电网技术

交直流互联电网仿真

  • 高压直流输电系统功率速升特性分析与提升能力计算方法研究

    索之闻;李晖;于钊;刘明松;李俊霖;盖振宇;谢珍建;

    直流功率调制常用于改善交直流互联电力系统的运行稳定性。针对未来多直流区域可能存在直流功率快速提升的技术需求,分析了直流功率速升后的交直流系统特性,对比了不同直流送受端交流系统强度对直流功率提升能力的影响,指出了直流功率速升的限制因素。然后从交直流系统的稳态模型出发,推导了各主要变量的关系,并在此基础上,考虑直流实际控制系统,提出了一种高压直流输电系统快速功率提升能力计算方法。最后,在MATLAB仿真平台编写了程序代码,同时在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了相应电磁暂态仿真模型,通过比对程序计算和仿真,结果表明所提算法能够在保证运算精度的前提下,提高直流快速功率提升能力计算的求解速度,可以为实际电网的调度运行提供参考。

    2018年12期 v.42;No.421 3833-3841页 [查看摘要][在线阅读][下载 485K]
  • MMC-HVDC换流站电流波动抑制策略研究与仿真分析

    陈继开;张程;王振浩;李国庆;辛业春;董飞飞;

    在交流系统不对称的情况下,模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)阀侧交流电流会出现基频负序分量,可能导致过流使系统闭锁或停运,同时MMC内部电流会出现2倍频零序分量,导致直流系统电流的2倍频波动。为了抑制交流三相不对称引发的MMC交、直流侧的电流波动,通过分析交流不对称条件下的MMC数学模型,提出一种基于通用控制器(universal controller,UC)的换流站电流波动抑制策略。通过对所提出的通用控制器与二阶谐振控制器(second-orderresonantcontroller,SORC)控制效果的对比分析,理论证明采用UC作为电流控制器的MMC闭环系统具有控制精度高、稳定性好且结构简单的优势。利用RT-LAB仿真平台,建立双端31电平MMC-HVDC输电系统模型,对所提控制策略进行有效性验证。仿真结果表明,在交流系统不对称条件下,该文所提控制策略能够有效抑制MMC交、直流侧的电流波动,保证阀侧交流电流的对称性与直流系统的稳定性,提高MMC系统的运行能力。

    2018年12期 v.42;No.421 3842-3849页 [查看摘要][在线阅读][下载 1051K]
  • 特高压直流配套稳控系统的典型试验方法与应用

    付磊;李卫良;

    特高压直流输电安全稳定控制系统(简称稳控系统)的试验研究,主要是针对稳控系统与直流控制保护系统(简称直流控保)的信息交互、直流故障判据及损失量计算、系统发生直流故障或联络线路N-2故障等大功率扰动后包括切机、直流调制等稳控策略的协调配合等方面进行功能验证。介绍了目前稳控系统试验研究现状,提出了模块化建模方法,该建模方法将交直流混合网络的外部系统简化成REI节点,并对送端发电机群进行同调判别和等值聚合处理,以模块化设计降低仿真计算的粒度,提高并行计算的加速比和处理器的使用效率,以适应涵盖直流协控与精准切机等稳控措施在内的系统保护技术的大型在环试验需求。基于该方法对直流控制保护系统功能进行仿真建模,实现RTDS与被试稳控系统的接口,搭建特高压直流配套稳控系统的RTDS仿真试验平台,利用该平台对鲁固特高压直流工程开展稳控策略研究和系统功能验证,仿真试验结果验证了该典型方案的有效性。

    2018年12期 v.42;No.421 3850-3856页 [查看摘要][在线阅读][下载 1147K]
  • 基于频率特性的交直流系统次同步振荡分析

    邓俊;苏懿;刘坤雄;彭书涛;袁丽丽;阳育德;

    针对交直流系统拓扑结构变化频繁造成的次同步振荡模态变化不易确定的问题,提出了一种基于频率特性的交直流次同步振荡仿真分析方法。首先通过戴维南等值原理得到待研究系统的等值系统,搭建相应的仿真模型,然后结合分割等值阻抗与谐波阻抗测量的方法得到系统阻抗的频率特性曲线,最后根据振荡原理对系统进行次同步振荡分析。该方法简单有效,计算过程直接、明确,能准确地对系统进行次同步振荡分析。并在IEEE次同步振荡第一标准模型和单机HVDC系统进行了仿真分析,验证了所提出方法的有效性与精确性,最后通过西北某直流输电系统实例来呈现该方法用于复杂交直流系统的潜力。

    2018年12期 v.42;No.421 3857-3863页 [查看摘要][在线阅读][下载 417K]
  • 基于序分量移频变换的三相交流系统宽频域电磁暂态仿真

    宋炎侃;陈颖;黄少伟;于智同;夏越;魏巍;

    随着电网暂态过程复杂度逐步提升,传统交流系统机电暂态仿真和电磁暂态仿真程序逐渐无法满足仿真精度和效率需求。该文在移频分析基础上,提出一种面向三相对称交流电网的序分量移频仿真方法。且特别提出了在节点分析框架下的CP-SCSFA模型,结合相/序分量移频分析模型,实现了三相对称交流系统的序分量移频分析仿真。通过IEEE 39节点算例测试表明,所提模型和算法支持具备较宽的仿真步长选择范围,较传统电磁暂态仿真、传统移频仿真和机电暂态仿真具备显著的仿真精度和效率优势。

    2018年12期 v.42;No.421 3864-3872页 [查看摘要][在线阅读][下载 650K]
  • 基于自适应移频分析法的Voltage-Behind-Reactance异步电机多时间尺度暂态建模与仿真

    夏越;陈颖;宋炎侃;秦艳辉;

