总结给出了广义储能装置的通用模型;提出一种实时电价模型,并以此建立需求响应模型;综合考虑微能源网能耗成本和环境成本,建立了微能源网的优化调度模型,计算分析了不同场景下微能源网中电、热、冷、气能源的优化调度结果,对提出的建模方法及优化调度模型的合理性和实用性进行了验证。

    2018年01期 v.42;No.410 179-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 461K]
  • 基于统计学方法的微网混合储能容量优化配置

    王利猛;刘久成;田春光;李国庆;魏文震;

    混合储能系统是微网中平抑功率波动的关键组件,为微网配置适当的储能容量可有效提高系统的经济性。提出了混合储能系统容量优化配置的一种统计学方法。该方法提出了基于频谱分析的功率分配策略,并与频率滞环控制相结合。功率分配策略协调蓄电池和超级电容器的运行,改善了蓄电池的运行环境;频率滞环增加了蓄电池的使用寿命。该方法还探索了超级电容器、蓄电池的容量配置子算法。此外,对统计模型进行蒙特卡洛仿真,获得了混合储能系统的容量概率分布,确定了不同累计概率水平下的混合储能系统的容量。仿真结果验证了所提方法的合理性和经济性。

    2018年01期 v.42;No.410 187-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 467K]
  • 主从控制微电网的动态区间潮流计算

    彭寒梅;昌玲;郭颖聪;李帅虎;李辉;

    区间潮流是不确定参数为区间的潮流分析方法,只需知道不确定量的上下界。对主从控制微电网进行动态区间潮流计算,为避免传统区间潮流算法的区间迭代过程,提出一种新型区间潮流计算方法。首先结合区间数与仿射数,建立仿射泰勒区间扩展函数模型。再在建立间歇性DG装置有功出力动态区间的基础上,建立主从控制微电网的仿射区间潮流模型,提出基于仿射泰勒区间扩展函数的区间潮流法得到潮流解的动态区间,该方法实现了区间运算与迭代运算的解耦,可减少区间运算量及提高收敛性。最后,通过改造的微电网系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 195-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 410K]
  • 一种适用于孤岛运行的逆变器控制方法

    程启明;高杰;程尹曼;张宇;余德清;谭冯忍;

    分布式电源主要通过逆变器接入微电网,逆变器控制技术在微电网中具有重要地位。下垂控制可以自动调节功率且灵活性强,在微网协调控制中得到了广泛的应用。提出了一种新型下垂控制方法,该方法对传统下垂控制的电压电流控制环、功率控制环2个环节进行改进,即:对电压电流控制环,加入了动态虚拟阻抗反馈,实现了有功功率和无功功率的解耦,从而保证了逆变器输出阻抗与线路阻抗相匹配;对功率控制环,除了构造了积分环节以提高系统稳态性外,还将频率差值、电压差值通过PI控制来修正下垂系数,以使系统能随着系统运行情况而做自适应的调整,从而增强了频率和电压的动态稳定性。最后通过软件仿真和硬件实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。

    2018年01期 v.42;No.410 203-209页 [查看摘要][在线阅读][下载 522K]
  • 光伏-蓄电池联合供电水泵系统用集成式单管DC/DC变换器

    候虚虚;秦岭;熊俊峰;王亚芳;罗松;钱科军;

    提出了一种用于光伏-蓄电池联合供电水泵系统的Buck+开关电感Buck-Boost集成式单管DC/DC变换器,分析了该变换器在不同工作模式下的输出电压调节能力;探讨了前级电路采用脉冲频率调制(pulse-frequency-modulation,PFM)控制且工作在恒压充电模式下时太阳能电池的稳定工作区;提出了基于PFM控制的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)和蓄电池恒压充电双模式自由切换控制策略;给出了电感参数设计准则,以确保系统在整个光照、温度和负载变化范围内均正常工作;最后通过24 W样机进行了实验验证。研究结果表明,该集成式变换器具有结构简单、输出电压调节范围宽、效率和可靠性高等优点。

    2018年01期 v.42;No.410 210-219页 [查看摘要][在线阅读][下载 620K]
  • 含高比例户用光伏的低压配电网电压控制研究综述

    蔡永翔;唐巍;徐鸥洋;张璐;

