电网技术

能源互联网

  • 能源互联网多能分布式优化研究挑战与展望

    殷爽睿;艾芊;曾顺奇;吴琼;郝然;江迪;

    在可再生能源发电技术、互联网技术等先进技术的推动下,能源互联网成为传统能源系统发展的必然趋势。考虑到能源互联网的协调运行与控制技术是制约其发展的关键瓶颈之一,从多能协调运行和分布式协同调控2个方面入手,具体分析了能量枢纽建模、多能流网络建模、优化运行策略等基本方法和研究挑战,并在分层分布式控制架构的基础上结合分布式优化算法介绍了多智能体系统在能源互联网运行调控中的应用。最后对能源互联网分布式运行与控制体系、多能流优化调控以及去中心化交易模式的发展前景做了进一步展望。

    2018年05期 v.42;No.414 1359-1369页 [查看摘要][在线阅读][下载 471K]
  • 电网新功能形态下储能技术的发展愿景和技术路径

    张明霞;闫涛;来小康;陈继忠;牛萌;徐少华;

    储能是实现可再生能源高效利用、多种能源开放互联、协同发展的关键技术之一。基于储能技术发展趋势和需求分析,展望了2050年电网功能形态中,技术常规发展和关键技术获得突破发展模式下储能的作用模式和应用场景。分析了储能基础理论、本体技术和系统集成及工程化等关键技术的研究重点和技术路线图,并制定了与电力网络发展相适应的分阶段目标。同时依据能源革命和电网形态发展的客观需求,给出了大规模储能的重点攻关技术和路线图。

    2018年05期 v.42;No.414 1370-1377页 [查看摘要][在线阅读][下载 356K]
  • 计及热网储热和供热区域热惯性的热电联合调度策略

    仪忠凯;李志民;

    传统的热电联合调度中电、热负荷时刻平衡,限制了热负荷高峰期系统调峰能力,导致弃风现象高发。鉴于此,考虑了热电联合系统的实际物理模型,利用热网储放热特性和供热区域热惯性消纳弃风,提出改进的热电联合调度策略。以系统煤耗量最小为目标函数,考虑系统常规约束和热力系统模型约束,将传统热负荷实时平衡约束条件替换为把室内温度维持在期望范围内,并增加散热器的散热量作为优化控制变量,基于改进调度策略进行日前调度。算例分析结果表明,计及热网储热和供热区域热惯性的改进调度策略可以提高系统的经济性和消纳弃风能力。

    2018年05期 v.42;No.414 1378-1384页 [查看摘要][在线阅读][下载 386K]
  • 计及条件风险价值的综合能源系统经济调度

    刘怀东;冯志强;王锦桥;方伟;姜英涵;秦婷;

    基于一个包含热电联产机组、燃气锅炉和储能设备的能源集线器,研究了综合能源系统(integrated energy system,IES)的经济调度问题。采用蒙特卡罗采样法生成风电出力、市场电价和能量需求的场景。利用条件风险价值(conditional value at risk,CVa R)理论刻画运行人员面临的风险,并将CVa R引入经济调度的目标函数。充分考虑综合能源系统中各设备的运行约束条件,建立了计及CVa R的综合能源系统经济调度模型。采用yalmip平台在MATLAB环境中建模,利用gurobi求解器对模型求解。算例结果表明该模型能够在满足能量供需平衡的条件下,以最小的期望成本和条件风险价值确定24个时段供给侧的调度出力和能源集线器内部的运行方式,验证了所提方法的有效性和可行性。

    2018年05期 v.42;No.414 1385-1392页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K]
  • 基于综合能源协同优化的配电网规划策略

    李阳;郇嘉嘉;曹华珍;高崇;张旭;张俊潇;陈荃;

    考虑将能源供应侧和需求侧各种形式的资源综合成为一个整体进行统筹利用,基于大数据中心和能源协调规划运营信息共享平台建设,建立了多能互补协调发展的综合模型。为使规划方案能够更加精细化,采用地理信息系统的网格化方法开展协调规划,实现能源互动和梯级利用,降低了电网调峰压力,提高了对清洁能源的消纳能力。最后,对综合能源协调发展运营模式和社会效益进行了展望和分析。通过该园区实例进行对比分析,表明了所述能源互联网协调规划的优势,可为后续开展区域间能源互联网协同规划建设方案和社会与经济效益分析提供经验。

    2018年05期 v.42;No.414 1393-1400页 [查看摘要][在线阅读][下载 558K]

直流输电与直流电网

  • 干式SF_6气体绝缘换流变压器阀侧套管电流致热型放电故障分析及现场修复

    周安春;高理迎;冀肖彤;张民;汤浩;

    为分析和诊断两例±500k V干式SF_6气体绝缘换流变压器阀侧套管内部放电故障,对放电前后套管绝缘特征量和解体后内部特征进行了测试和检查;通过模拟故障套管运行环温和加载特征谐波电流损耗,对套管载流导电管和绝缘子外套温度分布规律进行有限元仿真计算;故障套管直流电阻值、SF_6分解物含量、温度计算结果、解体后内部过热和放电痕迹表明:伊敏、宝鸡换流站两例套管放电故障均由载流导电管铜铝过渡接触电阻异常发热,尼龙导向锥过热分解物污染套管SF_6/环氧树脂界面绝缘所致。依据IEC标准规定的套管热点温度要求和故障套管温度场计算结果,提出了绝缘子外套最热点温度与环境温度差为25℃的内部发热缺陷诊断准则,通过第3例同型号异常发热缺陷套管对诊断准则进行了验证。对75支同型号套管利用研制的缺陷套管现场修复装置在不移动换流变和不整体拔出缺陷套管的前提下完成了现场修复。研究结果可为SF_6气体绝缘高压套管内部发热缺陷诊断和处理提供方法和依据。

