电网技术

国家重点研发计划

  • 基于递归量化分析的COA-SVR短期风速混合预测模型

    潘超;谭启德;蔡国伟;张子信;

    风电规模化并网对电力系统规划与运行的影响日益严重。针对风速波动的随机性和不确定性特点,提出了一种递归量化分析方法。根据风速序列的递归率及确定性组成的联合指标对风速系列的可预测性进行量化评价,利用联合指标优选的重构参数对风速序列进行相空间重构,综合嵌入维度与延迟时间获取预测模型的最佳输入集,构建基于杜鹃优化的支持向量回归模型对风速进行预测。结合实际风电场风速数据,通过对比不同算法的预测结果,对所提方法的准确性和有效性进行验证,同时利用假设检验评估所建预测模型的泛化能力。

    2018年08期 v.42;No.417 2373-2381页 [查看摘要][在线阅读][下载 637K]
  • 基于直流差动保护动作的送端换流器接地故障定位方案

    张海强;林圣;刘磊;牟大林;何正友;

    为快速、准确地定位出高压直流输电系统换流器区的接地故障位置,以送端换流器为研究对象,分析了直流差动保护负责动作的换流器区内5种典型接地故障的故障时空特性,同时,考虑换流器区外故障对保护动作的影响,分析了3种可使直流差动保护误动作的区外故障的时空特性;基于此,在考虑保护与控制作用对故障电气特征影响的基础上,利用故障电气特征变异前的数据,设计了不同位置故障的分类判据,进而提出了基于直流差动保护动作的换流器接地故障定位方案。基于CIGRE标准HVDC模型对所提故障定位方案进行了仿真验证,仿真结果验证了该方案的可行性。

    2018年08期 v.42;No.417 2382-2392页 [查看摘要][在线阅读][下载 542K]
  • 计及天气因素相关性的配电网故障风险等级预测方法

    张稳;盛万兴;刘科研;杜松怀;贾东梨;白牧可;

    配电网风险等级的准确性预测对配电网运行维护具有重要意义。针对配电网故障影响因素众多且冗余性强的问题,提出一种计及天气因素的配电网故障特征选择和故障停电风险等级预测的方法。通过对故障数据的预处理,归纳出18个配电网故障特征,综合考虑故障发生频率、停电时长和缺供电量比例,确定风险等级划分依据;提出改进G-Relief F算法实现对故障特征权重计算和冗余剔除,得到最优故障特征集合;基于Adaboost改进C4.5决策树算法进行配电网故障风险等级预测,挖掘故障停电风险等级与天气因素间的关联关系。通过实际算例分析,验证了所提方法的有效性,可以为配电网风险预控提供有效依据。

    2018年08期 v.42;No.417 2391-2398页 [查看摘要][在线阅读][下载 447K]
  • 电压不平衡条件下VSC-MVDC系统PID加谐振滑模直接功率控制

    杨卫朋;张爱民;李俊刚;张杭;王建华;

    针对电压不平衡条件下VSC-MVDC系统的控制,提出了基于比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)加谐振(proportional-integral-derivative plus resonant,PIDR)的滑模直接功率控制(sliding mode control direct power control,SMC DPC)策略。推导出一种在保证网侧电流无畸变的条件下对有功和无功纹波幅值之比连续调节的方法。为消除无功纹波对有功输出的影响,提出一种逆向有功纹波注入的策略。应用滑模控制方法设计了包含比例、积分、微分和谐振等控制律的跟踪控制器。其中,谐振控制用于消除有功和无功动态之间耦合对控制性能的影响,有功和无功参考的微分通过简单的代数运算得到。有功和无功纹波控制目标实质相同,对有功采用PIDR而无功采用PID即可实现精确的功率控制。基于SIMULINK/MATLAB平台对一个两端VSC-MVDC系统进行仿真实验,验证了该PIDRSMC DPC策略的有效性。

    2018年08期 v.42;No.417 2399-2407页 [查看摘要][在线阅读][下载 1051K]
  • 基于生长-修剪优化RBF神经网络的电能质量扰动分类

    王慧慧;王萍;刘涛;张博文;

    针对电能质量扰动分类算法中径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络隐层神经元的中心点数量、中心点位置、宽度、输出权值的设置问题,提出一种基于网络生长-修剪算法(GAP)的RBF神经网络电能质量扰动分类算法。首先,建立电能质量扰动模型,采用GAP算法实现对RBF神经网络的结构参数优化,设计相应的电能质量扰动分类算法流程图;其次,利用广义S变换、特征值提取、GAP-RBF神经网络对8种电能质量扰动进行处理。通过仿真分析,验证GAP-RBF神经网络对隐层神经元的参数优化能力,并给出优化算法的参数设定范围;仿真和实验结果表明,与同类算法相比,所提算法在保证分类准确度的前提下减少了隐层神经元的数量,且实现了RBF神经网络的参数自优化和继承式学习。

    2018年08期 v.42;No.417 2408-2415页 [查看摘要][在线阅读][下载 864K]
  • 振荡电流作用下的架空线路温升响应计算

    王建;熊小伏;陈璟;胡剑;

    电力系统发生振荡时的导线温升问题长期被忽视,持续的振荡电流会引起导线温升越限,导致线路受损或引发故障。振荡电流作用下的导线温升响应有别于导线稳态温度计算和短路热稳定校核。针对此问题,首先推导了振荡电流的时域表达式;然后以数值积分的方式计算振荡电流产生的焦耳热,利用暂态热平衡方程计算振荡持续期间的导线温升响应过程;最后,通过典型场景的算例分析,验证了所提方法的有效性。结果表明,振荡周期对导线温升响应影响很小,导线温升响应主要受振荡电流幅值、振荡持续时间和线路运行的实况气象环境影响,在高温无风等恶劣气象条件下,导线温度在较短的时间内会超过短时最高允许温度,因此在系统振荡期间,需要合理设置保护振荡闭锁时间或采取线路热保护措施,避免造成线路损坏或引发连锁故障。