    为满足对电力系统多时间尺度暂态过程准确、快速仿真的需要,提出了一种基于自适应移频分析法的voltage-behind-reactance (VBR)异步电机多时间尺度模型。首先,基于希尔伯特变换,将传统电气信号转换为相应的解析信号;进一步,引入灵活的移频变换,利用解析信号构建异步电机暂态仿真模型。这样,移动频率成为可调节的模型参数。所提出的电机模型通过设置不同的移动频率,能够同时实现准确的高频暂态过程仿真和高效的低频暂态过程仿真。当移动频率等于零时,该模型与传统电磁暂态电机模型等价,可刻画高频暂态过程。当移动频率等于系统基波频率时,该模型适用于大步长仿真,获得低频暂态包络曲线。仿真结果表明,所提出的模型可实现准确和高效的异步电机多时间尺度暂态仿真。

    2018年12期 v.42;No.421 3872-3881页 [查看摘要][在线阅读][下载 792K]
  • 模块化多电平换流器时间尺度变换建模和仿真

    姚蜀军;黄闻而达;韩民晓;李昊;

    模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的高电平数限制了电磁暂态仿真的速度,提出一种基于时间尺度变换的MMC快速电磁暂态模型。时间尺度变换的主要特点是利用单相实数信号构造解析信号,然后利用解析信号的旋转特性,进行二维坐标系旋转变换,降低原信号频率实现大步长仿真。时间尺度变换按相进行,避免了Park变换三相不对称时的倍频问题。结合时间尺度变换原理和MMC开关函数,分别建立了时间尺度变换后二维旋转坐标系下MMC单个子模块和桥臂戴维南等值的大步长仿真模型,编程开发了相应模型并与PSCAD/EMTDC中搭建的MMC详细模型进行了对比分析,验证了文中方法的有效性和模型的高效性。

    2018年12期 v.42;No.421 3880-3890页 [查看摘要][在线阅读][下载 678K]
  • 基于ADPSS的含背靠背MMC-HVDC系统的交直流电网机电-电磁混合仿真研究

    蔡普成;向往;彭红英;穆清;文劲宇;

    基于模块化多电平换流器的背靠背柔性直流输电系统(back to back modular multilevel converter based high voltage directcurrent,Back-to-BackMMC-HVDC)可实现区域电网的异步互联,提高电网可靠性。为更好地研究背靠背MMCHVDC接入后的交直流系统互耦特性,需建立兼顾区域电网仿真效率与精确模拟MMC-HVDC系统动态特性的交直流混合模型。研究了MMC-HVDC运行原理与控制策略,基于电力系统全数字仿真装置(advanceddigitalpowersystem simulator,ADPSS)搭建含背靠背MMC-HVDC系统的交直流电网机电-电磁混合模型。通过仿真对比,验证了上述MMC-HVDC电磁暂态模型及其控制系统的正确性;基于混合模型进行了交直流电网机电-电磁混合仿真研究,并与对交流大电网进行等值简化后的纯电磁模型进行对比分析。结果表明,与将交流电网等效为理想电压源加等值阻抗的纯电磁暂态模型相比,混合仿真模型可更好地体现交流系统特性,更贴近实际工程,为研究交直流互联电网提供了较好的参考。

    2018年12期 v.42;No.421 3888-3894页 [查看摘要][在线阅读][下载 716K]
  • 基于HYPERSIM的直流输电系统数模混合仿真接口技术研究

    董鹏;朱艺颖;郭强;张剑云;胡涛;刘翀;王薇薇;邱威;黄少锋;

    数模混合仿真接口技术是实现直流输电数模混合仿真的关键技术。该文基于HYPERSIM研究了直流输电系统数模混合仿真模型中的数字侧接口、数模混合接口和直流控保装置侧接口。对数字侧接口的软件配置方法进行了详细研究,针对超级并行计算机提出了优化的解耦和优化的子任务映射方法,确保直流控保装置接入后数模混合仿真系统以50μs的仿真步长实时仿真。研究了电气量模数转换和光纤数字协议通信两种数模混合仿真接口技术,并对其转换原理、同步方式和延时进行了详细研究,信号的单向传输过程均有1个步长的延时,该延时不影响直流系统的响应特性,无需进行补偿。研究了适用于数模混合仿真的直流控保装置的接口配置方式。建立了直流输电系统数模混合仿真模型,通过仿真试验表明该接口技术的有效性。该接口技术可推广应用至接入物理控制器的FACTS、风机等数模混合仿真系统。

    2018年12期 v.42;No.421 3895-3902页 [查看摘要][在线阅读][下载 542K]
  • 多端柔性直流输电系统数字物理混合仿真技术

    辛业春;王威儒;李国庆;王朝斌;江守其;杨洋;

    为解决功率接口所引起的稳定性下降问题,提出一种基于阻尼阻抗功率接口算法的多端柔性直流输电系统数字物理混合仿真方法。根据阻尼阻抗法开环传递函数特性,得出阻尼阻抗与物理仿真系统等效阻抗匹配原则。分类讨论并计算不同工况下物理仿真系统的等效阻抗,实现对阻尼阻抗的实时匹配,进而提升数字物理混合仿真系统的稳定性与精确性。提出了一种针对直流电压接口的延时补偿方法,解决功率接口延时补偿问题,降低接口延时带来的仿真误差。搭建了四端柔性直流电网数字物理混合仿真平台验证所提出的接口算法,对混合系统进行不同工况下的仿真试验,结果表明,所提出的数字物理混合仿真方法可以对接口延时进行高效补偿,在传输功率变化、换流站闭锁等情况下可以保证系统稳定运行。

    2018年12期 v.42;No.421 3903-3909页 [查看摘要][在线阅读][下载 659K]

国家重点研发计划

  • 基于两输入/输出闭环传函的PMSG网侧变流器次同步频率分量响应特性分析

    李景一;毕天姝;张鹏;

