电网技术

±1100kV特高压直流输电技术

  • ±1100 kV特高压直流工程主接线与主回路参数研究

    刘泽洪;余军;郭贤珊;乐波;赵峥;

    构建西电东送±1100 kV特高压直流输电大通道,有利于推进我国能源的大范围优化配置。在特高压直流输电系统中,换流器主接线方案对于整个直流主设备研制和工程实施的难度、可靠性水平、换流器故障所造成的交流系统功率损失等都具有重大影响,是工程系统研究的最核心问题。首先分析了特高压直流工程可采取的换流器接线型式;其次,根据以往工程建设经验和设备设计与制造经验,提出了3种换流器接线型式,并对其主回路技术参数进行了详细的计算分析;最后,根据所提的换流器接线型式评价方法,确定了合理有效的主接线型式,并在昌吉—古泉±1100kV工程中进行应用。

    2018年04期 v.42;No.413 1015-1022页 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
  • ±1100 kV/12000 MW特高压直流输电工程成套设计研究

    刘泽洪;郭贤珊;乐波;付颖;祝全乐;

    昌吉—古泉±1100 kV特高压直流输电工程是世界上首个±1100 kV特高压直流输电工程,额定输送功率12 GW,直流线路全长3320 km。对于该电压等级和输送容量的直流工程,目前世界上尚无成熟的设计经验及完备的理论体系支撑。针对±1100 kV昌吉—古泉特高压直流输电工程,研究提出了±1100 kV特高压直流输电工程的成套设计方案和关键设备参数,在工程主接线拓扑结构、换流变压器短路阻抗选择、主回路参数、无功配置和交流滤波器设计、直流滤波器优化设计、过电压与绝缘配合、户内外直流场选型、直流滤波器带电检修、阀厅和直流场概念设计以及主设备概念设计等方面开展了深入的研究和论述。文中的研究成果已应用于昌吉—古泉±1100 kV特高压直流输电工程,并将为后续±1100 kV和±800 kV特高压直流输电工程成套设计提供理论和经验支持。

    2018年04期 v.42;No.413 1023-1031页 [查看摘要][在线阅读][下载 2716K]
  • ±1100 kV特高压直流杆塔间隙放电特性

    丁玉剑;律方成;李鹏;周非凡;姚修远;高海峰;

    ±1100 kV直流是一个新的电压等级,杆塔间隙距离的选择是保证工程可靠和经济的关键技术之一,我国正在建设的±1100 kV输电线路超过3000 km,并且途经高海拔地区,为解决杆塔间隙放电电压的海拔校正问题,在国内两个不同海拔的试验基地,采用±1100 kV真型尺寸模拟杆塔,进行了空气间隙冲击放电试验,获得了相应的操作冲击、雷电冲击放电电压,并分析了不同海拔下操作冲击和雷电冲击放电电压的分散性;其次,利用典型的棒板间隙操作冲击放电公式,分析了间隙距离6~11 m范围的间隙系数;然后,结合IEC 60071-2规定的海拔校正方法,分析了±1100 kV杆塔操作冲击和雷电冲击的海拔校正系数,并计算得到了操作冲击的电压修正因数m。最后结合昌吉—古泉±1100 kV工程的过电压计算结果,推荐了海拔3000 m及以下地区±1100 kV输电线路直流电压和操作冲击电压所需的最小间隙距离。结果表明:未发现海拔的变化对间隙放电电压的相对标准偏差有明显影响,在1.57 pu操作过电压下,海拔1000 m时,±1100 kV输电线路杆塔操作冲击所需的最小间隙距离为8.9 m,海拔为3000 m时,最小间隙距离为9.8 m。直流电压要求的间隙距离较小,海拔3000 m时为4.2 m。

    2018年04期 v.42;No.413 1032-1038页 [查看摘要][在线阅读][下载 994K]
  • 电晕空间电荷对特高压直流输电线路地线雷电屏蔽性能的影响

    何慧雯;陈杉杉;贺恒鑫;邹妍晖;余军;陈维江;肖冕;

    受雷云电场和直流工作电压的叠加作用,导地线因电晕放电产生大量正、负离子积聚在线路附近形成空间电荷层。为研究电晕空间电荷对特高压直流线路雷电绕击性能的影响,建立了雷云电场作用下线路电晕空间电荷分布的数值计算模型,并耦合雷电先导发展模型,计算获得了典型±1100 kV特高压直流输电线路的地线雷电上行先导放电特性和雷电击距,定量分析了电晕空间电荷对特高压直流输电线路地线雷电上行先导起始时刻、放电电流和长度的影响。通过计算电晕空间电荷作用下地线的雷电击距和暴露弧,得出在平原地区仍可通过采用负保护角配置,有效降低线路的雷电绕击概率,未来需进一步研究山区地形下电晕空间电荷对特高压直流线路雷电绕击性能的影响规律。

    2018年04期 v.42;No.413 1039-1047页 [查看摘要][在线阅读][下载 764K]

高比例可再生能源并网

  • 基于分层区间数可能度排序的不确定静态安全分析

    鲁广明;谢昶;吕颖;严剑峰;毛学魁;丁涛;孙宏斌;李方兴;

    电力系统静态安全分析作为预防控制的基础,对系统进行N-1事故分析,得到其严重性进行排序。当间歇性能源接入电网后,网络中的潮流分布随之呈现一定的不确定性,为此需考虑不确定情况下的静态安全分析。首先根据区间有功行为指标将故障集分为3层,并采用区间数可能度比较法对每层的故障集分别构造区间指标集的互补判断矩阵,为保证判断矩阵的一致性,建立了以修正量最小的最小二乘模型,从而得到各个分层的区间指标排序向量。根据分层的权重和各个分层排序向量的大小,得到总故障集的安全性排序。以IEEE 9节点为例,详细说明了安全分析方法的求解过程,并采用蒙特卡罗随机模拟方法与之对比,结果表明了所提方法的有效性。最后,多个系统的时间复杂度测试结果体现了安全分析的快速性。