    2018年08期 v.42;No.417 2416-2422页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
  • 一种直驱风电场中换流器控制系统间动态交互引起系统的失稳机理分析

    王旭斌;杜文娟;王海风;

    主要分析了换流器控制系统间动态交互对直驱风电场并网系统稳定性的影响。通过构建闭环互联系统模型,其中锁相环环节作为其反馈子系统,研究了开环子系统间动态交互与开、闭环系统模式分析结果间的联系。基于此模型,以期从开环模式谐振角度为直驱风电机组间动态交互,及其引起系统失稳提供一种机理解释。在开环模式谐振条件下,即开环锁相环模式与另一子系统开环模式在复平面上较为接近,因子系统间的强交互作用导致系统阻尼水平降低。最后,通过直驱风电场仿真系统对所提模型和分析方法的有效性进行了验证,并分析了系统运行条件(电网连接强度、风机注入功率)及无功控制结构与参数对开环模式谐振的影响。

    2018年08期 v.42;No.417 2423-2432页 [查看摘要][在线阅读][下载 630K]

面向园区微网的综合能源系统运行规划关键技术

  • 面向园区微电网的综合能源系统评价方法

    张世翔;吕帅康;

    面向园区微电网的建设方向,逐步从"源-源"横向多能互补系统向"源-网-荷-储"纵向一体化的综合能源系统发展。首先分析了面向园区微电网的综合能源系统组成及其特点,考虑经济、可靠、能耗、环保4个方面的影响因素,建立了面向园区微电网的综合能源系统的指标评价模型。基于层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)-改进熵权法确定各项指标的权重赋值,建立VIKOR多准则评价体系。选取某园区作为算例进行灵敏度与比较分析,验证了基于AHP-改进熵权法的VIKOR多准则评价体系评价综合能源系统的正确性与合理性。

    2018年08期 v.42;No.417 2431-2439页 [查看摘要][在线阅读][下载 399K]
  • 计及综合需求响应的商业园区能量枢纽优化运行

    郭尊;李庚银;周明;李作锋;

    针对综合能耗高且增速快的商业园区的多能优化运行问题,首先构建了能实现灵活热电比、含光伏发电和电动汽车的商业园区能量枢纽(energy hub,EH)模型,然后在对园区各元件能量转化详细建模的基础上,计及分时电价及"冷热电气"综合需求响应(integrated demand response,IDR),建立了商业园区总运行成本最小的能量优化运行模型。算例对比分析了园区内设备参与IDR的不同模式以及分时电价拉开比和峰谷电价比对EH调度运行的影响,结果表明:所建立的模型能够协调多种能源的运行,达到降低园区总用能成本和由电网供电的等效负荷峰谷差。

    2018年08期 v.42;No.417 2439-2448页 [查看摘要][在线阅读][下载 683K]
  • 投资开放模式下基于全寿命周期分析的离网型微网投资与优化

    陈青恒;袁晓杰;何宇俊;郭琳;蔡元纪;陈启鑫;

    从离网型微网在多市场主体参与下可能存在的投资模式展开分析,通过考虑分布式电源全寿命周期内的初始投资、运行维护、设备替换等成本因素和综合收益情况,建立不同投资模式下的离网型微网的全寿命周期成本效益评估模型,并提出了一个基于非合作博弈的最优反应函数法,以求解在投资开放模式下多主体的最佳投资策略,并以一个实际的海岛微网示范项目为例进行了验证分析,以期对微网系统的投资及运营提供参考借鉴。

    2018年08期 v.42;No.417 2448-2457页 [查看摘要][在线阅读][下载 470K]
  • 基于CCHP耦合的电力、天然气区域综合能源系统优化规划

    权超;董晓峰;姜彤;

    提出了一种基于冷热电联供系统(combined cooling heating and power system,CCHP)耦合的电力、天然气区域综合能源系统(integrated community energy system,ICES)优化规划模型,考虑配电线路、燃气管道的规划和运行,用CCHP作为电—气耦合枢纽,以ICES总投资、运行成本最低为优化目标,进行多阶段规划和多场景分析。通过算例仿真,得到了配电线路、燃气管道的扩容和新建方案以及CCHP的选址定容方案,验证了模型的合理性;相比于传统分供系统(separation production,SP),采用CCHP作为耦合枢纽的优化模型具有更高的经济性;同时分析了电价、天然气价格对CCHP系统购电量、购气量的影响。

    2018年08期 v.42;No.417 2456-2466页 [查看摘要][在线阅读][下载 544K]
  • 计及电转气技术的区域综合能源系统在线优化方法

    张有兵;王嘉瑶;杨晓东;杜夏冰;徐志成;赵波;

    针对含电转气技术的综合能源系统,面向供给侧储能/储气设备和需求侧暖通空调等,提出了一种基于李雅普诺夫的事件触发型在线能量优化方法。首先,考虑系统基础负荷、电价、风光发电变化量、负荷需求队列长度和用户舒适度等确立事件触发机制;在此基础上,利用无需预测的李雅普诺夫优化方法对暖通空调进行快速在线调控;最后,根据分配优先级为储能/储气设备分配剩余的新能源电量。仿真结果显示,该在线优化方法通过转移峰值电价时的负荷,能有效降低用户用电成本,提高风光消纳率。在保证用户舒适度的前提下,事件触发机制减少了调度次数,降低空调开关频率。算例分析结果验证了所提模型的合理性和有效性。

