电网技术

电网信息物理系统

  • 电网信息物理系统运行中信息-物理交互机理探索

    高昆仑;王宇飞;赵婷;

    为揭示电网信息物理系统(power grid cyber-physical systems,PGCPS)运行机制,对其系统运行过程中信息空间与电网物理系统之间的信息-物理交互机理开展了探索性研究。首先,从信息-物理交互拓扑、离散信息状态与连续电力过程的相互驱动、PGCPS系统运行状态的演化等层面剖析信息空间与电网物理系统交互特性,并提出了考虑离散信息状态与连续电力过程融合的信息-物理耦合事件概念;进而,构建基于信息-物理交互特性的信息-物理交互机理研究框架,以阐释PGCPS系统运行方式以及运行状态的演化过程;最后,探讨了信息-物理交互机理分析涉及的若干关键技术,并展望其在PGCPS分析与控制领域的应用前景。

    2018年10期 v.42;No.419 3101-3109页 [查看摘要][在线阅读][下载 373K]
  • 基于全面感知和软件定义的配电物联网体系架构

    吕军;栾文鹏;刘日亮;王鹏;林佳颖;

    为应对能源互联网发展对配电网的要求,基于"云大物移智"等新一代信息通信技术的配电物联网应运而生,成为能源转型"再电气化"发展的新思路、新模式、新焦点。文章首先论述配电物联网的内涵构想和应用特征,强调其全面感知与软件定义的属性;其次提出由"云、管、边、端"构成的配电物联网体系架构,强化了对"边"、"端"的功能定位与技术创新;然后介绍了未来配电物联网的应用方向,除增强配电网的智能化管控能力外,其也将促成个性化定制、服务化延伸等新型应用模式;最后分析了配电物联网的实施对电力公司、电力用户及社会的重要意义,并根据前期试点成果,提出配电物联网下一步发展的建议。

    2018年10期 v.42;No.419 3108-3115页 [查看摘要][在线阅读][下载 713K]
  • 电网信息物理系统的数据驱动架构设计及应用

    郏琨琪;王治华;范帅;肖居承;何光宇;

    为了实现信息系统和电力系统更加紧密的融合与协作,电网信息物理系统(power grid cyber physical system,PGCPS)需要满足数据驱动、软件定义、泛在连接、虚实映射、异构集成和系统自治六大特征。其中,数据驱动是PGCPS的灵魂,而软件定义则是PGCPS的实现形式,这两者共同构成了实现其余4大特征的基础,也是构建PGCPS的基础和难点所在。该文提出了一种基于数据驱动的系统设计方案——基于自律分散系统(autonomous decentralized system,ADS)理论的数据驱动系统架构及其关键技术:数据资源的抽象和数据交互机制。具体地,以数据元接口作为数据资源的抽象表达形式,并集成到信息交互协议中,从而将数据驱动和软件定义相融合,进而为基于ADS理论的数据驱动系统架构的横向扩展和纵向集成提供支撑,有助于实现该系统架构的泛在连接、异构集成和系统自治;提出了基于主动通信的数据交互机制,该机制定义了各模块的信息发布准则,并且提升了虚实映射的实时性和效率。该方案从系统架构、信息共享协议和数据交互机制3个维度支撑数据驱动系统架构的实现,为构建PGCPS奠定了坚实的基础。

    2018年10期 v.42;No.419 3116-3127页 [查看摘要][在线阅读][下载 663K]
  • 基于边缘计算的主动配电网信息物理系统

    龚钢军;罗安琴;陈志敏;栾敬钊;安晓楠;王雪蓓;苏畅;文亚凤;

    主动配电网支撑着分布式能源、储能设施和主动负荷的广泛接入,实现了能量流和信息流的高度融合控制,也是信息物理高度融合的智能化基础设施。CPS是主动配电网智能化的发展方向,该文结合主动配电网源—荷互联互通、泛在感知与智能控制的需求,分析了边缘计算技术与主动配电网和CPS的相似之处和融合方式;参考PTN网络的PE-P-CE结构,提出基于边缘计算的主动配电网的PTN物理架构模型;进一步构建了基于边缘计算的分层自治协同的主动配电网CPS管控模型。围绕边缘计算的敏捷联接、业务实时性、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等的关键需求,提出了基于边缘计算CROSS指标管控模型评价体系。

    2018年10期 v.42;No.419 3128-3135页 [查看摘要][在线阅读][下载 405K]
  • 考虑信息物理交互的电力–信息耦合网络脆弱性分析与改善策略研究

    张殷;肖先勇;李长松;

    考虑信息物理交互研究电力–信息耦合网络脆弱性及其改善策略具有重要意义。在直流潮流模型下,建立考虑信息物理交互的电力–信息耦合网络故障模型,研究信息网元件失效对电力网连锁故障的影响,分析由此引发的电力–信息耦合网络脆弱性;为深入揭示耦合网络脆弱性,在度数和介数指标基础上,采用映射加权方式计及监控功能属性和信息物理耦合的影响,提出了关键度指标辨识对耦合网络脆弱性具有重要影响的信息网关键环节;为改善耦合网络脆弱性,从强化关键环节防护和降低网络对关键环节依赖性角度,在元件和网络层面分别提出信息网关键环节保护和高权重电力节点网间加边策略。节点和边攻击的仿真结果表明,耦合网络面对随机攻击呈现较高鲁棒性,面对蓄意攻击呈现较高脆弱性。高关键度信息元件是影响耦合网络脆弱性的信息网关键环节,不同场景中耦合网络在针对这些元件的攻击下均呈现高脆弱性。保护高关键度信息元件以及对高权重电力节点增加耦合边可有效改善耦合网络脆弱性。

