电网技术

特约专稿

  • 美国加州“8·14”、“8·15”停电事件初步分析及启示

    何剑;屠竞哲;孙为民;冀鲁豫;张一驰;张晓涵;周勤勇;

    2020年8月14日、8月15日,美国加州电力系统独立运营商(CAISO)连续两天宣布进入三级紧急状态,一度中断超过40多万企业和家庭的供电。首先介绍了加州电力系统概况,然后描述了此次停电事件过程,并从高温影响、新能源出力波动、区域间电力互济、山火灾害、电力市场等方面初步分析了事件发生的原因,最后结合我国电力系统实际,提出了此次加州停电事件对我国电力系统发展的启示。

    2020年12期 v.44;No.445 4471-4478页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]

多能源电力系统互补协调调度与控制

  • 计及节点脆弱程度的新能源消纳能力风险评估

    李亦凡;房鑫炎;王波;蔡振华;

    随着在电网中新能源接入比例的逐步提高,系统整体的脆弱程度上升,为分析新能源接入后对系统脆弱程度的影响,针对负荷节点是否含新能源接入进行分类,建立不同的负荷节点-系统的短路容量比数学模型反映新能源接入带来的影响。结合新能源渗透率,综合考虑新能源消纳能力以及新能源接入后的系统脆弱程度,提出新能源消纳风险指标。结合IEEE 39节点系统进行仿真,考虑系统运行约束及新能源出力波动时的系统暂态稳定性,以风险指标最大为目标函数,研究不同新能源接入容量及功率因数对应的不同场景对风险指标的影响,求解系统兼顾新能源消纳与系统脆弱程度的最佳运行点。仿真结果表明,所提出的新能源消纳风险指标可以有效反映不同新能源接入容量下,系统整体的脆弱程度及区域新能源的消纳能力。

    2020年12期 v.44;No.445 4479-4486页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 考虑灵活性供需不确定性的储能优化配置

    孙伟卿;宋赫;秦艳辉;李恒;

    风电较强的随机波动性导致系统的灵活性需求剧增,应用储能辅助调峰能够有效解决大规模风电并网带来的系统调峰问题。提出兼顾经济性和灵活性的储能辅助调峰优化配置方法,建立双层优化配置模型。上层储能规划模型考虑调峰需求的不确定性,从经济性最优的角度求解储能的配置方案;下层运行优化模型考虑机组的随机停运、最大/最小出力限制以及不同出力状态下的向上/向下爬坡率等调峰能力的不确定性,以总调峰能力不足期望最小为目标,计及储能的运行策略,利用基于有效容量分布的时序随机生产模拟方法,计算调峰灵活性评估指标,并将灵活性不足损失成本返回上层优化模型。最后,通过上下层模型的不断优化迭代得到兼顾经济性和灵活性最优的储能配置方案。IEEE RTS-24节点系统和IEEE118节点系统的仿真计算表明,所提的模型和方法能够有效量化风储规模及系统不确定性对调峰灵活性的影响,为系统的灵活性供需平衡提供理论支撑。

    2020年12期 v.44;No.445 4486-4497页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 小波包分解下考虑广义储能的风电功率波动平抑策略

    李宏仲;张仪;孙伟卿;

    随着智能电网的快速发展,具备灵活响应特性的需求侧资源可作为广义储能参与平抑风电输出功率波动。将储能设备、电动汽车以及温控负荷视为广义储能资源,综合考虑广义储能运行的经济性及其在不同时间尺度上的响应能力,提出一种广义储能平抑风电功率波动的方法,实现对风电出力波动的高效平衡。首先,针对广义储能在运行方式上的不同特性,建立运行状态模型,并分析广义储能在不同时间尺度上的响应特性;其次,考虑到风电出力在不同时间尺度上幅频特性的较大差异,利用小波包分解将风电输出功率分解为高、中、低频分量,将具有互补响应特性的广义储能资源与之相匹配,得到广义储能充放电指令。从微网运行经济性出发,建立广义储能协调优化模型,实现广义储能的最优功率分配。最后,通过算例进行仿真分析,验证了该平抑方法能够在降低微网运行成本的基础上,有效平抑风电输出功率的波动,同时减少储能的充放电频次,从而延长储能使用寿命。

    2020年12期 v.44;No.445 4495-4504页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 一种考虑最优状态动态恢复的风电持续调频策略

    劳焕景;张黎;宋鹏程;赵彤;邹亮;