    2018年08期 v.42;No.417 2467-2477页 [查看摘要][在线阅读][下载 514K]
  • 基于机会约束规划的能源集线器系统气电购置优化建模

    倪伟;吕林;向月;刘俊勇;杨阳方;张文涛;

    随着能源集线器概念和多能协同互补思想的提出,由能源集线器之间的耦合与联接构成的能源集线器系统,对于共享、互补、经济、高效的能源传输和利用至关重要。由于气电购置量直接关系到系统的经济高效运行,其值可由系统与主网之间天然气管道和电力联络线上流过的能量来量化,但对于二者的常规约束过于保守,通过机会约束规划可以使约束具有一定的弹性,且在置信水平高于特定的置信水平时可在一定程度上保证系统的安全可靠性。基于此,在计及能源集线器内可再生能源不确定性出力下,将传统主要应用于对电力联络线交互功率的机会约束限制,延伸到对天然气管道传输功率的机会约束限制。该约束克服了常规约束保守性的问题,可调节系统气、电资源的合理分配。同时,建立电负荷需求响应模型,考虑能源集线器内各设备出力约束,以气电购置费用最小为目标,并在一定调度周期内将机会约束规划问题转化为确定性问题进行优化求解。优化结果证明对天然气管道和电力联络线上的气、电交互传输量进行机会约束限制会对能源集线器系统向主网的气电购置费用产生影响,并且重点讨论了分别对电力联络线交互功率和天然气管道传输功率实施机会约束限制以及不同置信水平参数设置对气电购置结果的影响。

    2018年08期 v.42;No.417 2477-2487页 [查看摘要][在线阅读][下载 497K]
  • 基于温度预报的户用电采暖负荷可调节能力评估

    黄亚峰;朱玉杰;穆钢;丁道敏;崔杨;

    在用能的低碳化需求背景下,户用电采暖有逐渐规模化应用的趋势,将成为电力系统运行中重要的可调节负荷资源。提出了一种基于温度预报的户用电采暖负荷可调节能力评估方法,为实现电采暖用户参与电网负荷调节提供了重要参考依据。该方法基于户用电采暖暂态热平衡关系模型,引入某一时段数值天气预报的温度参数,进行仿真计算,评估出该时段在满足人体舒适的温度区间下的户用电采暖的负荷可调节能力,并通过具体实例验证了所述评估方法的可行性与有效性。

    2018年08期 v.42;No.417 2487-2493页 [查看摘要][在线阅读][下载 470K]

直流输电与直流电网

  • 谐波和不对称电网电压下MMC-HVDC桥臂电流控制策略

    梁营玉;刘建政;

    随着模块化多电平高压直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)工程的不断推广应用,与MMC-HVDC所连交流电网呈现多样化趋势。为提高MMC-HVDC应对复杂交流电网的能力,提出基于无差拍控制和重复控制复合控制结构的桥臂电流控制策略。给出了无差拍-重复控制器的设计思路、参数设计方法,并对其稳定性进行了深入分析。详细分析了采样频率与电网频率之比为非整数时对控制性能的影响,提出采用三阶拉格朗日插值法逼近非整周期延时,并与传统的线性插值法的性能进行对比分析。所提无差拍-重复控制器能在谐波和不对称电网电压及电网频率变化等非理想工况下均取得良好的控制效果。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

    2018年08期 v.42;No.417 2494-2502页 [查看摘要][在线阅读][下载 523K]
  • 三端口直流能量路由器在TCM调制下的优化控制策略

    涂春鸣;栾思平;肖凡;兰征;

    针对应用于直流微电网的三端口直流能量路由器,分析了传统移相调制(conventional phase shift modulation,CPM)下各端口之间的能量路由情况。在此基础上,定量分析了CPM调制方式下电流有效值和系统通态损耗间的关系,揭示了较大的无功功率和电压不匹配时失去零电压开关(zero voltage switching,ZVS)是造成三有源桥(triple activebridge,TAB)轻载效率较低的主要原因;为此提出基于三角波电流模式调制(triangular current mode modulation,TCM)优化的控制策略,并分析其运行机理;推导了TAB变换器中各元件电压电流特性和功率传输特性,得出了通过使电感电流断续消除环流或非有功电流分量,从而减小通态损耗的方法;再者,探讨了负载功率波动或功率流向切换情况下直流端口电压的稳定控制方法。仿真和实验结果表明了TCM调制应用于TAB变换器的正确性和可行性。

    2018年08期 v.42;No.417 2503-2511页 [查看摘要][在线阅读][下载 847K]
  • 快速机械开关线圈型电磁斥力机构优化设计

    张宁;魏晓光;高冲;陈龙龙;高阳;

    基于线圈型电磁斥力机构的快速机械开关是混合式高压直流断路器核心设备之一,其小于2 ms的快速动作特性和可靠性对直流断路器开断性能至关重要。为改善快速机械开关的动态特性和能量转化效率,建立了线圈型电磁斥力机构的有限元模型,仿真分析了线圈、储能电容和充电电压对快速机械开关动态性能的影响,并采用粒子群优化算法对快速机械开关的线圈型电磁斥力机构进行优化设计。优化结果表明快速机械开关触头2 ms的运动位移以及能量转换效率得到提高。最后研制了舟山工程200 k V高压直流断路器用快速机械开关,对优化设计后的快速机械开关进行动态性能测试,验证了优化算法的有效性。文中提出的优化方法也为更高电压大电流等级快速机械开关提供设计指导。

