电网技术

2017年国际供电会议学术动态系列报道

  • 基于数字化技术的电网资产管理关键技术及应用

    刘文霞;郝永康;张馨月;黄珊;刘宗歧;王志强;范明天;

    数字化和智能化是电力系统资产管理发展的大趋势。文章基于国际供电会议(international council on electricity distribution,CIRED)关于资产管理与风险评估的最新研究成果,首先论述了目前电网资产管理中关键技术的发展现状,包括状态评估、可靠性与风险评估及全寿命周期成本(lifecycle cost,LCC)分析,介绍了这3项关键技术的理论方法和在资产管理中的应用现状。其次,综述了以信息通信技术和大数据技术为代表的数字化技术的应用现状,同时分析了数字化技术对资产管理过程及其关键技术的支撑作用,并分别阐述了未来数字化技术在电网资产管理中应用的发展趋势与挑战。在此基础上,为我国电网资产管理提出针对性的建议,以期从技术层面对我国电网资产管理的完善提供有益参考。

    2018年09期 v.42;No.418 2742-2751页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]
  • 2017年国际供电会议配电系统规划研究成果综述

    孙丰杰;谢宁;王承民;范明天;张祖平;

    第24届国际供电会议(CIRED 2017)于2017年6月在英国苏格兰格拉斯哥召开,会议主要讨论了在2030—2050年期间,欧洲可再生能源发电量占比超过40%以后的电网发展模式,主要关注各种灵活性资源以及储能系统在配电系统中可能发挥的作用,以解决能源的可靠、经济、可持续发展问题。按其不同专题分为6个分会,其中配电系统规划属于分会5,包括风险评估和资产管理、配电网的技术创新和发展方向、智能配电网规划、规划的方法和工具共4个版块,文章对这些领域在理论和实践方面的最新研究成果进行了综述,旨在为我国未来配电系统的发展方向提供借鉴与参考。

    2018年09期 v.42;No.418 2733-2741页 [查看摘要][在线阅读][下载 430K]

国家重点研发计划

  • 基于电力电子变压器的交直流混合系统优化运行控制关键技术及研究框架

    蒲天骄;李烨;陈乃仕;孙英云;穆云飞;董雷;孔力;

    随着我国分布式可再生能源快速增长,高效消纳的问题日益突出,基于电力电子变压器(power electronic transformer,PET),构建可实现大范围互联互济的交直流混合系统成为新的发展趋势。文章在分析国内外研究现状及存在问题的基础上,提出一种"场景生成-互补优化-协调控制"时序递进的优化运行控制体系,包括交直流混合系统运行场景生成方法、计及电力电子变压器调控能力的多时间尺度可再生能源互补优化策略、交直流混合系统协调控制技术等3个方面,进一步给出了交直流混合的分布式可再生能源互补优化运行控制方面亟待研究的关键技术和研究方案。最后,给出了示范验证项目的应用场景。

    2018年09期 v.42;No.418 2752-2759页 [查看摘要][在线阅读][下载 440K]
  • 计及直流短路特性的单相故障换相失败免疫指标

    郭紫昱;林涛;王立永;翟学;王训哲;徐遐龄;刘林;

    对电力系统最常见的单相故障,提出单相故障本地换相失败免疫指标和多馈入系统的换相失败免疫指标。在计算接地阻抗和短路电压的关系时,针对阻抗法未考虑直流系统短路特性的不足进行分析,提出基于交直流潮流的多馈入系统短路电压计算方法,以更加精确地得到临界阻抗。基于CIGRE-benchmark模型构建了三馈入系统,通过时域仿真结果、阻抗法计算结果和文中结果的对比,证明了所提算法的有效性和先进性。

    2018年09期 v.42;No.418 2760-2767页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
  • 基于阻抗灵敏度的直驱风电场并网次同步振荡影响因素及参数调整分析

    张明远;肖仕武;田恬;张海华;毕天姝;梁福波;

    近年来,我国新疆地区出现了直驱风电场并入交流电网的次同步振荡问题,目前,频域下的阻抗分析法是针对该问题的一种主要研究方法。引入频域灵敏度的概念,将阻抗分析法与灵敏度分析结合,在风电场和电网阻抗模型的基础上,通过计算系统阻抗对参数的阻抗灵敏度,直观反映参数变化对系统阻抗曲线的影响,从而确定影响风电场并网次同步振荡特性的主导因素。然后,结合基于阻抗特性的频域稳定判据对重要参数进行分析,制定具有抑制次同步振荡作用的参数调整方案。最后,通过时域仿真验证了灵敏度分析和参数调整方案的正确性和有效性。

    2018年09期 v.42;No.418 2768-2777页 [查看摘要][在线阅读][下载 699K]
  • 近似强开环模式谐振条件下风电场接入引发电力系统次同步振荡分析方法

    陈晨;杜文娟;王海风;

    研究了近似强开环模式谐振条件下风电场接入引发的电力系统次同步振荡。基于系统的闭环互联动态模型,将风电场和系统其余部分建模为两个开环子系统,论证了开环模式谐振和近似强模式谐振是相同的模式条件,并定义为近似强开环模式谐振。根据特征值灵敏度理论,提出了一种近似强开环模式谐振条件下,风电场接入引发电力系统次同步振荡问题的分析方法。分析表明,近似强开环模式谐振条件下风电场接入可能会导致系统发生负阻尼次同步振荡。最后,通过改进IEEE第一标准测试系统算例演示了所提分析方法,并对方法的有效性和有关结论的正确性进行了验证。