    户用光伏的并网和利用对缓解当前的能源和环境危机具有重要意义,高比例户用光伏并网所导致的电压问题成为制约网络消纳的关键因素。阐述了含高比例户用光伏低压配电网中的电压问题;介绍了基于电压灵敏度分析的电压控制原理;在此基础上,综述了低压配电网中基于有功调节、无功调节、分接头调节以及多设备协调的电压控制方法;评述了以上方法的适用场景、优势以及不足;总结了当前研究所面临的挑战并展望了低压配电网电压控制新趋势。

    2018年01期 v.42;No.410 220-229页 [查看摘要][在线阅读][下载 361K]

主动配电网关键技术研究与示范

  • 主动配电网分布式无功优化控制方法

    梁俊文;林舜江;刘明波;

    随着配电网中分布式电源的渗透率不断提高,配电网运行和控制面临诸多新挑战。集中式控制的成本高、通信要求高、可靠性差,不适应主动配电网的实际需求。基于分区协调控制和凸优化的思想,提出了一种主动配电网分布式无功优化控制方法。此方法以网络有功损耗为目标函数,考虑配电网潮流方程约束、各节点电压上下限约束和分布式电源无功出力上下限约束。以简化的支路潮流方程将非凸的无功优化控制问题转化成凸二次规划问题,以物理分区的形式对凸二次规划问题进行分布式计算求解。每个控制区域都配有一个独立的控制器,每个控制器仅对所控制区域数据进行测量,并且只收集相邻控制器的边界协调信息,采用同步型交替方向乘子法进行分布式优化计算,得到各区域分布式电源的无功优化控制策略。最后以IEEE 33和IEEE 69系统为例,仿真计算结果验证了该方法的正确性和有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 230-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K]
  • 基于二阶锥规划的含分布式电源配电网动态无功分区与优化方法

    林少华;吴杰康;莫超;王正卿;郭清元;

    分布式电源大规模接入所造成配电网电压质量问题一直受到极大关注。针对分布式电源大规模接入所产生的局部区域电压严重偏高问题,提出配电网动态无功分区的方法,构建了配电网无功优化模型。利用锥规划对原优化问题进行了简化并转化为二阶锥规划模型。为解决求解难度大的问题,提出了考虑动态无功分区的求解方法。考虑不同无功分区的分布式电源接入特点和运行特性,构建电压灵敏度矩阵,计算确定配电网节点电压变化量,提出电容器组、静止式无功发生器(statle var generator,SVG)等无功补偿装置的运行策略并优化其在各种运行条件下的无功功率值。分别以IEEE33节点和东莞地区某53节点的配电网为实例进行了计算,验证了无功优化的二阶锥规划方法的适用性和可行性,分析了动态分区对配电网无功优化以及电容器组和SVG等无功补偿装置运行策略的影响。

    2018年01期 v.42;No.410 238-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 413K]
  • 考虑可控光伏系统概率模型的主动配电网日前优化调度

    张世达;孙永辉;卫志农;孙国强;李逸驰;

    针对含可控光伏主动配电网的日前调度问题,采用合适的功率控制策略使DC-DC变换器和DC-AC并网逆变器实现有功无功解耦控制。通过仿真探索计及有功可控能力的光伏发电系统的概率特性,得到有功参考值与其累积密度函数、均值之间的关系。进而考虑机会约束,设计能计算储能系统充放电次数的约束,建立以配网企业运行成本最小化为目标的有功无功协调的主动配电网日前优化调度模型。将非凸约束松弛,利用二阶锥规划方法求解确定性优化步骤,加入割集重复优化保证松弛为紧。结合基于随机响应面法的概率潮流方法检验机会约束,最终得到考虑光伏可控性的满足全部机会约束的效益最大化调度方案。算例结果验证了上述模型和算法是正确性的,且能够满足安全经济运行要求。

    2018年01期 v.42;No.410 247-257页 [查看摘要][在线阅读][下载 520K]
  • 用于交直流配电网的模块化多电平换流器分序补偿控制策略

    张怀天;荆龙;吴学智;王小星;王帅;