    2018年08期 v.42;No.417 2512-2518页 [查看摘要][在线阅读][下载 567K]
  • 渝鄂背靠背柔性直流附加控制对系统稳定性的影响

    朱琳;贺之渊;吴学光;杨杰;刘栋;寇龙泽;

    规划中的渝鄂柔性直流背靠背工程投运后,西南与华中电网将会实现异步互联,系统转动惯量减小,可能存在稳定问题。该文充分利用柔性直流输电的快速调节特性,考虑系统运行方式及换流器设备的安全边界条件,设计了渝鄂柔性直流附加控制策略及参数。在PSASP-UD中搭建了柔性直流及其附加控制策略的机电暂态模型,并通过CEPRI-36验证了模型的准确性。分别从频率和功角的角度分析了附加控制对系统稳定性的影响,推导出柔性直流接入后系统的调频特性和功角曲线,指出柔性直流可参与系统安全稳定控制。对渝鄂柔性直流近区的交流系统进行了大量N-2仿真,结果证明柔性直流附加控制可参与电网稳定控制策略的制定,提高系统稳定性。

    2018年08期 v.42;No.417 2519-2527页 [查看摘要][在线阅读][下载 569K]

电力系统

  • 基于运行层面相关性场景的含风机配电网多目标无功优化

    邵尤国;赵洁;方俊钧;李天权;刘琦;刘涤尘;陈寅;杨桥伟;

    针对含间歇性分布式电源(distribution generation,DG)配电网的无功优化问题,研究了基于运行层面相关性场景的配电网多目标无功优化模型及决策方法。从运行层面对风速和负荷进行了不确定性建模,构建了运行层面的相关性场景;以静态电压稳定性最好、网损期望最小和电压偏移期望最少为目标函数,建立了含间歇性DG配电网的多目标无功优化模型,并提出了基于优先级的多目标决策方法进行最优非支配解的选取。算例验证了所提方法的有效性,结果表明:基于运行层面的相关性场景构建方法可提高配电网的无功优化性能,基于优先级的多目标决策方法可根据系统实际运行状态动态调整目标偏好,从而保证系统运行稳定、经济及优质供电。

    2018年08期 v.42;No.417 2528-2535页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
  • 双馈风机转子侧变换器参数对次同步振荡的交互影响机理及其应用研究

    吴熙;关雅静;宁威;蒋平;徐妍;

    当双馈风机转子侧变换器(rotor-side converter,RSC)参数设置不当时,与串补线路相连的双馈风电场可能会发生次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO),但目前对于变换器参数对SSO的交互影响规律及其作用机理研究还不够深入。分析了RSC内外环比例系数对SSO交互影响规律,研究表明,外环比例系数对SSO的影响程度与内环比例系数强相关,而内环比例系数对SSO的影响相对独立。针对这一现象,推导了RSC在系统中的等效电阻与其内外环比例系数的关系,从机理上解释了RSC内外环比例系数对SSO的交互影响规律,并利用特征结构分析法验证了机理解释的正确性。最后,直接利用所推导的计及内外环放大倍数的等效电阻值来配置虚拟电阻控制器参数。结果表明,相较于仅考虑内环参数配置的虚拟电阻控制器,所配置的虚拟电阻控制器效果更优,具有较强阻尼且不影响系统稳定性。

    2018年08期 v.42;No.417 2536-2544页 [查看摘要][在线阅读][下载 450K]
  • 水电直流孤岛系统的Hopf分岔和极限环

    路晓敏;陈磊;丁超杰;张毅威;闵勇;

    以水电为主的直流孤岛送出系统中多次出现具有长振荡周期和稳定振幅的超低频频率振荡事件。考虑到水轮机的非线性特性,建立了水电孤岛系统的非线性描述方程进行研究。并对比了非线性系统和其线性化模型下的稳定性和表现,发现了水电孤岛系统中非线性模型下的Hopf分岔和稳定极限环现象。在一定的参数范围内,系统平衡点不稳定,但出现稳定的极限环,系统轨迹收敛到极限环而呈现出等幅振荡。进一步分析得到极限环特性与Hopf分岔参数的关系。分析结果为研究水电直流孤岛中频率稳定问题提供了一种理论上的可能,最后说明了考虑水轮机非线性的重要性。

    2018年08期 v.42;No.417 2544-2550页 [查看摘要][在线阅读][下载 992K]
  • 商业园区储能系统削峰填谷的有功功率协调控制策略

    杨锡运;董德华;李相俊;马雪;耿娜;贾学翠;

    作为未来重要的电力用户,商业园区建设将成为智能电网建设的重要内容之一。商业园区中储能系统最基本的作用是进行负荷侧的削峰填谷,在给园区带来经济收益的同时,也保证了电网运行的安全性。提出了一种储能系统削峰填谷的变参数功率差控制策略,基于园区典型日负荷预测曲线,对负荷状态和储能SOC状态进行区间划分,提出了对应的子目标函数,采用适应度函数变差系数排序法确定各子目标函数权重,对目标函数进行寻优,确定不同负荷区间与SOC区间的储能系统控制策略。最后,以上海某商业园区为例进行了仿真,验证了所提控制策略的有效性。

    2018年08期 v.42;No.417 2551-2561页 [查看摘要][在线阅读][下载 554K]
  • 计及日照强度时间周期特征的光伏并网系统风险评估方法

    魏勇;李浩然;范雪峰;牛志成;王建;熊小伏;

