电网技术

面向园区微网的综合能源系统运行规划关键技术

  • 面向园区微网的“源–网–荷–储”一体化运营模式

    刘敦楠;徐尔丰;许小峰;

    园区微网是多能互补、能源互联网等能源新业态的重要落地点。但是目前我国微网运营缺乏成熟的运营模式和合理的投资回报途径。立足于我国新一轮电力体制改革和能源互联网的背景,分析微网的概念特征以及在能源系统演化发展趋势中地位,提出微网运营主体一体化和投资主体多元化的模式框架,从"源–网–荷–储"优化控制运行、微平衡市场交易、内外两级购售电、网对网辅助服务、内外两级需求侧响应、新型备用容量机制建立面向园区微网的"源–网–荷–储"一体化运营模式,提出传统运营模式和一体化运营模式下微网经济性分析方法,通过算例分析验证一体化运营模式能够增加微网收益来源,保障微网合理的投资回报,将极大促进园区微网的健康和可持续发展。

    2018年03期 v.42;No.412 681-689页 [查看摘要][在线阅读][下载 693K]
  • 微电网运行效果评价指标体系及评价方法

    吴鸣;赵婷婷;赵凤展;张宇;寇凌峰;周献飞;

    对微电网运行效果进行全面准确的评价,是促进微电网可持续、规模化健康发展的有效手段。运用鱼骨图法建立了基于源-网-荷3个维度的微电网运行效果评价指标体系,该评价指标体系充分考虑了微电网源-网-荷运行特性对微电网可靠性、协调性、经济性和优质性的影响。同时,提出使用环比评分秩和比评价方法对所提指标体系进行综合评价,该方法不仅兼顾了主客观因素,还可消除异常值对评价结果的干扰。最后,将该评价指标体系和评价方法运用于微电网示范工程评价,并对评价结果进行分析。

    2018年03期 v.42;No.412 690-697页 [查看摘要][在线阅读][下载 568K]
  • 基于深度结构多任务学习的园区型综合能源系统多元负荷预测

    史佳琪;谭涛;郭经;刘阳;张建华;

    为进一步减轻环境压力,提高能源利用效率,综合能源系统已经成为了能源转型过程中一种重要的能源利用方式,电、热、气系统之间的联系更加的紧密。精确的能源需求预测将成为综合能源系统经济调度和优化运行中重要的一环。提出了基于深度结构多任务学习的短期电、热、气负荷联合预测方法。首先介绍了底层深度置信网络和顶层多任务回归的深度模型结构,其中深度置信网络作为无监督学习方法提取了抽象高级特征,多任务回归层作为有监督学习方法输出预测结果;其次建立含离线训练和在线预测的多元负荷预测系统,分析天气信息、历史信息、日历信息及经济数据的输入属性,提出验证模型预测精度的指标;最后,采用某综合能源系统的实际数据对算法的有效性进行了验证,结果显示深度学习和多任务学习在能源需求预测方面有较好的应用效果。

    2018年03期 v.42;No.412 698-707页 [查看摘要][在线阅读][下载 686K]
  • 市场环境下园区售电商的最优报价和运行优化

    甘宇翔;蒋传文;白宏坤;王江波;杨萌;

    分析了电力市场环境下园区参与市场的互动行为,考虑园区参与日前市场和实时平衡市场,使用场景描述分布式电源出力的不确定性,并建立基于随机规划的日前市场和实时市场联合出清模型,以及园区参与该市场的双层优化模型。通过最优性条件将双层模型转换为单层混合整数线性规划问题求解,并通过算例仿真分析了园区的最优报价策略和运行优化。结果表明,在提出的市场机制下,园区的最优报价能够实现自身的运行优化,并实现需求侧对电价响应,提升园区的经济性,增强可再生能源的消纳能力。

    2018年03期 v.42;No.412 707-715页 [查看摘要][在线阅读][下载 803K]
  • 计及可平移负荷的分布式冷热电联供系统优化运行

    胡荣;张宓璐;李振坤;李慧娟;马杰;

    冷热电联供系统作为将能源从电力向气、热、冷系统进行扩展的能源集成系统,已经成为能源互联网的重要组成部分。针对冷热电负荷需求的随机性和不匹配性,从供能侧和负荷需求侧控制的角度对冷热电联供系统的综合优化运行问题进行了研究。结合冷热电联供系统内各类可平移负荷的用电特性,从满足各时刻供能侧与需求侧的热电比相匹配的角度建立了可平移负荷模型,并且分别对于冷热电负荷进行负荷平移。然后建立了包含经济、能源和环境等多方面运行成本的优化调度模型,并且利用遗传算法对系统各设备出力进行了优化求解。最后通过算例仿真分析了冷热电联供系统的负荷平移在削峰填谷,减少综合运行成本等方面的作用,从而验证了所提模型和算法的有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 715-721页 [查看摘要][在线阅读][下载 570K]
  • 分布式热电联产系统规划设计理念与方法探析

    任洪波;徐佩佩;吴琼;

    立足分布式热电联产系统"按需供能、梯级利用"的本质特征,提出了系统规划设计的基本理念和基础课题。根据系统规划设计的实施流程,重点阐述了能源需求预测、设备选型配置、运行策略设定以及综合性能评估的要求与方法。对于负荷预测而言,虽然软件模拟法缩小了传统指标法的预测误差,但仍有必要与实测数据的统计分析相结合。对于设备配置与运行管理而言,传统经验法简单易行但实施效果具有较强的不确定性;以优化为核心的系统工程方法可以获得理论最优解但可操作性较弱。为此,分布式热电联产系统规划设计过程中,要权衡考虑理论先进性和现实可行性,通过构建决策支持系统,确立合理、高效、灵活、可行的系统规划设计方案。