    永磁直驱风电场发生次同步振荡时,由于风机变流控制系统对馈入的次同步频率分量的响应作用,会产生多个次/超同步频率电压,幅值过高时甚至影响风场的电能质量及动态无功补偿装置等的正常运行。采用两输入两输出(TITO)闭环传递函数方法揭示了直驱风电场次/超同步频率电压的产生机理及其解析计算方法。首先,针对永磁直驱风机并网系统,推导其两输入两输出闭环传递函数。在此基础上,分析变流控制系统参数及交流系统参数对响应特性的影响,并与采用单输入单输出闭环传递函数及开环传递函数所得分析结果对比,结果表明TITO闭环传递函数更准确地体现变流控制系统次同步频率分量响应特性,计算电压幅值更准确。最后采用时域仿真方法验证了次/超同步频率电压的存在以及参数变化对电压幅值的影响。

    2018年12期 v.42;No.421 3910-3919页 [查看摘要][在线阅读][下载 523K]
  • 抽水蓄能机组复杂空载工况增益自适应PID控制

    赵志高;周建中;张勇传;李超顺;许颜贺;郑阳;

    针对抽水蓄能机组低水头空载工况频率易波动、常规PID控制对不同水头空载工况适应性不强及现有用于控制参数优化的抽水蓄能调节系统模型过于简化的问题,提出了非线性抽水蓄能机组精细化模型的增益自适应PID控制方法(Heuristic gain-scheduling nonlinear PID,HGS-NPID),建立了基于特征线法和改进Suter变换的抽水蓄能调节系统精细化模型,利用人工羊群算法(artificialsheepalgorithm,ASA)优化该模型的控制参数,讨论了HGS-NPID控制在不同水头空载开机和空载频率扰动时的应用,仿真结果表明:"抽水蓄能机组精细化模型的HGS-NPID控制"既能充分适应调节系统水击、水泵水轮机强非线性以及各模块间耦合特性,又能改善常规PID及分数阶PID(FOPID)在不同水头尤其是低水头条件下空载工况的动态品质。

    2018年12期 v.42;No.421 3918-3927页 [查看摘要][在线阅读][下载 492K]
  • 计及攻击损益的跨空间连锁故障选择排序方法

    王宇飞;李俊娥;邱健;刘艳丽;

    为了揭示电网信息物理系统(power grid cyber-physical systems,PGCPS)中由信息攻击引发跨空间连锁故障的演化过程及爆发可能性,从攻击者视角提出了一种基于攻击损益原则的跨空间连锁故障选择排序方法。首先,分析攻击者在此类故障演化过程中的推动作用,构建故障演化过程的有向攻击图,将此类故障抽象为攻击路径;进而,综合考虑攻击代价与攻击收益等因素,提出各攻击路径的攻击损益值计算方法,并探讨不同条件下攻击者对各攻击路径的倾向性选择排序,以推断不同跨空间连锁故障爆发的可能性;最后,在基于CEPRI-36节点的PGCPS仿真环境中,模拟攻击者对各类跨空间连锁故障的倾向性选择并予以仿真验证。

    2018年12期 v.42;No.421 3926-3937页 [查看摘要][在线阅读][下载 598K]
  • 多受端梯级水电站厂网多目标协调优化调度模型

    张利升;武新宇;曹瑞;王学敏;严凌志;程春田;

    金沙江下游-三峡等巨型梯级水电站具有多个受电区域,其发电调度需要兼顾水能利用率和受端需求,在与各受电区域负荷协调的基础上提高发电效益。为此,以梯级发电量最大、各受端电网剩余负荷平方和最小为优化目标,建立多受端梯级水电站厂网多目标协调优化调度模型。溪洛渡、向家坝、三峡梯级水电站的实例应用表明,该模型能够满足电厂与多个受电网协调的需要,同时获得水电站优化调度和合理的负荷网间分配方案,多受端协调的效果主要受到水库调节能力和负荷特性差异的影响。

    2018年12期 v.42;No.421 3935-3940页 [查看摘要][在线阅读][下载 630K]
  • 基于分段下垂的交直流混合微电网自主协调控制

    米阳;宋根新;蔡杭谊;季亮;袁明瀚;符杨;王成山;

    针对孤岛运行的交直流混合微电网,提出一种功率协调控制策略。为了实现交直流混合微电网在子微网间无互联通信条件下交流频率和直流母线电压的稳态无差运行,对可调度型分布式电源设计分段下垂控制。在Ⅰ段下垂控制中,增加前馈补偿控制,实现系统频率和直流母线电压二次调整;在Ⅱ段下垂控制中,通过对双向功率变换器实施合理的交换功率管理,实现子微网间功率自主协调,并运用高次幂函数改进下垂控制。最后,通过Matlab/Simulink进行仿真分析,验证了所提控制策略不仅能够实现双向功率变换器交换功率的合理流动,并且在无需子微网间通信情况下有效改善交直流混合微电网的稳态性能。

    2018年12期 v.42;No.421 3941-3950页 [查看摘要][在线阅读][下载 531K]
  • 适用于VSC-MTDC系统的电压功率分层分布式控制策略

    和敬涵;王振吉;罗国敏;张明;任欣玉;

    直流控制技术是保障多端柔性直流电网安全稳定运行的关键技术。以多端柔性直流(multi-terminalvoltagesource converter direct current,VSC-MTDC)系统为研究对象,提出了基于分布式平均算法的分层分布式控制策略,解决了直流下垂控制中有功功率和直流电压之间的冲突控制问题。该策略通过调节控制参数,相当于赋予了电压控制和功率控制不同的权重,并根据权重的设置实现2个控制目标之间的有效平衡。该控制策略对通信带宽要求不高,分布式的结构使其具有更高的灵活性和更多的冗余。利用分布式平均算法的特性保证控制参数在任意初值下收敛(正常运行情况下),在通信不对称、非同步和有时延的情况下仍能保持较高的可靠性。该控制策略的通信拓扑与网络拓扑无关,可根据需求设计。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了基于该控制策略的VSC-MTDC系统模型,验证了控制策略的有效性。

