电网技术

特约专稿

  • 超高次谐波问题及其研究现状与趋势

    汪颖;罗代军;肖先勇;李媛;徐方维;

    超高次谐波是电力系统电力电子化过程中产生的电能质量问题。从超高次谐波的产生机理、传播机制、交互影响、危害、发射水平、测量与标准化等角度进行剖析。分析了电动汽车充电装置、光伏逆变器、照明装置等常见超高次谐波源及其发射特点;从谐振放大和设备异常两层面分析了超高次谐波对系统、设备和电力载波通信的影响;将超高次谐波划分为原生发射和次生发射,提出几种估计超高次谐波贡献度的思路;并对现有超高次谐波测量、分析方法和标准等进行了比较,指出未来的研究方向。

    2018年02期 v.42;No.411 353-365页 [查看摘要][在线阅读][下载 729K]

±1100kV特高压直流输电技术

  • 考虑地面倾角下±1100kV重要输电通道内邻近线路间雷电屏蔽效应仿真计算

    余军;蓝磊;孙泽中;王磊;何慧雯;王羽;邓冶强;

    特高压重要输电通道内两线路间距离较近,±1100 kV线路与邻近线路的雷击屏蔽特性与单条线路运行存在很大区别。同时,特高压输电传输距离远、途经地形复杂、±1100 kV线路电压极性产生影响等,均会对雷电屏蔽效应产生影响。基于电气几何模型基本原理,建立存在地面倾角下考虑邻近并行线路间雷电屏蔽效应的电气几何模型,研究地面倾角、邻近线路距离以及±1100 kV电压极性因素对±1100 kV线路雷电屏蔽特性的影响,仿真计算各种因素影响下各相导线绕击次数,并利用雷电屏蔽因子来定量描述邻近线路的雷电屏蔽效应。仿真结果表明,相同情况下,地面倾角增大时,输电线路绕击次数增加明显;邻近线路距离越近,雷电屏蔽效应越强。综合分析表明,在地面倾斜角大于15°时,推荐负极性导线位于±1100 kV下坡极,邻近线路布置在±1100 kV下坡方位,并尽量减少两线路间距离,±1100 kV线路绕击概率明显降低,对重要输电通道的线路防雷具有指导意义。

    2018年02期 v.42;No.411 366-373页 [查看摘要][在线阅读][下载 1266K]
  • ±1100kV换流站管母线选型及地面合成电场研究

    张进;赵录兴;谢莉;刘元庆;鞠勇;马晓倩;

    直流地面合成电场是衡量换流站电磁环境水平的重要指标,需要控制在合理范围内。换流站内产生合成电场的主要设备是管母线,这使得换流站内地面合成电场的最大值与管母线电压、对地高度和直径密切相关。分析了±1100kV特高压换流站地面合成电场限值,计算了不同直径管母线分别在干燥、潮湿和污秽状态下的地面合成电场与最小对地高度间的关系。在特高压直流试验基地开展的直径300mm和400mm真型管母线地面合成电场试验结果验证了计算方法的有效性。综合考虑地面合成电场的计算结果和试验结果,确定了±1100kV换流站户内和户外管母线型式和最小对地高度。研究结果表明,对于低海拔地区±1100kV换流站,户内推荐采用直径300mm管母线,最小对地高度不宜小于16.5m;户外推荐采用直径400mm管母线,管母线最小对地高度不宜小于17.2m。

    2018年02期 v.42;No.411 373-379页 [查看摘要][在线阅读][下载 2662K]
  • 准东—皖南±1100kV特高压直流输电工程受端电网的直流偏磁影响预测及治理

    杨娜;陈煜;潘卓洪;文习山;

    研究准东—皖南特高压直流输电工程接入后对受端电网的直流偏磁影响,分析了直流偏磁影响的作用机理,建立变压器直流偏磁风险评估模型,提炼土壤电阻率、中性点运行方式等影响直流偏磁电流的关键因素,多方法实测并运用嵌入局部共轭梯度搜索的人工蜂群全局优化反演方法,开展大地电阻率水平多层分布的参数反演,进一步考虑淮南—溧阳地质廊带连续介质二维反演电性结构,建立适用于受端电网直流偏磁电流分布计算的大地等效模型,最后仿真对比电容隔直法、阻容结合法等多种抑制措施,提出直流偏磁综合治理策略,为安徽电网及其他±1100kV特高压直流落点后的电网直流偏磁影响研究及治理提供技术支撑,提升电网安全稳定运行水平。

    2018年02期 v.42;No.411 380-386页 [查看摘要][在线阅读][下载 2453K]
  • 特高压换流变压器油纸绝缘交直流击穿特性及选型

    廖瑞金;邵山峰;成立;杨丽君;赵学童;

    作为特高压直流系统的核心设备,特高压换流变压器的国产化对我国特高压直流技术的发展具有重要的推动作用。针对特高压换流变压器的实际运行工况,基于不同油纸组合交直流击穿特性,对其油纸选型进行研究。试验结果表明:绝缘油的击穿电压随交流分量的降低而缓慢下降;油纸绝缘的击穿场强随着交流分量的降低而快速上升;油纸绝缘的性能主要由绝缘纸决定,绝缘油对油纸绝缘强度影响较小。从特高压换流变压器网侧与阀侧出发,同时考虑交流、直流电压在油纸复合绝缘中的分布特点,分析油纸选型需要考虑的因素,根据实验结果,最终得到KI-50X绝缘油与魏德曼DPE绝缘纸为最佳油纸组合。研究结果可为特高压换流变压器的制造提供相关数据参考。

    2018年02期 v.42;No.411 387-392页 [查看摘要][在线阅读][下载 395K]
  • ±1100kV线路长串盘形绝缘子污闪特性研究

    于昕哲;周军;刘博;吴浩哲;徐跃能;张乔根;