    2018年05期 v.42;No.414 1401-1409页 [查看摘要][在线阅读][下载 1322K]
  • 基于柔性直流互联的交直流混合配电网建模与仿真分析

    陈亮;黄强;贾萌萌;袁晓冬;

    交直流混合配电网的详细建模和多运行工况的仿真分析,将有效支撑主动配电网工程投运和可靠稳定运行。然而目前大规模的基于柔直的交直流混合配电网系统级仿真的时效性和实用性不足。因此,基于实时数字仿真平台RT-LAB建立交直流混合主动配电网模型,包含±20k V柔性直流互联系统、分布式光伏、分布式风电、储能系统、电动汽车、直流微网及其相应变流器控制的详细建模。针对电力盈亏优先考虑储能系统平衡的局限性问题,将柔性直流互联应用于主动配电网工程,可以在换流站一端出现功率缺口时由直流母线及时提供功率供给。利用该模型对储能系统充放电消纳工况、高峰电力缺口时由柔性直流互联从外部电网受电工况进行仿真分析,验证该系统在配电网应用的有效性。RT-LAB实时仿真平台在大规模系统级仿真中显示其时效性的优势,为交直流配电网工程建设提供前期参考。

    2018年05期 v.42;No.414 1410-1417页 [查看摘要][在线阅读][下载 857K]
  • 基于FPGA的直流断路器仿真建模与延时补偿算法

    林畅;庞辉;常彬;刘栋;翟雪冰;高路;闫鹤鸣;

    作为保证柔性直流系统安全可靠运行的关键设备之一,直流断路器在建立直流电网,提高电网运行灵活性和供电可靠性等方面发挥着重要的作用,对直流断路器的仿真建模研究十分有必要。为在节约计算资源的同时准确模拟断路器各部分的特性,提出了一种基于后退欧拉法的直流断路器等效简化方法。首先,在电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC上验证了该等效简化方法的精确性。在此基础上,建立了基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)的混合直流断路器等效模型,并在电力系统数模混合仿真平台上搭建了整套测试系统,同时采用了一种基于数据传输指数衰减的延时补偿方法,仿真结果表明此方法可以增加仿真系统的精度,并能满足电力系统数模混合多时间尺度多速率的实际仿真验证需求。

    2018年05期 v.42;No.414 1417-1423页 [查看摘要][在线阅读][下载 647K]

可再生能源发电与综合消纳技术

  • 考虑不同空调负荷特性的微网双层优化调度

    陈健;张维桐;张逸成;鲍冠南;李佳潞;

    针对不同类型的空调负荷具有不同调度潜力的特点,提出一种考虑不同空调负荷特性的多尺度微网优化调度策略。该策略在考虑不同空调负荷特性的基础上,提出了计及日前调度和实时调整的双层优化调度模型。其中日前调度层考虑了冰蓄冷中央空调负荷转移特性和分散空调负荷的削减特性,用以最小化系统运行成本;实时调整层考虑了冰蓄冷中央空调的制冷机功率调整特性和分散空调负荷调整特性,用以最小化电网联络线和蓄电池功率波动。最后通过算例分析验证了所提出模型的有效性和正确性。

    2018年05期 v.42;No.414 1424-1431页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
  • 计及灵活性的孤岛型微电网多目标日前优化调度方法

    杨龙杰;李华强;余雪莹;赵劲帅;刘万宇;

    在孤岛型微电网中,风光等可再生能源具有间歇性和波动性,制定合理的日前调度计划可提高系统应对不确定性的能力。为此,基于日前调度计划,考虑经济性、灵活性和需求响应,提出灵活性不足率指标,通过平移负荷保证各时段具有较充足的灵活性裕度。以灵活性不足率最低和运行费用最优为目标,建立孤岛型微电网日前优化调度模型。应用多目标粒子群优化算法求解,得到日前调度计划的Pareto最优解集。以某孤岛型微电网为例的仿真结果表明,采用所提方法制定日前调度计划,可提高系统应对不确定性的能力,减小经济损失。

    2018年05期 v.42;No.414 1432-1440页 [查看摘要][在线阅读][下载 517K]
  • 孤岛微网信息物理系统可靠性建模与评估

    郭经;刘文霞;张建华;梁策;

    为考察信息系统对微网可靠性的影响,从信息物理融合的角度提出孤岛微网可靠性建模与评估方法,更细致全面地刻画微网可靠性水平与运行风险。依据孤岛微网信息物理元件交互影响机理,基于马尔科夫过程理论建立了新的断路器元件三状态可靠性模型,为分析信息物理间接作用提供方法;考虑通信网络复杂性和冗余特征,借鉴传统通信网络利用关联矩阵和深度优先搜索评估连通性的方法,建立了基于连通性评价的信息系统可靠性模型;考虑孤岛微网优化运行状态对故障后果分析的影响,运用计及优化运行策略的系统状态生成方法,建立优化模型并求解。在此基础上,基于序贯蒙特卡罗模拟法,提出孤岛微网信息物理融合可靠性评估算法。通过对算例进行仿真测试,验证所提模型和方法的可行性和有效性,研究成果有助于推动微网可靠性评估的进一步发展。