    目前在含大规模光伏电站的电力系统中长期风险评估中,多采用概率分布模型来模拟日照强度,但该方法无法反映光伏出力及系统风险的时变特征。针对上述不足,以甘肃某光伏电站收集的日照强度数据为样本,对不同时间尺度下的日照强度变化规律进行了分析,用三阶傅里叶函数拟合其月尺度下的变化趋势,用服从三参数威布尔分布的随机变量模拟其日尺度下的波动特征,二者叠加建立日照强度的时间周期特征模型,并验证了该模型的有效性和普适性。根据光电转换关系,进一步建立了光伏电站输出功率的时间周期特征模型,并采用蒙特卡洛模拟法评估光伏并网系统的时变风险。以IEEE-RTS79系统为例,验证了所提方法的有效性。风险评估结果可为电网中长期调度和光伏电站检修决策等提供参考。

    2018年08期 v.42;No.417 2562-2569页 [查看摘要][在线阅读][下载 751K]
  • 考虑负荷裕度的主动配电网运行优化模型

    柯梓阳;汪隆君;王钢;

    配电网运行时需要预留一定的负荷裕度以应对负荷的快速变化。主动配电网由于装设了分布式电源(distributed generation,DG)和储能系统(energy storage system,ESS),使其具备比传统配电网更大的供电能力和更灵活的调节能力。然而,DG出力的波动性使得主动配电的负荷裕度分布不均衡,配电网不能较好地应对负荷波动。建立了一种考虑负荷裕度的主动配电网运行优化混合整数规划模型,该模型以负荷裕度最大为目标,考虑了负荷裕度的均衡分布、潮流约束和拓扑约束。采用修改的IEEE33节点配电系统测试验证了所提模型,结果表明:1)主动配电网的供电能力更强,负荷裕度具备调节能力;2)目标函数考虑负荷裕度均衡分布时,负荷裕度总量相同,而负荷裕度分布更加均衡,其分布方差由0.021大幅度缩小为0.005,较好地提高了配电网应对负荷波动的能力;3)在考虑负荷裕度均衡分布时,ESS紧急负荷补偿能力较不考虑负荷裕度均衡提升2%,ESS的紧急负荷补偿缺额下降6%,抗干扰能力明显提升。

    2018年08期 v.42;No.417 2570-2576页 [查看摘要][在线阅读][下载 627K]
  • 基于风机调控能力排序的风电场实时有功控制策略

    邓鹤鸣;汤亮亮;吴晓刚;乔颖;刘飞;

    科学有效的风电场实时有功控制策略能够充分挖掘风电场有功调控的潜力,提高其参与电力系统调度的能力。考虑风电场实时运行状态和超短期功率预测结果,提出了一种基于风电机组调控能力排序的风电场实时有功控制策略。首先选择风电机组的实时出力、预测功率的变化趋势和功率调节速率等统计量作为评估指标,然后运用熵值决策法和模糊理论将风电机组的有功调控能力定量化,再根据风机的实际运行状况和超短期功率预测结果等信息将风电机组分类,最后根据机组分类结果和有功调控能力排序表对风电场内风电机组的有功出力进行调整。以中国北方某座风电场为算例,演示了整个调控步骤。

    2018年08期 v.42;No.417 2577-2584页 [查看摘要][在线阅读][下载 338K]
  • 基于UPFC的配网经济运行技术

    葛雪峰;魏然;周科;高峰;

    传统变压器经济运行和网络重构技术通过开关操作调整配网潮流,降低变压器和线路损耗。然而开关操作的电磁暂态反应将对断路器和变压器产生不同程度的绝缘破坏和寿命折损,因此,变压器经济运行方式的切换和网络重构操作次数受到严格限制。提出了基于统一潮流控制器(unified power flower controller,UPFC)的配电网经济运行技术,通过UPFC调整变压器和线路潮流,实现零电流分合闸操作。系统可柔性切换变压器运行方式,实时优化重构配网结构,深入挖掘配电网的节电潜力。

    2018年08期 v.42;No.417 2585-2594页 [查看摘要][在线阅读][下载 430K]
  • 中压直流配电系统接地方式研究

    李蕊;罗飞;焦在滨;

    在分析基于电压源换流器的直流配电网特点的基础上,从提高直流配电网供电可靠性出发,对中压直流配电系统的接地方式进行了研究。首先,分析了直流配电网的主要特点,即:广泛采用对称单极的结构;根据不同的电压等级可能采用两电平换流器或模块化多电平(MMC)换流器;可以通过联接变压器与交流系统相连,也可以直接与交流系统相连。在此基础上,分别针对两电平换流器和模块化多电平(MMC)换流器,分析了交流侧接地方式与直流侧接地方式的耦合关系,并以保证直流配电网供电的连续性和电能质量为目标,对直流配电系统的接地方式进行了研究。最后,针对直流配电网的运行场景,给出了直流配电系统接地的推荐方案,并通过仿真验证了方案的合理性。

    2018年08期 v.42;No.417 2594-2603页 [查看摘要][在线阅读][下载 475K]
  • 基于二阶锥松弛和Big-M法的配电网分布式电源优化配置

    刘健辰;刘山林;

    提出一种基于二阶锥松弛和Big-M法的配电网DG(distributed generation,DG)优化配置的有效方法。通过适当处理PQ、PV、PI和PQ(V)4种类型DG的并网潮流约束,精确计及DG的运行控制方式对优化配置的影响。利用二阶锥松弛方法,将交流潮流约束、ZIP负荷约束和PI、PQ(V)型DG并网潮流约束转化为二阶锥规划问题,并通过适当设置优化目标函数,保证松弛误差趋于零。为了解决DG优化配置中的混合整数非线性约束、PV型节点无功功率越限和无功补偿整数约束问题,利用Big-M方法将其转化为便于有效求解的混合整数二阶锥规划问题。通过多个测试场景表明,所提出的二阶锥松弛方法具有非常高的求解精度,而且具备求解多类型DG多区域优化配置问题的能力。并且发现,适当调整DG的功率因数可以显著降低系统损耗;采用多DG分散配置比单DG集中配置的降损效果更好;增加电压偏移质量优化目标后,可以使电压分布更加扁平,显著提高系统电压质量。采用IEEE-33节点和PG&E69节点配电系统的仿真结果验证了所提出方法的可行性和有效性。