    2018年03期 v.42;No.412 722-730页 [查看摘要][在线阅读][下载 846K]
  • 光储协调互补平抑功率波动策略及经济性分析

    马伟;王玮;吴学智;胡若男;姜久春;

    为提高光储型电站的综合经济性,降低储能的容量配置,提出了采用光储协调互补方法来平抑光伏并网功率波动的策略,通过动态调整光伏的最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)工作点来平抑大幅度的功率波动,此外通过储能的快速充放电来平抑幅度较小、变化较快的功率波动。通过光伏和储能的协同作用,既能将光伏功率波动抑制在电网允许范围内,又可减少储能系统的容量配置、降低储能系统的使用频率。建立了5个方面的指标用于评价平抑后的光伏功率波动性、储能的投资和运行费用,并以某光伏电站的实测数据对所提策略进行了仿真,结果验证了所提策略的正确性。此外,通过与常规的平抑光伏功率波动方法对比,结果表明:所提方法能够减少对储能容量配置的需求,延长储能的使用寿命,提高光储型电站的综合经济性。

    2018年03期 v.42;No.412 730-737页 [查看摘要][在线阅读][下载 643K]
  • 含高渗透率光伏的配电网分布式电压控制

    柴园园;郭力;王成山;刘娇扬;路畅;金炜;潘静;

    随着分布式光伏在配电网中渗透率的不断提高,配电网电压越限问题日益受到关注。高光伏发电功率与低负荷需求间的不平衡易造成潮流倒送,进而引起线路过电压问题。在深入分析分布式光伏系统电压调节能力的基础上,提出了配电网分布式电压控制策略,通过光伏系统的无功协调补偿和有功优化缩减实现了电压的低成本快速控制。所发展的控制方案具备配电网拓扑变化下的自适应能力。通过对改进的IEEE 33节点系统算例进行仿真验证了所提电压控制策略的有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 738-746页 [查看摘要][在线阅读][下载 649K]

高比例可再生能源并网

  • 考虑可消纳风电区间的多区电力系统分散协调鲁棒调度方法

    翟俊义;周明;李庚银;吴巍;任建文;

    多区域分散协调调度是提高电力系统风电消纳水平的有效措施。针对风电出力的不确定性以及多区域电力系统动态经济调度的安全可靠性要求,采用仿射可调节鲁棒优化结合分层协调技术,构建了考虑可消纳风电区间的多区电力系统分散协调鲁棒调度模型,将跨区电力系统可消纳的风电区间与自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组的参与因子一同优化,以确保调度方案的可行性。基于目标级联分析技术,建立由各区域优化调度并行子问题和确保区域间联络线安全运行主问题组成的分散调度实现方法。以2区12节点和3区354节点算例验证了所提模型通过同时优化跨区系统可消纳的风电区间和AGC机组的参与因子,能够有效应对风电出力的不确定性,实现了多区电力系统整体运行的经济性和风电消纳最大化。

    2018年03期 v.42;No.412 747-755页 [查看摘要][在线阅读][下载 592K]
  • 考虑风-光-荷联合时序场景的分布式电源接入容量规划策略

    陈碧云;闭晚霞;李欣桐;李翠珍;周恒旺;

    随着分布式发电市场的进一步开放,含大量分布式电源接入的主动配电网将成为未来配电网的发展模式,为保障配电网的安全和优质,有必要对配电网各节点的最大允许接入容量进行规划决策。针对风、光等分布式电源以及负荷的随机性和时序相关性,提出了一种考虑风-光-荷联合时序场景的分布式电源接入容量规划模型,所提模型同时考虑了分布式电源(distributed generation,DG)出力控制、DG功率因数调节、无功补偿装置投切等3种主动配电网的典型主动管理措施,并采用联合概率分布法和场景削减技术对其进行求解。IEEE 33节点系统的仿真结果验证了所提模型的可行性。

    2018年03期 v.42;No.412 755-761页 [查看摘要][在线阅读][下载 835K]
  • 计及源-网-荷不确定性因素的马尔科夫链风电并网系统运行可靠性评估

    张文秀;韩肖清;宋述勇;宋述亭;付可宁;王金浩;秦文萍;贾燕冰;

    考虑风电出力、元件故障及负荷波动对系统运行可靠性评估的影响,提出一种计及源-网-荷不确定性因素的马尔科夫链风电并网系统运行可靠性评估方法。首先建立不确定性因素等值运行可靠性模型;其次,将系统运行状态进行划分,建立风电并网系统马尔科夫链模型,进而根据系统状态样本数据得到马尔科夫链状态转移矩阵;再次,根据状态转移矩阵和当前运行状态,能够准确评估系统当前时刻可靠性水平,快速预测未来时刻状态概率,定量分析不确定性因素对运行可靠性的影响;最后,采用改进IEEE-RTS79系统,对文中所提模型和方法进行了验证,结果表明所提模型和方法的正确性和有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 762-771页 [查看摘要][在线阅读][下载 1003K]
  • 改进K近邻算法在风功率预测及风水协同运行中的应用

    杨秀媛;裘微江;金鑫城;陈勇;邹卫美;郑志伟;郭中华;秦泽阳;