    2018年09期 v.42;No.418 2778-2788页 [查看摘要][在线阅读][下载 662K]
  • 基于阻抗模型的并网变流器低频振荡机理研究

    李绍阶;王玮;唐芬;吴学智;高英瀚;

    近年来世界范围内发生了多起新能源并网低频振荡现象。为揭示低频振荡机理,以弱电网条件下并网变流器为研究对象,根据阻抗理论,分别建立了dq坐标系下并网变流器常用的2种控制方式单电流环控制和电压电流双环控制的小信号阻抗模型,在此基础上给出了2种控制模式下的并网变流器低频导纳特性,分析了电流环与电压环PI参数对并网变流器低频振荡特性的影响,得到影响低频振荡的主要因素;对多台变流器分布式并联运行振荡特性进行分析,给出了弱电网与并网变流器以及并网变流器之间的交互特性。最后通过仿真和实验验证了所得结论的正确性,能够实现并网电流低频振荡现象可受控的复现与抑制。

    2018年09期 v.42;No.418 2787-2798页 [查看摘要][在线阅读][下载 989K]
  • 多运行方式下多机PSS的协调优化方法

    张国洲;易建波;滕予非;王鹏;黄琦;

    该文研究一种适应系统运行方式改变的多机PSS参数协调优化方法。首先提出基于轨迹灵敏度的主成分分析方法选取PSS最佳反馈输入信号;再结合ITAE准则、田口法生成包含稳定性目标函数以及鲁棒性目标函数的多目标优化约束,同时提出利用相关因子筛选部分机组振荡曲线计入目标函数的约束简化方法;最后建立基于NSGA-II的多目标优化算法,实现系统暂态多机以及多运行方式下的全局参数寻优。仿真分析表明所提优化方法可使得系统整体阻尼得到较大提升,优化后的PSS在多种运行方式下抑制振荡能力显著增强,并对于运行方式以及故障的变化具有鲁棒性,相较于传统方法,具有更好的优化效果。

    2018年09期 v.42;No.418 2797-2805页 [查看摘要][在线阅读][下载 570K]
  • 配电网中多光储微网系统的优化配置方法

    刘娇扬;郭力;杨书强;赵宗政;盛万兴;

    针对配电网内多个光储微电网的容量规划问题,提出了一种双层优化配置方法:底层优化以各光储微电网日运行成本最小为目标,通过混合整数线性规划方法确定各光储微电网的经济调度方案;上层规划以项目投资期内多光储微电网总成本、配电网总经济成本为目标,优化规划光储容量。上层优化规划考虑了配电网运行约束条件,基于各光储微电网的优化结果,利用基于有功电压灵敏度的调压策略解决光储微电网接入配电网带来的电压越限等问题。针对多目标优化中Pareto最优解的选择性问题,采用基于逼近理想解排序法的多属性决策方法,围绕多个指标进行模糊选择。最后,在安徽省金寨县实际某配网系统验证了所提出模型和算法的有效性,同时讨论了光储微电网接入对系统运行和不同利益主体所带来的影响。

    2018年09期 v.42;No.418 2806-2815页 [查看摘要][在线阅读][下载 659K]
  • 基于优先级分配策略的PMU数据恢复方法

    刘灏;杨智伟;毕天姝;杨奇逊;

    新能源集中并网与直流输电技术的快速发展,使电力系统机理特性与运行控制方式均发生变化,亟需闭环精细化控制。同步相量测量单元(phasor measurement units,PMUs)因其测量的同步性与快速性,使电力系统动态实时监测成为可能,可为系统保护与闭环控制提供数据基础。然而,由于现场环境复杂,同步信号丢失、通信协议错误、系统过载等诸多因素会导致PMU存在数据丢失等问题,严重影响其在监测控制、事故分析等方面的应用。归纳了PMU数据丢失的不同场景,定义了两种数据丢失的基本类型;提出了基于插值区间动态变化的优先级分配策略,采用改进三次样条插值函数,对不同类型的丢失数据进行恢复,解决了传统方法在连续多点数据丢失类型下的失真问题。通过仿真与实际录波数据验证了该方法的可行性和准确性,对于保证PMU数据质量有着重大意义和较大价值。

    2018年09期 v.42;No.418 2814-2820页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
  • 低开关频率下LCL型并网变流器复矢量分析及改进解耦控制

    肖琦;唐芬;辛振;周家宇;陈鹏飞;Poh Chiang Loh;姜久春;

    同步旋转坐标系(dq)下的比例积分控制在并网变流器中得到广泛应用。由于滤波器和数字延迟的dq模型均存在轴间耦合并且两者相互影响,低开关频率下LCL型并网变流器的建模和解耦控制变得极具挑战。针对该问题,在对同步旋转坐标系下的LCL型并网变流器采用复矢量进行建模的基础上,通过双边频响特性曲线和零极点图对传统状态反馈和相位补偿进行了系统分析,揭示了不同位置相位补偿对系统相位裕度和解耦性能的影响关系,在此基础上提出了一种改进解耦控制方法,通过在状态反馈环内和调节器输出端依次设计相位补偿,在有效调节和改善动态性能的同时保证系统具有较好的解耦性能。最后,仿真及实验结果表明所提方法具有很好的解耦效果,同时能有效减小系统超调量和调节时间。