    2018年04期 v.42;No.413 1048-1055页 [查看摘要][在线阅读][下载 514K]
  • 结合随机规划和序贯蒙特卡洛模拟的风电场储能优化配置方法

    吴玮坪;胡泽春;宋永华;

    通过在风电场站内优化配置储能资源,可以有效平抑风力发电的出力波动,提高风电的并网消纳水平。结合多场景随机规划和序贯蒙特卡洛模拟方法,提出了考虑储能寿命折损的风电场站内储能优化配置方法。首先,利用考虑风电出力和负荷典型场景集的随机规划模型,求解风电场站内储能的初始配置方案。其次,利用自回归滑动平均模型模拟出风电场全年时序风速,利用序贯蒙特卡洛模拟出机组、线路工作状态时序,对配置初始储能方案的联合发电系统进行全年运行模拟。然后,基于运行模拟中储能的等效循环寿命和储能容量的收益投资比对储能初始配置方案进行修正。仿真结果表明,所提方法能够有效考虑风电场全年的出力变化,以及储能循环寿命折损的影响,获得合理的储能优化配置方案。

    2018年04期 v.42;No.413 1055-1062页 [查看摘要][在线阅读][下载 361K]
  • 降低硫硝排放的含储热热电联产机组与风电联合调度策略

    崔杨;杨志文;仲悟之;叶小晖;

    "以热定电"是"三北"地区供暖季热电联产机组的主要运行模式,其高出力水平的同时也造成严重的环境污染问题。在传统热电联产机组上增加储热装置,能够打破热电联产机组的热电耦合约束。构建了降低硫硝排放的含储热热电联产机组与风电联合出力调度模型,既降低SO_2、NO_x等污染物的排放,同时兼顾风电的并网消纳量。该模型综合考虑常规火电机组发电成本、热电联产机组运行成本、风电运行维护成本、脱硫脱硝装置运行成本、SO_2与NO_x的排污征收费用以及热力平衡与电力平衡的相关约束等因素,并通过CPLEX对模型进行求解。最后,以IEEE-30节点系统为例验证了文中模型的有效性。

    2018年04期 v.42;No.413 1063-1070页 [查看摘要][在线阅读][下载 414K]
  • 高比例可再生能源电力系统的马尔科夫短期负荷预测方法张涛,顾洁

    张涛;顾洁;

    高比例可再生能源并网将成为未来电力系统的基本特征,可再生能源发电技术的持续发展和可再生能源价格补贴机制与市场化消纳方法结合,为主动负荷的时段转移特性提供技术支持与利益驱动。双重推动下使得负荷需求与可再生能源出力间的相关性增强,提出了考虑可再生能源出力因素的短期负荷组合预测方法,引入负荷需求与可再生能源出力的相关性以改善高比例可再生能源电力系统短期负荷的预测效果。应用交叉谱方法以凝聚谱值刻画负荷需求与可再生能源出力的相关性,将负荷与可再生能源出力数据序列离散化后形成2条马尔科夫链,结合马尔科夫误差修正建立了高比例可再生能源电力系统下考虑可再生能源出力因素的短期负荷组合预测模型。将预测模型应用于某实际电网,预测结果表明,所述方法提高了预测精度,能较好地解决高比例可再生能源电力系统的短期负荷预测问题。

    2018年04期 v.42;No.413 1071-1078页 [查看摘要][在线阅读][下载 438K]
  • 考虑储能参与的含高比例风电互联电力系统分散式调度模型

    任建文;许英强;董圣孝;

    为了有效解决高比例风电难以完全就地消纳的问题,从发电侧和电网侧两方面入手,提出了一种考虑储能参与的含高比例风电互联电力系统分散式调度模型。首先,在发电侧引入储能技术,建模过程中考虑了储能系统的投资成本和运行成本,给出了储能系统的充放电控制策略。然后在电网侧,采用鲁棒优化的方法描述风电出力的不确定性,并对风电采取区域内消纳和通过高压直流通道跨区域外送两种消纳方式,基于同步型交替方向乘子法对含高比例风电的互联电力系统进行分散式优化调度。最后,通过算例对所提模型的有效性进行了验证。结果表明,所提模型可以实现风电的跨区域消纳,以达到互联电力系统最优调度的目的。

    2018年04期 v.42;No.413 1079-1086页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K]
  • 大规模高压直流输电系统闭锁故障下送端风电场高电压穿越的控制策略

    韩平平;张海天;丁明;张炎;陈凌琦;李宾宾;

    大规模风电经高压直流输电系统(high voltage direct current,HVDC)外送时,如果发生送端整流站直流闭锁故障,将导致送端电网电压骤升,致使风电场面临严重的高电压穿越(high voltage ride through,HVRT)的问题。为确保故障期间风电场能够安全并且不脱网运行,首先从双馈异步风力发电机组(doubly fed induction generator,DFIG)的网侧变流器(grid side converter,GSC)约束条件出发,探讨在不同电压骤升程度下网侧变流器的功率适配原则及其可控区,根据不同设备(模块)的响应时间协调发电机控制模块、投入静止无功补偿器(static var compensator,SVC)与切除送端母线交流滤波器的先后顺序,继而提出一种有效的HVRT协调控制方案。仿真结果表明,所提方案既能保证直流闭锁故障情况下双馈风电机组不脱网运行,又能对送端电网进行无功支持从而加速送端网络故障的恢复。

    2018年04期 v.42;No.413 1086-1095页 [查看摘要][在线阅读][下载 659K]
  • 考虑风电爬坡事件的储能配置

    王思渊;江全元;葛延峰;