    2018年10期 v.42;No.419 3136-3147页 [查看摘要][在线阅读][下载 494K]
  • 考虑路由策略的电力CPS连锁故障建模及分析

    朱国威;贺瑞娟;田猛;代荡荡;彭祥礼;袁慧;王先培;

    电力CPS的快速发展,对信息网提出了更高的要求,传统电力系统分析方法更多关注孤立的电力网或信息网,缺乏对电力CPS耦合特性的完整认识。为研究信息网对电力CPS连锁故障的影响,首先提出了一种改进的拥塞感知路由算法,以研究不同路由策略对信息网传输效率的影响;然后提出了考虑信息网路由策略的电力CPS连锁故障模型;最后基于所提模型研究了路由策略及路由策略相关参数对电力CPS连锁故障的影响。仿真结果发现,所提改进路由策略可有效减小电力CPS连锁故障发生概率,提高电力系统鲁棒性。

    2018年10期 v.42;No.419 3145-3152页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
  • 电力线载波通信时频混合降噪方法

    杨挺;刘佳林;张亚健;侯昱丞;

    电力线干扰噪声是影响电力线载波通信(power line communication,PLC)传输质量的重要因素,直接降低电网信息物理系统的泛在感知和可靠传输性能。为提高电力线载波通信抗干扰能力,该文提出了一种低压电力线载波信号时频混合降噪方法。通过对电力线载波环境中五种常见噪声建模分析,结合载波调制方式,将载波信号降噪问题分解为信号频域降噪和载波时域降噪两步处理,并提出码元位置校验和幅值补偿操作,最终实现电力信号降噪的目的。仿真实验结果表明,该方法在不同编码模式和信道环境下都具有显著的降噪效果,且有很好的抗信号衰减性能,可有效提升信噪比。

    2018年10期 v.42;No.419 3153-3160页 [查看摘要][在线阅读][下载 598K]
  • 面向高比例户用光伏消纳的储能系统与通信网络协同规划

    张博;唐巍;蔡永翔;王越;陈璐;

    当前大规模户用光伏接入低压配电网已成为必然趋势,然而高渗透率户用光伏并网将引起电压越限等严重的电压问题。在低压配电网中合理配置储能可以有效缓解上述问题,同时信息通信技术是储能消纳光伏的重要保证。针对目前信息系统和物理系统分开进行规划的现状,该文提出了一种基于二层优化模型的协同规划方法对含高比例光伏低压配电网的储能系统与通信网络进行优化配置。上层以年费用最小为目标优化配置储能和无线通信终端,其中储能采用分布式控制策略;下层根据上层的结果进一步对通信拓扑进行优化,提高控制性能的同时降低通信网络的复杂度。通过算例仿真验证了所提信息系统与物理系统协同规划方法的经济性和有效性。

    2018年10期 v.42;No.419 3161-3169页 [查看摘要][在线阅读][下载 618K]

直流输电与直流电网

  • 直流输电系统电子式电流互感器故障统计分析

    阮思烨;王德林;徐凯;徐海军;李凤祁;吕鹏飞;

    随着特高压直流工程建设不断提速,电子式电流互感器在特高压直流输电系统中应用数量逐步增长,故障统计样本不断丰富,暴露出的一系列问题,严重威胁电网安全稳定运行。为掌握电子式电流互感器的运行现状,针对国家电网公司直流工程应用于直流保护系统的电子式电流互感器故障进行统计分析。统计数据表明,电子式电流互感器故障率远高于电磁式电流互感器,光学电流互感器故障率高于光电式电流互感器。根据各故障部件统计数据,结合典型故障分析,总结电子式电流互感器高故障率的原因和薄弱环节,给出薄弱环节提升建议,为后续电子式电流互感器技术的研究和应用提供参考依据。

    2018年10期 v.42;No.419 3170-3175页 [查看摘要][在线阅读][下载 311K]
  • 柔性直流电网线路超高速行波保护原理与实现

    汤兰西;董新洲;施慎行;孔明;邱宇峰;

    柔性直流电网对于灵活消纳大规模可再生能源具有重要意义。柔性直流电网直流线路发生故障时,故障电流增长速度很快且完全不可控,再加上直流断路器难以开断大电流,因此要求直流线路保护必须具有极快的动作速度。文章分析了直流线路发生故障后的故障行波特征,在此基础上提出基于单端量初始行波的保护方案;分析了雷击干扰的行波特征,提出了雷击干扰的快速识别方法,在保证保护动作速度的同时极大地提升保护可靠性。根据所提的线路保护方案,设计并实现了保护装置样机。通过大量测试验证了保护样机的性能。

    2018年10期 v.42;No.419 3176-3186页 [查看摘要][在线阅读][下载 642K]
  • 考虑过渡电阻影响的柔性直流配电系统电流突变量保护

    贾科;王聪博;毕天姝;朱瑞;李猛;李晨曦;

    柔性直流配电系统中,直流故障下,其换流器自身保护的闭锁速度快,有效故障信息极少,系统保护需要高速检测故障。基于有限的故障暂态信号,研究快速、准确识别故障区域的保护是直流配电系统发展的迫切需求。因此,提出了一种适用于多端柔性直流配电系统的暂态量保护。利用直流双极短路故障后的直流电流波形变化特征,计算电流波形曲率并以此为判据,与电流突变量(di/dt)算法相结合,实现不同过渡电阻故障的快速、可靠识别。该保护基于本地测量实现直流线路保护,计算量小,解决了传统电流突变量保护受过渡电阻故障影响无法正确动作的问题。最后,在PSCAD中搭建精细化多端柔性直流配电系统仿真模型,验证了所提出的电流波形曲率保护方法的动作性能,保障了直流配电系统的安全可靠运行。

    2018年10期 v.42;No.419 3187-3196页 [查看摘要][在线阅读][下载 666K]
  • 柔性直流配电网系统操作过电压的研究

    苏宜靖;胡列翔;许烽;裘鹏;周浩;于竞哲;