    2018年12期 v.42;No.421 3951-3959页 [查看摘要][在线阅读][下载 506K]
  • 变压器零模涌流解析分析及其等值电路

    王育学;曹文斌;黄明辉;尹项根;曾耿晖;李一泉;刘玮;陈桥平;王增超;刘琨;

    变压器(尤其是高压绕组内置型高阻抗变压器)空投产生幅值大且衰减缓慢的零模涌流,导致变压器甚至相邻线路零序保护误动现象常有发生。产生零模涌流的主要原因是变压器三相铁芯饱和不一致,目前尚缺乏这一复杂过程的解析方法和零模涌流等值电路。文章推导了能反映不同类型变压器参数差异的零模涌流解析表达式并构建了零模涌流等值电路,分析了参数变化对涌流大小的影响并解释了零模涌流衰减特性。分析表明,对于同一台变压器,前一次的分闸角θ和该次空投的合闸角α共同决定了零模涌流的大小和波形。数学解析复现了4组典型工况的零模涌流波形,并通过现场录波进行了验证。进而提出了减小副方三角绕组自漏感和增加二次谐波比判据的零序保护应对思路。

    2018年12期 v.42;No.421 3960-3968页 [查看摘要][在线阅读][下载 584K]
  • 多端交直流混合配电网直流故障时交流系统贡献短路电流的机理和实用计算方法

    祁晓敏;孔力;裴玮;李鲁阳;

    多端交直流混合配电网中,交流系统对直流故障特性的影响机理是影响系统保护设计的重要因素。针对多端交直流混合配电网直流线路发生故障后,交流系统对短路电流的影响和贡献开展全面研究。首先,详细分析了直流线路发生极间短路故障后的故障电流特性及交流系统对故障电流的贡献。在此基础上,推导了交流系统贡献电流的解析表达式,提出了交流系统贡献电流的稳态平均值、暂态峰值以及峰值时间的实用计算方法,所提方法显著简化了系统短路电流的计算。最后,对所提方法进行了仿真研究,仿真结果表明故障发生时刻对交流系统贡献短路电流特性的影响很小,所提方法在不同过渡电阻和故障距离时都能保证较高精度,证明了所提计算方法的正确性。

    2018年12期 v.42;No.421 3969-3976页 [查看摘要][在线阅读][下载 454K]
  • 电力系统动态仿真数值积分算法研究综述

    戴汉扬;汤涌;宋新立;苏志达;顾卓远;项胤兴;苏毅;

    随着电网系统的不断发展,仿真时间长、电网规模大、计算准确性要求高以及在线仿真速度快对电力系统动态仿真提出了更高的性能要求。数值积分算法是高性能仿真分析最重要的环节。文章围绕数值积分算法的3个性能指标,从积分格式、算法特性、仿真应用以及研究动态4个方面,对应用于电力系统动态仿真的经典积分算法(欧拉方法及其变形、梯形积分方法及其变形、Runge-Kutta法、线性多步法)和新型积分算法(Taylor级数法、矩阵指数法、配点法)进行了综述,分析了各算法的特性和优缺点。文章指出梯形积分法应用最为广泛,但在中长期仿真过程中Gear方法更受亲睐;而新型积分算法由于具备高阶精度和良好的数值稳定性,可以为电力系统高性能动态仿真计算提供参考。

    2018年12期 v.42;No.421 3977-3984页 [查看摘要][在线阅读][下载 361K]

直流输电与直流电网

  • 预测型定熄弧角控制及其改进策略

    汪娟娟;王子民;禤小聪;傅闯;黄梦华;

    定熄弧角控制作为逆变侧基本控制环节,在抵御换相失败方面起到了重要作用。针对现有预测型定熄弧角控制故障期间熄弧角计算误差较大的缺点,提出了一种改进的预测型定熄弧角控制方法。该方法不仅计及了换相期间直流电流的变化,同时考虑到换相电压的变化,利用滑动平均滤波器和二阶广义积分器分别对直流电流和换相电压进行处理,用于各换流阀触发角的求解,取其中最小触发角作为定熄弧角控制的输出。通过PSCAD/EMTDC仿真对不同强度交流系统下系统的换相失败免疫因子进行测试,证明了改进后的预测型定熄弧角控制能更好地抑制换相失败的发生。

    2018年12期 v.42;No.421 3985-3991页 [查看摘要][在线阅读][下载 632K]
  • 基于Cassie模型和L_(3/4)范数的串联电弧故障检测方法

    曲娜;王建辉;刘金海;吴丰成;

    在民用交流电系统中,发生串联电弧故障时,电流一般较小达不到断路器阈值,而且在某些情况下,正常工作状态电流与电弧故障电流波形非常相似,难以检测,易导致电气火灾的发生。利用Cassie模型对串联电弧故障进行模拟,分别得到线性负载和非线性负载条件下时域电流波形,并利用傅立叶变换得到电流幅值频谱。对比可知,电弧故障状态下线性负载电流波形和正常工作状态下非线性负载电流波形均会出现零休;电弧故障状态下无论是线性负载还是非线性负载电流幅值频谱均会出现谐波且与正常工作状态电流幅值频谱具有不同的特点。利用基于L_(3/4)范数正则化的稀疏表示算法实现电弧故障检测,通过仿真说明该方法具有较好的稀疏性和准确性。

    2018年12期 v.42;No.421 3992-3997页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
  • 基于故障电流前反行波初始波头时差的VSC-HVDC纵联方向保护