    随着风电渗透率的增大,风电爬坡事件容易引发电力系统安全问题。该文针对风电爬坡事件造成的系统功率平衡问题,建立了可选型、定容的储能优化配置模型,用于决策满足系统充裕性需求的储能配置方案。针对目前储能价格偏高的现状,为减少储能的投资成本,该文的模型结合了储能和常规机组的技术特点,增强了配置结果的经济性。最后,该文在算例中综合比较了储能和常规机组在多种典型场景下的技术特点,储能爬坡速度快、调节范围大、启停灵活等优势更适用于爬坡事件。

    2018年04期 v.42;No.413 1093-1101页 [查看摘要][在线阅读][下载 425K]
  • PQ控制策略下多逆变型电源的故障等值方法

    洪树斌;范春菊;陈实;苏建军;孙树敏;李广磊;

    研究了定功率控制(PQ控制)策略下的逆变型分布式电源的多电源故障等值方法,通过分析单个逆变型电源、多个等容量逆变型电源、多个不等容量逆变型电源以及多个逆变型电源异地接入的输出特性,进而得到多个逆变型电源的故障等值方法,该方法简化了含多个逆变型电源的复杂网络故障分析时的计算复杂度。同时,提出了逆变型电源的故障等值分区方法,并利用迭代法对区域内的多个逆变型电源进行迭代计算得到等值模型。最后利用PSCAD搭建了含多个逆变型电源的配电网络仿真模型。在配电网络不同线路发生故障时,对配电网进行区域划分,并利用文中提出的等值方法计算等值后的逆变型电源输出特性,通过将计算得到的结果与仿真得到的结果相比较,验证了故障等值方法的正确性和有效性。

    2018年04期 v.42;No.413 1101-1109页 [查看摘要][在线阅读][下载 444K]
  • 基于混沌-RBF神经网络的光伏发电功率超短期预测模型

    王育飞;付玉超;孙路;薛花;

    光伏出力时间序列的随机性和波动性使得光伏出力预测难以达到理想的精度,而提高预测精度是降低光伏并网不利影响的前提。因此,在揭示光伏出力波动本质的基础上,提出了混沌-径向基函数(radial basis function,RBF)预测模型。首先,应用小波去噪处理后光伏发电功率实测数据,基于C-C法重构系统相空间,运用相图法和改进最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数法,对输出功率进行非线性动力学分析,确定光伏出力具有混沌特性;然后,分析光伏出力相空间轨迹局部变化的规律性,采用RBF神经网络对系统轨迹进行拟合,建立基于混沌-RBF神经网络的光伏发电功率超短期预测模型;最后,选取去噪后的实测数据对所建模型进行训练和预测,验证模型在不同天气状况下的预测效果。结果表明,所建模型对晴朗、多云和阴天等天气状况都有较好的预测精度,显示出良好的预测性能。

    2018年04期 v.42;No.413 1110-1116页 [查看摘要][在线阅读][下载 376K]

国家重点研发计划

  • 柔性直流输电系统振荡现象分析与控制方法综述

    尹聪琦;谢小荣;刘辉;王潇;王志冰;迟永宁;

    柔性直流输电系统基于电压源变流器(voltage source converter,VSC)并采用较为复杂的控制系统,受电力电子设备快速控制的影响,可能在不同运行工况下出现机理多变的功率振荡。近年来国内外多次报道了柔性直流输电系统中观测到的振荡现象。首先介绍了国内外的典型振荡事件,并依据发生机理对这些振荡事件进行初步归类。然后从模型搭建、稳定性分析和振荡控制等方面,总结了柔性直流输电系统在不同结构和运行方式下的分析方法。最后对其相关振荡的研究难点和未来方向予以展望。

    2018年04期 v.42;No.413 1117-1123页 [查看摘要][在线阅读][下载 368K]
  • 售电市场环境下电力用户选择售电公司行为研究

    孙云涛;宋依群;姚良忠;严正;

    售电市场放开是我国售电侧改革的发展方向,竞争性售电市场中用户选择权放开,用户选择结果直接影响售电公司的市场份额,进而影响售电公司的售电策略。分析了售电市场环境下影响用户选择售电公司的因素,考虑不同类型用户的用电特性,计及可中断负荷、用户分布式可再生能源的影响,基于层次分析法建立用户效用模型,在此基础上,采用演化博弈理论分析用户选择过程,基于logit修正协议构建了不同类型用户群体选择售电公司的多群体动态演化模型,给出了模型的求解算法并证明了模型稳定性。算例分析验证了所提模型和算法的有效性,并分析了售电市场环境下各类因素对用户选择结果的影响。

    2018年04期 v.42;No.413 1124-1131页 [查看摘要][在线阅读][下载 352K]
  • 考虑天气因素的区域配网扰动事件预估

    肖斐;艾芊;

    配网运行环境的日益复杂化使电能质量预测的难度不断增大。为解决区域配网的电能质量预测问题,挖掘电力扰动模式,提出一种基于多阶段离散隐马尔科夫模型(discrete hidden markov model,DHMM)的扰动事件预估方法。首先采用数据清洗和离散化技术对天气类型和扰动事件严重程度进行划分;然后通过信息熵相关性分析和时间序列合成的多阶段预处理,提取天气敏感型区域配网的电能质量扰动事件观测序列;最后利用DHMM对观测序列进行训练,实现电力扰动模式提取和扰动事件预估。依据实际城市电网电能质量数据,验证了本文方法的有效性和实用性。相比于传统方法,计及天气因素的DHMM具备更高的电力扰动事件预估准确率。

    2018年04期 v.42;No.413 1132-1139页 [查看摘要][在线阅读][下载 502K]
  • 考虑大规模集中接入风电功率波动相关性的在线概率安全评估

    吕颖;鲁广明;谢昶;戴红阳;于之虹;严剑峰;

