电网技术

支撑新能源跨区输送的新型电网技术

  • 扎鲁特—青州特高压直流输电工程投运后东北电网的稳定特性及控制措施研究

    于强;孙华东;仲悟之;顾卓远;贾俊川;易俊;

    扎鲁特—青州特高压直流工程投运后,东北电网将成为我国又一高比例跨区直流送端电网。该文基于东北电网风电高渗透以及季节性供热需求约束的运行现状,分析了扎鲁特—青州直流工程投运对电网稳定特性的影响。针对直流闭锁故障,提出了适应东北电网实际情况的优化切机控制方案,并对比分析不同切机方案对电网稳态压升的影响。在此基础上探讨基于直流紧急支援的协调控制策略,减少安控机组切除量,降低电网稳态压升水平。该文所提安控策略可用于指导电网的实际运行,提升直流外送能力以及风电消纳能力。

    2018年07期 v.42;No.416 2023-2029页 [查看摘要][在线阅读][下载 585K]
  • 送端系统机群摆动对直流功率恢复特性影响研究

    顾卓远;张健;易俊;刘楠;于强;

    近年来,我国交直流混联电网发展初具规模,电网安全稳定特性发生深刻变化,大容量特高压直流输电系统与传统交流电网的交互影响、耦合特性进一步复杂化。该文重点研究送端电网机群摇摆对近区特高压直流功率恢复特性的影响,发现当直流故障激发送端机群振荡后,随着系统戴维南等值电势幅值不断下降,直流换流母线电压跌落将造成直流功率在恢复过程中再次出现塌陷,对交流输电通道形成二次冲击,影响交流薄弱断面输电能力。最后基于实际电网算例,分析受端电网单永故障下多回直流同时发生相继换相失败故障对送端电网稳定性的影响。研究结论可为电网运行人员合理安排运行方式提供依据,有利于保障大区互联电网安全稳定运行。

    2018年07期 v.42;No.416 2030-2037页 [查看摘要][在线阅读][下载 523K]
  • 大规模风电与直流综合作用对送端系统暂态稳定影响机理

    江琴;刘天琪;曾雪洋;艾青;印月;刘明忠;

    风火打捆交直流外送系统提高了我国新能源的利用率,风电与直流系统共同影响着系统的暂态稳定。针对含大规模风电接入经交直流非并联送出的三区域系统,分析了双馈风机与直流系统的运行特性及对送端系统的影响,将两者的综合作用等效为系统的等值机械功率增量,推导了相应的转子运动方程,得到三区域系统暂态功角稳定分析模型。根据该模型基于扩展等面积定则揭示了大规模风电与直流系统综合作用对送端系统暂态稳定的影响机理,研究了不同故障类型下系统的暂态稳定性。最后通过仿真验证了所提理论的正确性,为大规模新能源跨区域传输的开发利用及其稳定控制提供了理论基础。

    2018年07期 v.42;No.416 2038-2046页 [查看摘要][在线阅读][下载 388K]
  • 基于统计学特征的新能源纳入西北电网备用研究

    张振宇;孙骁强;万筱钟;张小奇;任景;

    新能源纳入备用对电网安全运行和新能源充分消纳都具有重要意义,但新能源随机性和难预测等实际问题制约了其作为备用的可靠性。为此本文以西北电网为例,研究提出了基于统计学特征的新能源纳入电网备用方案。首先,分析了新能源纳入备用对电网平衡和新能源消纳的影响,阐述了由此引发的安全性和经济性矛盾;其次,提炼出电网供电保证率、新能源保证出力和保证预测准确率等指标,给出了计算方法并分析了其统计学特征;最后,基于以上指标,提出了"主网采用新能源保证出力以保证供电安全、省网采用新能源保证预测准确率以提高经济性"的新能源纳入电网备用管理方案。实际算例表明:文中方案兼顾供电安全和新能源充分消纳,可以作为大规模新能源接入后电网日前调度方式安排的依据,兼具学术研究和推广应用价值。文中成果已经在国家电网公司西北电力调控分中心得到实际应用,2017年增发新能源电量4700GW·h、降低受阻率3个百分点,有效促进了新能源消纳。

    2018年07期 v.42;No.416 2047-2054页 [查看摘要][在线阅读][下载 563K]
  • 考虑锁相环动态的柔性直流输电机电暂态模型

    王铁柱;卜广全;董毅峰;侯俊贤;王毅;穆世霞;

    在进行柔性直流输电系统的规划设计、调度运行以及稳定性分析与研究等工作时,离不开准确可靠的柔性直流输电机电暂态模型。柔性直流输电系统中,锁相环(phase locked loop,PLL)模块起着测量并向控制系统提供相位信息的作用,其对相位信息的测量不是完全理想的,而是存在动态过程。现有的柔性直流输电机电暂态模型中均忽略了锁相环对相位信息的动态测量误差,这与实际动态过程不符,在一定程度上降低了柔性直流输电系统机电暂态模型的仿真精度。该文分析了忽略锁相环动态对柔性直流输电系统机电暂态模型仿真精度的影响,并提出了在机电暂态模型中考虑锁相环动态的方法。通过与电磁暂态模型的仿真对比以及大电网算例仿真,验证了所提出的考虑锁相环动态后的柔性直流输电机电暂态模型的准确性和适用性。

    2018年07期 v.42;No.416 2055-2061页 [查看摘要][在线阅读][下载 395K]
  • 柔性直流电网直流线路故障主动限流控制

    周猛;向往;林卫星;文劲宇;左文平;