    针对交直流配电网中三相负荷不平衡对电能质量的影响,提出了基于分裂电容式模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的分序补偿控制策略,控制MMC,通过直流侧电流补偿负荷电流中的负序和零序分量,从而使电网只需提供正序功率,提高了交流侧电能质量。同时,通过环流控制让不平衡功率在相间桥臂之间分配,并利用子模块储能特性来吸收不平衡功率,从而确保直流侧电能质量良好。对MMC直流侧功率控制进行了分析,采用零序控制改善直流侧电能质量,并对该控制下的子模块电容电压波动进行了评估。最后通过仿真和实验验证了控制策略的有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 254-261页 [查看摘要][在线阅读][下载 588K]

电力系统

  • 全过程电压稳定故障筛选和排序方法及辅助决策

    许鹏飞;宋墩文;马世英;陈勇;仲悟之;

    提出了全过程(机电暂态和中长期)电压稳定故障筛选和排序方法。中长期电压失稳的可能性不可忽视,但是中长期分析难以应对大量故障。为了克服这一困难,通过静态、暂态和中长期三个分析阶段进行严重故障的筛选和排序。首先利用静态和暂态分析手段从预想故障集中筛选出可能导致中长期电压失稳的故障,再利用中长期分析手段针对这一部分故障进行校核。基于实际电网对所提方法进行了测试,静态分析阶段有效筛选出了功率裕度较低的故障;暂态分析阶段筛选出了少量导致过励和电压稳定裕度较低的故障;中长期分析阶段从中筛选出了中长期电压失稳故障;针对电压失稳故障,在关键节点制定了辅助决策,实施后能够使系统保持电压稳定。

    2018年01期 v.42;No.410 262-268页 [查看摘要][在线阅读][下载 387K]
  • 基于局部电压稳定指标及复杂网络理论的无功电压分区方法

    刘文通;舒勤;钟俊;李欣然;

    提出了一种局部电压稳定指标与复杂网络理论相结合的无功电压分区方法。首先根据局部电压稳定指标定义了新的电气距离,利用层次聚类分析方法构建分区负荷内层;再以基于边介数的社区发现方法对复杂网络理论构建的无功传输网络拓扑图进行分区,构建分区外层;最后,以相应的划分原则进行图层叠加,实现电网分区。算例仿真结果表明了该方法的合理性与有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 269-278页 [查看摘要][在线阅读][下载 501K]
  • 大电网静态稳定主导模式在线判别方法研究

    贠志皓;孙毓婕;丰颖;刘道伟;

    随着可再生能源的大规模并网,电网源侧状态随机性增强,可能导致源侧静态功角失稳或负荷侧静态电压失稳,在线识别出电网静态失稳的主导模式对安全防控具有重要的指导意义。为此,首先基于两节点系统推导源侧和负荷侧的功率极限,以此建立统一量纲的源侧功角稳定裕度和负荷侧电压稳定裕度指标。然后,将原有面向负荷节点戴维南等值方法扩展至电源节点,完善了戴维南等值参数辨识方法的适用范围,为量化对比分析静态稳定的功角因素和电压因素提供了新的思路。最后,比较系统运行中2个裕度指标的变化态势,确定稳定的主导模式,并用仿真算例验证了所提稳定主导模式识别方法的有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 276-284页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K]
  • 电热联合系统最优潮流研究

    刘述欣;戴赛;胡林献;丁强;

    电热联合系统发展迅速,电热联合优化可取得更大经济效益。在分析实际热网结构特点基础上,结合热力系统的水力模型、热力模型,提出了计及热网回水管网热损失的热力系统潮流计算模型。建立了热力系统和热电机组、电锅炉等电热耦合设备的运行约束条件以及含多分支辐射状热网的电热联合系统最优潮流模型。研究了跟踪中心轨迹法求解该模型的计算方法与计算过程。算例计算以及与普通潮流对比分析表明,最优潮流可在热源参数上下限范围内优化选择热网运行控制参数,并优化发电机出力,故热电联合系统最优潮流运行时,具有更好的经济性。

    2018年01期 v.42;No.410 285-290页 [查看摘要][在线阅读][下载 337K]
  • 基于改进SLIQ算法及多粒度气象信息匹配的短期负荷预测