    持续攀升的风电渗透水平为电力系统频率稳定控制带来了挑战。作为对策,虚拟惯性控制通常被补充到风机控制中以利用风机转子动能为电网调频服务。然而在吞吐转动惯量参与调频后风机风能捕获效率会因转子转速偏离最大功率跟踪状态而降低。为此,提出一种考虑最优状态动态恢复的风电持续调频策略。该策略采用变系数下垂控制来管理风机转动惯量:一方面,下垂系数变化上限阈值由风机存储的转动惯量决定,以确保风机转速收敛于稳定运行区间内;另一方面,将下垂系数与电网频率变化率耦合,随着电网频率渐近稳定而逐渐解除附加的风机惯性控制以恢复转子转速。此外,赋予风机直流环节频率响应能力并通过自适应积分控制来有序重建其额定电压。仿真结果表明,所提策略的动态恢复特性提高了持续调频下双馈风机的发电效率、转子转速运行裕度和其直流环节持续参与调频的能力,并能有效兼顾风机的惯性响应。

    2020年12期 v.44;No.445 4504-4512页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]

可再生能源发电与综合消纳技术

  • 新能源柔直汇集系统的分层多目标安全裕度优化

    黎上强;乔颖;徐曼;吴林林;鲁宗相;鲜文渊;

    新能源大规模接入和直流电网是未来电网的2个热点。新能源发电交流汇集后接入定电压/频率模式下的电压源型(voltage sourced converter,VSC)换流站,构成新能源孤岛柔直汇集送出系统。相较于纯交流送出模式,该系统的电压支撑由VSC换流站控制策略实现并与新能源交流汇集网络的无功电压控制相协调,可控性更高、适应性更好。然而,新能源的强随机波动性使换流站的安全裕度随工况而急剧变化,其优化控制成为影响系统安全的关键难题。提出"站–网"协调的多目标换流站安全裕度优化方法,以公共耦合点(point of common coupling,PCC)的电压作为层间交换变量,上层进行换流站无功电压安全裕度优化以确定PCC电压值,下层依据PCC电压值进行新能源汇集网络的经济优化,实现了多工况下考虑网损、无功电压安全等多重目标的安全裕度优化控制。最后基于某柔直电网新能源输送系统的仿真,验证了所提策略能够在各种工况下保证平稳的高安全裕度。

    2020年12期 v.44;No.445 4513-4521页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 计及风光不确定性的综合能源系统两层级协同优化配置方法

    姚志力;王志新;

    含风电光伏的综合能源系统容量配置通常未考虑风光出力不确定性,造成系统容量配置过于理想化,设备利用率低。为此,提出了一种计及风光不确定性的综合能源系统两层级协同优化配置方法。基于Wasserstein距离指标求取风光出力的最优离散分布,采用Frank-Copula函数建立风光出力联合分布函数,通过轮盘赌选择法生成基础场景集。采用过滤噪声场景和距离关联策略的改进谱聚类算法,对基础场景集进行迭代消减,获得风光典型场景集;构建基于风光典型场景集的综合能源系统两层级协同优化配置模型,其中,上层以年化总成本最低求解设备选型问题,下层以设备平均年利用率最高求解设备定容问题;最后,结合某园区综合能源系统规划算例,采用Matlab平台仿真,仿真结果表明,计及风光不确定性的综合能源系统两层级协同优化配置模型能优化综合能源系统的容量配置,并改善系统年化总成本和设备平均年利用率,验证了所提方法的有效性和经济性。

    2020年12期 v.44;No.445 4521-4531页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 考虑风电波动不确定性的两阶段鲁棒优化分频调度方法

    包广清;周家武;马明;汪宁渤;

    风电的随机波动性给现代新能源电力调度带来挑战,为此提出一种考虑风电波动不确定性的鲁棒优化分频调度方法。该方法首先利用小波包分解将发电计划与风电出力的差值功率划分成多个频段并选择相应机组,通过分析各频段功率波动置信概率,构建考虑风电波动不确定性的两阶段鲁棒分频优化模型。该模型将系统所需备用容量按比例分配给各频段机组,分析各频段调节特性和调度成本,并采用基于数据驱动的多弧面不确定集方法来捕捉随机波动不确定分布以削减保守性,同时采用列和约束生成(columnandconstraint penetration,C&CG)算法对其求解。最后,通过30节点系统算例,验证了该模型和方法的正确性和有效性。

    2020年12期 v.44;No.445 4530-4538页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 基于最优RBF核主成分的空间多维风电功率降维及重构

    李丹;杨保华;张远航;缪书唯;王奇;