    针对架空线柔性直流电网线路故障,提出了基于混合型MMC的主动限流控制方法,从而降低对直流断路器开断速度、开断容量以及吸收能量的要求,减少直流电网建设成本、提高直流电网可利用率。该文首先研究了换流器的交/直流电压解耦可控性,给出了主动限流控制器的控制架构。为了解决直流故障穿越期间,桥臂电容电压可能会短时越限的问题,提出了在内环直流电流控制器附加直流电流指令动态限幅控制器的方案。提出了主动限流控制策略的一种优化手段—电流目标预设控制,分析了不同控制器延时对主动限流控制的影响。计及主动限流控制,研究了单换流器系统和直流电网故障前后直流故障电流演变机理。最后,分别在单换流器系统和直流电网系统中仿真验证了前文理论分析的正确性的有效性。

    2018年07期 v.42;No.416 2062-2072页 [查看摘要][在线阅读][下载 562K]
  • 半波长输电线路潜供电弧工频谐振作用机理及优化控制方案

    张媛媛;王毅;韩彬;宋修友;班连庚;项祖涛;宋瑞华;

    半波长输电线路结构特殊,单相重合闸过程中潜供电弧产生机理中,除与常规线路一致的回路间耦合作用外,还存在一种工频谐振激发作用机理。具体地,在潜供电流阶段,当线路中部发生故障时,故障相存在与工频接近甚至相等的自振频率;在电弧熄灭后的恢复电压阶段,当故障点位于线路两侧端部时,故障相也存在与工频较为接近的自振频率。从而使得处于谐振位置故障点的潜供电流与恢复电压明显高于其它故障位置。基于该理论,综合考虑弧道电阻、传输功率、系统网络结构等诸多因素,深入研究了特高压半波长线路潜供电流和恢复电压稳态、暂态及分布特性,诠释了诸多不同于常规输电线路的独特属性。在此基础上,从破坏谐振条件角度,提出沿线快速接地开关(high speed grounding switch,HSGS)配置方法及故障点附近3组HSGS动作的策略;确定了特高压半波长线路沿线7组HSGS的控制方案,可满足1 s重合闸时间要求;从而完善了半波长输电线路潜供电弧理论,优化了HSGS控制方案。

    2018年07期 v.42;No.416 2073-2080页 [查看摘要][在线阅读][下载 496K]
  • 具有暂态阻尼特性的虚拟同步发电机控制策略及无缝切换方法

    李新;刘国梁;杨苒晨;陈国柱;

    针对常规二阶虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制中存在的一次调频特性与传统阻尼特性相互影响的问题,提出了引入反映同步发电机阻尼绕组特性的暂态阻尼环节的解决方法,同时实现VSG对同步发电机暂态特性和稳态特性的模拟,建立了具有暂态阻尼特性的VSG控制的小信号动态模型,通过广义根轨迹法定性分析了VSG控制参数对系统稳定性的影响,并结合频域特性指标,利用主导极点法对控制参数进行定量设计。针对VSG并网过程中可能出现的电流冲击,提出了基于直接电压鉴相原理的预同步控制策略,实现无锁相环VSG控制在不同运行模式之间的无缝切换。最后,利用搭建的微电网仿真平台,验证了理论分析的正确性以及所提预同步方法的有效性。

    2018年07期 v.42;No.416 2081-2088页 [查看摘要][在线阅读][下载 608K]
  • 基于Crowbar串联电容的双馈风机低电压穿越综合控制策略

    孙丽玲;王艳娟;

    针对双馈感应风力发电机(double fed induction generator,DFIG)低电压穿越问题,该文对基于撬棒保护的DFIG暂态特性进行分析,在此基础上利用叠加原理推导出转子短路电流表达式;为克服传统撬棒保护的不足,提出一种电阻与电容串联的改进Crowbar电路结构,并以抑制故障期间转子浪涌电流为目的给出串联电容值的整定方法,使其更有效的抑制转子过电流,且利用电容发出无功的特性减小故障期间DFIG从电网吸收的无功功率;综合考虑故障期间机组的无功需求,对网侧换流器进行控制策略改进,使其在维持直流母线电压稳定的同时能够为系统提供一定的无功支撑。仿真结果验证了所提Crowbar串联电容的DFIG低电压穿越综合控制策略的有效性。

    2018年07期 v.42;No.416 2089-2095页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K]
  • 新一代调相机与电力电子无功补偿装置在特高压交直流电网中应用的比较

    金一丁;于钊;李明节;蒋维勇;

    针对特高压交直流混联电网建设过渡期呈现出的新特性与稳定运行风险,该文以特高压直流接入对近区动态无功的实际需求为导向,从运行原理、响应特性及应用实例仿真等多个角度出发,比较了新一代大容量调相机与目前电网中应用较多的SVC、STATCOM一类基于电力电子技术的动态无功补偿装置之间的差异。对比分析的结果表明,新一代调相机具有更强的动态无功支撑能力与暂态电压调节能力,更适合于我国当前特高压直流工程输送容量大、送端短路容量不足、受端多回直流集中馈入下电压支撑能力不足的电网结构特点。

    2018年07期 v.42;No.416 2095-2102页 [查看摘要][在线阅读][下载 719K]

国家重点研发计划

  • 以促进可再生能源消纳为目标的我国西北-西南联网容量与送电时序研究

    吴迪;王佳明;李晖;王智冬;张宁;康重庆;

    目前我国西电东送的规模正在逐步扩大,西部地区可再生能源装机逐渐增加,未来将接入高比例风电与光伏发电。具有较强随机性和间歇性可再生能源需要灵活性机制进行调节,传统方案是与火电打捆外送。而西南地区已有大量水电,西北西南地区进行大规模互联,能够实现不同形式电源的时空互补,从而在更大范围内消纳可再生能源并提升西电东送线路的容量效益。采用时序运行模拟技术论证了我国西北-西南联网的优势与联网效益。采用西北-西南送端电网2030年规划方案进行实证分析,结果表明西北-西南联网能够有效降低可再生能源弃电比例,并指出西北-西南联网通道合理规模在90~100 GW之间,在送电时序特性方面,西北-西南联网有助于减小西南水电外送的季节波动性,向东部送电曲线采用正调峰(8:00—19:00为峰荷时段,其余时间为非峰荷时段)将有利于可再生能源的消纳。