    操作过电压严重影响着柔性直流配电设备的安全运行,对其产生机理进行研究具有重要意义。以±10 k V柔性直流典型配电网为例,详细分析了交流侧区域、换流器区域和直流线路区域可能发生的各类故障,包括交流单相接地、阀底接地、阀顶接地、阀顶极间短路、桥臂短路、直流断路器误动作、线路单极接地和线路双极短路等故障类型,深入研究了各类操作过电压的产生机理。在系统控制保护和配置避雷器的基础上,详细统计了系统关键位置及设备的最大过电压水平。研究结果可为柔性直流配电网后续绝缘配合的研究提供参考。

    2018年10期 v.42;No.419 3196-3203页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]

国家重点研发计划

  • 基于点估计法随机潮流的输电网多阶段规划研究

    张衡;程浩忠;柳璐;周全;江栗;

    可再生能源出力的随机性和间歇性以及负荷预测误差等不确定因素,给电网规划人员带来了诸多挑战。将点估计法随机最优潮流引入到输电网规划中,以点估计法模拟系统中遇到的不确定因素。针对目前点估计法对线路潮流的约束主要集中在各个估计点向量中的弊端,除考虑各个估计点向量约束外,还计及了线路潮流期望值约束,并以潮流的标准差表征系统线路过负荷风险,在规划模型中考虑了风险控制策略。在此基础上,以投资运行费用之和最小为目标,建立了输电网多阶段规划模型。通过对约束条件的线性化,将原模型转化成了混合整数线性规划形式。最后,以改进的Garver 6和IEEE-RTS 24节点系统对所提模型和方法进行了验证。

    2018年10期 v.42;No.419 3204-3211页 [查看摘要][在线阅读][下载 349K]
  • 风火打捆送出系统动态安全域边界线性近似方法

    刘瑞宽;陈磊;闵勇;侯凯元;夏德明;周莹;赵宇民;贲驰;

    采用电力电子接口的风力发电机动态特性与同步机差异很大,传统的动态安全域(dynamic security region,DSR)边界解析法主要针对电源为同步机的系统,不适用于风电接入系统。基于能量裕度对电源出力的灵敏度,提出了一种风火打捆送出系统DSR边界线性近似的解析方法。建立了适用于机理分析的风火打捆送出系统动态模型。分析了风火打捆送出系统DSR边界的性质,包含暂态功角失稳和暂态电压失稳两个不同的组成部分,分别有不同的线性近似表达式。风电渗透率低时系统失稳模式为暂态功角失稳,DSR边界线性近似的推导过程和传统方法一致。风电渗透率高时系统稳定域边界包含奇异面,失稳模式为暂态电压失稳,基于系统临界稳定时的相切条件推导了临界能量,获得能量裕度对电源出力的灵敏度,并求解DSR边界的线性近似表达式。综合两部分边界获得了完整的DSR边界线性近似。与逐点时域仿真的结果进行了对比,结果验证了上述方法的有效性。

    2018年10期 v.42;No.419 3211-3218页 [查看摘要][在线阅读][下载 402K]
  • 基于随机模型预测控制的分布式能源协调优化控制

    董雷;刘梦夏;陈乃仕;范士雄;蒲天骄;

    配电网中的高渗透率分布式电源出力和负荷功率具有随机性及时变性,难以准确预测,且预测误差随时间延长而增大,进而导致优化控制策略与实际需求偏差较大,为此提出一种基于随机模型预测控制的配电网多源协调优化控制方法。将优化周期内的预测值离散为表征不同状态的场景集,然后以配电网能量损耗期望最小为目标对各场景进行动态滚动优化,精细化协调分布式电源、柔性负荷和无功补偿装置等可控资源,使优化控制过程能够及时、有效地降低配电网不确定性的影响,满足系统实际需求。通过仿真分析,验证所提方法的可行性和有效性。

    2018年10期 v.42;No.419 3219-3227页 [查看摘要][在线阅读][下载 909K]
  • 基于智能模糊决策的光储系统实时调度技术

    邓长虹;张思捷;杨威;姚维为;刘正谊;

    实时电价作为需求侧响应项目之一,能够有效引导电力消费者参与电力市场的运行。在美国PJM电力市场的实时电价机制下,通过模糊控制器对光储联合系统进行实时调度。由于模糊控制器不具备学习能力,因此提出隶属函数变比的概念,并建立以隶属函数变比为优化变量的控制器参数优化模型,并采用智能蜂群算法进行求解。该方法不仅实现了对光储联合系统的实时调度,还能提高系统对光伏的就地消纳能力,并有效降低系统的运行成本。算例分析验证了所提方法的实时性和经济性。

    2018年10期 v.42;No.419 3227-3233页 [查看摘要][在线阅读][下载 824K]
  • 考虑多位置NWP和非典型特征的短期风电功率预测研究

    宋家康;彭勇刚;蔡宏达;夏杨红;王晓明;

    数值天气预报(numerical weather prediction,NWP)是短期风电功率预测模型的主要输入。通常,传统模型只考虑NWP的风速、风向、温度、湿度、压强这5类典型特征,且多数在单位置NWP的基础上建立。因此,为充分利用NWP信息,研究了NWP非典型特征的可用性,并考虑了多个位置的NWP信息。在考虑多位置NWP及非典型特征时,提出了以最大相关-最小冗余原则提取输入变量的预测方法,并和通过主成分分析提取的方法进行对比。结果表明,多位置NWP和非典型特征均包含有效信息,有利于提高预测精度。而在考虑多位置NWP和非典型特征时,以最大相关-最小冗余原则建立的模型比通过主成分分析建立的模型预测精度更高,其均方根误差较只考虑单位置NWP和典型特征时降低了1.84%。