    为应对风电数据多样化、复杂化和精细化带来的"维数灾"问题,文章提出一种基于最优RBF核主成分的非线性降维及重构方法,以准确挖掘空间多维风电数据的本质特征。针对传统核主成分降维方法存在的核参数选择困难问题,文章以原始数据与线性变换构造出的同质数据之间降维误差最小为优化目标,通过交叉验证搜寻最优核参数,并采用k近邻多维尺度分析解决目前非线性降维中原像重构的难题。实际算例结果表明,所提方法在降维结果的可信赖性和连续性方面优于常用线性降维方法。在针对多维风电功率降维结果进行预测和重构可提高预测效率,避免直接预测多维变量带来的"维数灾"问题,且能获得更高的预测精度。

    2020年12期 v.44;No.445 4539-4546页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 提升风电消纳的储热电混合储能系统经济优化配置

    李军徽;付英男;李翠萍;邢志同;

    在我国三北地区冬季供暖季,热电联产机组"以热定电"运行模式是致使弃风现象严重的主要原因,储热电混合储能是解决弃风问题的有效手段之一。为了确定储热电混合储能系统的最优容量配置,给出了非直供电模式下的储热电混合储能系统的就地供热结构,建立了该模式下的混合储能系统的供热模型,然后提出了一种兼顾混合储能系统经济效益和功率优化分配的双层优化模型,采用模糊隶属度函数,通过满意度比较得到储能系统容量配置的最优解。最后,基于北方某风电场实测数据,验证了所提方法的有效性,为多储能协调运行模式的应用和推广提供理论指导。

    2020年12期 v.44;No.445 4547-4557页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]

电力市场

  • 基于stackelberg博弈的虚拟电厂能源共享机制

    匡熠;王秀丽;王建学;彭巧;赵红阳;王锡凡;

    共享经济与电力行业的融合对推动电力市场的发展和电力形态的演变具有积极意义。随着电力市场的开放和新技术的不断推动,分布式资源发展迅速,用户角色发生转变,供需互动更加频繁,以虚拟电厂为代表的新型市场主体在新形势下具有更强的适应能力。通过构建以产消者和云储能(cloud energy storage,CES)为主的虚拟电厂主体,并基于stackelberg博弈理论设计能源共享运营机制,分析供需互动过程,建立以虚拟电厂运营商为领导者,产消者为跟随者的非合作博弈模型。在该模型框架中,上层领导者以利润最大化为目标,下层跟随者追求效用与成本的平衡,利用分布式算法求得使上述模型达到均衡的最优解。最后根据结果分析各方的动态博弈关系,为虚拟电厂的运营和能源共享经济与电力系统的融合提供参考。

    2020年12期 v.44;No.445 4556-4564页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 基于概率边际电价的价格风险管理机制设计

    路嘉琦;李强;宋少群;程鑫;崔晖;

    高比例可再生能源的发展给电力系统带来了更大的不确定性,也给节点边际电价(locational marginal price,LMP)的市场模式带来新的挑战,造成了负荷聚合商(loadserving entities,LSE)的短期购电成本的不确定性。为满足负荷聚合商控制短期购电成本的需要,运用概率边际电价(probabilistic locational marginal price,PLMP)的概念为负荷聚合商提供有效的电价信息,分析了各负荷聚合商在面临电价信息自发进行负荷响应的行为,提出了以系统运营商中心化决策为背景的价格风险管理机制和决策算法,由于同时考虑了电价风险和负荷响应量的权衡,该机制能有效管理电价风险并防止负荷聚合商的过度负荷响应,最后通过算例验证了该机制的有效性并分析了关键因素对于该机制的影响。

    2020年12期 v.44;No.445 4565-4574页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 云南中长期电力市场连续挂牌交易机制应用实践

    于旭光;李刚;刘本希;程春田;蔡华祥;陈然;

    为进一步缓解中长期电力交易中信息不对称、透明度低、竞争不充分、交易效率低等问题,云南电力市场引入了连续挂牌交易竞价模式。为此,文章在解读其规则机制的基础上,建立了以社会福利最大化为目标的市场出清模型,并提出了一种集合竞价和连续竞价两阶段整合的市场出清方法及其实现策略,其有效性和实用性在云南电力市场的实际应用中得以验证。相关结果分析表明,该竞价模式可披露实时行情,削弱了信息不对称,提高了市场透明度;通过信息公示、集合竞价、连续竞价三环节的衔接配合,缩短了交易意愿达成时间,促进了市场充分竞争,提高了用户侧的成交率。