    蒋灵通;陈青;王磊;曾钰;

    柔性直流输电系统线路两端并联有大电容,在故障发生后,对直流线路区内、外故障引起的故障行波具有明显的阻滞和反射作用。在直流线路保护正方向发生故障时,由于故障位置和直流电容的反射特点,保护将同时检测到故障前、反行波的初始波头;而在反方向发生故障时,保护首先检测到故障前行波初始波头,经对端电容反射后才检测到故障反行波初始波头。根据这一特征,提出了一种基于故障电流前、反行波初始波头时差的VSC-HVDC纵联方向保护,该保护采用多孔算法识别故障行波的初始波头,利用前反行波初始波头时差判别区内外故障。与现有柔性直流线路保护原理相比,该保护原理简单,门槛值易整定,数据采样率要求低,不受故障类型和故障位置的影响,能耐受400?过渡电阻,具有一定的实用前景。

    2018年12期 v.42;No.421 3998-4005页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K]
  • 受端分层接入特高压直流系统中点分压器故障控制保护策略研究

    熊凌飞;蒲莹;张进;马为民;宫勋;王尧玄;钟启迪;卢亚军;厉璇;

    特高压直流受端分层接入500kV/1000kV交流系统的接线方式在世界上属于首创,系统设计及运行均无可借鉴的经验。分析了受端分层接入方式对控制保护的影响,以及引入高、低端换流器中点分压器电压测点的必要性。为了防止因测点增加而降低直流系统运行可靠性,分析了中点分压器可能出现的故障类型,提出了中点分压器在各种故障情况下的控制保护动作策略。使用该策略能够保证在中点分压器故障时,直流系统不因控制系统动作而闭锁换流器。采用实时数字仿真验证了所提控制保护策略的正确性和可行性。研究成果已应用于在建的分层接入特高压直流工程。

    2018年12期 v.42;No.421 4006-4014页 [查看摘要][在线阅读][下载 667K]
  • MMC-HVDC故障暂态特性及自适应重合闸技术

    薛士敏;廉杰;齐金龙;范勃旸;

    为提高架空线柔性直流电网运行可靠性,实现有选择性的自动重合闸,必须对直流侧故障特性及自适应重合闸方法进行研究分析。首先,建立直流侧双极短路和单极接地故障后的等效电路,对故障后的电压电流进行定量分析。参考实际工程参数在PSCAD软件中搭建了直流输电模型,验证故障特性的理论分析结果。其次,根据静电感应原理和直流电网运行特性,提出一套适用于基于架空线和直流断路器的直流电网的自适应重合闸方案。在瞬时性单极接地故障后,非故障极可正常运行,并会在故障极上感应出一定的静电感应电压,其大小在故障后也能够从理论上进行分析计算;而永久性故障后故障极上无法形成感应电压,据此可判别瞬时性故障或永久性故障。最后,通过大量仿真验证了所提出的方案能够有效区分瞬时性和永久性故障。

    2018年12期 v.42;No.421 4015-4021页 [查看摘要][在线阅读][下载 588K]

电力系统

  • 基于小波多分辨分析和支持向量机的柔性直流系统单端保护方案

    和敬涵;罗易萍;罗国敏;张永杰;

    提出一种基于小波多分辨分析和支持向量机(support vector machine,SVM)的柔性直流系统单端保护方法,仅使用单端电流即可以准确区分区内、外故障,并识别直流故障类型。首先利用小波多分辨分析求得故障电流在各频带的能量百分比,构成输入特征向量;然后通过已有数据训练后的SVM模型区分并识别故障类型。结果表明,文中所提保护方法在柔性直流系统多种运行工况下均能对故障进行准确识别,且保护方法整定简单、无需数据同步和通信,具备较强的抗干扰能力。

    2018年12期 v.42;No.421 4022-4030页 [查看摘要][在线阅读][下载 697K]
  • 小电网暂态频率评估指标及调速器参数影响研究

    岳雷;薛安成;崔洁豪;毕天姝;杨奇逊;严剑峰;李柏青;

    小电网中的主导发电机对暂态频率稳定有决定性影响。然而,目前小电网暂态频率稳定评估缺乏定量指标。该文借鉴大电网指标,提出了适合小电网频率稳定评估的指标,进一步,结合主导发电机调速系统模型,分析其参数配置、死区、比率、积分、微分控制环节参数对于系统暂态频率稳定性的影响,揭示了主导发电机调速系统参数对小电网暂态频率特性的影响。

    2018年12期 v.42;No.421 4031-4036页 [查看摘要][在线阅读][下载 539K]
  • 长时间尺度下的电动汽车有序充放电调度

    段小宇;胡泽春;崔岩;郭子榛;曹曦;丁宁;张杨;

    电动汽车作为灵活性负荷与电网协同调控,为提供电网支撑、降低运行成本提供了新的途径。设计了一种电动汽车全过程行为边界模型,采用集合参数表征单体或集群电动汽车充电及行驶行为特性。在提出长时间尺度下电动汽车有序充放电分层调度架构的基础上,基于边界模型提出了分别以最小总成本及最小偏差惩罚为目标的上下两层调度优化混合整数二次规划模型,可在较短时间内完成优化求解。算例结果表明,长时间尺度下的电动汽车有序充放电可更好地挖掘电动汽车负荷灵活性及参与调节的潜力。

    2018年12期 v.42;No.421 4037-4044页 [查看摘要][在线阅读][下载 495K]
  • 基于长短期记忆的实时电价条件下智能电网短期负荷预测

    李鹏;何帅;韩鹏飞;郑苗苗;黄敏;孙健;