    2018年09期 v.42;No.418 2821-2829页 [查看摘要][在线阅读][下载 806K]

直流输电与直流电网

  • 基于HB-MMC的直流电网直流线路保护技术研究综述

    黄强;邹贵彬;高磊;孙辰军;

    由于基于半桥模块化多电平换流器(half bridge modular multilevel converter,HB-MMC)的柔性直流电网系统控制方式和自身拓扑结构的特殊性,直流侧发生短路故障时,其故障电流具有上升速度快、峰值高的特点,极易损坏换流站中的半导体器件。又由于直流故障电流没有自然过零点,直流断路器难以将故障切除,因此,直流输电线路的短路故障对保护系统提出了更高的要求。基于柔性直流电网的拓扑结构、直流侧故障特征,从直流故障电流的限制、直流输电线路保护原理等方面,系统地介绍了国内外基于HB-MMC直流电网的直流输电线路故障处理与保护技术的研究现状,重点分析了柔性直流电网直流线路的保护原理,探讨了目前柔性直流电网故障处理和保护技术面临的关键问题及未来进一步的研究方向。

    2018年09期 v.42;No.418 2830-2840页 [查看摘要][在线阅读][下载 326K]
  • 一种基于时序逻辑的直流输电系统新型保护原理

    薛士敏;齐金龙;廉杰;

    高压直流输电技术具有输送容量大、送电距离远、功率调节容易等众多优势,利于清洁能源的高效率接入,具有广阔的发展前景。针对MMC-HVDC输电系统,综合分析了该领域各种保护原理的本质及优缺点,进一步设计了一种基于通信的保护原理。新的保护原理利用电流变化率启动和选极,利用故障电流分量判断故障相对位置,保护利用闭锁信号保证系统中断路器不误动,利用时序逻辑和线路长度之间的配合保证系统中相应的断路器不拒动。新的保护方案可适用于环网、辐射网等各种拓扑结构的网络,在单极接地故障、极间故障时都能够可靠动作,且动作迅速,整定简单,具有较好的应用价值。

    2018年09期 v.42;No.418 2841-2848页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
  • 双端直流配电网反时限电流方差保护方案

    高仁栋;吴在军;范文超;窦晓波;胡敏强;吴文宣;

    电力电子技术的进步推动了直流配电技术的发展,但相较于交流配电网成熟的继电保护技术,直流配电网保护面临着速动性不足,传统保护方案不适用等一系列的挑战。因此,该文提出适用于双端直流配电网的反时限电流方差保护,以电流方差代替电流值作为故障判据,并利用电压加速因子加快故障切除,针对两侧保护装置整定值不一致可能导致保护误动的问题,引入电流微分方向判据,实现保护动作的选择性。该方法基于本地测量量,无需通信,动作速度快。

    2018年09期 v.42;No.418 2849-2859页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
  • 一种计及紧急功率支援的直流互联异步电网动态频率分析方法

    胡益;王晓茹;

    针对于直流互联异步电网,提出了一种可在计及直流紧急功率支援情况下,同时考虑直流两侧电网频率响应的扰动后动态频率分析方法。该方法对直流两侧电网的交流系统网络方程、综合负荷的静态模型、发电机原动机-调速器系统模型以及HVDC输电系统准稳态模型进行线性化处理,基于广域量测数据建立了直流互联异步电网扰动后的系统状态方程,可以同时求解出计及直流紧急功率支援的两侧电网频率动态响应。在此基础上利用二分法思想调整功率支援量,还可以获取某侧电网扰动后的频率极值或稳态值恢复到期望值所需的直流紧急功率支援量。对一个典型的两区域直流互联异步电网进行了仿真分析,验证了所提方法具有很高的精确性和适用性。

    2018年09期 v.42;No.418 2859-2870页 [查看摘要][在线阅读][下载 538K]
  • 特高压直流分层接入的稳定性模态分析方法

    王晓辉;陈庆军;张彦涛;韩奕;周勤勇;刘建坤;张宁宇;

    作为一种新型模式,特高压直流分层接入交流电网不仅可有效解决潮流疏散问题,而且减少了对受端电网支撑能力的要求。从电气特性来看,特高压直流分层接入模式呈现更为紧密的耦合特性。将经典直流控制方式的动态特性考虑在内,建立了描述特高压直流分层接入方式多种耦合关系的微分代数方程(differential algebra equation,DAE)模型。基于此模型的线性化表示,计算关键特征值,探讨了模态分析方法在特高压直流分层接入的稳定量化评估中的可行性。仿真案例将该方法与传统混联系统评估指标进行对比,初步验证了模态分析方法的有效性。通过典型案例的模态分析结果,证实了特高压直流分层接入模式的稳定性优势。

    2018年09期 v.42;No.418 2869-2878页 [查看摘要][在线阅读][下载 448K]
  • 应对多直流同时换相失败的直流功率能量补偿调制方法

    王少辉;唐飞;刘涤尘;周仕豪;刘福锁;侯玉强;

    多条直流同时发生换相失败,短时大额功率冲击将造成送端交流系统区域断面出现大幅功率振荡,甚至解列运行。分析了多直流同时换相失败对送端交流系统稳定性的影响;以功率冲击能量作为衡量换相失败严重程度的依据,基于联络线稳定性指标对多直流同时换相失败引起的送端系统稳定性问题进行了量化分析;研究了直流送端区域差异造成送端系统稳定程度不同的原因;基于换相失败功率冲击能量提出了应对多直流换相失败的直流功率补偿调制方法,"三华"电网算例仿真结果验证了所提方法的有效性。该方法能够增强系统应对换相失败功率冲击的能力,减少直流送端切机容量,有助于提高交直流混联电网的运行稳定性和经济性。