    2020年12期 v.44;No.445 4573-4582页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 考虑电网运行风险的省间转供电力交易补偿模型

    陈磊;姜飞;叶泽;王亚莉;程思举;

    积极推进省间转供电力交易业务,有助于促进清洁能源在更大范围内消纳,实现电力资源的优化配置。为量化省间转供电力交易业务中发电企业、电网企业应获得的补偿费用,提出了一种考虑电网运行风险的转供电力交易补偿模型;分析了为转供电力业务顺利开展提供各项辅助业务的相关方贡献程度,并按照"谁资产,补偿谁"的原则,将补偿费用公平合理地分摊至发电企业和电网企业;分别基于IEEE 30节点、IEEE 57节点系统构建了转供电力业务开展的模拟模型,计算了不同转供电力水平下系统运行成本,得出了发电企业和电网企业应获得的补偿费用。算例结果证明,所提模型有助于保障转供省作为电力转供业务参与方的利益,并可为转供省的运行风险控制提供有效指导。

    2020年12期 v.44;No.445 4583-4592页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]

电力系统

  • 多场景通用的在线能流分析关键技术研发与应用

    潘昭光;王彬;孙宏斌;郭庆来;赵昊天;

    在线能流分析是综合能量管理系统的基础功能,为在线监测、安全评估等应用提供分析结果和基础工具,辅助运行人员研究综合能源系统运行规律和改进运行策略。在线能流分析工程实用化面临的挑战有:异质能流耦合计算的通用性、复杂系统模型的适应性、计算模式的多样性。针对上述挑战,设计了多场景通用的在线能流分析功能,提出流体网络的通用支路模型、流体网络的稳态计算模型、设备控制方式和边界量的配置和转换、多网络通用迭代方法、多能灵敏度计算、复杂系统模型的自适应等关键技术,满足现场多种类系统结构和多样化控制方式可靠计算的要求。研发了在线能流分析功能,并在产业园和北方城市大规模供热网络进行应用,验证了方法和模块的通用性。

    2020年12期 v.44;No.445 4591-4600页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 共高频交流母线的电能路由器直流端口控制策略

    蔡伟谦;沈瑜;李凯;文武松;聂金铜;袁立强;张春朋;赵争鸣;

    在电能路由器的开发中,共高频方波交流母线的拓扑得到越来越多的关注。相较于传统的共直流母线拓扑,共交流母线的模块化多有源桥拓扑在模块化设计的基础上,可以灵活实现不同电压与功率等级的端口扩展。对该拓扑的两部分电路(模块化多有源桥和电压平衡器),分别设计了对应控制策略以实现对直流端口的控制。给出了端口在恒功率、恒压2种运行模式下的稳态运行及模式切换的控制策略。针对双极性直流端口,给出了对应的电压平衡器的建模与控制策略。最后,通过仿真和实验样机对策略进行了验证。

    2020年12期 v.44;No.445 4600-4607页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 基于动态规划与最优流模式的微网孤岛重构

    张熙;程小华;曾君;刘俊峰;曹金声;

    重构是孤岛微网维持运行稳定的一种有效手段。对微网孤岛重构问题展开研究,在对重构问题建模后提出了一种混合算法,以保证重构的实时性、寻优稳定性与高效。该算法将重构问题解耦为负荷分配优化与供电拓扑优化2个子问题,并分别采用动态规划法与改进后的最优流模式法来解决。该算法还引入了重构失败处理机制以保证算法可靠性。算例结果验证了该算法的有效性。

    2020年12期 v.44;No.445 4608-4616页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 考虑安全裕度的微电网两阶段鲁棒规划

    孙可;张全明;王蕾;李宏仲;吕梦琳;胡哲晟;

    风光出力及负荷功率波动对微电网规划影响显著,文章在联合规划过程中充分考虑各不确定参数的波动。为区别不同安全裕度下不确定参数的波动值,文章首先采用改进的多面体不确定集描述风光出力波动以及电价变化引起的负荷功率波动;然后建立以综合成本最小为目标的优化模型,并改写为两阶段鲁棒对等模型,采用列约束生成算法(column-and-constraint generation,CCG)与商业求解器Cplex求解;最后,采用西门子Benchmark 0.4kV低压微电网算例验证模型有效性,并分析不同保守程度下规划方案的经济性。结果表明,考虑安全裕度所得的规划方案仅需付出较小的经济性即可使供电可靠性明显提升。