    在电力市场改革与智能电网建设的大背景下,电力将逐渐回归商品属性,电价也将实时波动,并对负荷产生影响。通过分析得出电价与负荷具有相关性,因此在预测模型中考虑了实时电价的影响,并对考虑实时电价的负荷预测模型与价格型需求侧响应之间的关系进行了讨论。针对前馈型神经网络不能处理序列间关联信息与传统循环神经网络无法记忆久远关键信息的缺陷,提出了基于长短期记忆循环神经网络的负荷预测模型,使用自适应矩估计算法进行深度学习。最后通过美国某地区的实际负荷和电价数据,验证了所提模型具有更高的预测精度。

    2018年12期 v.42;No.421 4045-4052页 [查看摘要][在线阅读][下载 438K]
  • 考虑通信延时的不确定直流微电网H_∞控制器设计

    邓玮璍;王淑芬;

    针对直流微电网中参数不确定和通信延时问题,提出了控制器设计方法以保证系统母线电压稳定。首先,基于范数有界不确定和时滞依赖模型采用小信号法建立直流微电网系统模型。其次,利用Lyapunov方法分析系统稳定性并给出了以线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)表示的控制器求解条件。最后,通过数值仿真验证了所提模型和控制方法的有效性。

    2018年12期 v.42;No.421 4053-4060页 [查看摘要][在线阅读][下载 541K]
  • 交直流混联式三端半波长输电拓扑结构

    王华昕;陆斌;赵永熹;梅丘梅;王松峰;邓祥力;

    针对半波长输电的点对点现状,为实现半波长输电系统的多端运行,提出了利用柔性直流系统作为半波长交流取能的接口,深入研究了直流系统接入半波长线路的运行特性,探讨了交直流混联拓扑结构实现三端输电的可行性。主要对新型拓扑结构的运行机理进行了研究,通过等效恒流源分析了直流取能接口的接入对沿线电压、电流的影响,并基于功率圆推导了三端输电时传输功率的变化,最后搭建交直流混联仿真模型研究了三端输电情况下交直流侧的特性。通过理论推导和仿真表明,在文中所提出的新型拓扑结构下,引入直流取能接口可实现大功率的抽能且不改变半波长线路的输电特性,但在线路中会引起过电压和无功倒流。

    2018年12期 v.42;No.421 4061-4068页 [查看摘要][在线阅读][下载 658K]
  • 基于虚拟阻抗相角补偿的并联逆变器谐振抑制方法

    黎立丰;郑天文;郭岩;陈来军;梅生伟;

    逆变器是新能源发电系统中的重要接口装置。虚拟阻抗控制是并联逆变器谐振抑制主要方法。针对控制延时导致虚拟阻抗策略失效的问题,首先建立了考虑控制延时的并联逆变器等效电路和传递函数模型。在此基础上,定量分析了控制延时对传统虚拟阻抗相角特性的影响,揭示了虚拟阻抗在高频段呈现负阻尼而导致谐振抑制策略失效的机理。提出了基于虚拟阻抗相角补偿的并联逆变器谐振抑制方法,通过恢复虚拟阻抗在谐振频率附近的正阻尼特性,实现了并联逆变器系统的谐振抑制。进一步,采用根轨迹方法得到了保障系统稳定性的虚拟阻抗取值范围。最后,利用Matlab/Simulink软件分别对不同虚拟阻抗、电网电压暂降以及参考电流变化等多种工况进行了仿真,验证了所提控制方法的正确性和有效性。

    2018年12期 v.42;No.421 4069-4075页 [查看摘要][在线阅读][下载 590K]
  • 基于神经网络预测校核的暂态稳定预防控制

    杨跃;刘友波;刘俊勇;黄震;刘挺坚;邱高;

    针对电力系统稳定预防控制在线计算的复杂性,提出一种基于神经网络预测校核的在线预防控制决策方法。利用神经网络构建有功出力控制变量与暂稳TSI指标之间的映射关系,基于发电机有功输入实现数据驱动下的暂态稳定快速预测,取代基于微分代数方程的求解。在预防控制最优潮流模型中,嵌入离线训练的神经网络暂稳预测模型作为稳定性约束。由于在适应度函数计算中引入神经网络,利用神经网络的快速预测取代传统方法中的时域仿真校验计算,结合智能算法迭代求解时既实现预想故障集下的暂态稳定性校核,又保证较高的求解效率以满足在线计算的需求。模型最终求解结果可作为有效的在线预防控制策略,以保证故障发生后系统的稳定性。最后通过新英格兰39节点测试算例,验证了方法的可行性和有效性。

    2018年12期 v.42;No.421 4076-4084页 [查看摘要][在线阅读][下载 810K]
  • 阻尼互联电力系统混沌振荡的滑模干扰观测器

    崔浩;章彦燕;朱英伟;张小康;陈文良;

    为了解决常规滑模控制中抖振随着周期性负荷扰动幅值增大而增大的问题,通过设计的干扰观测器以实时、动态地补偿周期性扰动量,从根源上破坏了混沌振荡产生的条件,突破了扰动幅值对于抖振的限制,有效降低了滑模抖振。首先,建立了双机互联电力系统的数学模型,通过对二阶非线性非齐次微分方程的研究,扼要地介绍了混沌振荡产生的原因;其次,分析了常规滑模控制存在抖振的限制,引入了干扰观测器,利用Lyapunov稳定理论得出了含干扰观测器的滑模控制律;最后,用光滑的双曲函数代替符号函数,实现了非连续切换项光滑化,进一步削弱了滑模抖振。将带干扰观测器的滑模控制和常规滑模控制对比,理论分析和仿真结果表明:带干扰观测器的滑模控制对阻尼电力系统混沌振荡具有更好的动态品质,同时兼具了控制器设计简洁和鲁棒性强的特点。

    2018年12期 v.42;No.421 4083-4090页 [查看摘要][在线阅读][下载 599K]
  • 利用分布式电源改善三相四线低压配电网运行特性方法(英文)