    由于风电功率的波动性和不确定性,大规模风电集中接入对电网安全有很大影响。提出了一种在线概率安全评估方法,能够实时评估大规模集中接入风电的不确定性对电网安全的影响。因为应用风速概率分布和风电功率预测误差概率分布模拟在线风电功率的不确定性有很多困难,所以基于风电出力历史数据研究了风电功率超短期波动的概率分布,并采用Copula函数对多个风电基地功率波动的相关性进行了详细模拟。基于风电功率历史数据,所提方法能够给出短期内可能发生的风电基地的功率波动组合,进而进行概率安全评估计算,在线评估风电功率波动对电网安全的影响。为了提高计算速度,应用多维离散模型简化多风电基地功率波动的联合概率分布。通过在某风电集中接入的省级电网进行实际应用,验证了所提方法的有效性和必要性。

    2018年04期 v.42;No.413 1140-1148页 [查看摘要][在线阅读][下载 912K]
  • 串联混合型有源电力滤波器的无源滤波器简化设计

    罗运松;胡晶;宋萌;李达义;

    串联混合型有源电力滤波器由于成本低、滤波效果好,降低了谐振发生的可能性而受到广泛的关注。目前国际上研究的串联混合型有源电力滤波器主要有4种:并联无源和串联有源的组合系统,基于正弦电流控制的串联型有源滤波器,基于基波磁通补偿的有源滤波器和一种新型串联混合型有源电力滤波器。该文首先综述这4种串联型有源滤波器的特点,给出其谐波阻抗的区别。根据各自谐波阻抗的特点,特别是基于基波磁通补偿的有源电力滤波器和一种新型串联混合型有源电力滤波器的谐波阻抗非常大的特点,得出其中无源滤波器可以简化设计的结论,提出3种典型的简化设计方案,给出这3种无源滤波器简化设计方案的具体应用场合。该无源滤波器简化设计方案可以减少成本,大大降低系统设计的复杂性。采用2种典型谐波源的实验结果证明这3种无源滤波器简化设计的合理性。

    2018年04期 v.42;No.413 1149-1156页 [查看摘要][在线阅读][下载 534K]
  • 采用变压器量测无功分析GIC-Q扰动的方法

    刘连光;陈剑;王茂海;刘春明;

    我国电网地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)的研究已取得重要进展,研究、认识GIC侵害变压器的次生干扰,制定电网灾害的防治策略是迫切需要解决的问题。根据GIC侵害变压器次生的无功损耗(GIC-Q)扰动的机理,建立了基于变电站相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)量测的无功分析变压器GIC-Q扰动的模型,提出了基于PMU量测无功计算变压器的GIC-Q的方法,并通过2016年5月8日地磁暴侵害山西阳泉500 kV变压器的实测数据计算了GIC-Q,与基于磁暴数据计算的变压器中性点GIC比较分析,验证了所提模型和算法的有效性。结果表明,利用PMU量测无功能有效计算变压器的GIC-Q,这对电网调度运行基于广域测量系统识别地磁暴侵害电网事件或评估GIC灾害风险有重要参考价值。

    2018年04期 v.42;No.413 1157-1163页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]

电力市场

  • 能源低碳转型的顶层制度设计:可再生能源配额制

    赵新刚;梁吉;任领志;张玉琢;徐杰彦;

    将于2018年正式实施的可再生能源配额制(简称配额制),有效契合了我国能源低碳转型顶层制度设计的战略需求。在总结分析配额制国际实践的基础上,采用微观经济学和制度经济学的相关理论,为配额制提供了一个科学的经济学解释。一方面,从政府和配额供需角度,解构了绿色证书市场的价格形成机制;另一方面,从制度的构建性和发电厂商行为策略的演化角度,论证了配额制的合理性和有效性,并揭示了配额制成功施行的关键。最后,针对我国配额制建设问题,从制度顶层设计、部门协同、配额目标设定和实施计划制定4个层面,并结合我国具体国情,给出了对策和建议。所研究的内容和成果对我国实现能源低碳转型的配额制建设极具实践和指导意义。

    2018年04期 v.42;No.413 1164-1169页 [查看摘要][在线阅读][下载 286K]
  • 基于双层粒子群算法求解电力市场均衡

    谢畅;王蓓蓓;赵盛楠;谈健;黄俊辉;谢珍建;

    针对电力市场均衡策略的求解,现阶段国内外广泛采用非线性互补算法和循环迭代的方法。其中,非线性互补算法是通过Karush-Kuhn-Tucker条件将发电商最优反应函数转换成一组半光滑非线性互补方程组,松弛因子维度高且算法异常复杂。而循环迭代法采用重复求解各发电商的最优反应函数的思想,常常因为收敛性差而求不到均衡解。针对上述问题,提出了一种基于双层粒子群算法求解市场均衡的思路。其中,外层粒子群算法搜索可行域内的策略组合,以提出的纳什适应度函数为寻优标准;内层粒子群算法和内点法结合计算外层中的纳什适应度函数值。采用标准3节点和IEEE 30节点测试系统对所提算法进行了仿真,求得结果与采用非线性互补算法的结果完全一致,验证了所提出的双层粒子群算法的有效性。

    2018年04期 v.42;No.413 1170-1177页 [查看摘要][在线阅读][下载 443K]
  • 基于鲁棒优化的风电企业日前申报策略

    赵会茹;高婧瑶;王玉玮;郭森;

    我国的风电机组需要提前1天申报次日的发电计划,但由于风电的不确定性等特点,风电机组的实际出力与日前申报的发电计划很难相符,风电企业的实际利润也会因此受到影响。考虑构建风电出力的不确定集来解决风电功率难以精确预测的问题,并基于该不确定集把风电企业日前申报决策模型转化为鲁棒优化模型,为企业申报日前出力提供理论依据。为便于求解,利用变量C将原问题转化为主、子问题,并运用列与约束生成法(column-and-constraint generation,C&CG)来进行运算。仿真分析表明,基于鲁棒优化得出的风电企业申报策略是可行的,该方法可使风电企业有效地规避风电出力的不确定性给企业获利带来的风险,同时企业应考虑惩罚价格和鲁棒性因子的变动给利润带来的变化,根据实际情况来选择有利的决策。