    2018年05期 v.42;No.414 1441-1450页 [查看摘要][在线阅读][下载 506K]
  • 考虑SOC特性的微电网VSG运行参数边界分析

    李吉祥;赵晋斌;屈克庆;李芬;

    虚拟同步电机(virtual synchronous generator,VSG)在响应电网负荷波动时需要储能单元提供惯性功率。储能单元的荷电状态(state of charge,SOC)能够反映储能单元提供惯性功率的能力从而为VSG相关参数的取值提供参考。此外,为保证系统频率的稳定以及VSG系统的动态响应性能,提出VSG的虚拟转动惯量和阻尼系数的综合取值区域。同时,考虑储能单元荷电状态双向特性,分析综合取值区域的变化情况。在此取值区域内,能够防止储能单元功率超限的同时兼顾系统频率稳定和VSG动态响应性能。最后,使用Matlab/Simulink搭建相关仿真模型,验证所提方案的有效性。

    2018年05期 v.42;No.414 1451-1457页 [查看摘要][在线阅读][下载 658K]
  • SMES/BESS储能变流器在微电网中的控制策略研究

    林晓冬;雷勇;

    储能系统在微电网的运行控制中起到了重要的作用,研究了超导磁储能和蓄电池储能系统的储能变流器在微电网中的控制策略。基于比例积分(proportional-integral,PI)控制的储能变流器已广泛应用于微电网中,以实现双向的功率传输。然而,由于储能变流器具有高度的非线性和耦合性,PI控制器无法实现令人满意的鲁棒性。因此提出了一种基于互联和阻尼配置方法的能量成型控制策略,用于改善微电网中混合储能系统储能变流器的鲁棒性。具体设计过程包括3个步骤:端口受控哈密尔顿模型的建立、期望平衡点的设定和能量匹配方程的求解。最后,为验证所提出方法的正确性和有效性,建立了微电网模型进行并网、孤岛运行的仿真。仿真结果表明,所提出的HESS储能变流器的能量成型控制策略在微电网各运行状态下均能有效维持微电网稳定运行,并较传统的PI控制有更强的鲁棒性。

    2018年05期 v.42;No.414 1458-1466页 [查看摘要][在线阅读][下载 462K]
  • 基于奇异谱分析-模糊信息粒化和极限学习机的风速多步区间预测

    殷豪;曾云;孟安波;杨跞;

    不同于风速点预测,风速区间预测能描述风速的随机性。因此,提出一种基于奇异谱分析-模糊信息粒化和极限学习机组成的风速多步区间预测模型。该方法采用奇异谱分析提取原始数据的趋势成分、振荡成分和噪声成分,并对所有分量进行重构,然后利用模糊信息粒化对重构后的噪声成分进行有效挖掘,提取每个窗口最小值、平均值和最大值。对各分量采用极限学习机分别建立预测模型,为了提高预测精度、缩小区间范围,采用改进布谷鸟算法对预测模型的参数进行优化。最后将所有分量的预测结果进行叠加,实现风速区间预测。以风电场实际数据为算例,结果表明所提方法具有较高的预测精度和可靠的多步区间预测,且运行效率高,能有效跟踪风速变化。

    2018年05期 v.42;No.414 1467-1474页 [查看摘要][在线阅读][下载 508K]
  • 双馈风力发电机群短路电流实用计算方法

    刘明洋;潘文霞;杨刚;

    近年来以双馈风电机组为主的风电场大规模并网,对电网的安全稳定运行构成了很大的挑战。而具备了低电压穿越能力的双馈风电机组的故障特性发生了改变,同时当多台双馈风电机组同时运行时,其不同的组成型式和繁多的集电线路使得整个拓扑结构变得复杂,导致短路电流的实用计算变得困难,且难以保证其准确性。针对上述问题,在研究建立含撬棒(Crowbar)保护的双馈风电机组短路电流实用计算模型的基础上,推导了双馈风电机组的等效阻抗模型,同时计及集电线路的转移阻抗,进一步推导了风电机组不同组成型式下的短路电流计算等效阻抗模型,最终提出了双馈风力发电机群在其集电母线处短路时的短路电流实用计算方法。采用PSCAD/EMTDC建立多台双馈风电机组的精确仿真模型,验证了所提实用计算方法的准确性,并在此基础上与国家标准计算方法进行了比较分析。研究结果对风电机群的电气安全设计具有重要意义。

    2018年05期 v.42;No.414 1475-1480页 [查看摘要][在线阅读][下载 405K]
  • 考虑风电接纳能力的储输联合规划

    黄英;刘宝柱;王坤宇;艾欣;

    全球能源互联网带来能源形式的广泛变革。风电能源比重逐年提高,但电网建设相对滞后,电网与风电发展不协调严重阻碍了风电消纳。在分析影响风电接纳能力主要因素的基础上,充分考虑储能系统的运行特性,以最小化线路和储能等效年投资成本以及年弃风成本为目标,建立了面向提高风电接纳能力的储能与输电网联合规划模型。该模型属于典型混合整数线性规划模型,可使用成熟软件求解,求解该模型可以得到储能最优配置位置及功率和输电线路最佳架设方案。以改进的Garver-6和IEEE RTS-24节点系统为例分析电网风电接纳能力。结果表明,该联合规划模型可以实现线路、储能投资最小和系统弃风最小的综合最优;配合风电场接入的储能减少弃风作用明显;随着风电接入规模的增大和储能成本的降低,储输联合规划效益会更加显著。