    李滨;覃芳璐;李倍存;吴茵;李佩杰;

    短期负荷预测容易受到气象等多种因素共同作用的影响,找到关键影响因素是提高短期负荷预测精度的必要手段。电力系统海量数据包含了巨量的运行信息,为挖掘有用信息,提高数据利用效率,提出了一种基于改进SLIQ算法及多粒度气象信息匹配的短期负荷预测方法。采用改进的SLIQ决策树算法对气象负荷信息进行聚类,提取同等气象条件下决定负荷波动的关键因素。由动态灵敏度方法建立短期负荷拐点预测模型,再由熵权法选择最佳预测参考日并预测曲线拐点,并在此基础上提出多粒度气象信息匹配算法进行负荷曲线预测。通过对我国南方某地区的多季节负荷进行仿真预测,计算结果表明在任意气象条件下曲线预测精度均能满足电网要求,证明了所提方法的正确性及普适性。

    2018年01期 v.42;No.410 291-301页 [查看摘要][在线阅读][下载 1203K]
  • 基于元胞负荷特性分析的RBF神经网络空间负荷预测方法

    肖白;刘庆永;牛强;綦雪松;王皓;

    针对元胞历史负荷数据的特点,结合RBF神经网络在非线性拟合方面的优势,提出了一种基于元胞负荷特性分析的RBF神经网络空间负荷预测方法。该方法以元胞的历史负荷数据为基础,横向从元胞的年历史负荷特性入手,描述各元胞年负荷峰值段的发展趋势;纵向从元胞日最大负荷出现的时刻入手,刻画峰值时段的最大负荷数据群。在充分地考虑元胞负荷的季节特性、双峰特性和转移特性对空间负荷预测精度影响的基础上,构建出一种合理的峰值时段最大负荷数据群的双向选取模型。然后采用RBF神经网络对所选取的最大负荷数据群进行训练和预测,进而得到目标年各元胞的年最大负荷预测值。工程实例验证了该方法的实用性和有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 301-307页 [查看摘要][在线阅读][下载 773K]
  • 基于改进FastICA及偏最小二乘法的系统谐波阻抗估计

    林顺富;李扬;汤波;符杨;李东东;

    系统谐波阻抗的精确估计可用于合理区分系统与用户的谐波污染责任。提出一种基于改进快速独立成分分析(Fast ICA)及偏最小二乘法的系统谐波阻抗估计方法。基于公共连接点处的谐波电压和谐波电流数据,采用基于修正的三阶收敛牛顿迭代的Fast ICA算法实现混合信号的分离,相比传统二阶牛顿迭代提高了算法收敛速度;其次,基于解混出的变量,采用偏最小二乘法进行主成分分析求得混合系数,降低了解混变量之间的弱相关性带来的计算误差。最后依据系数间的线性关系计算系统谐波阻抗。仿真和实际案例分析表明,所提方法的系统谐波阻抗估计结果相比现有方法精度更高。

    2018年01期 v.42;No.410 308-314页 [查看摘要][在线阅读][下载 399K]
  • 气象数据驱动的架空线路载流动态定值分析

    王艳玲;严志杰;梁立凯;韩学山;周晓峰;

    架空线路传统的静态热定值采用固化的、苛刻的气象参数组合计算一成不变的线路最大热载流量,计算结果往往偏于保守。为此,采用气象数据驱动的统计分析方法,将全年恒定载流量转换为季节或月份载流量,缩短热定值的时间尺度。通过运行环境下实际气象数据的统计分析,实现气象数据驱动的架空线路载流的动态定值。基于CIGRE标准热平衡方程,采用控制变量法识别影响线路热定值结果的关键气象参数;进而对关键气象参数的历史数据进行统计分析,确定不同置信水平、不同时间尺度(按月、按季度和按年)气象数据子集内的气象参数阈值,通过各参数阈值计算相应时间尺度下的热定值;并利用当前运行年度的实际气象数据对各时间尺度定值结果进行运行风险评估。结果表明,根据电网允许的运行风险可方便地确定合适的气象参数置信水平和相应的热载流定值,基于气象数据驱动的架空线路热定值有效地挖掘了线路的热载流能力。