    特高压直流输电技术可实现远距离、大容量的能源高效配置,相较±800kV,±1100kV输电效率和输电距离可进一步提升,经济社会效益显著。±1100kV线路塔头尺寸受绝缘子串长的影响,可通过长串人工污秽试验得到的污闪特性确定。为保证±1100kV直流工程的安全性和经济性,应在±1100kV全电压、全尺寸以及不同并联间距等条件下开展人工污秽试验,获得污闪特性。特高压直流试验基地的±1400kV/2A特高压直流污秽电源解决了电源在最高输出电压和大电流负载时的电压稳定性问题。人工气候罐的污秽试验系统突破了超长尺寸试品污秽试验雾的均匀性控制问题。这两项关键技术使得±1100kV等级全电压、全尺寸试验具备条件。在此基础上,开展了串长最高至15.6m、全电压至直流1100kV、并联时不同串间距(500~1000mm)以及最高至6并联的多串并联的直流污闪试验。通过±1100kV全电压下的长串试验,获得了绝缘子串长、并联串间距、串形和污闪电压的关系。结果表明,串长和污闪电压在±1100kV以下范围内呈线性关系。±1100kV绝缘子双串或多串并联时,为保证串间不相互影响,建议串间距大于600mm。根据概率分析,大跨越在采用多串并联时需进行串长修正,并计算给出了不同条件下的修正系数。采用升降法,试验获得了±1100kV长串绝缘子在全电压范围内的串长和闪络电压关系,给出了并联串间距对污闪电压的影响,以及多串并联对污闪电压和外绝缘设计的影响,研究结果可直接应用于±1100kV线路外绝缘设计。

    2018年02期 v.42;No.411 393-399页 [查看摘要][在线阅读][下载 997K]

能源互联网

  • 面向能源互联网的电–气耦合网络状态估计技术

    董今妮;孙宏斌;郭庆来;盛同天;乔铮;

    为保障电-气耦合网络安全可靠高效的运行,参考电力系统能量管理系统,可以形成电-气耦合网络能量管理系统。其中,电-气耦合网络状态估计是电-气耦合网络能量管理的基础,可以为后续电-气耦合网络优化调度、安全评估提供高精度的全局一致解。在考虑气网中压缩机和调压阀特性的情况下,建立了气网稳态状态估计模型,实现了对复杂气网的状态估计,在此基础上进一步建立了电-气耦合状态估计模型,并测试了其在状态估计精度和坏数据辨识方面的性能。

    2018年02期 v.42;No.411 400-408页 [查看摘要][在线阅读][下载 564K]
  • 一种考虑天然气系统动态过程的气电联合系统优化运行模型

    艾小猛;方家琨;徐沈智;文劲宇;

    由于环境污染和能源短缺问题的凸显,天然气-电力耦合形成的多能源互联系统因其清洁、高效引起了众多关注。然而天然气系统运行和电力系统运行属于2个不同的时间尺度,其耦合系统运行须考虑这一因素的影响。针对这一问题,推导了天然气系统动态潮流方程,考虑气电联合系统双边能量转换关系,建立了耦合系统的多时段优化运行模型,并在一定假设情况下,对模型进行了合理的线性化处理,使得该模型可以很好地反映耦合系统中天然气侧系统的动态过程,且能适用于大规模问题求解要求。最后通过仿真算例验证了所提模型的合理性和有效性。

    2018年02期 v.42;No.411 409-416页 [查看摘要][在线阅读][下载 852K]
  • 基于能量流的电热综合能源系统弃风消纳优化调度模型

    杨帅;陈磊;徐飞;孙亮;陈群;贺克伦;姜拓;戴远航;

    针对三北地区供热期运行调峰约束导致的弃风问题,提出了基于能量流的电热综合能源系统弃风消纳优化调度模型。首先建立与电力系统模型相容的热力系统能量流模型。以能量流法根据温度变化预测热负荷,并以该结果作为优化调度模型的已知条件。然后以煤耗量最低为目标函数,建立优化调度模型。与传统模型相比,该模型考虑了换热环节约束如换热器热阻约束等。最后通过算例验证该模型的有效性,结果表明:利用电加热站供热,可增加低谷电负荷,降低机组的热定电出力,为风电上网留出空间;用户室内温度影响热负荷大小,进而影响风电消纳总量;计及换热环节约束的优化调度模型计算出的优化调度结果更准确、可信。

    2018年02期 v.42;No.411 417-426页 [查看摘要][在线阅读][下载 988K]
  • 补偿度实时优化的储能-火电联合AGC策略

    孙冰莹;刘宗歧;杨水丽;王然;李婷婷;

    随着储能调频应用规模化发展,在我国容量受限型储能调频服务计量和补偿办法空白阶段,辅助火电机组改善自动发电控制(automatic generation control,AGC)成为其主要运行模式。但现有工程采取满功率补偿策略,不利于储能工况持续性。对此,以储能对AGC指令与机组出力实时偏差量的补偿度为决策变量,以调频性能指标和储能电量平衡度最大化为目标,建立储能充放策略实时优化模型,在一定周期内通过密切度择优的多目标粒子群算法(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)进行决策。基于2台AGC机组数据的仿真实验结果表明:与其他策略相比,补偿度策略在具体场景下对储能可用率和调频性能改善明显;同时,短周期优化更利于性能和储能持续性的致衡;此外,该算法计算耗时满足决策实时需求。

    2018年02期 v.42;No.411 426-436页 [查看摘要][在线阅读][下载 961K]

电力市场

  • 一种基于挂牌的电力市场竞价模式与实践

    张茂林;黄宋波;涂启玉;王睿琛;马高权;邢玉辉;刘双全;刘祥瑞;陈聪;