    2018年05期 v.42;No.414 1480-1489页 [查看摘要][在线阅读][下载 549K]
  • 用于提高风电渗透率的复合储能容量优化研究

    杨天蒙;宋卓然;娄素华;吴志明;

    风力发电固有的波动性对电力系统安全稳定运行的不利影响限制了其入网规模。为此提出了用于缓解风力发电对电力系统带来的冲击、提高其渗透率的抽水蓄能-电池复合储能系统容量优化模型。提出了风电典型和特殊出力场景的确定方法,以提取出代表风电出力规律的场景集合。考虑风电并网功率波动率的约束,充分发挥抽水蓄能及电池储能各自运行特性的优势,以改善风电不同时间尺度的出力特性,并在计及复合储能系统投资及运行成本的基础上,确定出使系统费用最小的复合储能容量配置规模。采用风电场全年出力数据,以改进的RTS-96系统进行了仿真计算,算例结果验证了所提复合储能模型的有效性,在保证电力经济运行的情况下提高了风电渗透率。

    2018年05期 v.42;No.414 1488-1494页 [查看摘要][在线阅读][下载 518K]
  • 计及寿命损耗成本的储能单元分布式协同控制策略

    陈刚;包宇庆;张金龙;王蓓蓓;武媚;王婷;

    传统的集中式优化方法在未来电网主体日渐复杂化的背景下逐渐凸显其不足。针对储能系统分散分布的特点,提出一种基于多智能体一致性算法的储能单元分布式协同控制策略。考虑储能电池的寿命损耗成本,将储能电池的增量成本作为一致性变量,通过2个相邻储能单元之间局部信息的交互,实现整个储能系统电量的最优分配。算例仿真与分析验证了所提策略的有效性。

    2018年05期 v.42;No.414 1495-1501页 [查看摘要][在线阅读][下载 407K]
  • 独立光伏储能系统鲁棒稳定电流控制器参数设计

    罗松;秦岭;董航飞;王亚芳;钱科军;田民;

    为提高独立光伏储能系统的可靠性,提出了恒流充电模式下光伏接口变换器的鲁棒PI控制器参数的设计准则和设计方法。针对采用前置电容式Boost变换器的独立光伏储能系统,建立了包含光伏电池动态模型的系统小信号模型,基于劳斯稳定判据分析了恒流充电模式下接口变换器的稳定工作条件。分析表明,光伏电池的动态输出电阻ro及静态工作点(占空比D)对系统稳定性存在影响。ro越小,占空比D越大,系统越难稳定,因此应在最小ro、最大占空比D的工况下设计输出电流控制器参数。基于该设计准则和方法所得到的PI控制器参数具有很好的鲁棒性,可以确保独立光伏储能系统在实际变参数条件下的稳定性。

    2018年05期 v.42;No.414 1502-1509页 [查看摘要][在线阅读][下载 1163K]
  • 考虑光储可持续带载能力的配电网可靠性分析

    黄伟;陈伯达;羿应棋;张勇军;

    建立不同天气类型下的光伏出力时序模型,并提出光伏可信出力在线计算方法。通过定义持续带载功率裕度和持续带载能量裕度指标衡量光储系统可持续带载能力,据此提出含光储微电网的动态孤岛划分策略。考虑光伏出力和负荷需求的波动性,对基于蒙特卡罗模拟的配电网可靠性评估算法进行改进。最后对RBTS Bus6配电系统进行可靠性评估,算例结果表明考虑光储可持续带载能力的配电网动态孤岛划分策略能保证微网内重要负荷的持续稳定运行,提高配电网可靠性。

    2018年05期 v.42;No.414 1510-1520页 [查看摘要][在线阅读][下载 687K]
  • 铅炭电池实时平抑光伏电站功率波动的方法

    林达;赵波;李鹏;吴贤章;汪湘晋;张雪松;顾益娜;

    随着光伏在电力系统中的渗透率不断上升,天气变化引起的光伏功率波动会对系统造成一定的影响。在光伏电站并网点集成储能电池系统对光伏功率波动进行平抑以减少其对电力系统的影响已经成为研究热点。基于改进的电池寿命模型,提出了一种新型的实时平抑光伏电站功率波动的控制方法。当光伏功率变化率超过功率波动约束,利用储能电池将目标变化率调节成与电池荷电状态(SOC)和光伏功率变化率相关的自适应反比例函数值;当光伏功率变化率小于功率波动约束时,通过下垂调节方式控制储能电池功率使目标变化率稳定在期望的范围之内;同时加入了SOC反馈调节机制,将SOC调节在设定的范围中。该方法在提高功率波动平抑指标的同时,延长了电池的使用寿命,并且通过实际算例验证了该方法的有效性和优越性。

    2018年05期 v.42;No.414 1518-1525页 [查看摘要][在线阅读][下载 653K]

电力系统

  • 考虑网架动态重构的主动配电网双层扩展规划

    葛少云;张有为;刘洪;李腾;

    为研究主动配电网控制技术应用下的扩展规划问题,在考虑主动配电网灵活运行的网架结构的基础上,建立主动配电网扩展规划双层模型。首先,研究考虑网架动态重构的主动配电网扩展规划的主要流程框架,并据此构建主动配电网双层扩展规划的数学模型,模型中规划层以配电网年综合费用最低为目标,运行层以分布式电源消纳量最大为目标。将配电网网架结构动态重构对配电网运行的影响转化为运行层模型,模拟和量化其对规划阶段工作的影响。其次,模型求解过程中,基于图论"避圈法"改进配电网的网架编码,提高可行解的生成概率。利用遗传算法和十进制整数粒子群算法双层嵌套的形式,对模型进行求解。最后,以配电网为算例验证了所建模型的合理性和有效性。