    2018年07期 v.42;No.416 2103-2110页 [查看摘要][在线阅读][下载 397K]
  • 考虑风电不确定度的风-火-水-气-核-抽水蓄能多源协同旋转备用优化

    梁子鹏;陈皓勇;雷佳;张聪;赵文猛;

    随着风电并网渗透率的快速增长,系统的随机波动性显著增强。为合理地协调旋转备用配置效益和风险的矛盾,首先以多面体不确定集刻画风电不确定性,构建了计及风电出力误差概率的期望弃风和期望切负荷模型。在综合考虑风电、火电、水电等多类型电源机组运行特性的基础上,以发电效益与潜在期望风险为备用目标,建立了考虑风电不确定度的风-火-水-气-核-抽水蓄能多类型电源机组协同调度的旋转备用优化模型,并提出了一种自适应遗传算法与分枝切割算法相结合的双层优化算法以求解所建模型。算例结果表明,所提备用方法能自适应地寻找风电最优不确定度,合理地权衡备用策略的经济效益和风险成本,同时所建模型能适应在不同风电预测精度、不同切负荷成本系数以及不同风电调峰特性下的旋转备用优化配置,实现综合效益最优。

    2018年07期 v.42;No.416 2111-2119+2121-2123页 [查看摘要][在线阅读][下载 585K]
  • 考虑相关性的大规模风光互补电网扩展规划

    李晖;高涵宇;张艳;艾欣;

    大规模新能源接入电网对电网规划提出了新的挑战,当前有关新能源并网的研究主要集中在考虑风电场接入电网以及处于不同地理位置风电场之间的相关性等方面,电网规划中考虑风光2种新能源之间相关性的研究尚不多见。随着张家口可再生能源示范区的规划建设,大规模可再生能源的可靠汇集和高效外送将成为研究的重点。在考虑风光出力相关性的基础上,提出了大规模风光互补的多目标电网扩展规划方法,综合考虑电网规划的经济性、弃风弃光带来的经济损失和对生态环境的影响,采用NSGA-Ⅱ算法求解规划模型,并用IEEE-6节点系统和巴西南部46节点系统验证规划模型。算例结果表明,考虑风电场和光伏电站之间出力的相关性能统筹兼顾电网规划的经济性和环境效益,能够对未来高比例可再生能源电力系统规划提供借鉴和参考。

    2018年07期 v.42;No.416 2120-2127页 [查看摘要][在线阅读][下载 614K]
  • 提升配电网电压质量的分布式储能经济优化配置方法

    陈厚合;刘丽娜;姜涛;李雪;张儒峰;李国庆;

    结合储能运行调度提出一种改善配电网电压质量的储能经济优化配置方法。从储能投资者利益出发,兼顾系统运行经济性,并考虑系统节点电压偏离正常值情况,建立以储能投资成本、线路损耗费用、主网购电费用及整体节点电压偏差最小为目标的储能选址、定容上层多目标优化模型,并引入层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)将该多目标优化问题转化为单目标问题。将储能配置与其运行调度相结合,建立以反映负荷波动的负荷标准差最小为目标的下层储能运行策略优化模型。对IEEE-33节点配网系统及某工业园区实际线路进行算例分析,结果表明在不改变现有配电网结构的前提下,所建储能双层优化模型及算法能提升配电网的电压质量和经济效益,降低网络损耗。

    2018年07期 v.42;No.416 2127-2135页 [查看摘要][在线阅读][下载 532K]
  • 多电压等级不平衡主动配电网电压无功自适应多目标协调优化

    符杨;周晓鸣;苏向敬;

    高间歇性DG持续大量接入给传统配电网电压无功控制带来严峻挑战。利用新兴DG与传统设备(如电容器、OLTC等)进行电压无功协调控制显得尤为重要。然而,现有协调控制研究多采用负荷与出力的日前预测,并基于平衡网络模型和单一电压等级假设,导致其控制结果不合理或不可行。为应对上述技术挑战,基于主动配电网双向信息通信并采用自适应动态权重策略,提出一种含中压(三相三线)和低压(三相四线)的多电压等级不平衡主动配电网电压无功自适应协调优化控制策略。通过中压侧传统三角形开关电容器与低压侧新兴分布式光伏逆变器的协调控制,实现网损、电压幅值、不平衡度、电容器动作成本及光伏逆变器出力成本的综合运行优化。为有效求解上述配网最优潮流问题,采用改进直接法潮流和粒子群算法进行联合求解。最后,基于某澳大利亚真实配电网开展24 h多场景仿真,以验证所提电压无功控制的可行性、有效性及优越性。

    2018年07期 v.42;No.416 2136-2147页 [查看摘要][在线阅读][下载 674K]
  • 模块化多电平变流器直流短路故障电流计算

    段国朝;王跃;尹太元;尹诗媛;李广磊;孙树敏;

    模块化多电平换流器直流侧发生短路故障后,等效放电电容计算对短路电流的计算十分重要,受控制系统的影响,等效放电电容难以确定。在一定的假设条件下,通过均值等效的方式得到等效放电电容的解析计算式,并且推导模块等效放电电容取得最大值2C/N和最小值C/N的条件。在此基础上,得到影响等效放电电容的因素:调制比和短路时刻;进一步分析调制比和短路时刻对等效放电电容的影响规律。最后,基于Matlab/Simulink搭建仿真模型,对本文得出的计算公式及结论进行仿真验证。

    2018年07期 v.42;No.416 2145-2152页 [查看摘要][在线阅读][下载 495K]
  • 带电盐雾环境对复合绝缘子硅橡胶材料闪络特性的影响

    张志劲;李晨;梁田;张翼;刘小欢;