    2018年09期 v.42;No.418 2876-2884页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
  • 柔性直流分极接入220kV电网的典型模式探讨

    聂金峰;饶宏;周保荣;李鸿鑫;

    在深入分析现有220k V电网典型接线型式的基础上,提出了可改善接入点近区电网网架结构的柔性直流分极接入220k V电网的典型模式,并以某直流改造工程为例进行了仿真验证。仿真结果表明,文中提出的典型模式优化了柔性直流落点近区的网架结构,改善了电网潮流分布,降低了输电损耗,提高了电网的电压稳定水平。

    2018年09期 v.42;No.418 2885-2891页 [查看摘要][在线阅读][下载 361K]
  • 含VSC-HVDC的交直流混合网络的动态潮流计算方法

    陈域;郝全睿;张静;

    针对含电压源型换流器(VSC)的交直流混合网络在出现功率扰动之后的潮流计算问题,分析了VSC的各种基本控制方式,引入了VSC的虚拟同步控制。在此基础上推导了含VSC的交直流混合网络潮流模型,构建了具有通用性的交直流混合网络动态潮流算法。该算法以混合网络潮流计算的交替迭代法为基础,适用于不同的VSC控制方式。最后在包含多端VSC-HVDC的IEEE-39节点系统中验证了所提出算法的有效性。

    2018年09期 v.42;No.418 2892-2899页 [查看摘要][在线阅读][下载 380K]
  • 输入串联输出串联型双向DC/DC变换器自适应均压控制策略研究

    张颖;荆龙;吴学智;武文;魏梦航;姜久春;

    多模块输入串联、输出串联(input-series output-series,ISOS)型双向DC/DC变换器尤其适用于如直流电网等输入、输出电压等级都较高的场合,模块间的输入/输出侧能否均压是制约其可靠运行的关键问题。提出了一种基于输入/输出侧电压双下垂的自适应均压控制策略。该控制策略利用电感电流补偿值与输入/输出电压之间的下垂特性实现了自适应均压控制,但下垂控制会带来不可避免的静差问题。补偿改进控制策略消除了静差并进一步提高了系统模块化程度,改进后,输入/输出侧均压效果和动态性能良好。利用小信号建模分析系统稳定性,通过根轨迹分析得到控制参数稳定范围,最后通过仿真和实验验证了策略的可行性。

    2018年09期 v.42;No.418 2900-2907页 [查看摘要][在线阅读][下载 691K]

电力市场

  • 菲律宾配电企业绩效激励机制及启示

    徐玮;廖卉芬;刘明;文博;王春明;李宝磊;余晓伟;王玉坤;

    科学、合理的绩效激励机制,对于受监管电力企业在提高电网运行水平、提供优质公共服务的同时,实现良性发展将起到至关重要的作用。目前,我国已开展售电侧改革及增量配电项目试点,然而,当前尚缺乏相应的配电企业管理机制及评价手段,也少见相关研究探讨。在介绍菲律宾电力行业改革及电力监管发展历程的基础上,首先详述了电网绩效与服务绩效这两类配电企业绩效指标的定义及计算方法,其次介绍了基于价格上限监管的配电企业绩效激励机制,包括绩效目标及带宽设置、指标离散化、指标权重及绩效激励因子计算等,然后介绍了为确保配电企业服务质量而实施的保证服务水平机制、绩效激励机制相关的信息披露与免责条款,最后总结了菲律宾配电企业绩效激励机制及其对我国当前电力市场改革的启示。

    2018年09期 v.42;No.418 2908-2914页 [查看摘要][在线阅读][下载 321K]
  • 国外典型辅助服务市场产品研究及对中国的启示

    何永秀;陈倩;费云志;付成然;常彦;庞越侠;邹丽芳;柯晔;

    目前中国电力辅助服务市场仍处于初级发展阶段,产品分类及交易补偿规则仍不健全。伴随着电力市场改革的推进,辅助服务市场资源不断丰富,参与主体不断扩大,对辅助服务产品及交易机制的设计提出了新的要求。国外辅助服务市场发展较早,较为成熟,且不断处于更新完善当中。因此,我国亟需总结国外先进的辅助服务市场建设经验,并结合实际情况对我国辅助服务市场做出设计。选取澳大利亚、美国PJM及北欧等国家和地区电力市场,分析其辅助服务市场发展历程、辅助服务产品种类及交易时序等并进行对比,结合我国辅助服务市场发展现状,从区域范围划分、顶层设计、产品划分及市场发展趋势等方面,得出了上述典型电力市场对我国辅助服务市场机制设计的启示。

    2018年09期 v.42;No.418 2915-2922页 [查看摘要][在线阅读][下载 558K]
  • 面向海量用户用电数据的集成负荷预测

    杨德昌;赵肖余;何绍文;杜松怀;苏娟;巨云涛;

    智能电表的普及为准确把握用户级负荷变化规律提供了数据基础,使从用户级负荷入手的短期负荷预测成为可能。在此背景下,提出了一种计及海量用户数据信息的集成负荷预测方法。考虑居民用户用电模式差异性,首先以用户负荷数据为样本进行聚类,其次分别建立不同用户群的负荷预测模型,最后将各用户群的负荷预测值汇总得到全局预测结果。使用多种经典聚类与预测方法相结合,以最佳聚类数为切入点,探讨了集成预测策略在不同预测时间尺度下对预测精度的提升效果,并通过实际算例证明该策略的有效性。