    风电输出功率的不确定性和不可控性成为了制约风电发展的根本问题。研究风功率预测技术,为电网运行提供准确的风电输出功率预测数据和信息,是解决风力发电发展的根本途径。提出基于改进K最邻近算法的风功率预测模型,并将模型应用到了风水协同运行中,在风水协同运行计划的基础上增加了数据实时修正。通过Python语言实现仿真,通过实际仿真结果表明该方法具有较好的预测精度,提高了协同运行系统的精度和准确性。验证了该方法的有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 772-778页 [查看摘要][在线阅读][下载 616K]
  • 高可再生能源渗透率海岛微电网运行控制

    于芃;刘兴华;孙树敏;李广磊;李笋;程艳;张用;石鑫;曲殿旭;王瑞琪;赵鹏;王士柏;

    在对国内外微电网示范工程进行调研分析的基础上,对在山东省长岛县开展的35 kV海岛微电网示范工程建设目标、方案进行阐述。针对系统中高可再生能源渗透率以及分布式电源多点分散接入的特点,设计了微电网示范工程并网/孤岛运行控制策略,并对微电网中多类型混合储能系统的运行管理策略进行研究。基于所开发的海岛微电网运行控制策略,开展了微电网并网/孤岛运行试验研究,设计微电网分别运行于并网模式、孤岛模式、并网转孤岛模式以及孤岛转并网模式,并对各模式下的运行曲线进行深入分析。试验研究表明,所提出的35 kV微电网工程建设方法及其运行控制策略是切实可行的,可以实现海岛电网在并网、孤岛2种模态中的稳定运行及模式平滑切换,保障了海岛丰富可再生能源的最大消纳,为海岛居民提供绿色、稳定的电力供给。

    2018年03期 v.42;No.412 779-788页 [查看摘要][在线阅读][下载 1127K]
  • 智能配电网故障后自愈能力评估

    李振坤;赵向阳;朱兰;郭维一;

    目前,智能配电网得到了快速发展,自愈作为其主要特征具有重要的研究意义,但迄今尚未有全面的智能配电网自愈能力衡量标准。建立了智能配电网故障后自愈能力评估指标体系,提出了自愈能力评估方法。针对自愈能力评估指标,建立了自愈恢复率、自愈恢复速度、自愈控制操作复杂度、自愈可持续时间覆盖率等4项量化指标,涵盖了配电网故障后负荷恢复的范围、速度、操作难度、可持续时间等因素。然后,基于负荷与分布式电源(distributed generation,DG)出力的时序数据,通过故障遍历的方式,对配电网各区段故障后的自愈能力进行了评估计算,并将各区段故障概率作为权重计算得到了全系统自愈能力水平。最后,基于构建的含10个区段的配电系统进行仿真分析,考虑了不同故障时间、不同故障区段、不同DG渗透率等对系统自愈能力的影响,并进行了时空分析,得到了系统自愈的薄弱区段和时段,验证了所提评估指标和评估方法的有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 789-796页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]

直流输电与直流电网

  • 一种提高MMC交流电压鲁棒性的改进调制策略

    王铁柱;卜广全;王姗姗;董毅峰;侯俊贤;王毅;

    柔性直流输电技术被认为是目前应用于新能源大规模接入的较好解决方案,且可接入弱交流系统。柔性直流输电工程大多基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC),工程中MMC采用最近电平逼近调制(nearest level modulation,NLM)策略。在系统发生扰动或故障使得直流电压波动时,采用传统NLM调制策略的MMC换流器输出的交流电压稳定性较差。该文分析了传统NLM调制策略存在以上缺陷的原因,并针对该原因,提出了一种考虑子模块电容电压实际值的改进调制策略,从而使MMC输出的交流电压在系统扰动时具有较好的鲁棒性。通过在PSCAD/EMTDC中搭建电磁暂态模型并进行仿真分析,验证了该文提出的改进调制策略可以有效提升MMC换流器输出交流电压的鲁棒性。

    2018年03期 v.42;No.412 797-803页 [查看摘要][在线阅读][下载 627K]
  • 孤立MMC站在线平滑接入直流电网的控制策略

    韩乃峥;贾秀芳;许建中;赵成勇;

    直流电网已成为未来电网的重要发展方向,然而如何将孤立站平滑地接入运行中的直流电网中仍没有成熟的解决方案。在充分利用换流站的结构特点、不加入额外设备的情况下,通过控制直流线路正、负极直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)的闭合时序,提出了孤立站在线平滑接入直流电网的控制策略。详细分析了每次断路器闭合后子模块电容的充电电路,计算了断路器闭合时的冲击电流。在该控制策略下,由于充电回路中大电阻的存在,断路器闭合时的冲击电流足够小,因此可以实现孤立站的平滑接入。另外,为最大程度得减小解锁瞬间对原系统的冲击,提出了四阶段控制策略。在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了直流电网模型,仿真验证了所提出控制策略的有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 804-813页 [查看摘要][在线阅读][下载 547K]
  • HVDC开路状态下换流阀控制设备误发保护性触发故障原因分析

    吴晋波;熊尚峰;陈刚;李刚;刘海峰;汪宵飞;