    2018年04期 v.42;No.413 1177-1182页 [查看摘要][在线阅读][下载 314K]

电力系统

  • 我国需求响应信息交换标准化现状及发展趋势

    张志昌;陈京生;李彬;田世明;董明宇;朱伟义;祁兵;孙毅;

    需求响应信息交换标准化是保障我国需求响应业务顺畅开展的一项重要举措,能有效解决当前需求响应信息交换过程中信息表达方式不统一、系统互操作性差等问题。首先分析了国内外需求响应信息交换标准化现状,然后结合我国最新的标准化现状,分别从信息交换服务、信息交换机制及底层协议要求等方面对我国电力需求响应信息交换标准化方式思路进行了剖析。最后从底层承载协议、适配器规范、安全规范3方面探讨了我国需求响应信息交换标准化方向,提出了信息交换服务优化以及需求响应信息交换安全等标准化思路。

    2018年04期 v.42;No.413 1183-1190页 [查看摘要][在线阅读][下载 537K]
  • AMI量测用于配电网在线状态估计的可信度建模及分析

    林佳颖;栾文鹏;余贻鑫;秦超;

    高级量测体系(advanced metering infrastructure,AMI)的推广,提高了中低压配电网系统范围的可观测性。然而,通过召测模式采集的AMI量测存在时间不同步的问题,将这些量测直接用于系统分析会造成较大的误差甚至出现不收敛的情况。针对此问题,该文提出一种基于AMI异步量测可信度分析和建模的配电网在线状态估计方法。首先利用即时电表历史量测和配变日负荷曲线,建立基于离线数据样本分析的精细化的AMI异步量测可信度模型;进而运用求得的可信度模型,确定各在线AMI异步量测的权重,估算系统状态的95%置信区间。以116节点中低压一体化配电网为例,分别从局部和全系统的角度,验证了在线场景下系统状态的95%置信区间的准确性和灵敏性。

    2018年04期 v.42;No.413 1191-1200页 [查看摘要][在线阅读][下载 553K]
  • 多微网智能配电系统协同自律运控模式初探

    赵毅;于继来;

    微网是未来高密度分布式电源接入的主要载体,其规模化发展的态势必然使得未来智能配电系统的主要运控对象包括大量不同型式的微网系统,亟需探究新的运控机制,以适应新能源微网技术快速发展的需要。在比较微网与智能配电系统特征并分析多微网发展态势给传统配电系统带来挑战和机遇的基础上,提出了智能配电系统与多微网之间逐步培育和构建开放、友好型协同自律式运控关系的构想;阐述了协同自律运控模式的内涵,设计了具有规范性属性的协同策略和具有引导性属性的弹性自律空间的决策流程;最后对协同自律运控模式的若干关键科学技术问题进行了梳理,并展望了可能的解决方法。协同自律运控模式,既可以在降低配电网调控难度的基础上更好地发挥其承接大电网与微网关系的作用,还可以在提升微网自身能量管理灵活性的基础上更为充分高效地接纳分布式新能源,从而促进配电网主动性和智能性的良性发展。

    2018年04期 v.42;No.413 1200-1209页 [查看摘要][在线阅读][下载 399K]
  • 提高配电网状态估计精度的智能配电单元优化布点方法

    徐航;鞠力;董树锋;何仲潇;刘丁华;任雪桂;

    在主动配电网中,智能配电单元(intelligent distribution unit,IDU)的优化布点可有效提升状态估计精度,对掌握系统运行状况有重要意义。为减少状态估计误差,该文提出了一种在中高压配电网中的IDU优化布点方法。首先,基于PQ分解状态估计思想,实现雅各比矩阵的常数化。然后,在IDU配置个数有限的情况下,以最小化状态估计协方差矩阵对角元素之和为目标,利用离散粒子群算法(discrete particle swarm optimization,DPSO)对IDU进行优化布点。算例分析结果表明,IDU优化布点可有效减小混合量测系统的状态估计误差。

    2018年04期 v.42;No.413 1210-1216页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
  • 计及分布式电源随机出力的三相配电网可调鲁棒无功优化

    曹益奇;白晓清;王婷婷;崔志威;

    具有出力不确定性的可再生能源大量接入给配电网的规划与运行带来了巨大挑战。因此,考虑分布式电源出力随机性的无功优化成为配电网运行的重要研究内容。提出计及分布式电源随机出力的三相配电网可调鲁棒无功优化模型,利用二阶锥技术和对偶范数理论将原模型转换成混合整数凸规划优化模型并求解。针对鲁棒优化解过于保守的问题,通过调整不确定度协调解的经济性与安全性。IEEE-13节点和IEEE-123节点三相配电网系统仿真结果表明,相比传统确定性模型和随机优化模型,所提可调鲁棒无功优化模型鲁棒性较好,计算效率高。

    2018年04期 v.42;No.413 1217-1225页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
  • 特高压交流变压器选相合闸技术研究及工程应用

    班连庚;郑彬;周佩朋;韩彬;项祖涛;孙岗;王晓彤;王东阳;刘北阳;滕文涛;刘英志;

    变压器空载合闸励磁涌流注入电网可能引起严重的电压暂降或谐波过电压问题,对交直流系统及设备的正常安全运行造成不利影响,目前国内多次出现超、特高压主变空载合闸励磁涌流引起电网异常的问题。选相合闸技术已在国内电厂升压变、高压直流系统换流变等场景有实际应用,但在特高压交流系统中尚属空白。针对国内在晋北特高压交流变电站示范开展的特高压主变选相合闸技术应用实践,介绍了基于剩磁测算的特高压变压器选相合闸技术原理,并结合晋北站特高压交流工程调试系统工况开展建模仿真,比较分析了不同措施抑制变压器励磁涌流的效果,并结合现场实测结果进行验证分析。结果表明,特高压主变断路器采用选相合闸技术可以有效抑制合空变励磁涌流,推广应用价值良好。研究成果可为特高压交流工程设计、设备选型提供参考。