    2018年09期 v.42;No.418 2923-2929页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K]
  • 基于集合经验模态分解的火-储联合调度调频储能容量优化配置

    贾燕冰;郑晋;陈浩;严正;王金浩;常潇;

    储能参与电力系统调频能够减少火电机组的爬坡损耗,提高电力系统频率的稳定性。根据区域调频需求合理配置储能容量,将有利于提高系统经济性和稳定性。基于历史典型日区域控制误差(area control error,ACE),建立了基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)方法的调频储能容量优化配置模型。以储能参与调频的净效益期望最大为目标,计及储能系统荷电状态(state-of-charge,SOC)等约束,优化确定基于EEMD的ACE信号滤波阶数,进而确定参与调频的储能最优配置容量。最后,基于实测ACE数据验证了所提方法的有效性。

    2018年09期 v.42;No.418 2930-2937页 [查看摘要][在线阅读][下载 596K]

电力系统

  • 基于电压灵敏度的受端系统电压支撑强度评价指标

    夏成军;王真;华夏;杜兆斌;

    针对直流受端系统结构复杂、运行方式灵活多变的现状,对直流系统功率稳定进行分析,提出了受端系统电压支撑强度因子(receiving-end-system voltage support strength factor,RVSF),并给出了使用RVSF对受端系统电压支撑强度进行划分的标准。定义临界功率稳定时的RVSF为临界受端电压支撑强度因子,该因子值可以在不同受端系统中保持恒定,能够满足受端系统运行方式多样的现状。分析了RVSF与电压稳定因子的关系,得到了使用RVSF对换流母线静态电压稳定进行判别的方法。最后通过算例对使用RVSF评价受端系统电压支撑强度的有效性进行了验证。

    2018年09期 v.42;No.418 2938-2949页 [查看摘要][在线阅读][下载 651K]
  • 一种具有网络自适应能力的分布式电源改进下垂控制策略

    吕志鹏;吴鸣;黄红;涂春鸣;宋振浩;赵婷;

    微电网孤岛运行时,分布式电源可采用下垂控制模拟传统同步发电机功率分配机制,但由于馈线阻抗不一致、本地负荷不匹配等因素的影响,各分布式电源难以按照下垂系数合理分配负荷功率,产生功率分配偏差。针对此问题,首先分析了网络端口特性差异对下垂控制功率分配的影响,并提出了一种具有网络自适应能力的分布式电源改进下垂控制策略,利用微电网中央控制器获取分布式电源输出的有功信息,并对阻性下垂控制进行积分改造,以补偿逆变器输出电压参考值的差异,从而实现有功负荷的精准分配。所提控制策略具有良好的网络自适应能力,可适用于复杂结构的微电网,且受通信延迟和故障的影响小。仿真和硬件在环半实物实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

    2018年09期 v.42;No.418 2948-2957页 [查看摘要][在线阅读][下载 679K]
  • 考虑DG功率非线性特性和综合负荷建模的DG和DR协同规划

    谭心怡;吕林;高红均;吴泓灏;周博;

    通过对考虑电压静特性的综合负荷和不同负荷转移比例的需求响应进行建模,以总投资、总运行费用净现值最小为优化目标,构建双层多阶段分布式电源和需求响应协同规划模型。重点对具有强烈的非线性功率特性的风电机组和微型燃气轮机进行分段线性化处理,然后,将投资层变量与运行层耦合关联为单层优化模型,采用Big-M方法对衍生出的双线性项进行处理,结合支路潮流二阶锥松弛技术,最终将原双层非线性模型转化为单层混合整数二阶锥规划问题进行求解。最后,通过33节点系统分析验证了所提模型和求解方法的有效性。

    2018年09期 v.42;No.418 2958-2966页 [查看摘要][在线阅读][下载 424K]
  • 储能型准Z源逆变器的积分滑模电流控制策略

    方番;李媛;

    针对储能型准Z源逆变器(energy-storage quasi-z-source inverter,ES-q ZSI)系统,提出采用具有积分补偿的固定开关频率积分滑模(integral sliding-mode,ISM)电流控制器来保证系统鲁棒性和快速响应。首先建立带储能单元的ES-q ZSI大信号平均模型。然后,以电感电流误差,电池电流误差以及2个误差的积分作为状态变量设计滑模面。为进一步减小稳态误差,引入电池电流误差的比例和积分项作为电感电流参考。而后,推导控制律使系统满足存在条件、稳定条件并讨论了滑模参数设计。与传统PI控制器相比,所设计的ISM控制器具有更快的动态响应,且工作状态在较大范围变化时可保证系统稳定,鲁棒性强。通过仿真及实验验证了ISM控制器的有效性。

    2018年09期 v.42;No.418 2967-2975页 [查看摘要][在线阅读][下载 827K]
  • 大型光伏电站对送出线路保护选相元件的影响

    李一泉;屠卿瑞;陈桥平;焦邵麟;王峰;刘树;