    HVDC开路状态下,监视晶闸管正向电压的换流阀控制设备易误发保护性触发故障,导致直流闭锁。针对此情况,分析了HVDC开路工况特性和保护性触发原理,以祁连—韶山±800kV特高压直流工程为例,深入开展了故障分析,提出了换流阀控制设备误发保护性触发的原因和条件。受实际电压波形的影响,晶闸管电压相角为180°附近时,阀电子电路在收到触发脉冲信号的情况下,将极有可能发送建压脉冲信号。阀接口电子设备会误将此信号识别为保护性触发脉冲信号。HVDC非开路状态下,由于换流器控制单元对触发延迟角的限制,阀电子电路不可能在晶闸管电压相角为180°附近时收到触发脉冲信号;换流阀控制设备误发保护性触发的故障只可能发生在HVDC开路工况下。最后进行了换流阀控制设备实验测试,故障现象、实验测试结果与分析结果一致。

    2018年03期 v.42;No.412 812-818页 [查看摘要][在线阅读][下载 629K]
  • 直流自耦变压器样机设计与实验验证

    周猛;左文平;向往;林卫星;文劲宇;

    当互联不同电压等级的直流输电系统时,需要利用直流变压器技术。直流自耦变压器凭借其结构特点,被认为是最具经济性的拓扑之一。文章研制了由两电平电压源型换流器组成的直流自耦变压器(DC AUTO)实验样机。通过将双向DC AUTO中特定的电压源换流器闭锁便可将其重构为单向直流自耦变压器。设计了实验样机系统主接线,研究了各VSC换流器单元在不同工作模式下的控制策略及其控制系统架构,提出一种应用于单向直流自耦变压器的带电流保护的双环控制器,详细分析了实验样机的启动方法及其功率传输特性。通过直流功率传输实验验证了不同类型的直流自耦变压器的可行性,实验结果表明,实验样机在稳态直流功率传输、潮流反转等工况下具有较好的静态和动态性能,系统功率响应迅速且跟踪准确。

    2018年03期 v.42;No.412 819-826页 [查看摘要][在线阅读][下载 700K]

可再生能源发电与综合消纳技术

  • 综合考虑运行效率和弃风损失的输电网规划

    刘自发;于寒霄;王帅;史锐;王智冬;罗娅;

    现有的电网规划大多以经济性最优为目标,很少将运行效率因素和弃风损失考虑到电网规划中。为了适应风电的大规模并网运行,提高电网规划的科学性,该文从电网的网络结构和线路的传输特性出发,构建了线路运行效率的评价指标体系;提出了一种基于有功潮流介数的电网运行效率评价方法,该方法能够综合考虑线路的拓扑结构、有功潮流分布和线路的重要程度来评价电网的总体运行效率;建立了考虑投资成本、运行成本、弃风损失与电网运行效率的输电网规划优化模型;运用改进二进制量子粒子群算法求解18节点系统算例,并对规划结果进行综合评估。实际算例表明,该文的方法能够得到较合理的电网规划方案,为考虑风电并网的电网规划的综合评估提供参考。

    2018年03期 v.42;No.412 827-834页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K]
  • 基于场景集的含风电电力系统旋转备用优化

    艾小猛;塔伊尔江·巴合依;杨立滨;杨建华;方家琨;文劲宇;

    大规模风电并网对电力系统调度运行和旋转备用的决策带来了难题。将电量不足期望和弃风电量期望通过惩罚系数引入机组组合目标函数中,权衡系统经济性和可靠性,协调决策旋转备用。通过拉丁超立方采样建立基于机组强迫停运、风电出力预测误差和负荷预测误差离散化的场景集,基于所建立的场景集推导出电量不足期望和弃风电量期望跟旋转备用的关系式并作为机组组合模型的约束,进行含风电电力系统发电和旋转备用计划协调决策。仿真结果表明建立的模型能根据可靠性要求灵活安排机组出力和旋转备用计划。

    2018年03期 v.42;No.412 835-841页 [查看摘要][在线阅读][下载 652K]
  • 基于优化FCM聚类的RELM风速预测

    潘超;秦本双;何瑶;袁翀;沈清野;

    准确的风速预测对大规模风电并网具有重要意义。提出一种基于互信息属性约简优化聚类的正则化极限学习机短期风速预测方法。首先考虑不同属性特征对风速的不同影响,计算风速特征属性序列与风速序列的互信息,并运用最大相关最小冗余算法进行特征选择,然后采用优化的模糊C均值聚类方法对风速样本进行聚类,再对极限学习机进行优化,进而构建风速组合预测模型。最后结合风电场实测数据进行风速预测实验,结果表明该方法具有较高的预测精度。

    2018年03期 v.42;No.412 842-848页 [查看摘要][在线阅读][下载 518K]
  • 大型风力发电机组故障诊断综述

    曾军;陈艳峰;杨苹;郭红霞;

    开展大型风力发电机机组的状态监测和故障诊断研究,及时掌握其运行状态,及早发现其潜在故障征兆,对降低其故障率和减少其运行维修成本,从而加强大型风力发电机组的可靠运行具有重要意义。在通过对大型风力发电机组中的机械故障和电气故障的类型及其特点进行全面分析总结的基础上,对大型风力发电机组的故障信号和故障信号处理方法进行了详尽的分析,介绍了大型风力发电机组的智能故障诊断方法,并指出现有方法的不足和未来的研究发展方向。

    2018年03期 v.42;No.412 849-860页 [查看摘要][在线阅读][下载 402K]
  • 级联H桥中压风电变流器故障状态优化控制策略

    李鑫;张建文;蔡旭;