    2020年12期 v.44;No.445 4617-4626页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 火电机组灵活性改造规划及运行综合随机优化模型

    徐浩;李华强;

    现阶段中国火电机组灵活性难以适应未来高比例风电并网的要求,对火电机组进行灵活性升级改造成为必要的研究工作。首先,针对高比例风电接入带来的净负荷随机、波动特性,基于机会约束目标规划(chance constrained goal programming,CCGP)理论构建运行灵活性不足风险模型,对灵活性予以量化。然后,从经济性最优出发,引入机组启停约束及灵活性裕度机会约束,并考虑风电爬坡事件,建立火电机组灵活性改造规划及运行综合随机优化模型,通过确定性等价和线性转化对模型进行优化求解。最后,利用算例对模型的有效性和适用性进行验证,并对火电机组灵活性改造的作用进行分析。结果表明:该模型能在兼顾灵活性供需匹配情况及经济性的基础上实现风电高效消纳,且适用于各种参数设置下最优方案的求解;而合理的火电机组灵活性改造方案也能够进一步降低成本、促进风电消纳、保证灵活性供需匹配、优化火电运行。

    2020年12期 v.44;No.445 4626-4638页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 中压配电网规划中计及多因素影响的供电分区划分方法

    陈哲;王主丁;黄河;韩俊;高松;

    该文从工程实用的目的出发,以按负荷"就近备供"原则在全局范围内分区优化划分为基础,对于模型方法难以处理的其他相关约束,比如要求供电分区自然地理和管理边界清晰、同一分区开发深度和负荷供电可靠性要求基本一致以及专业协同等问题,提出采取前置和后置两种处理方法。其中,前置处理是在供电分区划分之前将其他约束转换为通道费用后在候选通道布局中考虑其影响;后置处理是先按负荷"就近备供"进行供电分区划分,之后再对分区结果依据其他约束做局部优化调整,并给出了考虑单因素和多因素影响的定量计算公式。算例结果表明分区优化划分方法用于不同因素影响情况下的有效性和实用性。

    2020年12期 v.44;No.445 4636-4643页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 考虑网络动态重构的配电系统两阶段灵活性提升优化调度方法

    武忠山;秦超;余贻鑫;

    随着大量可再生分布式电源接入配电系统,其出力多变性和不确定性的本质给配电系统的安全运行带来了严峻挑战。该文考虑网络动态重构的作用,研究提升配电系统灵活性的优化调度方法。首先,指出了净负荷的多变性和不确定性分别增加了系统的灵活性需求,分析了影响电源端灵活性供给的主要因素和网络动态重构对灵活性提升的作用机理。其次,综合考虑可再生能源的不确定性和可控电源的调节能力限制,将网络动态重构作为灵活性提升手段,以配电系统的综合运行成本为目标,构建了面向系统灵活性提升的两阶段鲁棒优化模型。其中第一阶段确定网络重构方案和灵活调度方案,第二阶段在灵活调度方案的基础上确定调整方案。该文利用列生成算法对该模型进行求解。最后,通过算例验证了文中模型的有效性和合理性。

    2020年12期 v.44;No.445 4644-4653页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 一种考虑功率不确定性影响及配电网灵活性需求的区间优化调度方法

    刘丽军;张嫣;徐启峰;

    为解决发用电双侧功率不确定性影响下配电网的优化调度问题,提出一种计及灵活性的配电网区间优化调度方法。构建源荷两侧功率不确定性模型,电源侧采用混合高斯模型对风电、光伏出力的预测误差分布进行分区段拟合,负荷侧叠加考虑预测误差与需求响应不确定性。采用区间变量表征不确定性,为提取合理的功率区间变量,根据区间最短原则计算给定置信水平下的置信区间。考虑分布式柴油机、储能系统、可中断负荷等灵活性资源,以配电网综合运行成本、电压偏移以及灵活性为目标构建区间优化模型,并基于NSGA-Ⅱ算法求解Pareto最优解集。最后,基于IEEE 33节点网络与PG&E69节点网络算例对所提模型与方法进行验证,结果表明采用该文方法实行日前调度计划可有效提高系统应对不确定性的能力。

    2020年12期 v.44;No.445 4654-4664页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 智能配电网柔性互联研究现状及发展趋势

    祁琪;姜齐荣;许彦平;