    大型光伏电站接入将深刻改变其送出线路的故障电流特征,导致传统保护选相元件存在适应性问题,可能引起重合闸、保护测距及距离保护的不正确动作。推导了光伏电站送出线路故障电流的解析表达式,并据此分析了故障电流特征与逆变器控制目标、故障类型、功率指令等因素之间的关系。基于故障电流解析式,推导了抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动等不同控制目标下,相电流差突变量幅值关系和电流序分量间的相位关系,指出送出线路光伏电站侧相电流差突变量选相元件和序分量选相元件的动作性能下降,可能导致选相元件不正确动作的问题。依托实际光伏电站工程参数,在PSCAD中搭建仿真模型,验证了理论分析的正确性。

    2018年09期 v.42;No.418 2976-2982页 [查看摘要][在线阅读][下载 537K]
  • 电流控制型虚拟同步发电机的小信号建模与稳定性分析

    孙大卫;刘辉;高舜安;宋鹏;徐彭亮;

    虚拟同步发电机(virtual synchronous generators,VSG)技术可以使新能源具有频率和电压支撑能力,因此得到广泛关注。目前虚拟同步机的技术路线可以分为电压控制型和电流控制型两大类。现有研究多聚焦于电压控制型VSG,而对电流控制型VSG研究较少。主要研究了电流控制型VSG的并网稳定问题,首先建立了电流控制型VSG的小信号模型,计算得到了系统特征根,分析了系统中各模态的阻尼特性。在此基础上,研究了电流控制型VSG控制参数对其稳定性的影响,并对电流控制型VSG在不同电网条件下的稳定性及其并网适应性进行了分析。研究结果表明,VSG控制环节对电流控制型VSG的稳定性存在显著影响,电流控制型VSG并网运行存在高频振荡和次同步振荡风险,需要合理整定其控制参数以保证其安全稳定运行。

    2018年09期 v.42;No.418 2983-2993页 [查看摘要][在线阅读][下载 837K]
  • 抑制特高压半波长线路稳态过电压的无功补偿配置

    田浩;刘玉田;秦晓辉;张彦涛;

    为避免半波长输电线路由于低功率因数运行导致的沿线局部过电压,提出在半波长线路送端及受端进行无功补偿。基于系统运行方式确定了无功需求范围,同时考虑对线路功率波动的适应性,采用静态补偿加动态补偿的方式。综合考虑经济性及电压控制目标,经过无功优化计算确定配置容量。仿真结果表明通过无功补偿配置,可以有效抑制沿线过电压,降低线路损耗,并在半波长线路长度有一定偏差时依然满足电压控制要求。

    2018年09期 v.42;No.418 2992-2998页 [查看摘要][在线阅读][下载 511K]
  • 基于滑模控制的牵引网网压低频振荡抑制方法

    刘爽;刘志刚;王亚绮;耿照照;

    针对高速铁路牵引网低频振荡造成动车组牵引封锁的现象,提出了一种基于滑模控制的动车组网侧整流器控制策略。首先,推导了CRH5型动车组网侧单相整流器在dq旋转坐标系下的状态空间数学模型;其次,详细论述了控制策略原理和设计过程,包括外环电压滑模面与内环电流控制率的求取;最后,在Matlab/Simulink与RT-LAB平台上搭建了基于滑模控制器的双重化仿真模型,并与传统线性比例积分(proportional integral,PI)控制策略以及两种对比于PI控制响应性能更好的新型控制策略:基于互联和阻尼分配的无源控制(无源控制)和基于模型的预测电流控制控制(预测控制)的仿真试验效果进行了比较,结果证明滑模控制具有更好的动、静态特性。为进一步验证滑模控制对低频振荡的抑制效果,搭建了基于滑模控制与PI控制的多车接入的车网耦合系统仿真模型,仿真结果证明滑模控制可以有效地抑制低频振荡的发生。

    2018年09期 v.42;No.418 2999-3006页 [查看摘要][在线阅读][下载 979K]
  • 基于四阶混合平均累积量对角切片的低频振荡检测与类型判别

    冯双;蒋平;舒展;吴熙;徐青山;雷家兴;

    电网中常见的低频振荡包括负阻尼低频振荡和强迫功率振荡,精确有效的低频振荡检测与类型判别对保障电网安全稳定运行十分重要。提出基于四阶混合平均累积量(fourthorder mixed mean cumulant,FOMMC)对角切片的低频振荡检测与类型判别方法。首先推导两种低频振荡的FOMMC对角切片数学表达式,并据此定义振荡检测指标,以检测低频振荡的发生。然后从高阶统计特征的角度深入对比分析两种低频振荡的FOMMC对角切片,并提出根据FOMMC对角切片的峰度判别低频振荡类型的方法。由于利用了低频振荡FOMMC对角切片与原振荡信号包含振荡模态的一致性和对高斯信号的自然盲性,上述方法不受随机功率波动或量测噪声造成的高斯色噪声的影响,即使在信噪比很低的情况下,仍然能够准确检测低频振荡并正确判别振荡类型。华东电网中的仿真结果验证了所提方法的有效性、准确性和抗噪性。

    2018年09期 v.42;No.418 3007-3014页 [查看摘要][在线阅读][下载 547K]
  • 抗IPS频率波动的两种改进重复控制方法

    刘正春;朱长青;王勇;刘金宁;解璞;