    2018年10期 v.42;No.419 3234-3242页 [查看摘要][在线阅读][下载 672K]
  • 基于拓扑建模的电网故障诊断优化模型

    徐彪;尹项根;张哲;李旭升;

    电网发生故障后,故障元件的快速准确识别是进行故障精确定位乃至系统恢复的首要前提。针对现有电网故障诊断优化模型建模过程繁杂,网络适应性差的问题,提出一种基于拓扑建模的电网故障诊断优化模型。从电网拓扑结构出发,形成系统各元件、保护和断路器的拓扑描述,并根据保护系统的配合逻辑及出口方式,对系统的拓扑信息进行深入挖掘,从整体上对各类保护及断路器的期望状态进行建模,在此基础上综合保护系统动作逻辑错误和信息通信错误对目标函数进行改进,实现优化模型的自动高效建模。算例仿真表明,所提拓扑建模方法能够降低错误告警信息的影响,快速判定故障元件,具有较强的容错性。

    2018年10期 v.42;No.419 3241-3248页 [查看摘要][在线阅读][下载 393K]
  • 光伏直流升压接入系统故障穿越协同控保方法

    贾科;宣振文;朱正轩;杨哲;毕天姝;刘颖;

    与传统交流汇集式光伏电站相比,光伏直流升压接入系统在故障穿越时存在直流母线电压严重上升且系统自身控制策略影响交流保护动作性能问题。根据光伏阵列P-V曲线的单峰特性设计了适用于光伏直流升压接入系统的无通信协调控制方案,实现了故障穿越期间直流母线电压的稳定控制;同时提出系统低穿控制与保护协同方案,在系统故障穿越期间通过换流器主动向电网施加短窗长谐波扰动,从而为所提基于谐波量测的距离保护构造出清晰的动作边界。PSCAD仿真结果表明,所提控保协同方法在保证系统可靠进行故障穿越的同时,能准确识别系统故障工况,场站侧保护在所施谐波扰动窗长内快速动作,有效避免并网逆变器因网侧保护先行跳闸失去同步电源而产生的暂态冲击。

    2018年10期 v.42;No.419 3249-3258页 [查看摘要][在线阅读][下载 744K]
  • 基于PMU量测的智能配电网电压–功率灵敏度鲁棒估计方法

    李鹏;宿洪智;王成山;宋关羽;赵金利;于力;

    配电网中同步相量测量技术的应用对于提高系统电压–功率灵敏度的估计精度具有重要作用。提出了一种基于同步相量量测的智能配电网电压–功率灵敏度鲁棒估计方法。首先,基于同步相量量测的历史数据和实时数据,采用最小二乘方法实现了实时电压–功率灵敏度的精确估计;进一步,考虑功率量测和电压量测均含有不良数据的情况,采用帽子值加权和最小绝对值估计方法相结合的方式,避免了最小二乘方法中删除坏数据的残差判断和迭代过程,提高了计算效率和可靠性,实现了电压–功率灵敏度的鲁棒估计;最后,通过IEEE33节点算例分析证明了所提出算法的正确性和有效性。

    2018年10期 v.42;No.419 3258-3267页 [查看摘要][在线阅读][下载 467K]
  • 基于非侵入式负荷监测的居民用电行为分析

    周明;宋旭帆;涂京;李庚银;栾开宁;

    对基于非侵入式负荷监测的居民用电行为分析方法进行了研究。首先,设计了一种基于滑动窗的事件探测算法,并以负荷电流奇次谐波幅值为特征建立负荷特征库,提出基于Adaboost的BP神经网络负荷识别算法,集成多个BP神经网络以提高识别准确率。然后,利用负荷识别结果对用户总功率信号进行分解,得到各个电器具体的用电信息,并结合分时电价,得到居民用电行为的详细分析结果。最后通过实际居民用户数据验证所提方法的有效性,并从家庭节能和需求侧管理两个方面给出了优化用电建议。研究成果对实现居民用户与电网友好互动提供了决策支持。

    2018年10期 v.42;No.419 3268-3276页 [查看摘要][在线阅读][下载 588K]
  • 考虑绝缘老化和油色谱监测数据的变压器动态故障率模型

    韩赛赛;刘宝柱;艾欣;张爽;

    为深入研究变压器内部潜伏性故障率与绝缘老化的定量关系,提出考虑绝缘老化和油色谱监测数据的变压器动态故障率模型。文中首先分析绕组热点温度和绝缘纸含水量对绝缘老化的综合加速作用,并根据变压器绝缘寿命和状态转移速率的负相关关系,求出能够综合反映变压器健康状况和运行工况的时变状态转移速率。然后考虑变压器修复的影响,并基于马尔科夫状态转移过程,求出变压器运行在各状态下故障率的时域公式。最后与传统马尔科夫模型作比较,结果表明该文模型不但能够反映内部潜伏性故障的发展过程,而且可以量化维修对变压器故障率的影响,以此给变压器维修策略的选择与制定奠定科学的理论基础。

    2018年10期 v.42;No.419 3275-3282页 [查看摘要][在线阅读][下载 484K]
  • 考虑通信故障的直流微电网多储能荷电状态动态均衡策略

    米阳;李战强;刘红业;吴彦伟;宋根新;苏向敬;李振坤;

    为实现直流微电网中分布式储能单元荷电状态(state of charge,SOC)均衡以及负荷功率的动态分配,提出新的下垂控制策略。首先,通信正常时,根据SOC分担负荷功率动态调节下垂控制参考电压来协调分布式储能(distributed energy storage,DES)。其次,无通信条件下提出基于Metropolis准则自适应调节下垂系数的控制方法,在无通信情况下自适应调节负荷功率分配。然后,给出了两种工作条件下控制策略的平滑切换方法,保证切换前后系统安全稳定运行的同时依然有效的实现负荷功率均衡分配。最后,通过Matlab/Simulink仿真对本文控制策略进行验证。