    级联H桥中压风电变流器功率半导体器件数目众多,系统可靠性不高。为提高系统容错运行能力,提出一种中性点偏移与优化变桨控制结合的控制策略。针对故障状态下级联H桥中压风电变流器,推导了采用中性点偏移方式的数学模型,在故障瞬间转速较高时引入永磁直驱发电机弱磁控制拓宽电机变速区间;优化传统的变桨控制策略,将变桨控制划分为最大功率跟踪阶段与输出功率限制阶段。分析结果表明,采用中性点偏移与优化变桨控制结合的控制策略后,故障状态下级联H桥中压风电变流器不仅输出线电压平衡,而且可以实现发电机最大功率输出。通过Matlab/Simulink仿真与RT-LAB硬件在环实验,验证了理论分析的正确性以及所提控制策略的可行性。

    2018年03期 v.42;No.412 861-869页 [查看摘要][在线阅读][下载 1512K]
  • 计及随机和风险因素的梯级水电调度交易优化模型和方法

    刘方;张粒子;

    我国电力市场化改革不断推进,使梯级水电如何在市场环境下安排出力计划、合理组织参与各类交易及风险评估成为亟需解决的问题。探讨了梯级水电参与电力市场过程中不确定性因素带来的收益风险,构建了包含中长期调度计划和电量优化分配的决策框架。中长期调度优化年度发电计划为电量分配提供参考;电量优化分配中全面考虑电价波动性、径流随机性导致实发电量不确定性等随机变量信息,采用Va R模型度量收益风险,应用序列运算理论将多随机变量概率性序列归并为交易组合收益概率性序列,从而直观求解收益风险值,过程简单、物理意义明确。最后以某梯级水电站为例,模拟市场交易场景,结果表明:所提方法和模型可方便地求解交易组合收益风险,计算速度和精度均满足工程应用要求。

    2018年03期 v.42;No.412 870-878页 [查看摘要][在线阅读][下载 503K]
  • 光伏逆变器直流电压扰动引起的间谐波电流解析模型

    陶顺;姚黎婷;廖坤玉;肖湘宁;

    大规模光伏电站的并网给电力系统的稳定运行带来了挑战。研究光伏发电系统的间谐波产生机理和传变规律对于分析光伏发电引起的电能质量问题具有理论必要性和工程迫切性。为此,该文首先构建了dq同步旋转坐标系下的内外环控制模型,经推导变换建立了光伏逆变器直流扰动引起的间谐波电流解析模型:利用直流扰动电压、逆变器控制参数和电网阻抗参数,即可定量计算光伏并网逆变器输出间谐波电流的幅值、频率和相位。基于PSCAD仿真平台搭建光伏并网算例,仿真结果验证了该模型的有效性与正确性。最后,该文分析了光伏逆变器直流扰动引起的间谐波电流的幅频和相频特性,并定量讨论了内外环控制参数和电网阻抗参数对间谐波电流幅值的影响,为进一步研究光伏发电系统间谐波的抑制奠定了基础。

    2018年03期 v.42;No.412 878-885页 [查看摘要][在线阅读][下载 926K]

电力系统

  • Hadoop架构下基于分布式粒子群算法的骨架网络重构方法

    谢彦祥;刘天琪;苏学能;

    大停电后网络重构阶段的主要目的是通过黑启动电源给失电厂站送电并建立一个稳定的网架,为下一阶段负荷的全面恢复奠定基础。针对确定网络重构阶段的最优目标网架问题,提出一种骨架网络重构方法。该方法首先综合考虑节点、支路在网络中的影响力,具体指以节点重要度、支路重要度分别表征网络中电源与负荷节点的重要程度、网络中各支路对与之相连节点的支撑作用及其在网络中的影响力;同时,为降低重构过程中出现故障的风险和加快后期负荷的全面恢复,提出节点聚集度指标,以表征重构网架的覆盖均匀程度;其次,考虑到大规模骨架网络重构问题属于高维优化的范畴,单机版算法求解高维优化问题时计算效率低,为此提出一种基于Hadoop平台的分布式粒子群算法,该算法利用集群的计算和存储能力求解高维问题时能够显著提高计算效率;最后,以IEEE 30、57和300节点标准系统为例验证所提网络重构方法的有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 886-893页 [查看摘要][在线阅读][下载 667K]
  • 三区延迟电力系统鲁棒负荷频率控制研究

    熊林云;王杰;

    电力系统中通信线路的大量使用不可避免地导致了负荷频率控制(LFC)中延迟现象的产生,这些延迟的存在会对系统稳定性造成潜在的威胁。文中旨在针对三区域延迟电力系统提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)与延迟边际估计(DME)的鲁棒负荷频率控制策略。首先通过递归替换程序将系统特征方程中的超越项消去并引进根趋势的定义用于分析频率特征根的稳定性;随后给出了系统延迟边际的解析形式。而后给出了基于此延迟边际与LMI的鲁棒控制器设计流程,其中引进了鲁棒性能指标(RPI)用于衡量外部扰动对系统输出的影响。而后通过对半搜索技术(BST)用于搜索此RPI的最小值并得出鲁棒控制器的控制增益。通过2个仿真实验验证所提方法的性能:仿真1用于验证所提延迟边际估计方法的有效性;仿真2用于评估所提鲁棒LFC方法较传统控制方法的优越性。仿真结果验证了所提出的三区延迟电力系统延迟边际估计算法的有效性以及较传统方法的更佳的鲁棒特性。

    2018年03期 v.42;No.412 894-902页 [查看摘要][在线阅读][下载 797K]
  • 一种基于双层迭代聚类分析的负荷模式可控精细化识别方法

    卜凡鹏;陈俊艺;张琪祁;田世明;丁坚勇;朱炳翔;