    2018年04期 v.42;No.413 1226-1233页 [查看摘要][在线阅读][下载 838K]
  • 横向风对特高压交直流混合线路地面电场与离子流场分布特性的影响

    乔骥;路遥;刘增训;邹军;

    在有风条件下,特高压直流与交流并行线路的空间离子流场除受直流电场与交流电场的共同影响以外,还会在横向风力作用下进行新的迁移运动,进而改变地面混合电场的分布特性。采用区域分解法求解横向风存在时的混合场问题,对方法的边界条件和计算流程均进行了改进。结果表明,处于直流线路下风区的直流电场分量横向衰减速率随着风速的增加明显变缓,而上风区的直流电场大幅减小。因此,风速对于混合电场分布的影响程度与交直流线路的相对位置有关。对于同走廊线路,当交流线路处于直流线路下风区时,横向风明显增强了交流线路附近区域内直流分量;而当交流线路处于上风区时,即使风速很小,交直流线路之间的走廊内直流分量也会基本衰减至标称电场。对于同塔线路,由于交直流电场各自的部分特点,横向风不会增强交直流分量的叠加效果。

    2018年04期 v.42;No.413 1234-1240页 [查看摘要][在线阅读][下载 808K]
  • 多端柔性直流输电中换流站的同步切换控制策略

    付强;杜文娟;王海风;郑凯元;

    功率同步控制和矢量控制均是多端柔性直流输电系统(multi-terminal voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-MTDC)中换流站的可选控制方式。与更加常用的矢量控制方式相比,功率同步控制方式的原理与同步发电机类似,进而显现了相近的控制特性,更适用于与交流电网的弱连接,有利于交流电网的功角和频率稳定性,但其缺点是在直流侧故障下,换流站会出现较大的直流电压波动,恶化系统的动态特性。为了使换流站能够在不同的电网运行工况下匹配最合适的控制方式,提出一种可切换的控制策略,实现了在同一换流站中功率同步和矢量控制方式并存,并可依据需求实现无扰动自动切换。最后以PSCAD中搭建的三端交直流系统为例,演示和验证了同步切换控制策略的可行性。

    2018年04期 v.42;No.413 1241-1251页 [查看摘要][在线阅读][下载 554K]
  • 利用测量波阻抗相位特征的高压直流输电线路纵联保护

    李小鹏;汤涌;朱清代;庞广恒;张鹏;甄威;

    为提高直流线路后备保护的可靠性和速动性,提出了一种利用测量波阻抗相位特征差异的直流线路纵联保护方法。通过对直流输电线路区内、外故障时线路两端测量波阻抗的相位特征分析可知,在一定频率范围内,直流线路内部故障时,线路两端测量波阻抗相位约为–90?;在直流线路外部故障时,线路两端测量波阻抗相位分别接近–90?和0?。区内、外故障下线路两端测量波阻抗相位差异明显,据此可以实现对区内外故障的判别。由于区内外故障时测量波阻抗的相位特征仅与直流线路边界和线路波阻抗有关,与故障距离、过渡电阻和故障类型等因素无关,因此该保护方法的门槛值易于整定。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该保护方法的动作性能不受故障距离、过渡电阻和故障类型的影响,具有良好的灵敏性和速动性。

    2018年04期 v.42;No.413 1251-1259页 [查看摘要][在线阅读][下载 450K]
  • 基于负荷趋势判断的无功优化精细化控制方法及求解策略

    陈光宇;张仰飞;郝思鹏;边二曼;李亚平;邓勇;

    针对短期内母线负荷波动导致无功优化控制效果不理想的问题,提出一种无功优化精细化控制方法用于缓解因控制方案滞后而导致的控制不平滑现象,并采用多目标无功优化松弛模型来改善预测控制中可能出现的电压越限和收敛性问题。为了获得最优控制方案,给出一种基于动态搜索策略的多目标混沌差分进化算法,该算法能根据种群中可行解的比例动态调整进化过程中最优解的搜索策略,提高多目标模型Pareto最优前沿的搜索能力和求解效率。IEEE 30标准节点数据仿真结果表明,多目标优化算法在最优解集,外部解收敛性,以及解集的均匀性等方面都好于经典多目标算法;真实电网数据计算表明,精细化控制方法相比传统方法能进一步减小电压偏差和网损,并提高模型的收敛性。

    2018年04期 v.42;No.413 1259-1271页 [查看摘要][在线阅读][下载 1078K]
  • 含充放储一体化电站的电网供电能力评估

    吴万禄;周江昕;余浩斌;国宗;

    考虑电网运行和电池电荷状态,对充放储一体化电站进行多场景优化,应用比较矩阵法提出了含一体化电站的电网供电能力评估指标,并结合连续潮流法进行评估。为更精确地评估电网供电能力,在定义节点电气距离的基础上,基于无功/电压灵敏度和有功/传输功率分布因子进行计算,在评估中引入负荷增长系数,通过IEEE 30节点系统验证所提方法的有效性,并分析一体化电站不同运行状态和接入位置对电网供电能力的影响。算例分析表明,一体化电站并网可提高电网供电能力,其大小受到充放电功率和接入位置电气距离的影响。

    2018年04期 v.42;No.413 1266-1273页 [查看摘要][在线阅读][下载 674K]
  • 高速机械开关单元多场耦合仿真优化设计

    田阳;田宇;李志兵;董恩源;刘北阳;徐晓东;