    分布式电源的大规模接入、用电负荷的多元化增长及直流负荷比例的增加,给传统配电网的结构形态与运行方式带来了巨大影响。利用全控型电力电子器件对配电网进行柔性互联改造,有助于提高系统的可控性、可靠性与安全性,促进分布式电源消纳、满足高质量供电需求,是向未来智能配电网演变的重要手段。文章首先介绍了柔性互联配电网的关键环节——柔性互联装置(flexible interconnection device,FID)的基本结构与工作原理;然后结合国内外示范工程,对柔性互联系统3种典型形态及特点进行分析,对运行控制和规划设计方面的关键技术进行了讨论及研究现状总结,并指出现阶段亟需突破的关键问题;最后,为实现柔性互联配电网更广泛的应用,对其发展趋势进行了展望。

    2020年12期 v.44;No.445 4664-4676页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 考虑可靠性的海上油田互联电力系统结构优化研究

    龙高翔;于庆广;李雪;刘宇铭;蒋之成;

    根据海上油田互联电力系统网架结构薄弱、故障损失严重等特点提出了重点考虑可靠性的海上油田互联电力系统结构优化模型,该模型目标函数中使用考虑负荷优先等级的最小切负荷费用模型计算系统在所有N-1故障状态下的停电损失来衡量方案的可靠性,算例验证该结构优化模型能更好地平衡方案的可靠性和经济性。除此之外,还提出了基于最小费用流的模型简化方法,该方法可以简化需随机生成的决策变量数量,算例验证该方法大大提升了模型的求解效率,同时由于解空间减小,该方法还间接提高了算法的全局寻优能力。

    2020年12期 v.44;No.445 4677-4684页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 基于Wasserstein距离的多电压暂降事件同源检测方法

    肖先勇;桂良宇;李成鑫;张华赢;李鸿鑫;汪清;

    一次电网故障会触发多个变电站的电能质量监测装置,记录多条电压暂降事件。同源多数据的冗余信息,极大地增加了电压暂降监测数据处理的计算量和复杂度。提出多电压暂降事件同源检测概念和基于Wasserstein距离的多电压暂降事件同源检测方法。提出电压暂降经单台或多台变压器的传播规律,基于Wasserstein距离度量,构建可能性矩阵,度量多电压暂降波形数据间的相似程度。在缺失电压暂降源数量信息的前提下,采用基于密度的DBSCAN聚类方法对度量结果进行聚类分析,得到多电压暂降事件同源检测结果。在PASCD/EMTDC平台搭建IEEE14节点仿真,生成多电压暂降事件,应用仿真数据和广东电网某市实测数据验证所提方法。结果表明所提方法能够准确实现多电压暂降事件的同源检测,并对实测数据中的坏数据、仅被一个监测装置记录的事件具有一定的识别效果,证明了所提方法的可行性与正确性。

    2020年12期 v.44;No.445 4684-4693页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 基于随机森林的电力系统暂态稳定评估与紧急控制策略

    王彤;刘九良;朱劭璇;王增平;秦红霞;张岩;张璇;

    紧急控制是保证故障后电力系统稳定运行的重要手段。分析电力系统发电机功角、部分母线有功无功与暂态稳定裕度提出一种基于随机森林的暂态稳定裕度评估方法与紧急控制策略制定方案。首先,在离线阶段建立随机森林回归模型,分析发电机功角、有功功率、无功功率等特征量与暂态稳定裕度的映射关系。然后,计算切机、切负荷的灵敏度,选取切除后对系统稳定性有利的发电机和负荷组成紧急控制集合。最后,以切除发电机和负荷容量最小为目标,以稳定约束、最大可控容量和功率平衡构成约束条件,建立紧急控制优化模型,求取最优紧急控制策略。在含风机的16机系统中进行仿真分析,结果表明,提出的暂态稳定裕度评估方法准确有效,根据控制灵敏度制定的紧急控制策略,可以保证系统故障后恢复稳定运行。

    2020年12期 v.44;No.445 4694-4701页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 典型综合能源系统仿真与规划平台综述

    王梦雪;赵浩然;田航;陈健;吴秋伟;

    综合能源的有效开发和利用是可持续发展背景下提高能效、保护环境的重要议题,然而综合能源系统的开发离不开综合能源仿真规划平台的支持。文章对10个具有代表性的仿真规划平台的仿真规划功能、能源服务类型、平台特点等方面进行了对比和介绍,并从应用场景、研究方法以及模型种类等方面对这10个平台进行归类,突出平台的优势和特点,为综合能源仿真与规划平台的选择提供针对性的参考。平台包括COMPOSE、DER-CAM、EnergyPLAN、e Transport、HOMER、RETScreen、TRNSYS、Cloud IEPS、IES-Plan以及基于RT-LAB的综合能源仿真测试系统。文章结合各仿真与规划平台目前状况,探讨了在模型时间尺度的发展、用户主体作用的发挥、多部门的耦合、外部系统的影响等方面存在的问题,并对仿真与规划平台功能的进一步完善进行了展望。