    提出一种基于双层迭代聚类分析的负荷模式可控精细化识别方法。首先以皮尔逊相关系数为相似性度量进行外层形态相似性聚类,然后分别对外层聚类得到的每一类簇以欧式距离为相似性度量进行内层幅度相近聚类。每层都先在给定的阈值约束下迭代聚类,再对迭代收敛得到的聚类簇合并。实际算例分析结果表明:与传统负荷模式识别方法相比,所提方法改善了负荷形态聚类效果,可识别出形态相似但幅度不同的负荷,还能对聚类精细化程度进行控制,提高了聚类准确率。

    2018年03期 v.42;No.412 903-913页 [查看摘要][在线阅读][下载 1155K]
  • 紧急切负荷措施的温控负荷控制策略及概率模型

    苏建军;郭跃进;刘萌;张国辉;王大鹏;

    作为典型的具有热存储特性负荷,温控负荷具有响应紧急切负荷系统控制被切除而不对用户造成明显负面影响的潜能。该文以空调作为温控负荷的例子,提出了一种紧急切负荷措施的温控负荷控制策略,并给出了其耦合Fokker-Planck方程(coupled Fokker-Planck equations,CFPEs)概率模型的求解方法。首先,介绍了空调负荷的个体模型、群体模型以及紧急切负荷系统构架下温控负荷群随馈线被紧急切除的控制策略。在此基础上,为消除控制后馈线恢复供电过程中温控负荷群体聚合功率的大幅波动,提出了一种负荷群体的分散有功功率控制策略。进一步,为准确描述温控负荷的有功控制特性,提出了负荷群控制策略CFPEs概率模型的求解方法。通过算例仿真验证了紧急切负荷措施的温控负荷控制策略及概率模型求解方法的有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 911-918页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
  • 分布式潮流控制器经济性评估方法与差异化规划研究

    王佳丽;唐飞;刘涤尘;黄涌;赵红生;徐秋实;

    为实现考虑分布式潮流控制器(distributed power flow controller,DPFC)特点的效能评估及差异化规划问题,提出了DPFC经济性评估体系及规划模型。介绍了DPFC的结构及运行原理针。对DPFC的特性,统筹考虑了DPFC生命周期内产生的各项成本及运行效益,提出了差异化经济性评估指标,并分析了DPFC的布点位置、容量及串联侧分布个数对经济性指标的影响,在此基础上提出了DPFC差异化规划的优化配置模型。针对某省500k V电网算例进行仿真,通过电压薄弱点确定备选布点位置,然后通过求解DPFC差异化规划模型最终得到安装容量并确定了DPFC的最佳安装方案,证明了DPFC的控制作用及本文提出方法的有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 918-926页 [查看摘要][在线阅读][下载 765K]
  • 一种城市防风抗灾保底电网的多目标规划方法

    郇嘉嘉;韦斌;隋宇;潘险险;李阳;

    为保障重要电力用户供电安全,提高电网防风抗灾能力,需要对城市保底电网进行规划。提出一种城市防风抗灾保底电网多目标规划模型。该模型以满足重要电力用户供电可靠性为前提,以重要电力用户的供电电源及其相应供电线路的选取为决策变量,以保底电网规模最小和优先纳入电缆线路为联合优化目标。计算过程采用差分进化算法求取全局Pareto前沿最优解集,生成多个备选方案;采用广度优先的搜索算法检验及构建完整网架。分别以简化构建的电网和广东某市中心城区的实际电网为算例进行分析计算,验证所提出模型的合理性和有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 927-932页 [查看摘要][在线阅读][下载 588K]
  • 新型虚拟同步发电机控制方法及其暂态过程自适应控制策略

    邹蕴韬;张海涛;刘春阳;陈欣琰;王秀丽;宁联辉;

    针对分布式电源并网存在波动性的问题,提出了一种新型虚拟同步发电机控制方法及其相应的暂态过程自适应控制策略。该虚拟同步发电机控制方法利用状态反馈解耦和输入前馈的方法改进了逆变器矢量控制结构;根据转子机械运动方程建立有功控制环,并在原有直流功率中加入直流电压调节分量实现稳定直流电压的控制。该方法整体具有明显的二阶系统特性,并且其控制参数与其自身时域特性形成了简洁而明确的关系。而其暂态过程自适应控制策略通过综合考虑电网的频率偏移和分布式电源的功率波动,自适应配置虚拟同步机的相应参数,改变暂态过程的动态特性,以调节并网系统等效惯性。仿真结果证明了该方法及其理论分析的有效性和正确性。

    2018年03期 v.42;No.412 933-943页 [查看摘要][在线阅读][下载 769K]
  • 入网电压控制型逆变器的同步电机特性分析

    陈晓博;赵晋斌;高家元;屈克庆;李芬;

    为使可再生能源更好地接入电网,针对入网电压控制型逆变器的同步电机特性进行研究。以轴压调节的LCL型电压控制型逆变器为研究基础,建立其数学模型,并从理论上分析了其频率控制单元中的调频轴参考输入可以模拟原动机功率输入,惯性环节可以模拟发电机转子惯量和阻尼特性;调压轴参考输入值可以模拟同步发电机等效内电势幅值,从而使其具备同步电机的基本功能。基于建立的模型,研究了轴压控制型逆变器的并网有功、无功调节方案。定量分析了系统工作点变化对并网有功功率跟踪造成的影响,提出了基于比例系数自适应调整的有功功率控制策略,有效解决了有功控制的精度问题。最后,通过仿真结果验证了理论分析的正确性和自适应控制方案的有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 942-948页 [查看摘要][在线阅读][下载 767K]
  • 考虑弱电网下逆变器稳定性的LCL滤波器参数优化方法