    沿海及多雾地区,复合绝缘子可能长期运行在盐雾环境中,使得闪络电压降低,威胁电网的安全稳定运行。为研究复合绝缘子硅橡胶材料在持续盐雾环境中闪络特性的变化,人工模拟了盐雾环境,对带电不同时间后的硅橡胶材料进行了交流闪络试验,记录了闪络电压和带电期间的泄漏电流。结果表明:试品的闪络电压与带电电压值有关,带电试验中所施加的电压值越高,带电试验结束后的闪络电压越低;闪络电压随雾水电导率的增加呈负幂指数规律降低,特征指数随带电时间的增加而增加;闪络电压随带电时间的增加而降低。随着带电电压值、雾水电导率和带电时间的增加,试品表面水膜占表面积的比值和泄漏电流特征量(脉冲数量、最大脉冲幅值、累积放电量等)增加,是造成闪络电压下降的主要原因。

    2018年07期 v.42;No.416 2153-2159页 [查看摘要][在线阅读][下载 434K]

可再生能源发电与综合消纳技术

  • 大规模集群可再生能源有功分层协调控制策略

    施贵荣;孙荣富;徐海翔;乔颖;

    随着可再生能源占比不断攀升,可再生能源安全问题和消纳问题日益凸显,提高可再生能源有功控制能力十分关键。因此,针对高占比可再生能源接入电网带来的新特征,提出了大规模集群可再生能源有功分层协调控制策略,涵盖调峰控制、调频控制、断面控制、市场交易和风光协调模式,协调优化系统运行安全性、消纳经济性和控制公平性。所提策略动态评估全网乃至各断面可再生能源最大消纳能力,确保电网安全运行;按照全网层、场群层、场站层顺序逐层优化有功控制指令,拓展可再生能源消纳深度和广度;针对性配置合理有功分配权重系数,保障不同可再生能源场站群、同断面风光发电之间消纳公平。冀北电网的实际运行情况证明了文中所提可再生能源控制策略的有效性。

    2018年07期 v.42;No.416 2160-2167页 [查看摘要][在线阅读][下载 808K]
  • 计及非常规调峰的省级电网调峰形势评估

    王恺文;朱全胜;吕泉;王海霞;

    分析了现有调峰裕度指标及评估方法在计及非常规调峰容量时的适用性;根据实际运行时调峰总是平衡的客观实际,提出了纯凝机组调峰出力率和调峰成本两个新指标;并基于传统调峰平衡思路,针对含复杂电源结构的省级电网,设计了一种简单有效的计算方法。利用该方法,可同时计算出常规调峰裕度、纯凝机组调峰出力率和调峰成本3类指标,从而从不同侧面全面反映省级电网的调峰形势。最后,以我国某省网为例,验证了所提指标及方法的有效性。

    2018年07期 v.42;No.416 2168-2177页 [查看摘要][在线阅读][下载 645K]
  • 考虑电网背景谐波影响的直驱风电机组谐波电流建模与分析

    李庆;程鹏;王伟胜;周骐;吴超;

    随着风电产业的持续快速发展,直驱风电机组由于其效率高、故障率低等特点而得到了越来越多的应用,但其并网输出的中频谐波电流超标问题日趋显现。为准确反映直驱风电机组并网中频谐波电流,需建立可准确评估其谐波电流的动态数学模型。以采用典型矢量控制的直驱风电机组为对象,综合考虑电网背景谐波、调制死区效应以及功率因数的影响,建立可准确反映直驱风电机组并网中频谐波电流的动态数学模型。通过仿真分析发现,直驱风电机组并网谐波电流由电网背景谐波、调制死区所产生的同频率谐波电流叠加构成,而功率因数则通过改变同频率谐波电流间的夹角而影响相应频率谐波电流。最后,通过2.0 MW型直驱风电机组的仿真数据、计算数据与实测数据间的对比分析,验证了文中所建立动态数学模型的准确性,为直驱风电机组并网谐波电流定量分析和评估提供了手段和依据。

    2018年07期 v.42;No.416 2178-2185页 [查看摘要][在线阅读][下载 497K]
  • 考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法

    杨国生;王增平;欧阳金鑫;王晓阳;郑迪;熊小伏;

    双馈风电机组在电网故障期间保持并网运行,其输出的短路电流对电力系统保护和控制产生较大影响。电网故障下,双馈风电机组通常先投入撬棒保护并闭锁转子侧变流器,而后重启转子侧变流器控制机组输出无功功率。目前,针对双馈风电机组短路电流已有较多研究,但是尚未考虑低电压穿越全过程中机组运行状态切换所造成的电气参量的变化,可能造成短路电流的分析和计算出现较大误差。为此,分别建立了撬棒投入和转子侧变流器无功控制两个阶段的双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)数学模型,推导了这2个阶段DFIG定子短路电流的表达式,分析了低电压穿越方式的切换对DFIG输出短路电流的影响,提出了低电压穿越全过程DFIG短路电流的计算方法,并通过时域仿真验证了理论分析的正确性。

    2018年07期 v.42;No.416 2185-2193页 [查看摘要][在线阅读][下载 701K]
  • 风功率预测误差的TLS模型矩估计方法研究

    杨宏;闫晓然;闫玉杰;张铁峰;

    准确地估计风功率预测误差对电力系统的安全经济运行有十分重要的意义。大量研究表明,风功率预测误差具有不同程度的尖峰厚尾特征,在已有的研究成果中,TLS(Tlocation-scale)分布模型表现出了很好的适应性,受到了工程技术人员的关注。然而,常用的TLS建模方法是最大似然法,该方法不仅算法复杂,而且时间效率较差,在一些特殊的电力系统应用场景下难以使用。为了解决上述问题,给出了一个利用样本统计矩估计TLS参数的方法。该方法具有算法简单、计算快速的特点。它不仅可以单独使用,快速地得到令人满意的结果,还可以给最大似然法提供初始值,提高其计算效率。最后采用模拟数据和实际误差数据进行仿真,结果说明了论文方法的正确性和有效性。