    孟晓芳;王立地;王小宁;王英男;刘然;王慧;

    该文提出了利用分布式电源(DG)单点分相配置改善三相四线制低压电网运行特性的方法。在建立DG对电压、有功损耗以及三相不平衡影响的数学模型基础上,提出了确定DG位置和容量的多目标综合评价数学模型。根据低压配电网的实际运行情况,利用模糊综合评价法(FCE)确定综合评价数学模型权系数。利用粒子群算法(PSO),确定各相DG的配置位置和容量。以实际0.4kV三相四线制网络及2015年数据为例,利用所提出的方法,分别对最小、中间、最大负荷三种典型的运行情况配置DG,通过比较分析配置DG前后运行特性,验证了该文提出方法的有效性。该文提出的方法可以用于改善低压配电网的运行特性。

    2018年12期 v.42;No.421 4091-4100页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K]
  • 次同步间谐波对链式换流器的影响分析

    于弘洋;王英沛;刘宗烨;赵国亮;邓占锋;刘辉;

    新能源等电力电子技术的发展保障了新一代电力系统的灵活性和安全性。然而随着新能源的大量并网,电源侧的电力电子化特征日益凸显,产生次同步间谐波与电网的相互作用,进而导致次同步振荡现象。为研究次同步间谐波对电力系统中电力电子装置的影响,在分析了典型风电基地次同步间谐波分量特征的基础上,从功率的角度研究了次同步间谐波能量对链式换流器内部功率平衡的作用,分析了频率降低对装置电流输出精度的影响,并进行了仿真验证。研究结果表明次同步间谐波主要影响模块电容电压波动,对输出电流精度影响较小。最后针对基于链式换流器的电力电子装置,给出了在含有次同步间谐波工况下的改进措施及建议。

    2018年12期 v.42;No.421 4101-4107页 [查看摘要][在线阅读][下载 848K]
  • Hadoop架构下基于分布式粒子群算法的暂态稳定评估特征量选择

    谢彦祥;刘天琪;苏学能;

    特征量选择是基于机器学习的电力系统暂态稳定评估的重要环节。针对现有特征量选择方法存在分类判据选择效果不佳和初始特征集构建不全面等问题,提出一种基于改进分类判据和考虑单机特征的特征量选择方法。首先以基于类内类间离散度的分类判据为基础,对类内类间离散度进行改进,同时基于信息熵提出特征熵的概念用于衡量低维特征组合中各特征量在初始特征集中的重要程度,进一步提出基于改进类内类间离散度和特征熵的分类判据;其次,利用系统特征和可表征临界机组特性的单机特征构建初始特征集,且为尽量避免所提特征量选择方法出现维数灾问题,提出用于特征量选择的Hadoop架构下分布式粒子群算法;最后,以EPRI-36节点系统和某实际系统为算例验证所提方法的有效性。

    2018年12期 v.42;No.421 4107-4115页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K]
  • 非线性估计与极值搜索协同的MPPT控制策略

    刘飞;刘军;周飞航;

    风力发电机组跟踪最大功率点时,通过测量发电机输出功率推算风轮功率可能会引起较大的误差并且增加了检测成本。同时,采用极值搜索法可能会引起较大的转速的振荡。文章采用非线性估计与极值搜索协同工作的方法,设计一个高速轴转矩控制环,利用高速轴参考转速和实际转速的差值估计风轮转矩并提供给极值搜索控制器。极值搜索控制利用风轮估计转矩和风速计算功率系数,并根据其与叶尖速比的相位关系逼近最佳叶尖速比,给出参考转速,实现对风轮转速的控制。对风轮转矩的估计免去了发电机输出功率的测量,补偿了风力发电机组的转矩损耗。与传统的未考虑机组损耗的控制方法相比,该方法提升了风力机组的动态性能,增加了风能的捕获,在跟踪平均最优工作点的同时,有效降低了传动链的机械载荷。

    2018年12期 v.42;No.421 4116-4122页 [查看摘要][在线阅读][下载 462K]
  • 含直驱型风机电力系统的动态安全域

    秦婷;刘怀东;方伟;王锦桥;冯志强;

    直驱永磁型风机是风机未来的发展方向,其大量并网将给电力系统的暂态稳定性带来新的影响。计算了含直驱型风机电力系统的动态安全域,通过时域仿真验证了其准确性;采用拟合法对系统动态安全域边界进行拟合,经大量仿真发现,含直驱型风机电力系统的动态安全域边界可以用超平面方程表示,误差在工程应用范围内;对比了3种系统边界的变化,并对其进行了机理探讨;探索了单台和多台直驱型风机接入下系统安全域边界的变化规律。同步电机系统、双馈型风机系统和直驱型风机系统边界依次外扩。单台风机接入时,不同风机容量下的边界具有近似平行性且边界间距离与风机容量增量成正比;多台风机接入时,安全域边界变化与系统风电渗透率和风机距故障线路的电气距离均相关。

    2018年12期 v.42;No.421 4123-4130页 [查看摘要][在线阅读][下载 967K]
  • 采用改进CPSO动态搜索时频原子的电能质量扰动信号去噪方法

    王文飞;周雒维;李绍令;卢伟国;

    针对电能质量扰动信号噪声抑制中的难点问题,即有效滤除噪声的同时又能较好地保留信号奇异点信息,提出一种采用改进混沌粒子群(ICPSO)动态搜索时频原子的电能质量扰动信号去噪方法。首先,构建了与电能质量扰动信号时频特征相匹配的过完备原子库,采用正交匹配追踪(OMP)算法求解信号稀疏模型,同时采用ICPSO算法对时频原子匹配过程做进一步优化。然后,以残差比阈值确定迭代终止次数,利用最佳匹配原子和稀疏系数重构原始信号,实现信号去噪的目的。运用文中介绍方法对6种典型的电能质量扰动信号进行去噪处理,并与形态学滤波和小波阈值去噪2种方法进行对比。仿真结果表明,文中方法在有效去除噪声的同时,能完整地保留突变点信息,去噪结果准确性高。