    独立电力系统惯性系数小、源载耦合度高,系统频率极易产生较大的波动,因此,接入系统的并联有源滤波器SAPF的电流控制器必须基于电网频率波动而设计。对传统重复控制方法进行改进,提出了2种快速重复控制方法(fast repetitive control,FRC),通过缩小重复环节延迟时间来提高响应的快速性,其中,自抗频扰FRC从结构的改进获得较宽的谐振频宽,基于内模Q的FRC通过内模系数Q的引入使重复谐振项呈现为准谐振特性。基于幅频特性比较分析了两者的控制性能,讨论其适用范围,并结合零极点分析,进一步讨论2种控制器参数与SAPF系统稳定性之间的关系。仿真与试验结果表明,与传统重复控制方法相比,文中提出的2种快速重复控制方法均体现出动态响应速度高、静态误差小和抗电网频率波动的特点。

    2018年09期 v.42;No.418 3014-3023页 [查看摘要][在线阅读][下载 646K]
  • 基于风险评估与灵敏度聚类的输电线路逐级运维策略

    许沛东;方华亮;王海鸣;苏永春;

    针对当前大电网输电线路涉及因素多,运维难度大的问题,提出基于风险评估的输电线路差异化运维方法。以系统风险相对线路失效率的灵敏度为基础,综合考虑系统运行方式、天气情况等因素对系统风险及不同线路灵敏度的影响。结合灵敏度在运维期间的整体水平和时序变化,从纵横双向聚类,确定各线路的运维优先等级和优先运维时段,实现对不同线路的区别化处理。考虑运维资源的限制,将系统可靠性转化为经济性指标,建立了综合运维经济性和系统可靠性的输电线路逐级运维优化模型。算例表明,相较整体优化方法,所提方法花费更少的运维费用即可保证系统更高的可靠性,且在资源有限的情况下,待优化线路更少,更易于得到综合效益更高的运维计划。

    2018年09期 v.42;No.418 3024-3032页 [查看摘要][在线阅读][下载 412K]
  • 基于正序分量的多端输电线路精确故障定位研究

    刘瑞麟;邰能灵;范春菊;黄文焘;刘志远;

    针对目前多端线路故障定位中分支接点附近测距死区较大的问题,提出一种基于正序分量的精确故障定位新方法。该方法不以数值范围作为故障判别依据,而是采用双端方程有解和无解两种对立状态实现故障支路的判别,从而有效减小分支接点附近测距死区的范围。在求解过程中,同时实现故障支路判别与故障测距,无需事先判别故障支路。新方法定位及测距结果不受故障类型、过渡阻抗及系统运行方式等的影响。PSCAD仿真结果,验证了所提算法的正确性、有效性和高精度性。

    2018年09期 v.42;No.418 3033-3040页 [查看摘要][在线阅读][下载 541K]
  • 基于信息可达性的智能变电站继电保护系统风险评估方法

    郭采珊;蔡泽祥;潘天亮;张延旭;

    借助于有效的状态监测和故障诊断技术,智能变电站继电保护系统的各类故障可观,然而对于故障的风险尚缺乏有效的定量评估手段。构建智能变电站继电保护系统的网络拓扑,从信息在网络拓扑中传输的角度,用改进简化的可达矩阵算法分析信息在源宿之间的可达性。通过构建继电保护系统失效树,定性分析故障引起的不可达信息,判别其风险类型。最后综合考虑一次间隔重要度和继电保护故障严重度评估故障的风险。算例结果表明所提方法能有效分析继电保护故障带来的风险影响,并能合理区分不同故障的风险影响大小,验证了所提方法的有效性和必要性。

    2018年09期 v.42;No.418 3041-3048页 [查看摘要][在线阅读][下载 464K]
  • 基于阻尼最小二乘法的单相接地故障定位方案

    马伟;裘愉涛;丁冬;吴靖;王昀昀;林森;侯伟宏;章玮明;

    鉴于利用多时间断面信息能够有效改善单端故障定位精度,提出了一种基于不同采样点信息的单相接地故障定位方案。首先,将电流分配系数视为虚数,建立故障后保护安装处测量电压、电流的实部和虚部方程;然后,根据连续2个采样点信息构造以故障距离为未知数的超定方程组;最后,利用阻尼最小二乘法(Levenberg-Marquara)求解得到故障点。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,本方案不受故障相别、故障位置、过渡电阻、线路负荷和系统阻抗等因素的影响,能够较准确地计算故障距离。与将电流分配系数当作实数处理的现有故障定位方案相比,精度更高,性能更优。

    2018年09期 v.42;No.418 3049-3054页 [查看摘要][在线阅读][下载 353K]
  • 基于电子开关的高精度宽幅有载调压配电变压器研究

    宋祺鹏;秦开明;戚振彪;凌松;傅光辉;陈卫国;

    目前,有载配电变压器通常采用机械式调压切换开关,其存在控制系统结构复杂、体积大、调节速度慢、故障率高的问题;现有部分依靠晶闸管过渡的有载调压变压器也存在调压幅度小、精度低、分接线圈多的问题。该文提出一种新型电子调压拓扑结构及调压方法,通过控制各个开关模块中电子开关单元的通断,矢量改变调压绕组接入状态,改变高压绕组等效匝数,从而实现变压器无弧、快速、频繁、精确调压。

    2018年09期 v.42;No.418 3055-3060页 [查看摘要][在线阅读][下载 539K]
  • 两种星型自耦变压器升压模型研究

    王佳荣;陈小强;张正焓;