    2018年07期 v.42;No.416 2193-2199页 [查看摘要][在线阅读][下载 376K]
  • 神经网络技术在风电机组SCADA数据分析中的应用研究

    杜勉;易俊;郭剑波;程林;马士聪;贺庆;

    随着海上风电场的快速发展,降低运维成本和提高风电机组可用性问题已成为研究热点。文中提出一种数据驱动的风电机组性能评估方法用来提高风电机组运维效率,降低维护成本。该方法结合了神经网络和随机过程理论,对风电机组数据采集与监视控制系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)数据进行分析,建立了风电机组运行行为模型,提出了评估风电机组运行性能的指标。在此基础上,结合9台风电机组的SCADA数据,评估了运行性能。针对风电机组运行中出现的异常状态,分析了可能的原因,并提出了相应的维修建议。结果表明,该方法能够有效地分析SCADA数据,所提指标对提高风电场运维效率具有参考价值。

    2018年07期 v.42;No.416 2200-2205页 [查看摘要][在线阅读][下载 540K]
  • 考虑补贴的独立微网容量配置优化方法

    潘文霞;李建成;方坤豪;

    针对风光柴蓄独立微网系统,提出了考虑补贴的容量配置优化方法。该方法以总净现成本最低为优化目标,以负荷缺额率为约束条件保证供电可靠性,采用遗传算法优化系统容量配置。通过测试基于该方法所开发的软件,验证其了正确性,并以此作为仿真平台,实现了多种电源组合方式下考虑补贴的容量配置优化仿真分析。分析结果表明,在独立微网系统容量配置优化时,不同补贴方式会对系统容量配置优化结果有较大影响;在所研究的补贴标准下,按发电量补贴方式比按投资安装补贴方式投资商可获得的总补贴收益更多,总投资成本更少。

    2018年07期 v.42;No.416 2206-2213页 [查看摘要][在线阅读][下载 491K]

电力市场

  • 考虑网络外部性的电力增值服务销售策略模型

    王占洋;赵文会;高鹏;赵文哲;钟孔露;

    增值服务现已成为移动通信、电信、邮政等行业的主要收入来源。能源互联网、智能电网以及新兴IT技术的迅猛发展,一方面为售电增值服务提供了可靠的技术支持,另一方面,其带来的网络外部性也成为售电商在制定销售策略时不能忽视的一个重要因素。因此,在当前的时代背景下,售电商应该充分虑及网络外部性对销售策略的影响,积极拓展自身的经营范围,重视增值服务市场的开发。在Hotelling模型基础上,建立了考虑用户网络外部性和用户偏好的电力产品和增值服务的销售策略模型。基于组合套餐销售与自选套餐销售构成了4种销售策略局势,分析了双寡头售电商的需求函数和收益函数。通过模型求解得到了电力产品和增值服务的最优定价,对两售电商的市场占有率进行了敏感度分析,并依据最优收益函数矩阵给出了两售电商在不同参数空间下的销售策略选择。

    2018年07期 v.42;No.416 2213-2222页 [查看摘要][在线阅读][下载 536K]
  • 考虑市场过渡和中长期合约电量分解的水火电短期多目标发电调度

    苗树敏;罗彬;申建建;程春田;李刚;孙永军;

    新电改的实施给现行的电网集中发电调度带来极大挑战,出现了电力交易和市场各方利益综合需求下的竞价与非竞价机组混合发电调度新难题。以云南和贵州电力市场改革为背景,从电网日前计划编制实际需求出发,兼顾购电经济性、节能降耗、竞价与非竞价机组调度公平性目标,考虑水电、火电及系统运行复杂约束,构建优化模型。提出中长期合约电量分解的二次规划方法,并以分解后的日电量为约束,保证竞价机组调度公平性;采用模糊优选法处理多目标模型,通过引入启发式策略,增加自适应参数,提高算法的稳定性和收敛性,实现模型高效求解。仿真测试表明,所提模型及方法在不同电源结构下均可获得合理调度结果,为过渡时期电力系统发电运行提供决策支持。

    2018年07期 v.42;No.416 2221-2231页 [查看摘要][在线阅读][下载 457K]
  • 面向智能化调度的微网群能量耦合协调控制策略及仿真分析

    王尧;李欢欢;鞠立伟;谭忠富;喻小宝;

    针对分布式能源附属于不同主体带来的协调控制问题,引入多代理系统建立多微电网的能量智能协调控制策略。将风光储、燃气发电和可控负荷聚合为微电网,并在用户侧实施价格型需求响应。针对多微电网运行特征,设计了3层协调控制系统框架,并提出了区域自治和全局协同优化控制的求解过程。算例结果显示:1)所提能源协调控制策略可用于优化并网与孤岛模式下多微网优化调度。2)储能系统以经济最优模式可获取更优的经济效益,寿命最长模式则为保障储能系统平稳运行而减少经济效益。3)考虑PBDR时,系统需求负荷峰谷比显著下降,对储能系统与燃气机组的备用需求减少,为可再生能源消纳提供了更大空间。因此,所提微电网协调策略能为决策者提供可靠的决策工具。

    2018年07期 v.42;No.416 2232-2239页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K]
  • 基于在线序列极限支持向量回归的短期负荷预测模型

    蒋敏;顾东健;孔军;田易之;

    由于电力市场的发展和智能电网技术的推广,负荷预测变得越来越重要。准确的预测结果有助于提高电力系统运行效率,降低运行成本,减少"电荒"事件的发生。在当前海量高维数据的背景下,有效并准确的在线预测方法是当下的研究重点。针对传统预测方法对新增数据需要重复训练造成的巨大计算消耗和模型利用率低的缺点,提出了一种基于在线序列极限支持向量回归算法(online sequential extreme support vector regression,OS-ESVR)的短期负荷预测模型(short-term load forecasting,STLF)。首先,利用基于随机森林模型的递归特征消除方法(recursive feature elimination based on random forest,RF-RFE)自动选择滞后负荷输入变量;其次,将得出的有效数据信息输入到在线序列支持向量回归模型进行训练学习,训练过程中通过简化粒子群算法(simplified particle swarm optimization,SPSO)对初始模型进行优化,得到训练后的在线序列支持向量回归模型;最后,利用测试数据测试模型。通过在新英格兰ISO(Independent System Operator)数据集进行仿真算例分析,验证了模型能够根据新增数据动态更新。同时预测结果表明了所提模型的时效性和准确性显著优于已有的同类方法。