    2020年12期 v.44;No.445 4702-4712页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 基于免疫机制的广域阻尼控制器设计

    聂永辉;徐晗桐;蔡国伟;高磊;赵妍;吴奉瞳;

    由于电力系统结构复杂并且运行方式多变,传统方法设计的固定参数电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)难以满足在电网各运行方式下的阻尼控制效果,甚至恶化阻尼性能。为此提出了基于人工免疫系统理论设计广域阻尼控制器的新方法。首先建立电力系统开环控制模型,利用基于留数的控制方法选取广域控制回路;其次借鉴免疫响应机理,构建包含先天性免疫和自适应性免疫的广域阻尼控制器,实现动态调节励磁输出以适应未知的故障和扰动;最后基于时间积分和绝对误差准则,构建反映系统动态响应特性的优化目标函数及相应优化控制模型,采用改进型烟花算法对免疫控制器相关参数优化求解。两区四机系统仿真验证结果表明,与传统广域PSS相比,利用所提方法设计的人工免疫广域阻尼控制器对区间振荡有显著抑制效果,且增强系统的抗干扰能力以及动态稳定性能。

    2020年12期 v.44;No.445 4713-4721页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 考虑时域特性的异构温控负荷联合调控策略

    孙毅;黄绍模;李泽坤;李彬;牟明亮;张旭东;李飞;

    随着大规模具备不确定性的分布式新能源接入,利用需求侧柔性负荷消纳分布式新能源是有效技术手段。针对大量温控负荷消纳新能源电量后闲置、长时段不使用的现象,文章通过对电热水器、中央空调等典型温控负荷时域使用行为的精准分析,利用具备使用行为的温控负荷对新能源实施消纳,提出了一种考虑时域特性异构温控负荷联合调控策略。首先,基于贝叶斯网络对电热水器、中央空调的时域使用行为进行预测,建立时域行为概率模型;基于此,提出了面向新能源消纳的中央空调与电热水器联合调控策略,与传统温控负荷状态序列调控策略对比,所提策略在对新能源曲线进行有效消纳的基础上,能够充分与负荷使用时段相匹配,避免了大量温控负荷在消纳新能源电量后的闲置现象,减少了温控负荷闲置时的自然散热损失,提高了能源的用能效率。

    2020年12期 v.44;No.445 4722-4734页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 基于布莱克曼窗S变换与数据库查询的电能质量扰动识别与分类新方法

    李建文;秦刚;李永刚;董继;孙伟;

    针对基于特征值方法电能质量扰动识别中存在庞大而复杂的特征值选取问题,提出以特征曲线为特征的布莱克曼窗S变换与数据库查询新方法。提出布莱克曼窗S变换采用布莱克曼窗宽函数并通过窗宽比控制窗宽,相较于多分辨率广义S变换具有更好的时频分辨率。通过布莱克曼窗S变换得到扰动信号的时频模矩阵,在模矩阵上提取时频特征曲线,然后通过波动能量密度与快速傅立叶变换进行特征曲线分割,排除噪声的干扰,降低特征曲线长度,最后建立树状结构的时频数据库,采用动态时间规整距离查询分类方法,根据隶属度的关系进行快速分类,提高识别的正确率。通过仿真数据分析表明高时频精度的布莱克曼窗S变换提高了算法的识别正确率并且特征曲线分割提高了算法的抗噪声干扰能力,现场数据验证了该算法的有效性。

    2020年12期 v.44;No.445 4734-4743页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 3种高压直流同步触发控制的对比分析

    吴秋媚;傅闯;龚英明;文兆新;汪娟娟;

    同步触发控制作为高压直流控制系统的基础,精准地产生触发脉冲并分配至对应的换流阀,对系统的稳定运行至关重要。从参考相位获取、触发脉冲产生和对交流故障处理3个方面对SIEMENS、ABB和EPRI 3种高压直流同步触发控制进行介绍,建立了相应的小信号模型并分析了稳定性,然后对三者的触发角和相位的阶跃响应情况做了对比。基于CIGRE HVDC标准测试模型分别搭建了SIEMENS、ABB和EPRI同步触发控制,仿真测试了采用3种控制时系统的暂态响应,并在实际工程模型中对比了采用3种同步触发控制下系统对后续换相失败的抑制能力,分析了3种同步触发控制在交流母线发生故障时在抑制后续换相失败方面的优缺点,为改善同步触发控制的快速准确触发性能指出了改进方向。