    2018年08期 v.42;No.417 2604-2611页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
  • 基于谐波源特征提取的电力系统动态谐波状态估计自适应方法

    王艳;臧天磊;符玲;何正友;

    通用的动态谐波状态估计卡尔曼滤波模型因状态转移矩阵为单位阵导致预测功能丧失,且测量噪声参数假设为常数,导致模型抗噪性能差。为提高谐波状态估计精度,提出了一种基于谐波源特征提取的动态谐波状态估计模型,该模型通过小波滤波得到谐波源波动的特征分量,将慢波动分量用于计算状态转移矩阵,将快波动分量用于计算系统噪声协方差矩阵。为适应谐波测量设备在线应用时的变化噪声环境,提出了一种自适应卡尔曼滤波算法。通过协方差匹配法判断测量噪声是否变化,当判断测量噪声发生变化时,采用时变噪声估值器估计测量噪声协方差矩阵。在IEEE 13和IEEE 69节点系统进行了仿真,表明所提出的方法与传统卡尔曼滤波方法相比,提高了在变化噪声环境下的状态估计的精度。

    2018年08期 v.42;No.417 2612-2619页 [查看摘要][在线阅读][下载 447K]
  • 基于SDN的动态优化路由策略在信息物理融合电力系统连锁故障中的研究与应用

    韩宇奇;何宜倩;楼凤丹;王彦波;郭创新;

    信息物理融合电力系统连锁故障中,信息层延时对故障的发展起到推波助澜的作用。为了降低系统故障风险,有必要在故障环境下分析降低延时的方法及其影响。为了缓解信息层信息传输延时和拥塞,首先将软件定义网络(soft defined networks,SDN)的构架引入信息物理融合电力系统信息层,提出基于SDN的信息层动态优化路由策略。进而对比了小世界信息层网络和无标度信息层网络下,采用静态路由策略和SDN动态优化路由策略时的传输延时和节点拥堵情况。最后,回到信息物理融合电力系统连锁故障模拟场景,对比讨论了两种路由策略对不同规模连锁故障发展的影响。在小世界信息层网络和无标度信息层网络中,采用SDN动态优化路由策略平衡了不同节点的排队压力,缓解了拥堵程度,降低了最长信息传输延时和平均信息传输延时。连锁故障模拟表明,信息层动态优化路由策略提高了故障中物理电网安全控制的准确性且降低了连锁故障风险。

    2018年08期 v.42;No.417 2620-2629页 [查看摘要][在线阅读][下载 586K]
  • 空间行波传感器的安装位置寻优

    李泽文;谭木子;彭翰川;赵廷;杜昱东;

    为了提高空间行波传感器对故障行波信号检测的可靠性与检测精度,提出了一种寻找空间磁场行波传感器最佳安装位置的方法。该方法以传感器检测点磁场分布的数学模型为基础,通过极坐标系形式对输电线路故障后的磁场变化情况进行分析,发现当检测点的磁场变化在极坐标系中表现为圆形时检测误差最小,据此在不同输电线路排列方式情况下分析计算了最佳检测点位置。仿真结果表明,在文中方法求取的最佳检测点位置能有效检测故障行波信号,检测可靠性高,对故障定位精度有较大提升,有望进一步推动行波技术的实际应用。

    2018年08期 v.42;No.417 2630-2636页 [查看摘要][在线阅读][下载 500K]
  • 智能电网“源–荷”协同调度框架及实现

    王珂;郭晓蕊;周竞;毛文博;王勇;杨胜春;

    区别于传统发电调度,从柔性负荷响应建模、分层分级发用电协同调度和协同调度评估分析3个方面对"源–荷"协同调度系统进行详细讨论和阐述。介绍了协同调度系统的主要运行流程,设计了系统软件架构和硬件配置思路。在智能电网调控系统(D5000)上完成"源–荷"协同调度软件的研发,并在我国某省级电网得到示范应用。"源–荷"协同调度可显著提升间歇性新能源消纳能力、降低常规火电机组的日峰谷差和煤耗,并有助于降低电网调度的成本。

    2018年08期 v.42;No.417 2637-2644页 [查看摘要][在线阅读][下载 603K]
  • 基于事件驱动的西北电网紧急备用支援技术

    马晓伟;徐瑞;滕贤亮;曹斌;任冲;丁恰;王文倬;

    随着区域电网送受电规模的逐年增加,直流大功率缺失故障严重影响了电网频率稳定和输电安全。结合西北电网多直流、大送端的特点,从控制模式、考核机制和运行方式方面,分析了动态区域控制偏差(area control error,ACE)在西北电网应用的适应性问题;提出了西北电网紧急备用支援的系统架构,以扰动事件为驱动主体,自动执行备用共享组内的联络线计划修正;提出了基于扰动事件的功率损失容量计算方法,通过对扰动事件分类分析建立逻辑矩阵,便于从复杂的设备扰动中识别出故障信息;提出了考虑安全约束的备用支援分摊策略,以省级电网中间层模型参与分摊容量计算和关键断面校验,满足广义联络线与断面安全的运行控制要求。最后,结合实例验证了该系统的有效性,在大功率缺失故障下能够充分发挥区域电网备用优势,提升电网的安全稳定运行水平。