    2018年07期 v.42;No.416 2240-2247页 [查看摘要][在线阅读][下载 555K]

电力系统

  • 面向调控云的电力调度通用数据对象结构化设计及应用

    许洪强;

    电力系统快速发展,要求对电网实施集中分析决策、多专业业务协作及跨调度机构工作协同。文章综合考虑电网一体化特征和调控运行管理业务需求,以实现调度通用数据结构化建模的标准、准确、完整、灵活为目标,从对象ID编码规则、对象模型规则、对象建模方法、全局共享等方面,对电力调度信息进行全局统一规划,提出面向调控云的电力调度通用数据对象结构化设计方案,该设计方案可夯实专业间、机构间的业务协作和数据交互共享的基础,能够加强电网运行集中决策,为深度挖掘数据的潜在价值以及大电网安全运行和调控精益管理提供服务。

    2018年07期 v.42;No.416 2248-2254页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K]
  • 锡泰直流工程分层接入500/1000 kV交流电网仿真计算与现场系统试验结果分析

    杨万开;贾一超;雷霄;

    锡盟—泰州(简称锡泰)受端分层接入500 kV/1000 kV不同电压等级交流电网的特高压直流接线方式在世界上属于首创,其控制保护没有可借鉴的经验。为准确分析分层接入方式下特高压直流输电控制系统稳态运行与暂态过程的真实响应,分析了分层接入方式下特高压直流控制系统的分层结构和功能配置方案,对控制系统的关键环节,如分接头控制、阀组间电压平衡控制、无功功率控制和换相失败预测控制策略进行了计算分析,并与工程现场系统调试结果进行了对比,验证了仿真结果与现场系统调试的一致性。仿真模型可为分层接入方式特高压直流输电工程的特性研究提供技术支撑。

    2018年07期 v.42;No.416 2255-2261页 [查看摘要][在线阅读][下载 796K]
  • 发电机励磁辅助控制功能对特高压直流送端动态无功支撑能力的影响研究

    赵峰;吴涛;谢欢;代倩;梁浩;

    发电机励磁调节器的精确建模是分析发电机无功支撑能力的基础。针对现有研究中缺乏考虑发电机励磁辅助控制功能对直流近区发电机动态无功支撑能力的影响这一不足之处,分析了发电机过励限制、低励限制、定子电流限制、最小励磁电流限制等励磁辅助控制功能对直流近区发电机无功特性、换流站母线电压的影响。实际特高压直流送端大电网仿真计算结果表明,发电机低励限制和最小励磁电流限制考虑与否会影响特高压直流送端暂态、稳态过电压水平,发电机过励限制、定子电流限制会影响特高压直流送端长期低电压的动态过程。发电机励磁辅助控制功能的考虑与否对于特高压直流送端近区电网的电压稳定、功角稳定分析结果有重要的影响。建议在特高压直流送端稳定分析中,发电机励磁模型采用包含各个辅助控制功能的详细励磁模型。

    2018年07期 v.42;No.416 2262-2272页 [查看摘要][在线阅读][下载 630K]
  • 基于核主成分分析的智能电网盲在线虚假数据注入攻击

    李元诚;邱日轩;曾婧;

    根据电力系统的各种量测信息,智能电网采用状态估计得出电网当前的运行状态,因此精确的状态估计对维持智能电网的合法操作至关重要。虚假数据注入攻击可以篡改由数据采集与监控系统采集到的测量信息,对电网状态估计造成安全威胁。现有多数虚假数据注入攻击是基于已知电网拓扑结构,而在未知电网拓扑结构的情况下构造高性能的虚假数据注入攻击更具有现实意义。提出一种盲在线虚假数据注入攻击方法,采用核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)在尽可能多的保留数据内部非线性关系的情况下,把测量数据向量通过核函数投影到高维空间,在高维空间对测量数据进行线性变换,因此可求得近似电网拓扑结构矩阵,并且该方法只需要使用少量的测量值便可构造在线攻击。最后在IEEE 14节点和118节点标准测试系统中进行大量仿真实验,并与完美攻击、随机攻击和其他盲攻击进行比较分析,验证了所提攻击方法的有效性。

    2018年07期 v.42;No.416 2270-2278页 [查看摘要][在线阅读][下载 598K]
  • 变结构条件下智能配电软开关暂态快速仿真方法

    王天昊;李鹏;于浩;宋毅;王成山;

    智能软开关(soft open point,SOP)对配电系统运行经济性、灵活性和可靠性的提升具有重要作用。为了更好地研究SOP在系统各种扰动下的动态行为特征,建立了考虑各种控制策略的SOP详细暂态仿真模型,采用基于Krylov子空间的模型降维化简(model order reduction,MOR)方法以提升配电系统的仿真计算效率,并提出新的算法将MOR方法用于变结构配电网络,使其能在多场景下对SOP进行分析。通过IEEE 123算例测试证明,该文方法能够在保证可接受的仿真精度前提下,有效降低整体模型规模,提升仿真计算效率,并满足各种外部扰动场景下的SOP暂态快速仿真分析需求。

    2018年07期 v.42;No.416 2279-2285页 [查看摘要][在线阅读][下载 503K]
  • 基于自适应阈值和奇异值分解的电能质量扰动检测新方法

    杨晓梅;罗月婉;肖先勇;郭朝云;