    针对目前电力市场价格信号不清晰、竞争不充分等问题,基于挂牌交易机制,提出了一种发用电侧双向挂牌的竞价模式。通过信息公示、电厂挂牌用户摘牌、用户挂牌电厂摘牌3个阶段,供需双方在价格接受范围内分别进行挂牌、摘牌,累计摘牌电量上限不受约束。通过优化两个交易阶段的成交顺序,将市场主体公示电量作为整个双向挂牌交易成交电量上限,并给出了交易组织流程图和市场出清计算方法。该竞价模式不仅能激励供需双方合理报价,还可实现交易量价的有机配合,降低了交易风险,扩大了成交电量,提高了资源优化配置的效率。云南电力市场的运营经验证实了该竞价模式的合理性、有效性和实用性。

    2018年02期 v.42;No.411 434-440页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K]
  • 微服务在电力交易系统中的应用研究

    承林;王海宁;高春成;

    电力改革的推进促使电力交易的用户规模不断增长,传统基于单体结构的电力交易系统已经不能满足业务快速变化和系统性能方面的要求。利用微服务技术架构对电力交易系统进行了改造,并通过微服务的实施,将单体结构的系统转换为分布式系统,以增强系统的负载性能和伸缩性;分离服务使系统获得逻辑上的解耦,以便能够快速应对业务模式的变化和更便捷的升级维护。在分析电力交易业务与电力交易系统现状的基础上,提出了较为可行的系统架构设计方案,对关键技术的解决给出说明,并通过实验,验证了采用所提出的技术方案可以使电力交易系统的吞吐量、容错性、可维护性和可扩展性都得到较大的提高。

    2018年02期 v.42;No.411 441-446页 [查看摘要][在线阅读][下载 569K]
  • 面向售电侧改革的用户分层聚类与套餐推荐方法

    孙毅;顾玮;李彬;崔灿;孙辰军;郑爱霞;

    针对售电公司实现多样化服务类型,吸引更多用户的需求,提出了一种基于差异化特征提取的用户分层聚类方法,并对传统的k-medoids聚类算法进行改进,实现了聚类数目可变的自适应k-medoids算法。分层聚类中第1层聚类先基于马尔科夫模型提取代表用户用电行为多样性的用电特征,并运用自适应的k-medoids聚类算法实现对用户用电行为多变与否的识别。第2层聚类首先针对第1层聚类得到的各类用户提取差异化的用电特征,接着分别运用合适的聚类算法实现用户的再次分类。最后,为两层聚类后的子类用户推荐合适的电价套餐。实验结果表明,基于该差异化特征提取的分层聚类方法能够为售电公司实现有效的用户差异化套餐推荐服务,进而为吸引更多用户购电、扩大售电公司规模提供技术支撑。

    2018年02期 v.42;No.411 447-454页 [查看摘要][在线阅读][下载 681K]

可再生能源发电与综合消纳技术

  • 交直流混合微电网网络坚强度评估的指标体系及方法

    朱永强;王甜婧;

    网络坚强度是交直流混合微电网构建与运行的基础,可体现系统的容量、结构合理性以及抗干扰能力。在定义网络坚强度和描述其表现的基础上,提出了一套交直流混合微电网的网络坚强度评估指标体系。该体系基于系统对坚强度的需求层次,衍生出结构、容量、联络程度、备用大小和故障转移能力等相关指标,考虑了节点和支路的分布情况、节点和支路的供电能力以及交流和直流微网的容载比等因素。同时提出了可体现数据独立性和波动性的独立信息熵权法,并运用基于独立信息熵权-层次分析-主成分分析(independent information entropy-analytic hierarchy process-principal component analysis,IIE-AHP-PCA)的分层组合评价模型对网络坚强度进行评估。通过算例证明,所提出的指标体系与评价方法合理有效。

    2018年02期 v.42;No.411 455-463页 [查看摘要][在线阅读][下载 599K]
  • 主从控制孤岛运行微电网的短期可靠性评估

    彭寒梅;郭颖聪;昌玲;李帅虎;李辉;

    针对主从控制孤岛运行微电网短期可靠性的时变性和通信系统冗余的动态特性,提出一种基于时变动态故障树的短期可靠性评估方法。首先,定义时变动态故障树,给出动态子树和静态子树的求解过程。再以负荷点供电中断为顶事件,将顶事件划分为直接事件和间接事件,并进行概率计算。在此基础上,计算主从控制孤岛运行微电网的负荷点切负荷概率和系统停电期望值,给出可靠性评估流程。算例分析验证了所提方法的正确性及有效性,评估结果可为主从控制孤岛运行微电网的调度及运行提供一定的依据。

    2018年02期 v.42;No.411 463-472页 [查看摘要][在线阅读][下载 631K]
  • 基于多进程的多微网分层控制仿真平台

    许志荣;杨苹;黄梓健;刘泽健;张育嘉;

    随着微网工程的推广应用,多个微电网因互联互需而成为多微网系统。针对多微网分层多主体控制架构的仿真模拟,设计一种考虑个体独立性和进程间信息交互的多进程仿真平台。所提多进程模拟仿真平台考虑当前主流多微网系统的分层控制架构,通过以"一控制器一进程"为设计原则,进程间数据交互通过特定文件传输协议完成,从而实现各子微网相对独立的控制算法,并考虑整体多微网系统的全局性以实现对多微网系统的场景化仿真模拟。通过算例测试验证所提方法的有效性,有利于通过模拟复杂工况场景运行以降低算法开发难度。

    2018年02期 v.42;No.411 472-478页 [查看摘要][在线阅读][下载 3923K]
  • 考虑备用动作约束的含风电场电力系统多目标动态优化调度