    2018年01期 v.42;No.410 315-321页 [查看摘要][在线阅读][下载 428K]
  • 一种基于改进单相Y源逆变器的功率解耦方法

    冉岩;刘鸿鹏;刘宽;王卫;

    基于改进单相Y源逆变器,提出了一种新型功率解耦方法。由于二倍频功率纹波的存在,会在单相逆变器直流母线侧产生电压和电流纹波。通常情况下,会在全桥逆变器的直流侧并联大容量电解电容来实现前后级功率解耦。然而,电解电容体积大、寿命短,会影响光伏系统的可靠性和寿命。因此,利用改进Y源逆变器来实现功率解耦,该方法只需要分别在全桥中点和两个桥臂之间增加一个解耦电容。同时对应的控制策略确保在不影响负载电压的情况下,功率波动完全转移到两个解耦电容上。最终,搭建了一台基于TMS320F2812的200W的实验样机来验证所提功率解耦方法的有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 322-329页 [查看摘要][在线阅读][下载 699K]
  • 电网电压不平衡情况下三相并联型PWM整流器的控制策略

    张学;裴玮;邓卫;范士雄;刘幸蔚;孔力;

    电网电压不平衡情况下的并联型PWM整流器控制策略是保证其安全稳定运行的关键技术。传统控制算法存在坐标变换运算量大、控制结构复杂、直流母线电压波动以及电网电流畸变等问题,为此提出了一种基于静止坐标系下的并联型PWM整流器控制策略,建立了电网电压不平衡情况下的数学模型,给出了抑制正序、负序和零序环流的基本原理,提出了直流电压外环采用比例积分谐振控制器和网侧电流内环采用比例反馈谐振控制器来消除直流母线电压波动和网侧电流谐波的控制方法,给出了PWM整流器并联运行的整体控制框图,设计了比例反馈谐振控制器参数。最后,通过仿真软件进行了仿真研究,仿真结果研究了所提出算法的可行性和有效性。

    2018年01期 v.42;No.410 330-338页 [查看摘要][在线阅读][下载 531K]

自动化

  • 一种配电线路单端全线速动保护方案

    宋国兵;黄炜;王晓卫;常仲学;董继民;

    不依赖电源特性,仅和线路拓扑有关的单端量全线速动保护是改善目前配电网薄弱保护配置的重要方案。针对配电线路多分支、损耗大的特点,设计了一种稳态分布补偿、暂态故障识别的边界元件,并基于边界元件提出了一种配电线路单端量全线速动方法。在配电线路各母线处并联电容作为边界元件,利用其对阶跃故障行波的反射作用,通过小波分析提取区内外故障时电压时域暂态能量差异,并综合故障前后电流幅值特点,实现全线速动保护方案配置。PSCAD仿真结果表明,该方法能够快速可靠的识别配电线路区内外相间故障,具有较高的耐过渡电阻能力;且边界电容值越大,越有利于区内外故障的识别,但电容的选取仍需考虑电网运行要求、经济性等因素的影响。

    2018年01期 v.42;No.410 338-345页 [查看摘要][在线阅读][下载 390K]
  • 基于距离权重向量优化模型的虚端子自动连接方法

    王文琪;胡炎;赵娜;吴聪颖;

    为了区分传统的变电站电缆连接,虚端子的概念被提出来。虚端子连接是智能变电站二次设计的主要内容。当前虚端子连接以人工方式为主,工作量很大且容易出错,对智能变电站的安全运行造成隐患。提出了一种基于距离权重向量优化模型的虚端子自动连接方法,实现虚端子的自动连接。该方法基于编辑距离定义了虚端子连接的相似度,并通过虚连接的样本数据建立优化模型,同时采用粒子优化算法计算距离权重向量,使编辑距离相似度能够适应各个厂家生产的设备。最后,基于相似度对2个待处理的IED(智能电子设备)中的虚端子进行匹配,同时给出了匹配的可信度。算例结果表明,该方法可准确实现虚端子的自动连接,有效减轻变电站建设的工作量,提高虚端子的设计质量。

    2018年01期 v.42;No.410 346-352页 [查看摘要][在线阅读][下载 432K]
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