    随着电力系统规模的增大,为保证电力设备的稳定运行,电能质量数据的分析算法面临更高的要求。在考虑算法精确度及抗噪性的同时,对一些微弱扰动及复杂扰动的检测也提出了新的挑战。针对以上需求,提出一种通用的电能质量扰动检测算法,基于异常扰动波形的特点,提出基于波形差值的自适应阈值,无需调节参数即可对信号进行故障判断,实用性高,并且采用加窗的方式对信号进行奇异值分解,并根据检测结果给出明确的扰动定位;最后通过多组模拟信号与实测信号的仿真实验,验证了所提算法的有效性,并证明了算法具有计算量小、实时性高的优点;通过与其他算法的对比分析,进一步表明了文中所提算法具有更高的灵敏度与抗噪性,普适性强。

    2018年07期 v.42;No.416 2286-2294页 [查看摘要][在线阅读][下载 701K]
  • 台风环境下考虑地理高程信息的输电通道结构失效故障概率评估方法

    陈莹;王松岩;陈彬;徐泰山;郁琛;于继来;

    暴露于外部环境的电网输电通道极易受到台风灾害的影响。为提高电网抵御台风的能力,提出一种基于地理高程信息的短时输电通道结构失效概率评估方法。首先,基于我国东南某省1949年以来至今历史所有台风进行预测误差统计分析,证明在短时尺度内台风路径的朴素预测优于气象学常用的路径相似性预测,即朴素预测更适合于电网对即将登陆的台风路径进行短时预测。其次,基于朴素预测的半径与角度的预测误差概率分布采用接受拒绝法进行抽样,解决了台风路径历史样本数过少的问题,进而生成台风预测路径辐射域。同时,将全球地理高程信息与电网输电通道路径地理信息相融合,对输电杆塔的承载风速进行高度修正。最后,提出经分析表明风速与失效率之间的关系不是简单的线性变化而是存在突变的,与线性失效率曲线相比指数型失效率曲线对输电杆塔失效概率评估更切合实际灾损结果。算例以2016年莫兰蒂台风下的东南某省电网输电通道实际灾损情况进行实例分析,验证了方法的实用性与有效性。

    2018年07期 v.42;No.416 2295-2302页 [查看摘要][在线阅读][下载 653K]
  • 基于E-L模型的Z源T型逆变器无源控制策略研究

    李涛;程启明;程尹曼;孙伟莎;陈路;

    首次将非线性的无源控制(PBC)理论引入到Z源T型逆变器的控制上,该方法不需要对受控对象进行线性化处理,通过选取合适的能量函数与注入阻尼,确定无源控制规律函数,简化了控制系统的结构。首先,根据Z源T型并网逆变器的数学模型写出其无源欧拉(E-L)表达式,然后,选取适当的能量函数与注入阻尼,确定无源控制规律函数,并结合SVPWM算法驱动逆变器开关动作;最后,软件仿真实验和实际硬件样机试验验证了无源控制系统方法的可行性和有效性。

    2018年07期 v.42;No.416 2303-2311页 [查看摘要][在线阅读][下载 653K]
  • 基于物理–信息–价值的能源区块链分析

    宁晓静;张毅;林湘宁;魏繁荣;程晨;

    能源互联网是传统能源行业转型的重要方向,区块链有望成为推动能源互联网发展的重要支撑技术。鉴于能源互联网和区块链都是具有物理、信息、价值属性的复杂网络系统,提出了一种基于物理-信息-价值三维属性的能源区块链研究视角:分析了复杂网络系统下区块链技术与能源互联网在物理、信息、价值维度的耦合性,提出了基于物理-信息-价值三维视角的能源区块链基本框架,并分别从物理、信息、价值层面深入研究了能源区块链的主要内容,最后以能源微网为场景设计了多维综合视角下能源区块链的协同自治模式及其运行过程。

    2018年07期 v.42;No.416 2312-2323页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
  • 电网多火点山火灾害灭火装备优化调配模型

    简洲;陆佳政;郭俊;吴传平;

    针对电网输电线路附近爆发多火点山火灾害的情形,研究了多火点情形下灭火装备的最优调配方案,使电网风险降到最低。首先分析了多火点情形下火点风险评价指标,定义了灭火装备调配收益矩阵和方案矩阵,然后建立了灭火装备调配优化模型,将电网多火点山火灾害下灭火装备的优化调配问题转化为收益矩阵的元素选取问题,并提出了收益矩阵增零变换求解方法,可快速、准确地得到多火点山火灾害下灭火装备应急调配方案的理论最优解,使电网风险达到最小化。最后,将文中方法应用于实际案例,验证了所提方法的科学性和可行性。

    2018年07期 v.42;No.416 2324-2330页 [查看摘要][在线阅读][下载 417K]

高电压技术

  • 160 kV超快速机械式高压直流断路器的研制

    张祖安;黎小林;陈名;何俊佳;李岩;许树楷;袁召;李艳林;岑义顺;赵晓斌;

    针对±160 kV南澳多端柔性直流工程对高压直流断路器的实际需求,提出了一种新型的机械式高压直流断路器拓扑,以及160 kV机械式高压直流断路器的技术方案,对其中的关键技术如快速操动机构、多断口串联均压等进行了仿真研究。研制出了160 kV超快速机械式高压直流断路器,提出了采用发电机源提供交流电流来模拟直流故障电流的开断试验电路,并进行了正、反向大电流开断试验。试验结果表明,机械式高压直流断路器成功开断了9.2 k A正向电流,暂态恢复电压峰值达到272 kV,开断时间3.9 ms;成功开断了9.2 kA反向电流,暂态恢复电压峰值达到262 kV,开断时间为4.6 ms。

    2018年07期 v.42;No.416 2331-2338页 [查看摘要][在线阅读][下载 542K]
  • 南澳多端柔性直流输电工程高压直流断路器本体故障控制保护策略研究及验证

    黄润鸿;朱喆;陈俊;陈名;邹常跃;许树楷;