    颜远;林舜江;刘明波;

    建立了含风电场的电力系统多目标动态优化调度模型,以总燃料耗量、污染气体排放量及购电费用最小为优化目标,针对风电场出力随机性的特点,采用极限场景代表风电场出力偏离预测场景的各种可能方向,考虑了风电场出力极限场景下,各常规机组备用动作对应的网络安全、机组爬坡等约束。将极限场景与预测场景联立求解,得出机组出力计划及各极限场景下的备用动作方案。采用规格化法平面约束法(normalized normal constraint,NNC)和GAMS/CONOPT求解器求解三目标优化问题,以获得均匀分布的Pareto最优解集;并提出通过确定乌托邦面位于目标函数空间中可行域内部的完整部分,以求解完整Pareto前沿的方法。最后以IEEE 39节点系统和某省级电网为例,分析结果表明,所提出模型和算法能够为调度人员提供更为完整的决策信息,并得到在风电场出力波动条件下,能够满足系统各种运行约束的备用动作方案。

    2018年02期 v.42;No.411 479-487页 [查看摘要][在线阅读][下载 2247K]
  • 计及风电功率预测误差的需求响应多时间尺度优化调度

    李春燕;陈骁;张鹏;张谦;

    风电功率预测存在误差,增加了电力系统运行调度的困难,影响系统风电消纳,降低系统运行的经济性。为了提高系统风电消纳能力,考虑风电功率预测误差,结合需求响应特点,从日前、日内和实时构建了电力系统需求响应多时间尺度优化调度模型。分析居民用户需求对电价的响应,构造日前价格型需求响应的初调度策略,并在日内根据风电功率预测偏差进行电价调整后的价格型需求响应再调度。分析工业用户和商业用户的调度补偿策略,以电网运行费用最低为目标,考虑平衡风电功率实时预测误差,建立激励型需求响应的实时调度优化模型,以提高系统风电消纳能力,降低系统弃风量。算例分析表明:所提出的优化调度策略能够较好地平衡风电功率预测误差,增加系统风电消纳量,节约系统运行成本,保证用户用电的自主性,最小化需求响应调度对其的影响。

    2018年02期 v.42;No.411 487-494页 [查看摘要][在线阅读][下载 619K]
  • 基于一主三从博弈的风-水-气区域电力系统调度研究

    杨国清;付菁;王德意;贾嵘;李润秋;

    伴随电力市场开放程度与日俱增,发电企业在调度出力中将拥有更大的决策权。因此,立足于兼顾电网与多种类型发电厂利益构建的调度模型显得极为必要。将电网作为博弈主体,在保证电力供求平衡的基础上,以其购电成本与环境成本最小化为优化目标;将风、水、天然气电厂作为3个参与电力市场博弈的独立从体,在综合考虑各类电厂出力特性的基础上,以3个参与者的收益最大化作为优化目标;将电厂出力策略以及电网优化的上网电价作为决策空间,构建了基于一主三从博弈理论的区域电力系统调度模型,并提出了基于NSGA-II求解该模型Stackelberg-Nash均衡解的算法。算例仿真表明,所建立的一主三从博弈区域电力系统调度模型能够适应不同季节下的区域系统调度,并显著提高了调度控制中各电厂间利益分配的均衡度与稳定程度。

    2018年02期 v.42;No.411 495-503页 [查看摘要][在线阅读][下载 1322K]
  • 一种考虑电压稳定约束的风-燃互补发电系统容量规划与并网控制策略

    孙天奎;李志民;

    随着我国电网的低碳化推进,天然气在一次能源消费的比例不断提高,这使得风-燃互补发电技术的规模应用成为可能。提出了一种考虑电压稳定约束的风-燃互补发电系统容量规划和并网控制策略,以并网节点电压稳定为约束条件,优化互补系统中燃气轮机组的配置容量,并根据并网点注入功率对阻抗比指标的灵敏度,联合控制燃气轮机和无功补偿装置的输出,使风-燃互补发电系统主动参与电网调峰。在并网节点电压稳定水平不降低的情况下,有效地降低了风-燃互补发电系统的成本。最后通过新英格兰10机39节点系统算例仿真验证了其有效性。

    2018年02期 v.42;No.411 503-508页 [查看摘要][在线阅读][下载 938K]
  • 双馈风力发电机的调频策略及机组定子故障下的弱电网稳定性研究

    孙丽玲;胡兰青;

    双馈风力发电的高渗透率降低了电网的等效惯性和一次调频能力,这一问题对于弱电网而言愈发突出。因此,在惯性降低的弱电网下,双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)频率的自动调整成为其控制系统重要目标之一。定子绕组匝间短路(stator winding inter-turn short circuit,SWITSC)是双馈风机的一种典型故障,直接影响机组的安全、稳定运行。但是,计及SWITSC故障的DFIG机组的调频策略与弱电网稳定性分析尚未见诸报道。为此,在计及SWITSC故障的DFIG机组模型上附加频率惯性控制和下垂控制,依据旋转质块的动态特性建立SWITSC故障下DFIG机组、弱电网的小信号模型,通过特征值分析揭示了两种频率控制策略及SWITSC故障本身对弱电网频率稳定性的影响,并对弱电网模式切换和负荷突变进行了敏感性研究,最后利用仿真验证了理论分析的正确性。

    2018年02期 v.42;No.411 509-516页 [查看摘要][在线阅读][下载 1281K]
  • 基于运行状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制

    高澈;田新首;李琰;迟永宁;刘超;唐冰婕;