    为使多脉波整流系统中的自耦变压器满足某些升压场合的应用,需对其结构进行改进设计。星型自耦变压器能显著提高功率密度,其结构可通过改变电源在原边的接入点实现升压。故基于12脉波整流系统分析了星型I和星型II自耦变压器升压数学模型,设计了对应的升压拓扑,给出了两种拓扑的升压范围,比较了相同升压比时两种拓扑的等效容量。在两种升压拓扑中,当升压比小于3时,随着升压比的增大,两种自耦变压器的等效容量增幅较大。当升压比大于等于3小于50时,随升压比的增大自耦变压器的等效容量增大较慢。当升压比大于50时,随升压比的增大自耦变压器的等效容量基本保持在各自稳定值,不再有较大波动。在相同升压比时,星型II自耦变压器升压拓扑较星型I自耦变压器升压拓扑容量小约15%,更适用于升压场合。仿真实验验证了理论分析的正确性。

    2018年09期 v.42;No.418 3061-3069页 [查看摘要][在线阅读][下载 457K]
  • 基于网络编码面向需求响应的高效链路保护方法

    李彬;贾滨诚;陈宋宋;朱朝阳;景栋盛;孙毅;祁兵;

    电力需求响应业务近年来快速发展,其传输所依赖的电力通信网的生存性正在逐步得到重视。通过研究网络编码P圈(preconfigured cycle,P-cycle)对于链路的保护方式,结合需求响应业务流特征,提出了面向需求响应的网络编码P圈生成算法(demand-response-oriented network coding P-cycle,DR-NCPC)。首先,分析DR业务流向和可靠性的特殊性,其次结合DR业务的特点对备选P圈集合进行扩张,从而实现对DR业务的高效保护。仿真结果表明,所提算法有效地降低了保护冗余度和备选圈规模,能够为DR业务提供可靠的保护。

    2018年09期 v.42;No.418 3070-3077页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]

高电压技术

  • 考虑时变间隙电容的隔离开关VFTO过程仿真

    宋坤宇;刘春;

    在气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)隔离开关动作时,隔离开关触头间隙电容量会随着触头移动而发生很大变化。利用Ansys Maxwell计算了1100 k V隔离开关间隙电容,动触头对地电容以及静触头对地电容。基于Bergeron法,推导了时变电容的迭代公式,利用ATP-EMTP中TACS/MODEL,在ATP-EMTP中实现了时变间隙电容C(t)。通过两个例子,验证了时变电容模型的正确性。利用时变电容模型,研究了时变间隙电容模型下VFTO全过程特性。仿真结果表明:相较于电阻电感模型和定值间隙电容模型,考虑时变间隙电容的模型对VFTO的幅值以及击穿时刻均会有较大影响。由于时变间隙电容C(t)考虑了全过程下间隙电容实际变化,其结果更加可靠,在一定程度上提升了VFTO仿真精度。

    2018年09期 v.42;No.418 3078-3085页 [查看摘要][在线阅读][下载 845K]
  • 10kV架空绝缘导线防雷击断线用非穿刺式带间隙金属氧化物避雷器

    杨鑫;刘真;仇炜;梁振;陈希;

    针对现有架空绝缘导线防雷击断线装置存在的普遍问题,研制了一种由绝缘子、避雷器与非穿刺式高压电极组成的新型绝缘装置。由于采用了非穿刺式高压电极,线芯和电极间有绝缘表皮的阻隔,绝缘表皮的击穿点位置不确定,导致高压电极的安装位置及其对应的间隙距离确定方法与同类装置有较大区别。采用精细化设计理念,提出了基于概率比较的绝缘配合原则,即利用Weibull概率分布模型的数据处理方法,比较放电概率以确定非穿刺式高压电极的安装位置及其对应的间隙距离。通过实例试验和计算,得到了P15绝缘子相匹配的非穿刺式高压电极安装最佳位置和对应的间隙最佳距离。通过试验验证了该距离下,放电通道均沿带间隙避雷器通过,有效防止绝缘导线的雷击断线。

    2018年09期 v.42;No.418 3086-3092页 [查看摘要][在线阅读][下载 970K]
  • 交直流复合电压下油纸绝缘典型缺陷产气特性

    苑清;齐波;张书琦;李成榕;魏振;赵建设;

    目前国内换流变压器依旧使用改良三比值法进行故障诊断,而改良三比值法未考虑交直流复合电压下油纸绝缘局部放电产气特性,但直流电压的加入是否会导致油纸绝缘产气特性变化,影响故障诊断结果还需进一步确认。针对该问题搭建了模拟换流变压器实际运行工况的平台并进行试验。试验分别在交流电压和不同比例交直流复合电压下,采用柱板、匝间、气隙和沿面4种典型放电模型,对油纸绝缘局部放电油中溶解气体进行了研究。研究结果表明:直流电压的加入,柱板放电模型的H_2含量最大降低97.2%,C_2H_2和总烃含量最大增加分别为499.4%和150%;匝间放电模型的H_2、C_2H_2和总烃含量最大增加分别为1620%、982%和102%;气隙放电模型C_2H_2气体含量最大减小100%;沿面放电模型总烃气体含量最大增加219%。随着直流电压比例的增加,同样油纸绝缘临近击穿的条件下,改良三比值诊断结果由电弧放电变为低能放电。因此,直流电压的引入改变了油纸绝缘产气特性,改良三比值法在用于交直流复合电压下故障诊断时可能出现误诊断的情况。

    2018年09期 v.42;No.418 3093-3100页 [查看摘要][在线阅读][下载 395K]
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