    针对应用于±160 kV南澳多端柔性直流输电工程的机械式高压直流断路器本体故障的控制保护策略进行研究。首先,分析了机械式高压直流断路器的基本原理;其次,详细分析了机械式高压直流断路器在运行过程中可能出现的故障,包括直流断路器误合、误跳、拒分和拒合等4种故障,及其对南澳多端柔性直流输电工程造成的影响,提出了具体的控制保护策略;最后对所提的控制保护策略进行实时仿真验证,经实时仿真验证后的控制保护策略应用于工程现场。通过实时仿真和现场的试验表明,所提出的控制保护策略能够在机械式高压直流断路器本体故障的情况下保障南澳多端柔性直流输电工程运行的安全性。

    2018年07期 v.42;No.416 2339-2345页 [查看摘要][在线阅读][下载 2175K]
  • 香港地区雷电风速联合分布

    苏盛;陈浩;陈晓国;夏云峰;陈海焱;吴怡敏;傅闯;

    雷电数据的统计分布是指导输电线路防雷设计的重要基础。输电线路设计规程中杆塔雷电过电压下风偏设计为经验参数,缺乏对雷电风速联合分布的深入研究。利用香港地区气象数据,研究雷电风速联合分布。分析表明雷电在时域上呈高度不均匀分布,日地闪数量服从Burr分布,而雷电与风速服从Gumbel-Copula联合分布。经验分布和理论分布中,日地闪次数超1000次且风速接近和超设计风速雷暴日的地闪数占比均在20%左右。结合气象学背景的分析表明,飑线等强对流天气下并发的雷暴大风是造成强雷暴时超设计风速概率畸高的根本原因。

    2018年07期 v.42;No.416 2346-2352页 [查看摘要][在线阅读][下载 418K]
  • 基于短间隙模型的直流输电线路极间短路电弧运动仿真研究

    王胜辉;詹振宇;陈维江;杨广华;王华倩;邓畅宇;律方成;

    为解释直流输电线路被异物短接时出现的多次重合闸不成功的现象,采用链式电弧模型对直流输电线路极间短路电弧的运动特性进行了仿真分析。该模型综合考虑了短路电弧受到磁场力、热浮力及空气阻力的共同作用,将电弧离散为电流元,计算每个电流元的受力情况和运动状态,得到了电弧的速度控制方程。在试验室中观测了直流电压作用下短间隙模型线路极间短路时电弧的运动形态,并与仿真结果进行了对比,验证了链式仿真模型的有效性,在此基础上仿真分析了现场实际线路中极间短路时的电弧运动特性。试验和仿真结果表明极间短路电弧在运动过程中由于热浮力及电磁力的作用会出现上拱,同时短路电弧弧根沿导线运动与初始位置之间存在较大位移,导致电弧与跨接异物相脱离,不能有效灼烧异物,从而出现多次闪络和重合闸不成功的情况。

    2018年07期 v.42;No.416 2353-2359页 [查看摘要][在线阅读][下载 543K]
  • 采用频域介电谱法的高压干式套管屏间局部绝缘劣化诊断

    陈铭;刘轩东;李原;吴治诚;汤浩;李金忠;

    干式套管作为变压器的重要组成部分,屏间局部绝缘劣化时有发生,严重威胁变电站的安全运行。为进一步研究干式套管屏间局部绝缘劣化的现象,构建了实验模型,通过并联电阻的方式模拟了屏间局部绝缘劣化的现象,并基于频域介电谱(frequency-domain dielectric spectroscopy,FDS)对其在室温下进行了相应的诊断。结果表明,随着屏间局部绝缘劣化的发展,套管电容和介质损耗因素的频响曲线存在明显的过渡过程,在绝缘劣化发生的早期,工频检测方法有效性较低,而FDS的有效性则较高,且测量频率越低,对屏间局部绝缘劣化早期缺陷的检出效果越好。此外针对tanδ-f曲线中出现的快速下降段,修正了CIGRE套管模型,计算结果与实验结果一致性较好。

    2018年07期 v.42;No.416 2359-2365页 [查看摘要][在线阅读][下载 692K]
  • 特高压直流接地极线路内部过电压机理及特性分析

    刘守豹;张星海;曾宏;雷潇;廖文龙;

    接地极线路是特高压直流输电系统的重要组成部分,为对特高压直流接地极内部过电压机理及特性进行分析,介绍了接地极线路电压响应传递函数,使用电力系统分析软件MATLAB Sim Power System建立了±800 k V宾金直流工程过电压计算模型,对紧急停运、接地极线路单侧接地、直流系统高压侧接地3种情况下接地极线路的内部过电压进行了比较,重点分析了高压侧接地点位置、直流滤波器、高压直流线路长度、接地极线路长度对单极故障下接地极线路内部过电压的影响。分析表明高压侧接地所导致的接地极线路内部过电压最严重;接地极线路长度、直流线路长度和高压侧故障点位置影响接地极线路内部过电压幅值和频率,直流滤波器则决定了过电压振荡频率;直流接地极线路绝缘水平应根据直流工程具体情况确定。

    2018年07期 v.42;No.416 2366-2372页 [查看摘要][在线阅读][下载 774K]

  • 特约主编寄语

    曾平良;周勤勇;

    <正>我国风电、光伏发电等新能源发展势头迅猛。根据我国电力发展"十三五"规划(2016—2020年),到2020年,全国风电装机达到210 GW以上,太阳能发电110 GW以上。我国风电81%分布在"三北"地区,太阳能发电50%分布在西部省份。由于"三北"地区负荷规模偏小,消纳空间有限,因此集中开发的部分新能源需要跨区输送。"十三五"期间,依托电力外送通道,国家将推进"三北"地区新能源跨省跨区消纳40 GW。在现阶段,实现新能源跨区消纳主要依靠特高压直流输电技术。根据电力发展"十三五"规划

    2018年07期 v.42;No.416 2017-2018页 [查看摘要][在线阅读][下载 68K]
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