    2018年10期 v.42;No.419 3282-3290页 [查看摘要][在线阅读][下载 581K]

电力市场

  • 输配电价改革对省级电网投资的影响及动态评估方法

    黄晨洋;严正;杨火明;韩冬;贠靖洋;杨建林;

    作为我国新一轮电力体制改革的重点内容,输配电价改革将深刻影响电网公司运营的投资和规划等诸多方面。首先根据输配电价改革的政策方案,建立了省级电网输配电价的核算模型。在此基础之上,提出一种基于系统动力学模型的输配电价改革对电网投资影响的动态评估方法。该方法综合考虑了电网投资评估、电网规划模式和政府监管政策3个方面的影响因素,建立了输配电价与电网投资容量随时间演变的模型,并建立了二者之间因果反馈的量化关系。基于案例仿真计算,量化分析了输配电价改革对省级电网投资的影响及其各种影响因素。

    2018年10期 v.42;No.419 3291-3298页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
  • 基于电力交易用户最优特征子集的售电套餐推荐方法

    曲朝阳;冯荣强;曲楠;刘耀伟;颜佳;曲翀;

    针对电力市场用户群庞大,交易过程中售电套餐选择困难的问题,提出一种基于电力交易用户最优特征子集的售电套餐推荐方法。首先,定义了电力交易用户最优特征子集,并设计基于加权递增项目覆盖率最优子集的发现算法,合理地从海量交易用户中筛选出最优用户特征子集。然后,提出一种基于属性相关的售电套餐相似性计算方法,通过聚类和确定套餐属性权重的方式计算套餐相似度,得到套餐项目的相似度矩阵。最后,基于最优特征子集和相似度矩阵实现了售电套餐的精准推荐。实验验证表明了电力交易用户最优特征子集的有效性和所提推荐算法的准确性。

    2018年10期 v.42;No.419 3298-3305页 [查看摘要][在线阅读][下载 496K]
  • 充放电不确定性响应建模与电动汽车代理商日前调度策略

    朱兰;刘伸;唐陇军;王吉;黄超;

    合理调度电动汽车充放电参与电力系统辅助服务,建立了电动汽车用户充放电不确定性响应模型,用充放电潜力和响应波动程度描述电动汽车用户提供响应随经济激励水平变化的规律。日前调度中,电动汽车代理商根据电力公司发布的次日需求响应时段和用户申报意愿,结合用户侧不确定性响应行为,以净收益期望最大优化决策方案。电力公司对各时段代理商的投标容量和报价统一出清,代理商根据出清结果更新决策方案并与选择用户形成日前响应合同,基于此构建以电动汽车代理商为主体的决策模型。算例分析表明,对电动汽车用户的不确定性响应建模能为代理商参与需求侧竞价提供有效的决策信息,减小代理商投标和制定实际调度方案时的决策风险,提高充放电响应参与辅助服务的实施效果。

    2018年10期 v.42;No.419 3305-3317页 [查看摘要][在线阅读][下载 509K]
  • 高比例光伏电能产消群电力需求响应机制设计

    吉斌;莫峻;谭建成;

    为实现配电侧高比例光伏电能的高效消纳,设计了一种基于弹性电价的电力需求响应机制。从光伏电力产消群(简称产消群)经济效益角度出发,提出了二次型产消者响应电量条件。为了描述产消者响应的不平衡电量对不同时刻的电力需求影响,定义了自弹系数和互弹系数。根据分时电价响应模型,将供用电不平衡量与电价耦合,构建产消群弹性电价模型,同时考虑了环境效益补贴。给出了以各产消者为主体的多边电力互济交易流程。算例分析表明,所提机制能够为高比例光伏电能产消群带来经济效益,对降低产消群实时发、用电的不平衡电量具有一定作用。

    2018年10期 v.42;No.419 3315-3323页 [查看摘要][在线阅读][下载 575K]

电力系统

  • 藏中电网系统级动态协调控制方案研究

    岳雷;薛安成;贺庆;孟洪民;于强;崔洁豪;毕天姝;杨奇逊;

    藏中电网因其特殊的地理环境约束,具备典型的"大机小网"和"大直流、小系统、弱送受端"特性。此外,随着光伏等高随机性新能源比重的增加,频率稳定问题已成为系统主要运行风险。基于藏中电网模型,分别分析藏中电网在典型故障下的频率稳定特性,以及藏中电网内发电机组调速器参数对系统频率稳定性的影响。基于分析结果,针对藏中电网跳机故障,设计系统级协调控制系统方案,提出调速器在线PID参数优化调整、直流调制与切负荷相结合的藏中电网频率协调控制策略,对藏中电网的安全生产运行具有较好的实际指导价值。

    2018年10期 v.42;No.419 3323-3329页 [查看摘要][在线阅读][下载 1209K]
  • 基于轨迹特征根的系统暂态稳定判断与扰动类型筛选方法

    袁优;康积涛;王德林;潘志豪;李峰;赵亚鑫;

    为了解决系统暂态稳定性判断的准确性以及扰动类型筛选的快速性问题,提出了一种基于轨迹特征根数据的暂态稳定性筛选方法。该方法建立了高阶系统的线性化模型,该模型考虑励磁和调速系统等主要元件对线性化模型的影响。励磁系统和调速系统模型利用拉普拉斯逆变换实现在非平衡点处的线性化处理。接着,提出一种基于扰动后轨迹特征根波动方差的扰动类型识别方法,该方法引用方差对扰动后的轨迹特征根数据计算振荡和离散程度,并以此量化指标,根据波动方差值识别扰动类型。最后通过算例,验证了文中设置的扰动类型与识别的结果基本一致。