    2018年08期 v.42;No.417 2645-2650页 [查看摘要][在线阅读][下载 403K]
  • 一种计及全量测相关性的混合电力系统状态估计方法

    苏蓉;赵俊博;张葛祥;孙华东;

    针对电力系统状态估计中全量测存在相关性的实际情况,提出一种计及全量测相关性的混合电力系统状态估计方法。首先,利用无迹变换法计算来自数据采集与监视控制(supervisory control and data acquisition,SCADA)系统量测之间的统计相关性;其次采用量测缓冲器和向量自递归模型(vector autoregressive model,VAR)计及相量测量单元(phasor measurement units,PMU)量测的时空相关性,最终形成两部分相结合的混合线性状态估计方法。该方法在充分考虑PMU量测量之间时相关性的同时,能够确保PMU量测量与基于具有相关性的SCADA量测状态估计结果保持时标的一致性,进而有效地得到计及全量测相关性的电力系统状态估计结果。通过在IEEE-118标准节点系统上进行大量仿真算例分析,结果表明所提方法能够明显提高状态估计结果的精度。

    2018年08期 v.42;No.417 2651-2658页 [查看摘要][在线阅读][下载 450K]
  • 基于调控云的网络分析服务架构

    王淼;常乃超;王磊;陈振宇;吕闫;陈雪净;郭凌旭;王炤光;

    为解决网络分析应用在多级调度分级部署、数据共享困难、多用户多需求支撑能力不足和应用计算准确度待提升等问题,提出了基于调控云的网络分析应用服务模式:应用的统一服务和电网数据的全网共享。基于调控云的虚拟资源和公共组件,研究了电网数据信息结构构建、网络分析应用计算服务封装、分布式事务管理的设计方法。以状态估计、调度员潮流和静态安全分析为例,阐述了一套服务多用户按需使用的计算服务流程和应用模式。

    2018年08期 v.42;No.417 2659-2665页 [查看摘要][在线阅读][下载 306K]
  • 基于时变PLC信道的需求响应AMC策略

    祁兵;王畅;李彬;陈宋宋;崔高颖;

    目前智能电网供需互动业务受限于需求侧信息通信水平,针对问题,设计了一种基于需求响应(DR)业务等级及信道信噪比(SNR)等级的自适应编码调制(AMC)策略。首先研究分析现有的理论基础,包括需求响应业务模型、电力线信道模型及自适应编码调制技术等。然后根据不同传输模式在不同信噪比下的传输时延、误码率的仿真结果得出应用于传输模式切换的信噪比临界值,结合不同等级的需求响应业务通信需求差异,设计基于动态临界值的自适应编码调制策略,旨在为每类需求响应业务量身定做匹配最佳的编码调制传输方式。最后通过搭建MATLAB仿真通信系统平台,分析并验证自适应编码调制策略相对于以往多种传输模式在通信性能方面的优越性。

    2018年08期 v.42;No.417 2666-2673页 [查看摘要][在线阅读][下载 543K]
  • 基于谱图理论的居民用户非侵入式负荷分解

    彭显刚;郑凯;林哲昊;朱俊超;李壮茂;

    针对现有居民用户非侵入式负荷分解需要高频采集数据或大量训练样本的问题,提出了一种基于谱图理论的非侵入式负荷分解方法。首先,以用户总负荷采样信号的相邻采样点差值来建立图结构,同时通过对用电设备信号采样点差值的分类来定义用电设备的图信号;然后,通过图拉普拉斯变换得到的图信号全局平滑度函数来实现用电设备图信号未知部分的重构。在用电设备时序信号的重构过程中采用了模糊规整方法来解决采样信号平滑性所导致的重构图信号数值的非标准化问题;对重构的用电设备图信号中相邻非零值间所对应的同时段负荷时序信号值赋以该用电设备的对应状态数据,从而实现用电设备时序信号的重构。最后采用AMPds数据集进行了仿真实验,结果表明所提方法有效且实用,能够在较低采样频率和先验信息较少的条件下实现较高精度的负荷分解。

    2018年08期 v.42;No.417 2674-2680页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
  • 泛欧电力系统概率充裕性评估应用及启示

    何剑;

    概率方法是客观全面评估大规模可再生能源接入条件下电力系统充裕性的有效手段。2017年,欧洲输电运营商联盟(ENTSO-E)发布了首份中期充裕性预测报告(MAF),首次在泛欧区域内开展概率充裕性评估应用,是将概率性评估方法正式纳入电网规划运行常规工作的典型案例,具有重要的标志性意义和借鉴意义。分析总结了泛欧电力系统概率充裕性评估的驱动力,从评估指标、数据建模和仿真方法等方面介绍了泛欧电力系统概率充裕性评估的特点,对其实际应用案例评估结果进行了分析,并结合我国现状,从建立充裕性评估的标准、评价指标和数据模型等方面提出了建议,希望对我国电力系统可靠运行和促进新能源消纳具有借鉴意义。

    2018年08期 v.42;No.417 2681-2686页 [查看摘要][在线阅读][下载 424K]
  • 大范围山火引发电网故障下灭火装备优化布控方法研究

    郭俊;陆佳政;简洲;徐勋建;

    山火灾害是近年来威胁大电网安全运行的重要灾害。为准确分析山火灾害下电网风险大小并科学高效指导电网山火灾害处置,提出了一种大范围山火灾害电网多故障灭火装备优化布控方法。首先,研究了山火灾害导致输电线路多故障的风险快速计算方法,大幅减少了电网风险分析计算量,提升了计算效率;然后,根据电网分区计算山火灾害风险大小及其分布,据此,提出了灭火装备优化布控方法,将灭火装备提前部署到电网山火风险大的区域,充分发挥有限灭火装备的灭火效益。最后,利用湖南电网春节山火灾害高发期风险分析案例验证了方法的有效性。