    2018年05期 v.42;No.414 1526-1536页 [查看摘要][在线阅读][下载 489K]
  • 高中压配电网可靠性协调评估中2参数和4N+2M参数等值电源研究

    张漫;王主丁;张寓涵;杨柳;

    在高中压混合配电网的可靠性评估中,一般将高压配电网作为具有2参数的等值电源来处理,这种方法在考虑不同电压等级间的相互影响时可能存在较大误差。考虑到高压配电网一般存在多个但个数有限的切负荷率的实际情况,以及高压配电网不同切负荷率与中压馈线转供率相互结合对可靠性评估的不同影响,提出了具有4N+2M个参数的高压配电网等值电源,给出了相应参数和可靠性指标计算的一般表达式,并对2参数和4N+2M参数等值电源进行了比较分析,指出了它们的适用范围。典型算例结果表明,高压配电网对中压负荷点可靠性的影响率算术平均值约为12%,虽然采用4N+2M参数等值电源较使用2参数等值电源计算工作量略微增加,但能有效避免2参数等值电源可能导致的计算误差。

    2018年05期 v.42;No.414 1534-1540页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
  • 电力市场环境下梯级水电站中长期调度与检修计划双层优化模型

    刘方;张粒子;蒋燕;蔡华祥;李秀峰;吴洋;祁鑫;

    电力市场环境下,为降低梯级水电站检修计划对运营收益的影响,建立了中长期调度和检修计划双层优化模型。中长期调度为外层优化,根据径流和价格预测进行决策,应用遗传算法优化各时段梯级水电站出力,搜寻最优效益空间。检修计划为内层优化,重点考虑了梯级上、下游水电站水力、电力耦合关系对检修计划的影响,以满足实际运行需求;以中长期调度优化中间结果为边界条件,以检修损失最小为优化目标,包括检修收益损失和停运风险损失,并将检修损失与中长期发电收益归并为总收益,作为遗传算法适应度函数,从而实现中长期发电计划和检修计划的联合优化。最后,以某"1库3梯级"水电系统为例进行仿真分析,结果表明:所建双层优化模型结构清晰,实用性较强。

    2018年05期 v.42;No.414 1541-1549页 [查看摘要][在线阅读][下载 535K]
  • 基于多目标分子动理论的楼宇负荷用电调度优化

    贾艳芳;易灵芝;李胜兵;

    针对智能用电环境下保证用电经济性、舒适性以及电网侧稳定性目标的楼宇多用户日负荷调度问题,提出一种基于多目标分子动理论的智能楼宇负荷用电调度优化策略。首先根据楼宇用户中不同负荷特征,对楼宇用电负荷进行分类,搭建楼宇多用户负荷用电调度模型;其次,针对该模型对分子动理论优化算法进行多目标改进,引入基于按维审查的模糊拥挤判定思想得到最优解集可供选择,提高种群多样性和分布性,然后将其用于楼宇多用户负荷调度模型中进行多目标优化;最后,通过算例仿真实验及对比分析可知,所提优化策略能较好地实现楼宇用户用电经济性和舒适性目标,同时达到平抑电网侧波动的效果。

    2018年05期 v.42;No.414 1549-1555页 [查看摘要][在线阅读][下载 482K]
  • 直驱风机网侧换流器引发次/超同步振荡机理研究

    徐衍会;曹宇平;

    针对实际电网发生的直驱风机引起的次/超同步振荡现象,以典型的单机并网模型为例进行研究。考虑锁相环的动态特性,在电网dq坐标系下建立直驱风机等效控制模型。分析网侧换流器对电网谐波的响应过程,发现当换流器输入输出谐波间相位满足一定关系时,会因为正反馈在某一频率下产生次/超同步振荡。振荡强度和振荡频率与锁相环比例和积分系数、电流内环比例系数及电网强度等多个因素相关。基于该相位关系,给出直驱风机引发次/超同步振荡的判据,并由该判据可以获得直驱风机引发次/超同步振荡的频率,时域仿真及频谱分析结果验证了该判据的有效性。

    2018年05期 v.42;No.414 1556-1564页 [查看摘要][在线阅读][下载 648K]
  • 基于改进降维法的概率潮流计算

    肖青;周少武;

    旨在建立一种高效、准确的概率潮流算法。在处理潮流方程中的相关随机变量时,选用高斯Copula和秩相关系数来建模,将相关随机变量表示成独立的标准正态随机变量,从而将概率潮流输出量的统计矩表示成关于独立标准正态随机变量的多维积分。沿用单维降维法的思想,提出了一种改进的降维模型,将概率潮流输出量的统计矩近似成多个低维积分之和,并基于容积量法求解积分权重和节点,用以计算低维积分。此外,文中方法也可与基于单维降维模型的点估计法相结合,用于求解概率潮流问题。对IEEE 30-节点和IEEE 118-节点系统的计算结果表明:与Hong的点估计和基于单维降维法的点估计相比,文中算法更加灵活,在提高精度的同时也可减小计算量。