    2018年10期 v.42;No.419 3330-3338页 [查看摘要][在线阅读][下载 960K]
  • 利用快速S变换及2DPCA的同调机组识别

    王涛;杨越;仲悟之;顾雪平;胡潇予;孙舶皓;

    提出一种基于快速S变换及二维主成分分析法(2DPCA)的机组同调识别方法。根据相量测量装置测得的电气运行变量计算得到机组实时功角信息,采用快速S变换将每台发电机的功角信号转换为时频特征模值矩阵,用2DPCA提取矩阵特征指标,并利用自组织神经网络实现机组同调分群。IEEE-39节点系统和加纳实际电网系统算例表明,该方法能够很好消除噪声影响,充分提取功角信息时频域特征,准确识别系统机组同调性。

    2018年10期 v.42;No.419 3339-3346页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
  • 多变量风电机组功率曲线建模与监测研究

    郭鹏;刘琳;

    功率曲线能够反映风电机组的发电效率和运行状态,采用运行数据对其进行建模和监测能够及时发现机组运行异常和性能劣化。国际标准IEC61400-12-1中的比恩斯方法,仅将风速作为功率的影响因素且采用风速分区求风速功率平均值,建模精度较低。详细分析了影响风电机组风能捕获的因素,并将其作为功率曲线模型的输入变量。采用适合随机数据建模的Cholesky分解改进高斯过程方法建立多变量功率曲线模型,并进行了验证。引入序贯概率比检验方法,在监测阶段分析和捕捉模型预测功率残差的异常变化,并及时发出机组运行异常报警,然后通过机组自身数据纵向比对和不同机组之间数据横向比对,分析排查确定风电机组运行异常原因。以安徽某风电场1.5 MW实验机组为例,采用所提方法及时准确发现了由于风速计故障导致的机组发电性能异常,验证了所提方法的有效性。

    2018年10期 v.42;No.419 3347-3354页 [查看摘要][在线阅读][下载 510K]
  • 多机电力系统非线性自适应L_2增益分散励磁控制

    谷志锋;孙晓云;余志强;朱长青;

    为提高多机电力系统电压稳定恢复能力;克服外部干扰及模型不确定性对励磁控制的影响,提出了一种新的非线性自适应L_2增益分散励磁控制方法,解决了由非仿射模型结构、参数不确定及外部扰动所造成的多机励磁系统分散稳定控制困难的问题,且在反演设计过程中不需要多次考虑耗散不等式,给出的控制律不包含变量微分项,更便于工程实际应用。最后利用Matlab/Simulink进行了仿真验证,并与常规AVR+PSS控制进行了对比。仿真结果表明新的控制方法可以加快电力系统电压稳定速度,提高强励能力,降低不同区域间联络线功率波动,有效抑制参数不确定和外部干扰的影响。新方法更有利于提高电力系统暂态稳定控制能力。

    2018年10期 v.42;No.419 3355-3360页 [查看摘要][在线阅读][下载 413K]
  • 抑制恒压恒频逆变器输出电压谐波的改进前馈策略

    苗德根;侯世英;王永胜;廖磊;孙韬;

    前馈控制能够预测输出随扰动变化的规律,使输出偏差产生之前即被纠正,将其应用于恒压恒频逆变器可以抑制负载电流对输出电压的影响。比例微分前馈能够完全补偿基于模拟电路控制的逆变器负载电流扰动,使之获得良好的输出电压波形,然而,在基于数字电路控制的恒压恒频逆变器中,比例微分前馈不能纠正负载电流谐波通过控制延时环节产生的输出电压谐波,甚至放大该谐波,恶化输出电能质量。以单相LC滤波的恒压恒频逆变器为研究对象,建立了数字电路控制的逆变器s域模型,揭示了逆变器带非线性负载输出电压总谐波畸变率升高的机理,从阻抗模型的角度分析了比例微分前馈控制造成谐波放大的原因,据此提出了基于多谐振控制器的前馈策略,并给出前馈环节参数设计方法。实验结果验证了所提改进前馈策略的可行性,以及在抑制输出电压谐波方面的优越性。

    2018年10期 v.42;No.419 3361-3368页 [查看摘要][在线阅读][下载 743K]
  • 改进Y源并网逆变器的能量成型控制策略

    冉岩;刘鸿鹏;刘宽;王卫;

    改进型Y源并网逆变器作为非线性系统,在并网控制中若采用传统PI控制则存在鲁棒性较差、调节速度慢等问题。为此提出采用端口受控哈密顿(port-controlled Hamiltonian,PCH)模型和能量成型的控制方法,从能量的角度研究改进型Y源并网逆变器的控制问题。通过状态平均法将改进型Y源并网逆变器模型转化为PCH模型,同时根据功率等级确定系统的平衡点,进而设计系统的控制器参数;并引入自适应控制,补偿耦合电感漏感带来的直通占空比损耗问题。最终,为了验证所提能量成型控制方法的有效性,搭建了一台200W的基于TMS320F2812的实验样机。

    2018年10期 v.42;No.419 3369-3376页 [查看摘要][在线阅读][下载 666K]
  • 光伏集群逆变器的谐振机理及抑制技术研究

    万庆祝;张翃帆;张学哲;孙健;

    光伏集群式发电能够提高光伏电站的发电效率,但是光伏集群逆变器并网后会产生谐振,影响电力系统安全稳定运行。为了保证电网供电可靠性,研究了光伏集群系统的谐振产生机理,并对谐振特性进行分析,提出了电容电流前馈与逆变器侧电流反馈控制和RC型全局谐振抑制相结合的控制策略,对光伏集群系统进行谐振抑制。通过仿真和实验验证控制方法的有效性,实验结果表明谐振可以被有效抑制,光伏集群系统可以安全稳定地接入电网,保证供电可靠性。