    双馈风机机械与电气解耦,使得接入电网总有效转动惯量降低,增加电网频率调节压力。分析了双馈风机通过虚拟同步发电机控制实现对系统频率响应技术,研究了双馈风机在调频过程中在不同运行工况下能量变化评估方法,提出基于机组状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制。在理论研究基础上进行时域仿真,结果表明,基于运行状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制在不同出力水平下可以对系统频率提供有效支撑,提高系统频率稳定性,同时调频过程中保证机组运行稳定。

    2018年02期 v.42;No.411 517-523页 [查看摘要][在线阅读][下载 729K]
  • 基于鲁棒变结构的直驱风电机组单位功率因数控制

    刘军;周飞航;赵晨聪;张彬彬;

    针对直驱式永磁同步风电机组在控制中存在的一些不确定性因素,如因机舱温度升高使得永磁同步发电机的固有参数发生变化以及风速变化引起的扰动等,提出一种鲁棒变结构的控制策略,结合基于定子磁链定向的单位功率因数控制,并依据电压锁相原理实现了定子磁链的位置观测。与传统的控制方案相比,不仅可以实现单位功率因数控制,获得较好的跟踪精度及动态品质,而且依据所提方法设计的鲁棒变结构控制器能够使整个闭环系统全局稳定,且具备较强的鲁棒性。

    2018年02期 v.42;No.411 524-533页 [查看摘要][在线阅读][下载 1200K]
  • 基于改进自抗扰控制的抑制光火打捆经直流送出系统的次同步振荡策略

    高本锋;姚磊;

    高压直流输电有引发次同步振荡的风险,严重威胁发电机组及电力系统的稳定运行。与传统比例-积分-微分控制相比,自抗扰控制具有超调小、响应速度快、适应能力强等优点,提出将自抗扰技术应用到光伏、火电打捆经直流送出系统,并通过粒子群算法整定自抗扰控制器的参数,利用改进自抗扰附加阻尼控制来抑制HVDC可能引发的次同步振荡。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以加入光伏并网的IEEE次同步振荡第一标准模型作为仿真算例进行验证。结果表明,所设计的自抗扰附加控制在抑制HVDC引起的次同步振荡时,具有超调小、收敛快的优势,比传统PID控制的抑制效果更好,鲁棒性更强;在光伏逆变器配置附加控制,可以进一步提高电网的稳定性和可靠性。

    2018年02期 v.42;No.411 533-540页 [查看摘要][在线阅读][下载 596K]
  • 电气化铁路背靠背光伏发电系统及控制策略

    邬明亮;戴朝华;邓文丽;高岩;陈化博;陈维荣;

    将光伏发电接入牵引供电系统,有助于推进铁路系统的节能减排以及光伏电能的就近消纳。针对铁路牵引供电系统的特殊性,首次提出一种适用于电气化铁路的背靠背光伏发电系统及其控制策略。利用背靠背变流器的直流侧输出光伏电能,根据工况动态计算两侧变流器的最优电流,实现两侧变流器的独立控制,充分利用变流器的容量对牵引供电系统进行一定的无功和负序补偿,在自发自用的发电模式下,实现光伏电能的就近消纳,同时不影响牵引供电系统的电能质量。最后,搭建了系统仿真模型,验证了所提背靠背光伏发电系统的有效性。

    2018年02期 v.42;No.411 541-547页 [查看摘要][在线阅读][下载 627K]
  • 基于光伏并网逆变器的一种矢量角补偿法有限控制集模型预测控制研究

    陆治国;王友;廖一茜;

    有限控制集模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)提供了一种与众不同的能量处理方法,将功率变换器当做离散和非线性的执行器。它具有无须解耦运算和安装脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)调制器等优点,被广泛应用于电力电子变换器。传统FCS-MPC在延时补偿问题上采用拉格朗日外推法对未来参考值进行修正,但这种方法在出现阶跃变化时峰值较大。考虑到三相系统变量的矢量表示法后,能够根据一次采样时间的矢量角变化来估算未来参考值。因此,该文基于光伏并网逆变器,运用矢量角补偿法对FCS-MPC延时补偿后带来的未来参考值偏离进行修正,研究光伏光照强度变化时并网的动态控制效果,这个简单的补偿方法允许预测控制模型包含延时,并能够避免受控变量出现较大的纹波,同时该文在代价函数中加入了开关频率约束项,减少开关损耗,同时不会造成输出电流畸变。最后通过Matlab/Simulink仿真和实验,验证这种模型预测控制器在光照波动时并网运行过程中具有良好的控制性能,并论证此方法的可行性。

    2018年02期 v.42;No.411 548-554页 [查看摘要][在线阅读][下载 1958K]
  • 三相四桥臂并网逆变器约束模型预测控制

    陈启宏;罗潇汝;张立炎;

    提出了基于并行神经网络优化的约束模型预测控制(model predictive control,MPC),应用于光伏并网逆变器中,提高光伏发电并网电能质量。建立了三相四桥臂逆变器的精确模型,分析约束模型预测控制算法的原理,在约束条件中加入输出变量和控制变量的约束,突破有限子集和无约束预测控制方法的限制。将并行神经网络递归优化算法用于求解约束预测控制优化问题中,提高单步优化问题的求解速度。利用FPGA的并行计算能力,在FPGA中运行神经网络在线优化求解,实现预测控制算法的实时运行。实验结果表明:采用该算法的并网逆变器输出电流偏差小,总谐波畸变率小,可以提高并网电能质量,验证了该算法的可行性和有效性。

    2018年02期 v.42;No.411 555-563页 [查看摘要][在线阅读][下载 2023K]

电力系统

  • 降低多回HVDC同时换相失败风险的交直流混联受端系统STATCOM配置方案

    郑宽;沈沉;刘锋;