    2018年05期 v.42;No.414 1565-1575页 [查看摘要][在线阅读][下载 418K]
  • 分布式潮流控制器提升最大输电能力期望和供电可靠性的效能研究

    李顺;唐飞;刘涤尘;赵红生;黄涌;徐秋实;周芳;

    由于统一潮流控制器的广泛应用受制其可靠性及成本高昂等不足,分布式潮流控制器(distributed power flow controller,DPFC)应运而生。为分析DPFC提升最大输电能力期望和供电可靠性的效能,需要将该装置纳入大电网可靠性评估中。针对其分布式串联侧进行结构解析,从而确定DPFC的运行状态及空间转移模型,通过马尔科夫过程可求解出DPFC各状态平稳概率与故障/修复率。基于此,建立含DPFC的系统潮流计算模型,并提出从断面最大输电能力期望和供电可靠性两大角度来综合评价DPFC效能的研究方法。经IEEE-RTS79算例分析表明:所述方法能够有效评价DPFC在电网可靠性方面的改善能力,可以从可靠性角度来确定DPFC最优配置方案,从而为实际工程提供一定指导意义。

    2018年05期 v.42;No.414 1573-1580页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K]
  • 非标准半波长交流输电线路谐波传输特性分析

    陈畅;杨洪耕;谈萌;

    分布参数特性易在长距离交流输电中引起严重的谐波放大问题。首先,基于有损传输线的分布参数二端口模型,将影响线路谐波传输特性的二元变量(频率和线长)变式换元为偏离频长因子表示的一元变量;然后,通过逐层变量代换,将多元复变双曲函数表示的谐波传输计算模型转化为一元实变三角函数模型;最后,基于偏离频长因子的极点和极值分布特征,使用相关分析法分别研究负载功率、系统短路容量和线路长度与谐波传输特性之间的相关性,形成考虑了线路长度和运行工况的多因素综合效应下的谐波传输特性分析方法。提出的分析方法能清晰地证明,谐波经有损标准半波长线路传输至末端不会发生放大;考虑实际工程中的客观因素影响,所提方法可用于研究非标准半波长输电线路的谐波传输特征,并定量分析谐波放大严重度,作为线路设计时的重要依据。通过PSCAD仿真和计算模型的计算结果比较,证明了模型的正确性。

    2018年05期 v.42;No.414 1580-1587页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]
  • 计及用户参与不确定性的需求响应策略优化方法

    彭文昊;陆俊;冯勇军;王星星;祁兵;崔高颖;

    针对智能电网环境下,各类不确定因素对电网需求响应调度策略的实施效果存在较大影响的问题,提出一种计及用户参与不确定性的用户响应模型,将用户参与度和电网侧激励间的关系用不确定性模型来表征。考虑到电网侧对负荷削峰填谷的要求,构造了基于负荷波动程度的需求响应目标函数。对于参与响应的用户部分,其调度策略采用有序用电调度,无响应用户部分采用无序用电。算例通过实验仿真,分析验证了在计及参与不确定性的需求响应模型下,用户侧存在着使得电网侧调度策略实施最优的日最佳参与率,也即电网侧对应存在着最优激励政策。实验仿真结果表明了计及用户参与不确定性的需求响应优化策略具有有效性和实际优越性,能为电网侧提供更全面的用电信息,电网公司从而能够针对性提高需求响应策略实施效果。

    2018年05期 v.42;No.414 1588-1594页 [查看摘要][在线阅读][下载 411K]
  • 基于高斯核函数改进的电力用户用电数据离群点检测方法

    孙毅;李世豪;崔灿;李彬;陈宋宋;崔高颖;

    针对智能配用电大数据背景下用电数据离群点检测方法的适用性以及实际数据集中异常用电样本获取成本较高的问题,提出一种基于高斯核函数改进的电力用户用电数据离群点检测方法。首先通过模糊聚类的方法将用户分类;然后提取每一类用户的用电行为特征量,采用主成分分析法对特征集进行降维;最后利用高斯核函数改进局部离群因子算法,提出高斯核密度局部离群因子(Gaussian kernel densitybased local outlier factor,GKLOF)算法,通过理论推导与仿真实验相结合的方式分析了GKLOF算法的特性。选取了5000个用户真实的用电数据进行实验分析,实验结果表明,该方法具有较高的检测准确率以及较为稳定的判定阈值,并且受局部数据分布的影响较小,更加适用于用户用电行为复杂多样以及实际数据集中所有用户用电行为类型信息未知情况下的离群点检测。

    2018年05期 v.42;No.414 1595-1606页 [查看摘要][在线阅读][下载 759K]
  • 基于非参数核密度估计和改进谱多流形聚类的负荷曲线分类研究

    高亚静;孙永健;杨文海;薛伏申;孙彦萍;梁海峰;李鹏;

    针对高维负荷曲线的聚类问题,提出一种基于改进谱多流形聚类的负荷曲线聚类方法,该方法包括典型日负荷曲线提取、负荷曲线聚类和聚类效果评价3个步骤。首先提取用户负荷特性指标,结合非参数核密度估计方法计算提取用户典型日负荷曲线。在改进谱多流形聚类算法中,引入时间翘曲距离度量曲线相似性,并用高斯核函数计算局部相似性,基于此构建相似性矩阵并聚类。聚类后采用多种聚类有效性指标,从聚类效果、算法稳定性和运算时间3个角度对聚类结果和算法性能进行评价。采用某地区若干用户的负荷数据作为算例样本进行聚类分析,验证了所提出的典型日负荷曲线提取方法和改进谱多流形聚类算法的合理性和优越性。