    2018年10期 v.42;No.419 3377-3384页 [查看摘要][在线阅读][下载 882K]
  • 一种中性线串接电容的LC耦合型配电网静止同步补偿器拓扑结构

    罗培;黄强;陈跃辉;周冠东;王伟能;

    在对三相四线制低压配电系统电能质量问题进行综合治理时,为减少开关模块的电压应力和损耗,并提高补偿装置性价比和可靠性,提出一种新型中性线串接电容的LC耦合型配电网静止同步补偿器(LC-coupling static synchronous compensator,LC-DSTATCOM)。该新型补偿器在三桥臂逆变器并网支路上串联电容器,使得并网支路上基波阻抗呈容性,可以降低直流电容电压,从而减小绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的开关应力和损耗,降低系统运行成本;在直流侧电容负极端至中性线之间串接一个小型交流电容,可以通过分流作用使零序电流在负载侧和逆变器之间形成一个回路,这样就能显著减少流回电源侧的零序电流,从而达到补偿零序电流的目的。对所提出的拓扑结构进行了详细的分析和建模,并讨论了相关的参数设计。最后,仿真和实验结果验证了所提拓扑结构的正确性和有效性。

    2018年10期 v.42;No.419 3385-3392页 [查看摘要][在线阅读][下载 2006K]
  • 基于无监督极限学习机的用电负荷模式提取

    王德文;周昉昉;

    能源互联网的建设及发展使得用能端数据不断积累,充分利用用电信息,挖掘典型的用电负荷模式,是协调规划能源互联网并为其用户提供个性化服务的基础。用电负荷模式的提取通常以对负荷曲线进行聚类分析为基础,作为聚类算法输入的负荷曲线特征对聚类效果影响较大,高维输入容易使传统聚类算法表现不佳,对负荷曲线特征进行优化选取成为了一个重要问题。提出一种基于降维的负荷曲线聚类方法,首先用无监督极限学习机对原始负荷序列数据集进行低维嵌入,然后采用k-means算法对提取的低维特征进行聚类。给出了采用无监督极限学习机结合k-means方法进行负荷模式提取的具体流程。通过算例对比了传统k-means、其它降维算法加k-means与所提方法,实验结果证明所提方法聚类效果更好且效率较高,区分出的负荷曲线类别更能反映实际规律,得到的不同典型负荷曲线之间差异性更大。基于无监督极限学习机的聚类方法因其有效性可应用到用电负荷模式提取过程中。

    2018年10期 v.42;No.419 3393-3400页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
  • 面向含多种用户类型的负荷曲线聚类研究

    王帅;杜欣慧;姚宏民;王凤萍;

    传统聚类算法在进行负荷曲线聚类时,存在不易选取初始聚类中心、需人为确定最佳聚类数、收敛速度慢等问题,并且当负荷数据中含有较多的用户类型时,其聚类效果往往较差,针对以上问题,以密度峰值聚类为基础,提出一种面向多种用户类型的负荷曲线聚类优化算法。该算法通过类间优化与类内优化的方式,实现了数据集的全局扩散与局部收敛,增强了数据的可分性,且具备一定的自愈优化能力。实验选用轮廓系数(silhouette coefficient,SC)作为聚类有效性评价指标,在国内外不同负荷数据集中进行算法的性能测试与参数摄动下的稳定性测试。结果表明该算法在面向含有多种用户类型的负荷数据集时,能够显著提高聚类有效性与鲁棒性,可为电力咨询、精准购电、负荷管理等辅助服务提供决策性信息。

    2018年10期 v.42;No.419 3401-3412页 [查看摘要][在线阅读][下载 832K]
  • 中压架空线开关配置三阶段优化算法

    廖一茜;张静;王主丁;张永斌;

    分段开关优化问题属于非线性、不可微的组合优化问题,为此提出了一种新的启发式算法以解决中压架空线开关优化配置问题。文中模型构造了包含两个供电可靠性指标的多目标函数,即将系统平均停电持续时间(system average interruption duration index,SAIDI)和缺供电量(expected energy not supplied,EENS)归一化后相加,并设置了可靠性指标最小提升效果和最大开关费用等约束。阐述了开关位置灵敏度最大的单开关定位通用指标,并据此提出了中压架空线开关配置三阶段优化算法。第一阶段根据馈线段有/无联络,快速直观定位合理或优化的开关候选安装位置;第二阶段逐一确定各分段开关的初始安装位置;第三阶段采用迭代方法进一步优化调整新增开关的安装位置。算例验证了三阶段优化算法的合理性。

    2018年10期 v.42;No.419 3413-3419页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
  • 配电网的剩余供电能力实用模型

    甄国栋;高新智;于树刚;郭伟;李思岑;祖国强;

    配电系统剩余供电能力(RSC)给出了在节点负荷不需要减少的前提下,配电网可利用的供电潜力,由于该指标不需要切减已有负荷,因此更能指导实际运行。已有的RSC模型没有考虑网络重构,对已有模型进行改进,得到了合理考虑网络重构,能够优化分段开关和联络开关位置的实用剩余供电能力模型,并证明了该模型能进一步优化配电网开关分布,并充分发挥配电网的供电潜力。首先,介绍了RSC的定义、已有的模型和应用场景;其次,改进已有的RSC模型,得到更完善的实用剩余供电能力模型(RSCp),阐述其应用场景,并给出了求解方法;再次,推理说明了该模型比已有RSC模型更能深入挖掘配电网的供电潜力;最后,结合算例说明文中模型的实用性和正确性。文中论证了较为完善的配电系统剩余供电能力模型,能够优化分段开关和联络开关的选取策略,更适合指导电网运行,有利于高效利用配电网的供电潜力、提高资产利用率。

    2018年10期 v.42;No.419 3420-3432页 [查看摘要][在线阅读][下载 437K]