    在有多回直流馈入的交直流混联受端系统中,若交流系统短路故障引起多回直流同时换相失败,甚至闭锁,将对电网的安全运行造成严重影响。将风险的概念引入交直流系统同时换相失败问题,以三相短路故障为研究对象,提出一种以降低多回直流同时换相失败风险为目标的静止无功补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)配置方法。首先提出一种考虑故障发生位置随机性的多回直流同时换相失败风险评价指标;根据换相电压幅值在故障暂态过程中跌落的规律以及STATCOM对暂态电压的调节特点,给出了预选故障的筛选和分类方法;建立了考虑同时换相失败风险的STATCOM优化配置模型,利用遗传算法求解该模型,得到不同风险下STATCOM的最优补偿方案;最后,通过仿真验证了配置方案的有效性。

    2018年02期 v.42;No.411 564-570页 [查看摘要][在线阅读][下载 825K]
  • 基于ADPSS电磁暂态模型库的三相潮流建模与计算方法

    徐树文;李亚楼;李文臣;徐得超;齐大勇;

    为了实现ADPSS电磁暂态仿真的平稳启动,开展了基于电磁暂态模型库的三相潮流建模和计算方法研究,并在ADPSS中开发了三相潮流计算程序。文中首先把大量电磁暂态模型进行分类建模,研究变压器接法对系统相角的影响,建立兼容多种接法的变压器模型;然后研究了各种三相潮流算法,从前景和实用性考虑选用牛顿法,并设置3类特殊节点满足不对称计算要求;最后,通过前2个算例验证了新程序计算结果的正确性,后两个算例则演示了利用新潮流结果为电磁暂态仿真提供初值的易用性。

    2018年02期 v.42;No.411 571-577页 [查看摘要][在线阅读][下载 686K]
  • 结合M-Copula理论与半不变量的随机潮流方法

    刘俊;郝旭东;程佩芬;王超;宋行;

    随着光伏等可再生能源越来越多地并入电力系统,电力系统运行的随机性问题越来越突出。传统的确定性潮流将无法准确描述电力系统的实际运行状态,而随机潮流能充分考虑电力系统的各种随机波动,从而为电力系统的规划和运行提供指导。然而,新能源出力由于自然条件的时空关联性存在复杂的非线性相关性;为处理该非线性相关性,提出了一种基于M-Copula理论的半不变量随机潮流计算方法,将Copula理论与半不变量法结合起来,同时选择多个Copula函数模型来充分描述变量之间的复杂相关性。该方法既考虑了电力系统输入变量之间广泛存在的非线性相关性,又充分利用了半不变量法计算速度较快的优点,从而实现随机潮流的快速准确计算。以修改的IEEE 14系统为例,与蒙特卡洛方法进行的对比,仿真验证了所提方法的快速性与准确性。

    2018年02期 v.42;No.411 578-584页 [查看摘要][在线阅读][下载 595K]
  • 基于MFOA-GRNN模型的年电力负荷预测

    李冬辉;尹海燕;郑博文;

    精确的年电力负荷预测为电力建设和电网运行提供可靠的指导。受多种因素的影响,年电力负荷曲线呈现出非线性特性,因此年电力负荷预测问题的解决需要建立在非线性模型的基础之上。广义回归神经网络(GRNN)已被证明在处理非线性问题上是非常有效的。该网络只有一个扩展参数,如何确定适当的扩展参数是使用GRNN进行预测的关键点。提出了一种将多种群的果蝇优化算法(MFOA)和GRNN相结合的混合年电力负荷预测模型,用以解决上述问题。其中,MFOA用作为GRNN电力负荷预测模型选择适当的扩展参数。最后通过模拟实验数据分析,MFOA-GRNN模型的年电力负荷预测平均绝对百分比误差为0.510%,均方误差为0.281。并且将其结果与差分进化的支持向量机模型(DE-SVM)、粒子群优化的GRNN模型(PSO-GRNN)、以及果蝇优化的GRNN模型(FOA-GRNN)的预测结果进行了比较。最终得出,文中所提出的MFOA-GRNN模型在年电力负荷预测中的预测性能优于上述3种模型。

    2018年02期 v.42;No.411 585-590页 [查看摘要][在线阅读][下载 619K]
  • 基于动态RBF神经网络的广义电力负荷建模

    黄俊铭;朱建全;庄远灿;

    针对新形势下分布式电源对综合负荷特性的影响,提出一种基于动态径向基函数(radical basis function,RBF)神经网络的广义电力负荷建模新方法。利用动态RBF神经网络描述综合负荷功率的动态微分变化过程,可以深度揭示广义电力负荷的动态特性。利用状态估计误差对神经网络的权值进行动态更新,并对不满足持续性激励条件的神经元的权值进行限制,使所建立的动态RBF神经网络模型参数理论上可以收敛至最优值。分别应用仿真平台和实际系统数据进行测试,结果表明所提方法的有效性。

    2018年02期 v.42;No.411 591-597页 [查看摘要][在线阅读][下载 554K]
  • 基于VMD与PSO优化深度信念网络的短期负荷预测

    梁智;孙国强;李虎成;卫志农;臧海祥;周亦洲;陈霜;

    为提高短期负荷预测精度,采用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)技术将原始历史负荷序列分解为一系列特征互异的模态函数,对每个模态函数进行特征分析并分别建立负荷预测模型。电力系统负荷预测建模过程中,选取有效的输入变量是提高预测精度技术措施之一,该文采用互信息度量影响因素与输出变量间的相关性,可选取出对负荷影响较大的输入变量集合。传统的神经网络负荷预测模型难以训练多层网络,从而影响其预测精度。而深度信念网络(deep belief network,DBN)采用非监督贪心逐层训练算法构成多隐含层感知器结构,在回归预测分析中展现出优良的性能,已成为深度学习领域研究热点。因此,该文借助DBN算法对每个模态函数建立预测模型,提高了预测精度。由于DBN网络权值的随机初始化,使得目标函数在学习训练过程中容易陷入局部最优,采用改进粒子群算法优化网络权值,增强了DBN预测性能。最后,算例测试表明该文模型的有效性。