    我国正在建设张北±500 kV柔性直流电网示范工程,混合式高压直流断路器是其关键控制和保护设备。快速机械开关单元是混合式直流断路器的关键部件,采用电磁操动机构,机械动作过程涉及电磁场、热场和机械位移场,需要进行多场耦合仿真优化设计。该文开展高速机械开关单元多场耦合仿真优化设计。首先,设计一种基于双线圈推金属盘驱动与双稳态弹簧保持操动机构的高速机械开关单元结构。然后,针对高速机械开关单元动作过程,提出一种能全面反映机构运动、触头碰撞和线圈温升情况的电磁场、热场和运动场多场耦合计算方法。最后,进行高速机械开关单元多场耦合仿真优化设计。初步确定高速机械开关性能提升关键因素,重点分析不同斥力线圈匝数对分闸时间、线圈允许温升及分闸反弹等关键技术指标影响,最终确定高速机械开关各项最优技术参数。仿真结果表明,该文设计高速机械开关单元能在1.8 ms内分闸到达额定绝缘开距,满足技术要求。该文的优化设计为混合式直流断路器快速机械开关优化设计提供理论指导,对于其他快速机械开关设计也有重要参考价值。

    2018年04期 v.42;No.413 1273-1280页 [查看摘要][在线阅读][下载 596K]
  • 一种耦合点隔离型模块化有源电力滤波器

    周娟;孙宁;张海军;徐青源;董浩;段雪滢;

    为满足并联型有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)不同补偿容量需求,提升模块化设备的通用性和可扩展性,提出一种耦合点隔离型模块化有源电力滤波装置解决方案。对APF多模块并联结构的稳定性及直流侧电压需求进行了分析,结果表明,其稳定性问题会给控制器设计带来困扰,且并联模块的直流侧电压不能得到有效降低。所提出的耦合点隔离型模块化有源滤波装置,以H桥级联作为分压模块实现有源滤波部分与公共耦合点电压在控制上的软隔离,有源滤波模块承担谐波及无功电流补偿任务。该系统运行于弱电网时,其多机并联稳定性可等效处理为单机运行于理想电网的稳定性问题,降低了多模块系统控制器设计的难度。仿真和实验验证了所提方案的有效性。

    2018年04期 v.42;No.413 1281-1289页 [查看摘要][在线阅读][下载 754K]
  • 并联型有源滤波器精细化补偿方案

    赵鑫涛;裘智峰;于晶荣;李勇刚;桂卫华;

    有源电力滤波器(active power filter,APF)的2个重要性能指标:1)高补偿性能;2)装置容量灵活运用。针对补偿容量的可调度性和灵活性,提出了一种根据非线性负载产生不同次谐波有功功率潮流的流向进行谐波的精细化补偿方法。对不同次谐波的有功分量和非有功分量分别进行提取检测,判定该次谐波的有功潮流是否流入网侧:如果流入网侧,则造成污染,进行有功分量和非有功分量的全补偿;如果没有流入网侧,则只对非有功分量部分进行补偿。设计了重复PI复合控制策略,在保证系统更好的稳定性、良好的动态跟踪性和零稳态误差的前提下,只补偿网侧馈线电流中注入电网造成污染的谐波分量。通过Matlab/Simulink仿真验证,相比传统的补偿方法,所提精细化补偿方案在实现了小容量的APF补偿容量的同时有效地抑制了非线性负载注入电网的谐波污染;在相同补偿容量下,所提补偿方案可以进一步降低谐波畸变率。

    2018年04期 v.42;No.413 1290-1299页 [查看摘要][在线阅读][下载 1068K]
  • 单相多电平电流源变流器混合调制与控制技术

    姚钢;李俊刚;周荔丹;

    针对较低级联数的多电平电流源变流器,为减小开关损耗和降低谐波分量,引入一种基于低频与高频混合调制策略的单相多电平电流源变流器的拓扑。低频单元由共享直流电流源的m个H桥子模块级联,各子模块平均分配直流源能量,采用最近电平调制;低频单元用来消除最近电平调制单元输出阶梯波中的谐波分量,采用脉宽调制;该方法综合了最近电平调制和脉宽调制的优点。对所提拓扑的工作原理、均流算法及混合调制策略进行了深入分析,并进行相应的仿真和实验验证。仿真和实验结果表明所引入拓扑能显著的降低谐波含量,同时减小开关损耗,由此验证了所提拓扑和控制方法的有效性和可行性。

    2018年04期 v.42;No.413 1300-1307页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K]
  • 入网电压控制型逆变器的功率传输特性分析

    高家元;赵晋斌;陈晓博;屈克庆;李芬;

    针对电力系统电力电子化的发展趋势,基于带轴压调节的电压控制型并网逆变器模型,分析了系统在电网频率偏离额定值时输出有功功率含有2倍频功率振荡的原因,并提出了改进型锁相环算法以抑制功率振荡问题。同时在此基础上对并网逆变器的功率传输特性进行了研究,指出调节调频轴轴压给定值可以线性调节逆变器有功功率输出,调节调压轴轴压给定值可以线性调节逆变器无功功率输出,并且得出调节逆变器有功功率输出所带来的无功功率耦合量与逆变器等效输出阻抗的阻抗比呈负线性关系,调节逆变器无功功率输出所带来的有功功率耦合量与逆变器等效输出阻抗的阻抗比呈正线性关系的定论。最后,通过仿真验证了理论分析的正确性以及所提改进型锁相环算法的有效性。

    2018年04期 v.42;No.413 1308-1315页 [查看摘要][在线阅读][下载 879K]
  • 加权消去树建模方法及其在电网计算矩阵排序性能评价中的应用

    郭健;周京阳;李强;罗雅迪;李静;张印;郎燕生;