    2018年05期 v.42;No.414 1605-1612页 [查看摘要][在线阅读][下载 390K]
  • 负序条件下基于正序有功功率的电能计量方案

    徐莘;解绍锋;

    将电气化铁路牵引负荷引起的负序功率作为研究对象,以改善电能计量方式为研究目的,首先分析了牵引负荷负序功率流向,阐述了负序条件下有功电能计量方式存在的问题,对此提出正序有功电能计量方案。其次,通过正负序潮流分析对比不同计量方式的合理性。再次,根据三相不平衡系统正序功率算法,推导得出不同计量方式的计量误差理论表达式。通过计算机仿真和实测数据研究对所提方案和算法进行了验证,结果表明:正序有功功率计量方案能够缓解负序条件下电能计量不准确的问题,以及误差定量计算式的正确性和有效性。

    2018年05期 v.42;No.414 1613-1619页 [查看摘要][在线阅读][下载 514K]
  • 铁路功率调节器的稳定性及其控制策略研究

    江友华;刘雪莹;赵乐;王振邦;曹以龙;

    电气化铁路功率调节器为大功率并网系统,开关频率比较低,单电感L型滤波器输出效果不是很理想,通常采用LCL滤波器,但又提高了系统阶数,影响系统稳定性。为此,对其稳定性及控制策略进行了研究,并提出一种新的控制策略。首先建立了基于LCL滤波器的铁路功率调节器数学模型,并对数学模型特征方程与电流反馈选择等稳定性进行了分析。其次,针对传统PI调节器比例参数取值范围窄、稳定裕度低,不能有效抑制谐振的缺点,提出了准谐振控制器策略。最后,通过仿真与实验验证了理论分析及算法的正确性。

    2018年05期 v.42;No.414 1620-1627页 [查看摘要][在线阅读][下载 766K]
  • 基于果蝇算法的电网不平衡时并网逆变器多目标优化控制研究

    万晓凤;郗瑞霞;胡海林;万小利;

    在电网不平衡情况下并网逆变器的输出存在三相电流不平衡、有功及无功功率二倍频波动。为提高并网逆变器输出的电能质量,提出一种基于果蝇算法的电网不平衡时并网逆变器多目标优化控制策略。该方法采用瞬时功率直接计算得到建立不同控制目标下含参的统一电流参考矢量解析表达式,并基于各目标下的波动相对值建立起多目标函数表达式,利用果蝇算法对多目标函数的参数解进行全局寻优,从而得到优化后的电流参考值,实现并网逆变器的优化协调控制,提升了并网逆变器在不平衡电网条件下整体的控制性能。仿真实验表明,所提优化策略和所采用的智能群体寻优算法的可行性和有效性。

    2018年05期 v.42;No.414 1628-1635页 [查看摘要][在线阅读][下载 500K]
  • MMC改进动态相量模型建模与仿真研究

    王全胜;叶华;张国民;裴玮;齐智平;

    提出了模块化多电平换流器改进动态相量模型的建模方法,并在理论上证明了改进动态相量方法与传统动态相量方法的统一性。该方法可避免积分与卷积运算,使MMC动态相量模型推导的工作量大大减小。所建模型将8阶MMC改进动态相量模型模块、交流接口模块、直流接口模块、MMC控制模块和二次环流抑制模块分开建模,当外接电路不同时,只需修改接口模块电气参数与控制模块中的控制策略即可,方便MMC与外电路连接形成多端网络。最后在稳态运行和换流站交流侧发生三相接地短路故障情况下,对比了Matlab平台建立的MMC动态相量模型与PSCAD平台建立的MMC电磁暂态模型的仿真结果,验证了所提方法的正确性。改进动态相量模型方法在获得较高精度的同时,可以大大加快仿真速度,节省仿真时间,使得该模型有望在大规模柔性直流电网建模仿真研究中得到更广泛的应用。

    2018年05期 v.42;No.414 1636-1646页 [查看摘要][在线阅读][下载 520K]
  • 相关分析技术在直流电压下XLPE电缆局部放电信号特征提取与筛选中的应用

    杨丰源;许永鹏;钱勇;李喆;盛戈皞;江秀臣;

    目前,关于直流电压下局部放电信号特征提取技术的研究极少。用于表征连续放电间相关关系的特征散点图是常用的统计分析方法,但现阶段仅用于定性分析放电现象。引入互信息、最大信息系数(maximal information coefficient,MIC)、最大信息非参数扩展类(maximal information-based non-parametric exploration,MINE)等先进的非线性相关特征分析手段,提取该类散点图定量特征。基于互信息的MIC和MINE具有普适性、公平性和对称性等重要特性。最终共提取了36个相关特征参数,与22个传统统计算子一起组成特征指纹。之后,使用最大相关最小冗余(mR MR)算法选取最优特征指纹空间并使用MIC进行优化。利用XLPE单芯电缆制作了绝缘内部气隙、主绝缘表面划伤、高压端毛刺电晕、半导电层爬电4类典型绝缘缺陷模型,将文中方法应用于试验数据分析。最终确定了含有48个参数的最优特征指纹,使用人工神经网络等机器学习方法进行模式识别可获得91%的平均识别精度。该结果表明,使用文中方法提取的散点图非线性特征可以有效反映放电模式。

    2018年05期 v.42;No.414 1653-1660页 [查看摘要][在线阅读][下载 640K]
  • 考虑相速度频变特性的改进互相关算法局部放电定位