    郭超;杨洪耕;

    现有的LCL滤波器优化方法均是在理想电网下进行独立的分析计算,在新电源电场高占比接入的情况下容易导致所设计出的逆变器无法稳定运行。该文利用阻抗分析法得到并网稳定性对LCL参数的约束条件,以阻尼损耗最小,制造成本最低以及电流跟踪性能最佳建立LCL参数多目标优化模型,采用带压缩因子的粒子群算法进行求解,通过指标隶属度定量分析优化程度。该设计方案在兼顾经济成本以及滤波性能的同时,增大了并网系统稳定裕度,尤其适用于弱电网或者多逆变器密集接入条件下的逆变器参数设计。最后,在Matlab/Simulink仿真平台中搭建LCL逆变器并网模型,仿真结果验证了该设计方法的合理性与可行性。

    2018年03期 v.42;No.412 949-956页 [查看摘要][在线阅读][下载 727K]
  • 基于三矢量的三相PWM整流器低复杂性模型预测直接功率控制

    张辉;李志新;王涛;张满;孙传达;

    有限控制集模型预测直接功率控制(finite control set model predictive direct power control,FCS-MPDPC)在每个采样周期中仅输出单一离散电压矢量,功率控制精度差,而且需要大量的计算来选择最优电压矢量。针对上述问题,该文在研究脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器功率预测模型的基础上提出一种基于三矢量的三相PWM整流器低复杂度模型预测直接功率控制(low complexity model predictive direct power control,LC-MPDPC)方法。该方法以同步旋转坐标系下的负共轭复功率作为控制变量,通过计算直接获得目标电压矢量扇区位置;然后采用有功、无功功率误差最小的原则来计算各离散电压矢量作用时间;最后将其转换为开关状态作用于PWM整流器。为了验证所提控制方法的控制效果,与FCS-MPDPC方法进行对比分析,表明该文所提LC-MPDPC方法较FCS-MPDPC具有更好的功率控制精度。

    2018年03期 v.42;No.412 957-965页 [查看摘要][在线阅读][下载 875K]
  • 基于容量分解的电力直流电源系统蓄电池容量计算方法

    李学斌;解放;张燚;

    阐述了厂/站直流电源系统中阶梯负荷曲线及传统蓄电池容量计算方法,利用蓄电池容量换算系数表,得到任取的4种蓄电池的放电时间和所需蓄电池容量的系数关系曲线,分析了上述曲线的特点。基于放电初始阶段和后续阶段所需蓄电池容量的差异,提出将蓄电池容量分为基础容量和消耗容量,并研究了基础容量和消耗容量在蓄电池放电过程中的相互作用和变化趋势。在此基础上,针对典型事故放电曲线,提出了计算发电厂和变电站蓄电池容量的新算法,详细论述了新算法的计算过程及相比于传统算法的优势,最后研究了随机冲击负荷在新算法中的处理方式。采用传统电流换算法和新算法分别对5个典型放电曲线所需的蓄电池容量进行了计算,论证了新算法的合理性和有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 966-972页 [查看摘要][在线阅读][下载 342K]

自动化

  • 我国特高压直流输电通信技术的巴西工程本地化通道设计方案

    刘云;

    巴西美丽山水电特高压直流输电项目是中国首项海外特高压技术和装备输出项目,战略意义重大。工程输电通信通道本地化设计、建设和实施一方面可依托中国丰富的电力专用通信网技术和实践,另一方面,通信工程实施面临两国能源电力及其通信技术管理体系及理念差异带来的诸多挑战。分析巴西输电行业管理体制、调度运行体系、电力通信系统现状,阐述中国和巴西分别采用专用和开放2种不同电力通信基础设施的建设理念、输电网通信业务网络配置架构不同、技术规程和标准各有特点,指明工程实施面临的机遇和挑战,提出我国特高压直流输电电力通信技术的巴西工程本地化通信通道配置方案,包括,与工程同步建设主通信通道采用低损耗OPGW光缆和超长距光纤技术,依托和改造其他直流输电工程和多回交流线路通信通道组织备用迂回通信通道,通过数据中心接入巴西国家电力运行中心和输电公司集控中心的调度数据系统,设置工程主、备时钟提供授时基准,协调通信业务及链路配置。该输电通信通道配置方案将有力支撑工程本地化多种信息传输要求,推动工程顺利实现巴西落地、入网和运行。

    2018年03期 v.42;No.412 973-980页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
  • 电力光通信网中基于P圈的多播业务保护算法

    李彬;卢超;朱朝阳;景栋盛;祁兵;孙毅;

    为解决电力光通信网中多播业务的链路保护问题,提高电力光纤通信网的波长利用率,降低阻塞,提出了一种基于P圈(preconfigured cycle,P-cycle)的保护算法以实现电力多播通信业务故障的保护。基于电力光通信网中的多播业务需求,改进Prim算法生成与多播请求对应的优化多播树,以此为基础设计了启发式P圈构造算法将多播树的目的节点连接为圈以保护整棵多播树;针对保护资源利用效率问题,分析了P圈的复用条件,通过复用网络中配置的P圈以提高波长利用率;为降低阻塞,在生成多播树和P圈时采用了一种容量均衡策略以实现对链路负载的均衡。仿真结果表明,与已有哈密顿P圈和流P圈保护方案相比,所提算法能够显著降低电力通信网的冗余度和阻塞率,且在多播规模较小时有最佳的保护性能。