    2018年08期 v.42;No.417 2687-2693页 [查看摘要][在线阅读][下载 777K]

电力市场

  • 多虚拟电厂日前鲁棒交易策略研究

    周博;吕林;高红均;刘俊勇;陈庆攀;谭心怡;

    随着市场改革逐步深入,大量社会资本涌入售电侧展开激烈竞争,未来电力市场交易必然存在多个虚拟电厂参与的格局,且各虚拟电厂内部风电等清洁能源存在不确定性,基于此,构建了多虚拟电厂非合作动态博弈日前市场优化交易模型。各主体充分考虑需求响应和电动汽车等为运行约束,采用市场模拟出清来表征其他虚拟电厂对自身决策的作用关系,并通过库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件等值表达,以收益最大化为目标制定最优竞标方案。此外,考虑虚拟电厂内部可再生能源出力不确定性以及控制对象的调节能力,将确定性竞标模型扩展为两阶段鲁棒优化模型,并通过列约束生成算法对主子问题进行交替求解,其中子问题中利用强对偶理论及Big-M法对max-min模型进行对偶并线性化处理。最后通过对整合不同分布式能源的多虚拟电厂系统进行算例分析,为虚拟电厂市场交易提供思路和参考。

    2018年08期 v.42;No.417 2694-2703页 [查看摘要][在线阅读][下载 527K]
  • 博弈论在电力需求侧的应用研究综述

    刘晓峰;高丙团;李扬;

    随着智能电网的快速发展与电力体制改革的不断深化,需求侧用户能以购电主体和售电主体双重身份参与电网的双向互动。智能电网与开放电力市场下的需求侧赋予了用户更多选择,而博弈论作为多主体决策优化问题的重要工具有望可以解决该领域的诸多难题。首先,归纳了当前电力需求侧存在的典型博弈行为;其次,集中讨论了博弈论在分布式能源用户、高能耗用户以及中低能耗用户3个方面的应用;最后,对博弈论在分布式能源协调优化、高能耗用户购电策略优化、商业和居民用户需求响应、网络通信安全等方面的应用进行了展望。

    2018年08期 v.42;No.417 2704-2711页 [查看摘要][在线阅读][下载 258K]
  • 考虑谐波责任的奖罚性电费调整方案

    田铭兴;李俊;徐金阳;

    准确合理的奖罚性电费调整方案的建立对于电力供需双方的经济效益具有十分重要的意义,而目前的奖罚性电费调整方案没有对谐波责任进行考核。首先,参照IEEE Std.1459—2010中视在功率分解得到的各谐波物理量,提出一种考虑指标权重的谐波责任综合定量计算方法,从而避免谐波责任计算时,出现指标选择不统一的情况;其次,基于谐波责任综合定量计算方法,提出了一种考虑谐波责任的奖罚性电费调整方案,该方案不仅考虑了无功,而且考虑了谐波责任;最后,设计具体的仿真算例,对于考虑谐波责任的奖罚性电费调整方案和目前现有的奖罚性电费调整方案进行比较,结果表明,考虑谐波责任的奖罚性电费调整方案更加准确合理。

    2018年08期 v.42;No.417 2712-2718页 [查看摘要][在线阅读][下载 430K]

高电压技术

  • 一种基于多元统计分析的变压器状态评判方法

    程宏波;伦利;康琛;刘明军;辛建波;文福拴;

    为充分利用变压器的多元状态监测信息,实现对变压器运行状态的准确评判,分析了多元T2控制图、多元累积和控制图以及多元指数加权滑动平均控制图3种典型多元统计控制图用于变压器状态评判的构建方法,对比了不同控制图对变压器状态变化波动检出能力的区别,筛选出多元累积和控制图用于变压器运行状态的评判。通过对变压器正常运行状态以及故障状态监测数据的分析表明,多元累积和控制图可将变压器的多元监测数据转化成一个统计指标,以直观的形式表示出来,易于发现变压器运行过程中状态参数均值向量及协方差向量的异常变动,可提前发现变压器运行状态的异常,识别灵敏度更高。

    2018年08期 v.42;No.417 2719-2724页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
  • 绝缘子覆雪闪络特性及其改进量子神经网络的预测模型

    李岩;滕云;苑舜;冷欧阳;

    准确评估绝缘子覆雪融雪过程中闪络电压特性,对恶劣气象条件下电网安全运行水平评估和线路检修策略决策具有重要意义。针对FXBW-35/70型复合绝缘子,采用人工覆雪闪络电压试验方法,对均匀覆雪和不均匀覆雪绝缘子串的覆雪期、融雪初期和融雪后期3个阶段的闪络电压特性进行了试验研究,分析了各阶段闪络电压和泄漏电流变化特征及其产生原因。通过分析覆雪绝缘子的电场分布,探究了融雪期闪络电压变化的原因。研究基于深度自编码网络与量子神经网络结合的覆雪闪络电压特性变化建模方法,建立基于改进量子神经网络的覆雪闪络电压预测模型。人工覆雪闪络电压试验测试和验证结果表明,提出的改进量子神经网络闪络电压预测模型与单一的反向传播神经网络、支持向量机模型和遗传算法模型相比,能够更加准确地反映北方地区线路绝缘子覆雪融雪过程中的闪络电压变化特性,其预测结果可为电网安全评估与检修决策提供有效指导。

    2018年08期 v.42;No.417 2725-2732页 [查看摘要][在线阅读][下载 1192K]
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