    谢敏;周凯;赵世林;何珉;张福忠;赵威;

    电力电缆局部放电检测是诊断电缆绝缘状态的有效手段。针对传统时延估计局部放电定位方法中定位精度较低的问题,在互相关算法的基础上考虑电缆相速度的频变特性,利用电缆相速度对局放信号相位差进行修正。该方法不仅保留了互相关算法具有的抗噪性能,而且通过对局放信号相位差进行修正后,定位精度明显提高。首先,通过MATLAB搭建电缆仿真模型对不同信噪比和不同位置下的局放源进行定位,然后在实验室一条长为498 m长的10 k V XLPE电缆上利用振荡波局部放电测试系统进行局部放电定位实验,对该方法的可行性进行了验证。仿真和实测结果表明,利用相速度对局放信号相位差进行修正后,定位精度明显提高,并且定位结果对不同位置的局放源具有较好的鲁棒性,同时该方法在较低信噪比(-5 dB)下也能达到较小的定位误差。

    2018年05期 v.42;No.414 1661-1667页 [查看摘要][在线阅读][下载 810K]
  • 典型植被燃烧灰烬对导线-板间隙直流击穿特性的影响

    黄道春;卢威;阮江军;黎鹏;

    架空输电线路通道内植被燃烧时会产生大量灰烬颗粒物,可显著降低输电线路导线—地空气间隙的绝缘强度。为研究直流电压下植被灰烬对输电线路空气间隙绝缘强度降低的影响机制,通过模拟植被燃烧试验平台,试验研究典型植被灰烬颗粒物对导线—板间隙直流电压击穿特性的影响,分析了颗粒链触发放电的机理。结果表明,3种植被中,茅草灰烬颗粒平均尺寸最大,重量最轻,对间隙绝缘强度影响最大;当间隙存在灰烬颗粒时,直流电压下间隙的绝缘强度大幅下降,负极性电压下,平均击穿电压梯度下降至纯空气间隙的29%;不同极性电压下植被燃烧灰烬颗粒物和间隙击穿特性存在明显差异,试验条件相同时,负极性电压下泄漏电流比正极性大。

    2018年05期 v.42;No.414 1668-1674页 [查看摘要][在线阅读][下载 692K]
  • 大型接地网地电位升控制值的校核

    李谦;谭波;文豹;文习山;

    地电位升是与接地阻抗紧密联系的大型接地网重要的安全性指标,针对传统接地阻抗取值基于二次设备耐受,或者简单地取0.5?的不科学做法,提出基于一次设备耐受确定地电位升控制值的原则,并以10 k V及以下金属氧化物避雷器和电力电缆护层保护器在接地故障期间的能量吸收校核地电位升控制值的校核方法,以及接地阻抗设计值校核和解决方案,突破现有规程和设计规范,对大型接地网设计和运行维护具有较好的指导价值。

    2018年05期 v.42;No.414 1675-1681页 [查看摘要][在线阅读][下载 501K]
  • 抑制电网地磁感应电流的电容电阻优化布置方法

    刘春明;林俊岑;王璇;王忠飞;杨小冬;

    电网地磁感应电流(geomagnetically induced currents,GIC)导致变压器直流偏磁,从而威胁电网的安全运行。以往的电网GIC治理方法多限于采用单一的电容或电阻直流偏磁抑制装置,对于不同装置之间的搭配使用缺乏研究。该文研究电阻限流装置与电容隔直装置相互配合进行GIC综合治理的问题。首先考虑到自耦变压器的接线特点和电网拓扑结构,引入变压器有效GIC来描述变压器直流偏磁的严重程度,提出阻、容装置配合使用的GIC治理综合优化方法,以甘肃省主网为例构建等效仿真模型,采用多值编码遗传算法优化电容电阻的安装位置,与采用单一电容或电阻的优化结果相比,能以更少的装置台数达到预期治理效果。最后讨论电网结构发生轻微变化后综合优化治理方案的稳定性,提出新增装置的生成策略,将目标电网的最大有效GIC限制在允许范围内。

    2018年05期 v.42;No.414 1681-1686页 [查看摘要][在线阅读][下载 716K]

高电压技术

  • 交流110kV复合绝缘子高压端内部气隙尺寸对电场分布的影响

    胡建林;李洋洋;杨威;吴彬;钟睿;蒋兴良;赵禹来;

    复合绝缘子高压端护套内部存在气隙时导致电场畸变,引起内部局部放电,长期的局部放电可能导致护套击穿,降低芯棒的机械性能,从而引发芯棒断裂。气隙尺寸是影响内部电场畸变的主要原因,应用有限元分析软件COMSOL建立了交流110 k V复合绝缘子气隙三维模型,计算分析了气隙尺寸中跨度、厚度、长度,对内部气隙电场分布的影响。结果表明:相比完好状况,高压端护套内部气隙场强最大值大约提高1.5~4倍,内部气隙承担的场强远高于介质承担的场强。内部气隙场强最大值与跨度、厚度之间呈正相关,与长度之间呈负相关,跨度和长度的影响逐渐减弱,后期趋于平稳,而厚度的影响后期依旧显著。气隙尺寸中跨度、厚度、长度,三者对内部气隙场强的影响存在交互效应,可通过数值分析将其等效成三元三次多项式回归模型。

    2018年05期 v.42;No.414 1646-1653页 [查看摘要][在线阅读][下载 587K]
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