    2018年03期 v.42;No.412 981-988页 [查看摘要][在线阅读][下载 660K]

高电压技术

  • 基于过程的输电线路雷电活动描述新方法

    吴敏;王韬;赵淳;王佩;郭钧天;陈路;潘佳鑫;罗飞;

    传统雷电数量强度的描述方法是基于单次落雷的雷电日作为统计单位。但以雷电次数、雷电日指标衡量雷电活动,无法反映出区域内雷电活动的过程信息,特别是一年中雷电分散在多少次雷电活动过程以及每次过程中雷暴团运动与线路之间的方位关系。为此,提出了一种基于过程计量单位的输电线路雷电活动描述方法。该方法将统计时间段平均划分为若干连续时间片,统计时间片内线路区域的雷击次数,得到统计时间段内雷电次数曲线。运用小波平滑处理曲线,除去雷电过程瞬时减弱对曲线产生的噪声影响,准确截取雷电过程起止时间点。最后,利用聚类提取每次过程中雷暴中心并依据雷暴中心距离关系分别追踪运动轨迹。以湖北省一条线路开展实验,结果表明该方法准确地得出该线路区域2013年、2014年各有19、15次雷电过程,并追踪出每次雷电过程的雷暴团运动轨迹,验证了算法的有效性。

    2018年03期 v.42;No.412 989-995页 [查看摘要][在线阅读][下载 642K]
  • 高海拔地区紫外线辐射对复合绝缘子表面憎水性的影响机制

    孙文健;李亚伟;刘轩东;沈曦;陈洪波;张乔根;

    复合绝缘子具有优异的表面憎水性及防污闪性能,在输电线路尤其是架空线路中得到了广泛应用。大跨度、长距离输电线路中的部分复合绝缘子运行在高原、山地等高海拔地区。该地区大气稀薄,导致紫外线辐射强度极高。高强度紫外线辐射将破坏复合绝缘子优异的表面憎水性,造成高海拔地区输电线路污闪事故率大幅上升。通过对复合绝缘子样品分别进行持续4000h的UVA、UVB、UVC紫外线辐射试验,结合扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)检测、能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)检测等检测手段,获得了不同波长紫外线对复合绝缘子表面憎水性的影响规律,认为UVC紫外线为造成复合绝缘子表面憎水性丧失的主要因素,并最终提出了具体的影响机制。

    2018年03期 v.42;No.412 996-1002页 [查看摘要][在线阅读][下载 865K]
  • 采用植物油浸渍耐高温纸的配电变压器过载能力

    徐晓刚;何韫雯;李鑫;彭发东;徐阳;

    目前,我国电网配电变压器在北方农村春节与南方夏季的城中村均存在着耐受过载能力不足的问题。采用植物油浸渍耐高温纸的绝缘系统是解决此问题的主要技术途径之一。对一台型号为S13-M(B)-400/10的变压器在过负荷曲线作用下的温升情况进行计算分析,得到最高热点温升出现在两倍负载结束时,使用矿物油为绝缘液体时,最高热点温升为95.1K,该热点温升超过了标准中规定的热点温升限值78K。计算得出使用植物油时的最大热点温升为97.9K。通过在使用FR3植物油浸渍Nomex?T910纸的变压器中安装光纤温度传感器,测得过负荷曲线作用下最大热点温升为97.4K,二者结果吻合并且满足相应的热点温升不大于110K的要求。验证了计算结果,说明采用植物油浸渍耐高温纸的绝缘系统可以满足长期紧急过载配电变压器的要求。

    2018年03期 v.42;No.412 1001-1006页 [查看摘要][在线阅读][下载 504K]
  • 大型SVC中三相电抗器的电磁干扰测试与屏蔽措施评估

    赵世林;周凯;温才权;宋永佳;全杰雄;马春亮;

    柔性输电技术中大型静态无功补偿装置(static var compensator,VC)的电磁干扰问题特殊且日趋广泛。为深入了解变电站内SVC对各设备电磁干扰的情况,研究各种屏蔽方法的有效性,对某变电站SVC附近开展现场测试,并从主接地网感应环流、二次电缆屏蔽层电流和直流系统纹波干扰3方面阐述电磁干扰问题。进而,对SVC及附近区域建立三维电磁场仿真模型,通过与现场的空间磁场、感应电流比较验证模型等效性,在此基础上分析不同屏蔽材料不同屏蔽方式下,电磁干扰改善情况以及电感值变化效果。结果表明,大型SVC设备在正常运行时,附近接地系统与直流系统的电磁干扰已临近或已超过其额定运行条件。采用高磁导率材料作为屏蔽措施无法抑制甚至会加重直流系统的干扰,而高电导率材料能够减小附属设备的各项干扰。

    2018年03期 v.42;No.412 1007-1014页 [查看摘要][在线阅读][下载 984K]

  • 特约主编寄语

    刘敦楠;

    <正>2017年国家下发了《推进并网型微电网建设试行办法》,2018年将推动国家、省级并网型微电网试点示范工程的建设。园区微网作为多能互补、能源互联网等能源新业态的重要落地点,集成多种能源生产、传输、存储、消费多个环节,是与大电网、用户友好互动的一种技术手段。面向园区微网的综合能源系统作为能源互联网的关键部分,具有运行方式灵活、低碳高效、可再生能源消纳率高等特点,受到人们的高度重视。随着微电网技术的成熟,微

    2018年03期 v.42;No.412 675-676页 [查看摘要][在线阅读][下载 109K]
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