    并行化是提高电力系统计算性能的主要技术手段。不同于传统采用加速比和计算效率评价并行性能的方法,针对影响并行化效率的排序方法和对应消去树进行了建模和定量分析,给出了高度、填充度、因子分解复杂度、前推回代复杂度和平衡度等加权消去树属性的定义、形成方法和计算过程。通过比较分析Tinney1、Tinney2和近似最小度(approximate minimum degree,AMD)等排序方法生成的加权消去树属性值大小和分布,选择适合进行细粒度时间并行的排序方法。引入层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)计算各属性的权重值,比较不同节点规模下的潮流算例,验证了排序方法生成的加权消去树AHP值的有效性,为评价排序方法优劣和细粒度并行化提供了定量数据参考。

    2018年04期 v.42;No.413 1316-1321页 [查看摘要][在线阅读][下载 598K]

高电压技术

  • 架空输电线路山火同步卫星广域监测与杆塔定位

    刘毓;陆佳政;罗晶;章国勇;何立夫;

    为克服现有极轨卫星输电线路山火监测系统存在卫星过境时间间隔长、扫描覆盖范围有限等不足,研究一种同步卫星输电线路山火广域监测方法。为精确捕捉卫星漂移信号,提出了一种卫星信号馈源阵列模块结构,求取了结构最优半径;提出了一种天线精准定位控制算法,实时自动补偿跟踪接收卫星信号,显著提高了同步卫星信号的跟踪精度;开发了同步卫星遥感弱信号高精度接收装置。应用表明,系统监测时间分辨率达10 min、监测范围广。为实现同步卫星弱信号火点准确判识与杆塔快速定位,研究了分区动态阈值火点判识及改进型火点杆塔定位算法。应用表明,该算法火点判识准确、杆塔定位速度快。研究结果适用于架空输电线路山火广域监测,显著提高了山火监控水平。

    2018年04期 v.42;No.413 1322-1327页 [查看摘要][在线阅读][下载 509K]
  • 雷电下转动风机叶片接闪特性模拟试验研究

    蓝磊;姒天军;王羽;屈路;徐剑伟;文习山;

    风力发电机在遭受雷击时叶片一般处于转动状态,而叶片转动对其雷击接闪特性的影响尚不明确。为探究转动风机的叶片雷击接闪特性,设计了可控转速的1:30缩比2 MW风机模型与适合试验的弧面电极,采用标准负极性操作波,制作了2种类型的叶尖接闪器,开展了1 m间隙时不同转速下的大量接闪试验。试验结果表明,在1 m间隙下,无论叶尖是接闪帽还是接闪盘配置,间隙击穿电压均随着转速的提升而升高,而风机静止时击穿电压会随接闪叶片角度增大而升高。分析认为,叶片旋转会导致叶尖区域积聚的正离子浓度降低,抑制了上行先导的发展,从而提升了击穿电压。根据试验结果推断,在此工况下风机旋转会降低其引雷能力。试验结果对风机的防雷设计具有参考意义。

    2018年04期 v.42;No.413 1328-1334页 [查看摘要][在线阅读][下载 945K]
  • 复合绝缘子酥朽发热老化的原因分析

    卢明;张中浩;李黎;刘泽辉;华奎;杨晓承;

    为探究500 kV陕瀛线复合绝缘子异常发热的原因,采集故障绝缘子样本进行了红外和紫外检测、解剖分析、电镜扫描、X射线能谱分析等试验,结果表明,陕瀛线复合绝缘子异常发热故障是酥朽老化引起;酥朽老化是绝缘子的内部蚀损导致,其直接表现特征为局部发热,红外精确定位是早期发现此类故障的有效办法;酥朽老化的形成过程与复合绝缘子内部缺陷引起的局部放电有关,局放引起发热,伴随环氧树脂化学裂解,玻璃纤维表面蚀损,硝酸根离子产生等特征,导致绝缘子机械强度下降。

    2018年04期 v.42;No.413 1335-1341页 [查看摘要][在线阅读][下载 1388K]
  • 环境湿度对瓷质绝缘子串电压分布及红外热像检测的影响分析

    张也;彭子健;付强;郭良;万亚玲;李娜;姚建刚;

    运行中的绝缘子串电压分布受多种因素影响,为此选用江西省典型污秽区220 kV变电站在线运行的XWP-70绝缘子作为实验样品,研究环境湿度对绝缘子串电压分布及红外热像检测的影响,重点分析湿度对含零值劣化串的影响。实验结果表明,自然积污绝缘子串电压分布受湿度影响明显大于洁净绝缘子串,且湿度增加将降低绝缘子串电压分布的不对称性;湿度增加有利于零值绝缘子的检测,但过大湿度极易引起误判,不利于劣化检测。因此,建议检测湿度尽可能保持在80%左右。该研究结果可为基于红外热像的劣化绝缘子检测提供理论支撑,有利于降低零值绝缘子漏报率,提升绝缘子检测准确率。

    2018年04期 v.42;No.413 1342-1349页 [查看摘要][在线阅读][下载 795K]
  • 变电站特高频局放监测的电磁干扰特征影响因素

    唐志国;蒋佟佟;

    变电站复杂的电磁干扰是造成当前局部放电在线检测出现误报漏报的重要原因。电磁干扰在多因素影响下其特征是动态变化的,从而增大了电磁干扰辨识和抑制的难度。为此,选取了地理位置、电压等级等方面具有代表性的变电站,通过现场实测的方式获取了电磁干扰的数据,采用数据对比分析和灰色关联分析的方式研究了电磁干扰相应特征与变电站运行环境(地理位置、温度、湿度)和运行工况(电压等级、负荷)的关系。研究表明,地理位置、电压等级会间接影响电磁干扰的类型、幅值等特征;通过关联分析发现,温度与放电类干扰特征的关联度均值在0.9以上,即温度对干扰特征变化影响最大,湿度次之,负荷最小。该文的研究结果为局部放电带电检测中电磁干扰信号的辨识和抑制策略的制定,以及对于局部放电检测设备抗电磁干扰能力的评估都具有重要的参考价值。

    2018年04期 v.42;No.413 1350-1358页 [查看摘要][在线阅读][下载 959K]
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