高电压技术

  • SF_6/N_2混合气体用于GIS母线的研究与应用

    周安春;高理迎;冀肖彤;张民;

    GIS母线使用SF_6/N_2混合气体主要考虑气体的绝缘性能,已有研究成果表明,使用SF_6/N_2混合气体替代纯SF_6气体可显著降低SF_6使用量,在不降低绝缘性能的前提下减少温室气体使用量,但国内尚未在GIS上进行工程应用。国家电网公司响应国家节能减排号召,组织开展了SF_6/N_2混合气体用于GIS母线的研究工作,包括混合比、在运GIS母线替换为SF_6/N_2混合气体的适应性研究等,确定了SF_6/N_2混合气体GIS母线可采用统一的30%混合比,多个产品已通过型式试验和新产品技术鉴定,并在8座变电站开展了工程试用,为实现混合气体在GIS母线的推广应用奠定基础。

    2018年10期 v.42;No.419 3429-3435页 [查看摘要][在线阅读][下载 571K]
  • 1000 kV特高压交流线路用RTV绝缘子表面涂层老化分析

    胡建林;钟睿;刘泽辉;李洋洋;蒋兴良;

    RTV绝缘子凭借其优良的憎水性能和防污闪特性,广泛应用于我国电力系统输电线路中。选取河南地区1000 k V特高压交流线路中运行3 a的RTV绝缘子进行试验,从绝缘子表面检查、憎水性、憎水迁移性、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析(TG)等方面分析了运行环境对RTV绝缘子表面涂层老化的影响。结果表明:RTV绝缘子运行3 a后,涂层出现起皮、脱落等现象,表面涂层憎水性保持HC1~HC3水平,在迁移96 h后涂层憎水性保持HC3等级。结合FTIR和TG手段发现,运行应力造成了RTV涂层中硅橡胶长链、基团交联程度和无机填料含量的下降。最后根据试验结果讨论了绝缘子伞型结构、悬挂方式对涂层老化的影响。

    2018年10期 v.42;No.419 3436-3443页 [查看摘要][在线阅读][下载 545K]
  • 利用地网自身回流的大型接地网冲击接地电阻测试方法

    蒙泳昌;张波;王森;李志忠;

    冲击接地电阻是接地网的一项重要指标。由于特高压变电站接地网面积大,传统的接地网冲击测试难以进行。提出了一种接地网的冲击接地电阻试验方法,基于冲击电流有效散流面积较小的原理,该方法将注流点与回流点布置在待测接地网内,利用接地网自身作为回流极,以30°夹角法布置参考点测量注入点的冲击地电位升以得到接地网的冲击接地电阻。通过计算冲击下回流点与注入点之间的导通阻抗、注入点周围的电流分布和注入点地电位升,论证了所提出的试验方法的有效性,并进一步讨论了不同回流点和注入点位置、土壤电阻率、接地网材料等因素对测试结果的影响以及电压参考点的选择。分析表明,对边长大于100 m的接地网,进行冲击接地电阻测试时,可以将回流点布置在待测地网上,并按照30°夹角法选择电压参考点以补偿回流点的影响。该方法大幅缩短了电流引线,减小了测试回路的回路阻抗,间接提高了冲击发生器的输出能力,显著减少了大型接地网冲击试验的准备工作量。

    2018年10期 v.42;No.419 3444-3450页 [查看摘要][在线阅读][下载 345K]
  • 变压器油纸绝缘沿面放电缺陷发展特征及阶段识别方法

    李刚;汪可;张书琦;赵志刚;李金忠;程涣超;遇心如;王永强;谢军;周天春;

    沿面放电是变压器油纸绝缘最常见的一种局部放电形式。采用恒压法对油纸绝缘沿面放电缺陷进行长期加压试验,通过分析沿面放电过程中的放电特征量、放电图谱以及扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)微观特征,提出沿面放电阶段可划分为3个典型阶段:放电起始阶段(S1)、放电发展阶段(S2)以及放电预击穿阶段(S3)。S1阶段放电相位主要分布于30?~90?和210?~270?,放电量不超过100 p C;S2阶段相位主要分布于0?~160?和180?~330?,放电量达到3000 p C;S3阶段放电相位几乎覆盖满第二、四象限,放电分布在0?~360?区间,放电量略微增大至3500 p C。微观形貌结果表明,随着放电程度加深,绝缘纸板纤维逐渐被打断、聚合,纤维排列杂乱化加剧,纸板表面碳化带向电极外侧延伸,同时宽度变大。在沿面放电的发展过程中,Hn(φ)图谱的偏斜度ks(10)(ks-)以及陡峭度uk(10)(uk-)的变化呈不规则的"U"型结构,峰值数peaksn(10)(peaksn-)随着放电程度加深逐渐增大。通过采用带特征选择的遗传优化支持向量机算法,对不同放电发展阶段的27维PRPD统计特征量进行了识别,结果表明该算法可以对沿面放电阶段进行准确识别,并且较模糊k近邻分类器和人工神经网络具有更高的识别率。

    2018年10期 v.42;No.419 3451-3458页 [查看摘要][在线阅读][下载 773K]

  • 特约主编寄语

    高昆仑;郭庆来;刘东;

    <正>信息物理系统(cyber-physical systems,CPS)是实现计算、通信以及控制技术深度融合的系统。电网作为世界上最大的人工系统,同时也是较早开展信息化和自动化的工业系统。随着电网中信息空间与物理系统的不断融合,探索电网信息物理系统(power grid cyber-physical systems,PGCPS)分析与控制的基础理论与方法是未来重要的研究课题。而现有分析控制方法主要关注信息空间或物理系统本身,难以揭示二者交互影响所诱发的叠加风险,未能挖掘二者融合作用

    2018年10期 v.42;No.419 3099-3100页 [查看摘要][在线阅读][下载 96K]
  • 下载本期数据