    2018年02期 v.42;No.411 598-606页 [查看摘要][在线阅读][下载 1366K]
  • 基于T型三电平变流器的超导磁储能系统及其能量成型控制策略

    林晓冬;雷勇;

    基于T型三电平拓扑的变流器结合了传统两电平和三电平变流器的优点,可以改善并提高系统的输出特性和运行效率,有效降低功率开关管的电压应力和导通损耗。超导磁储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)系统拥有很高的功率密度,作为新型储能装置应用于电力系统是未来的必然趋势。提出了一种基于T型三电平变流器的新型SMES拓扑结构,针对其运行过程中的非线性特性进行了端口受控哈密尔顿建模,并设计了SMES基于反馈互联结构的能量成型控制策略。仿真结果表明,基于能量成型控制及T型三电平拓扑的SMES具有较小的谐波畸变率和很好的功率跟踪性能。将其应用在风力发电系统中,有效平抑了风电波动,增强了风电场的并网能力。

    2018年02期 v.42;No.411 607-613页 [查看摘要][在线阅读][下载 535K]
  • 典型电能质量稳态指标预测模型研究

    林顺富;汤继开;汤波;李东东;符杨;

    电网典型电能质量稳态指标的准确预测对优化电网运行方式和提高电网供电质量具有重要意义。根据电能质量稳态指标似周期、非周期的特点,提出一种基于混沌理论和最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)的电能质量稳态指标预测模型。首先采用混沌理论对典型电能质量稳态指标历史数据进行相空间重构,构造包含吸引子的新数据空间;其次利用最小二乘支持向量机在高维空间下进行样本训练,并结合粒子群算法优化最小二乘支持向量机参数;最后得到最佳预测模型。基于某地配电网电能质量实际监测数据,采用所提模型进行典型电能质量稳态指标预测,平均相对误差均在8%以下,优于传统BP神经网络预测方法。

    2018年02期 v.42;No.411 614-620页 [查看摘要][在线阅读][下载 582K]
  • 基于IEC 61850的数字化电能表用快速准同步谐波测量算法

    肖勇;罗睿希;赵伟;江波;黄松岭;张翔;

    按IEC 61850-9-2 LE要求,数字化测量装置主要采用80′fr的固定采样率,在非同步采样下进行谐波分析,容易引起频谱泄漏。准同步算法具有较高的准确度,但计算复杂,硬件开销较大,不适合数字化电能表进行在线谐波分析和电能计量。该文针对数字化测量装置的特点,提出一种高效准同步谐波算法,具体采用等效加权窗函数与组合数快速傅里叶(fast Fourier transform,FFT)算法相结合的方式,使理论计算量减少了90%以上。通过仿真和试验,与Triangular窗插值离散傅里叶(Discrete Fourier transform,DFT)算法、Hanning窗插值DFT算法、Nuttall4(III)窗插值DFT算法进行比较,证明了该文提出的算法准确度更高,且硬件开销具有明显优势。

    2018年02期 v.42;No.411 621-627页 [查看摘要][在线阅读][下载 2585K]
  • 基于电压空间矢量的类正弦滞环电流控制策略

    赵红雁;李艳;杜吉飞;郑琼林;李丹勇;石璞;

    滞环电流控制(hysteresis current control,HCC)是一种传统的电流控制方法,其实现简单、鲁棒性好、动态响应快。但当应用到三相系统时,由于三相间的耦合,会存在电流谐波大、开关频率过高等缺点。该文首先回顾了近年来为解决传统滞环控制自身问题而提出的一种改进的基于空间矢量的滞环电流控制(improved space vector-based HCC,ISV-HCC)方法的优缺点,然后提出了一种新型的基于电压空间矢量的类正弦滞环电流控制方法。该方法参考了空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)调制中的电压矢量概念,根据系统参数给定上下两滞环带,且当三相电流误差均在规定的滞环内时,采用零电压矢量开关模式,而当电流误差超出规定的滞环带时,则按照指定的逻辑对三相开关进行控制。最后,通过与传统HCC及ISV-HCC进行并网仿真与实验对比,证明该文所提出的方法具有更低的电流谐波及更小的开关频率,整体上具有更优的控制性能。

    2018年02期 v.42;No.411 628-636页 [查看摘要][在线阅读][下载 3249K]
  • 结合小波分析和改进型DTW距离的配电网电压暂降源辨识方法

    储佳伟;袁晓冬;陈兵;王旭冲;邱海峰;顾伟;

    该文提出了一种结合小波分析和改进型动态时间规整(dynamic time warping,DTW)距离的配电网电压暂降源辨识方法。首先分析各类电压暂降源及其经不同类型变压器传递后的相应电压波形特征,并根据其隶属关系通过波形数据挖掘和序列相似匹配构建完备的波形数据库。通过小波变换对实测电压暂降波形进行多尺度分解实现时间数据的降维,同时给出波形库序列的DTW边限距离及其在小波变换域的查询计算方法,实现电压暂降源的快速识别。基于实际的电力园区网架结构搭建仿真模型进行验证,结果表明,所述方法能迅速而准确地辨识各类电压暂降源,为电压暂降的有效监测和快速治理提供有力的参考。

    2018年02期 v.42;No.411 637-643页 [查看摘要][在线阅读][下载 1408K]
  • 基于卷积神经网络的电力设备缺陷文本分类模型研究

    刘梓权;王慧芳;曹靖;邱剑;