    2018年12期 v.42;No.421 4129-4137页 [查看摘要][在线阅读][下载 827K]
  • 兼顾系统强度和直流支撑的500 kV电网分区方法

    覃琴;施浩波;周勤勇;韩奕;

    兼顾考虑系统强度和直流支撑,以功率转移支撑强度、多直流馈入均衡度、电网平均强度综合最优为目标,建立500kV电网分区的多目标优化模型,并利用带精英策略的非支配解排序遗传算法(elitenon-dominatedsortinggenetic algorithm,NSGA-II)求解,得出Pareto最优的500kV电网分区方案集。开断交流通道是电网分区的实现手段,优化过程中需对500 kV电网的每个通道进行开断分析,计算量大,运行效率低,而且随机搜索空间太大,求得的Pareto解集可能局限于局部网架调整,达不到全局优化、全网分区的效果。提出以特高压变电站为枢纽点的分区模式为约束条件,引入基于复杂社团结构理论的电网分区方法,实现从每个通道到关键通道的降维,缩小了遗传算法的搜索范围,避免了局部Pareto解。以山东规划电网为例进行算例分析,验证模型和算法的有效性。

    2018年12期 v.42;No.421 4138-4144页 [查看摘要][在线阅读][下载 476K]
  • 直流功率转移对川渝弱交流电网安全稳定影响分析

    陈汉雄;

    为满足四川更多富余清洁能源外送,"十三五"中期四川电网维持4直(其中3回为特高压直流)6交的交直流联合外送电。作为川电东输的送端川渝电网呈现强直弱交的电网运行状况;根据2018年川渝电网强直弱交系统特点,研究分析国网川西3回特高压直流之一发生单极闭锁故障方式下,大直流功率转移对川渝交流电网外送通道断面的冲击以及对电网安全稳定影响,提出表征电网强直弱交特性的直流功率转移影响因子(FDCPTIF)概念,通过FDCPTIF计算,有效数值反映大容量直流功率转移对弱交流川渝电网所带来的全网暂稳与交流线路热稳安全的风险;并对适度改善川渝电网运行稳定水平的3种电力举措亦利用直流功率转移影响因子FDCPTIF做了相应的计算分析;所提直流功率转移影响因子(FDCPTIF)的计算分析可作为一研究川渝强直弱交系统的电网安全稳定性的技术参考。

    2018年12期 v.42;No.421 4145-4152页 [查看摘要][在线阅读][下载 428K]

高电压技术

  • 史坦无偏估计自适应奇异值分解在局放信号白噪声抑制中的应用

    谢敏;周凯;何珉;陈泽龙;黄永禄;赵威;

    局部放电(简称局放)噪声抑制是电力电缆局放检测中的重要步骤之一。为有效保留局放信号的细节,提出了一种基于史坦无偏估计的完全无监督奇异值分解局放去噪方法,为准确快速地获取最优阈值,引入差分进化算法进行迭代搜索。对实验室实测和现场实测局放信号进行去噪处理,并将去噪结果与标准软阈值去噪方法和基于能量最大化的小波去噪方法进行对比。结果表明:相比于标准软阈值去噪方法和基于能量最大化的小波去噪方法,文中提出的去噪方法的去噪结果更好,即使在强噪声背景下也能有效恢复原始局放信号的细节,具有良好的应用价值。

    2018年12期 v.42;No.421 4153-4159页 [查看摘要][在线阅读][下载 632K]
  • 固相气流切除雷击短路故障下电力系统暂态稳定性分析

    王巨丰;周鑫;李籽剑;周勇军;韩力;

    随着我国电力负荷的不断增加,各种新能源、新技术的不断投运,电力系统的稳定性问题也愈发的复杂。系统在受到大扰动后,断路器难以在极限切除时间和极限切除角内切除故障。雷击引起短路故障是系统发生大扰动的原因之一,然而当线路安装固相气流灭弧防雷设备之后,可通过快速灭弧方式切断短路故障。为分析固相气流灭弧防雷间隙切除雷击短路故障对电力系统暂态稳定性的影响,利用固相气流灭弧防雷间隙改进后的Mayer电弧模型作为短路点的等效接地电阻,将该模型与传统发电机转子状态方程结合,求解了两者耦合后的微分方程,并详细介绍了该方程基于改进欧拉法在MATLAB仿真环境中的程序设计,求解出功角与相对角速度的摇摆曲线,并与传统的断路器切除方式对比,得出固相气流灭弧防雷间隙切除雷击短路故障可大幅度提高了电力系统暂态稳定性。

    2018年12期 v.42;No.421 4160-4166页 [查看摘要][在线阅读][下载 608K]

  • 特约主编寄语

    李亚楼;郭琦;

    <正>高压直流输电已成为远距离、大规模电力输送的主要手段,将我国西部、北部的清洁能源输送到东部、南部的电力负荷中心,在保障电力供应、促进清洁能源发展和改善环境等方面发挥了重要作用。现代电网已逐步形成了交直流混联的格局,并在华东、广东等负荷中心形成了多直流密集馈入交流系统的电网形态。跨区域远距离大容量输电一旦发生故障,会给电网造成巨大冲击,带来高周和过电压

    2018年12期 v.42;No.421 3831-3832页 [查看摘要][在线阅读][下载 59K]
  • 《电网技术》第42卷(2018)总目次

    <正>~~

    2018年12期 v.42;No.421 1-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K]
  • 下载本期数据