    电网生产管理系统中存在大量闲置的设备缺陷记录文本。针对电力设备缺陷文本的特点,构建了基于卷积神经网络的缺陷文本分类模型。首先通过分析大量电力设备缺陷记录,归纳了电力设备缺陷文本的特点;然后参考中文文本分类的一般流程,并考虑缺陷文本的特点,建立了一种基于卷积神经网络的电力缺陷文本分类模型;最后通过算例对基于卷积神经网络的缺陷分类模型和多种传统机器学习分类模型进行全面比较。算例结果表明,所提出的缺陷文本分类模型能显著降低分类错误率,在分类效率上也比较可观。

    2018年02期 v.42;No.411 644-651页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
  • 一种最优化资源保护技术在电力通信网中的应用

    祁兵;刘林;李彬;孙毅;郑爱霞;

    为解决电力通信网资源利用率低的问题,该文研究通过配置P圈来实现电力业务的保护。以江苏省某地区的220 kV变电站通信网为例,考虑实际的物理距离和光纤容量限制,使用业务均衡Dijkstra路由算法进行业务路由,该文设计了一种基于通道保护的电力通信网最优化资源保护方法。与传统的电力通信网保护方案和经典的P圈配置方法相比,该文算法有效降低了电力通信网络的资源冗余度。同时,在P圈长度限定条件下,对业务完全保护的业务容量配置方法进行了探索,划定了自由区、可行区和截止区3段业务通道容量分布,对于电力通信网的规划与升级具有一定的参考价值。

    2018年02期 v.42;No.411 651-657页 [查看摘要][在线阅读][下载 664K]

高电压技术

  • 基于油中气体分析的变压器故障诊断ReLU-DBN方法

    代杰杰;宋辉;杨祎;陈玉峰;盛戈皞;江秀臣;

    油中溶解气体分析可为变压器故障诊断提供重要依据。为提高变压器故障诊断精度,研究了基于修正线性单元改进的深度信念网络(rectified linear units deep belief networks,Re LU-DBN)变压器故障诊断方法。通过分析油中溶解气体与故障类型的联系,建立以油色谱特征气体无编码比值为特征参量的Re LU-DBN诊断模型。Re LU-DBN通过多维多层映射提取出故障类型更细致明显的特征区别,通过反向调优达到诊断模型参数最优化。通过识别实验分析了不同特征参量、不同训练集及样本集大小下Re LU-DBN诊断模型效果,研究了放电兼过热复合型故障对诊断模型的影响,并与支持向量机、反向传播神经网络方法做了对比。实验结果表明基于无编码比值的模型诊断效果优于IEC比值、Rogers比值、Dornenburg比值为特征参量的模型,且Re LU-DBN较支持向量机和反向传播神经网络方法相比诊断准确率有较大提高。区分复合型故障的模型诊断效果优于未区分复合型故障的模型。随着样本数据的增多,模型诊断精度得到较大提升。

    2018年02期 v.42;No.411 658-664页 [查看摘要][在线阅读][下载 490K]
  • 直流电压下矿物油和天然酯中纤维颗粒运动及成桥特性的差异

    但敏;郝建;廖瑞金;李彦青;杨丽君;

    纤维颗粒是运行变压器中绝缘油品质的首要污染者,以矿物油和天然酯为研究对象,在相同直流电场作用下,对不同板-板电极距离下油中纤维颗粒的运动及成桥特性进行了对比分析。研究结果表明:当直流电场相同时,与天然酯相比,矿物油中纤维颗粒运动更快,更容易形成完整的"纤维颗粒桥";矿物油中的"纤维颗粒桥"呈现与电场线方向平行的细圆柱状,而天然酯中"纤维颗粒桥"呈现三角锥形;随着板-板电极距离的增大,矿物油中形成最初"浅桥"所需的时间增大,"纤维颗粒桥"的密度减小,而天然酯则相反。颗粒的存在增大了绝缘油的泄漏电流,但2种油泄漏电流的变化趋势受电极距离的影响不同,天然酯的泄漏电流不易受颗粒影响。自直流加压至撤去电压后,2种绝缘油中的"纤维颗粒桥"均呈现动态变化的4个阶段:颗粒急剧运动阶段、完整"纤维颗粒桥"逐渐形成阶段、"纤维颗粒桥"密度逐渐增大阶段、"纤维颗粒桥"消散阶段。此外,研究发现"纤维颗粒桥"加压时的形成及撤去电压后的消散与电流陡增及陡降存在密切关系。

    2018年02期 v.42;No.411 665-672页 [查看摘要][在线阅读][下载 1447K]
  • 具有开断效应的半导体防冰涂层绝缘子外绝缘性能的试验研究

    周朋;于昕哲;周军;贾志东;柳顺楠;胥经纬;

    绝缘子表面的覆冰会引发覆冰闪络,造成停电事故。在绝缘子表面部分涂敷半导体防冰涂料是一种良好的防冰方法,并且已经在几个试验点挂网运行,然而需要对涂有防冰涂料的绝缘子的外绝缘性能做进一步研究。使用XHP-210型瓷绝缘子,对涂有半导体防冰涂料和未涂涂料的绝缘子进行人工覆冰、污秽和淋雨试验,测量并记录了覆冰桥接度、泄漏电流和闪络电压。试验结果表明,半导体防冰涂料的防冰效果良好,提高了覆冰闪络电压,同时在污秽和淋雨条件下的闪络电压高于普通绝缘子。这表明半导体防冰涂层绝缘子的外绝缘性能明显优于普通绝缘子。研究成果可为半导体防冰涂料在输电线路绝缘子上的应用和进一步推广提供重要的参考价值。

    2018年02期 v.42;No.411 673-680页 [查看摘要][在线阅读][下载 4721K]
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