    2020年12期 v.44;No.445 4744-4754页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 模块化多电平换流器电磁暂态模型研究综述

    陈武晖;吴明哲;张军;余浩;梁定康;

    在实际投入运行的柔性直流输电(VSC-HVDC)工程中多采用模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)。由于MMC电平数量多,拓扑结构复杂,MMC模型详细程度和计算效率是一对主要矛盾。为解决这一问题,相关文献根据各种具体需求,已经提出MMC详细模型、等值电路模型、平均值模型以及简化平均值模型,根据建模方法具体可以分为6种模型。按照由复杂到简单、计算速度由慢到快的顺序,全面阐释了6种模型的建模基本思路和方法、模型适用范围以及计算效率;然后,指出了MMC电磁模型存在的问题和面临的挑战,提出了未来MMC电磁暂态建模的努力方向。

    2020年12期 v.44;No.445 4755-4765页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 基于牛顿插值的LCL型并网逆变器机侧电流反馈延时补偿策略

    贺诗明;熊健;

    对于LCL型并网逆变器,当采用机侧电流单环反馈时,数字控制产生的延时将改变系统的相位特性,影响系统稳定性。为了降低延时对系统的影响,提出了一种基于牛顿插值法的延时补偿策略,利用第k拍以及k?1拍控制量的线性组合预测第k拍的装载信号。该种方法实质为电流环前向通道提供了一个相位超前环节,补偿了延时带来的相位滞后,从而避免?180°相位穿越点位于谐振角频率处,提高了系统鲁棒性。最后,仿真和实验结果证明了上述理论的正确性。

    2020年12期 v.44;No.445 4766-4772页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]

自动化

  • 基于谐波注入的柔性直流系统接地极线路故障测距方法

    李斌;孙强;何佳伟;李晔;

    针对基于模块化多电平换流器(modularmultilevel converter,MMC)的直流输电系统,文中利用其灵活可控性,提出了一种基于谐波主动注入的接地极线路测距方法:通过对某一极换流站投入子模块数量的主动控制,改变对应极线直流电压,从而在接地极线路上产生不平衡谐波电流和电压分量;在此基础上,即可实现可靠的故障测距。仿真结果表明,所提出的谐波注入方法能够产生所需的谐波分量,且对系统正常运行影响较小;此外,接地极线路上直流不平衡电流大小对该方法的测距精度影响较小;在高阻接地、近端接地、噪声影响等工况下仍能保持较高的测距精度,最大误差小于1.5%,能够满足接地极线路的测距精度要求。

    2020年12期 v.44;No.445 4773-4782页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 两台电力电子变压器并列运行时直流侧接地方式的研究

    李潇;范春菊;姜山;王圣辉;金甚达;

    交直流混合电网的系统结构有利于接入分布式能源及直流负荷,是未来电网的发展方向。以2台电力电子变压器(power electronic transformer, PET)并列运行的交直流混合电网作为典型研究对象,对PET直流端口接地方式进行了研究。首先,建立了2台PET并列运行的电网模型,每台PET包括4个不同电压等级的输出端口。基于搭建模型,详细分析了单极金属回路运行方式与伪双极运行方式2种运行方式下的直流侧单极接地故障回路,给出了结构对称时的单极金属回路运行方式下的故障电流与电压解析表达式,并进行仿真试验。最后,基于PSCAD/EMTDC平台,对直流侧单极接地故障进行仿真研究,给出接地方式的建议:单极金属回路运行方式下至少有一台PET采用零极线路经电阻接地方式,伪双极运行方式下至少有一台PET采用并联大电阻中点接地方式。

    2020年12期 v.44;No.445 4783-4791页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 基于多层卷积神经网络的串联电弧故障检测方法

    褚若波;张认成;杨凯;肖金超;

    低压配电网的电弧故障是诱发电气火灾的重要原因之一。配电网发生串联电弧故障时的电流一般较小,其有效值达不到过电流保护装置的整定值,而且在某些负载工况下,正常工作状态电流与串联电弧故障电流波形特征非常相似,导致串联电弧难以识别。针对串联电弧故障的识别难点,提出了一种基于多层卷积神经网络的时域可视化识别方法。使用高频耦合滤波电路和高速数据采集系统来采集串联电弧故障的高频信号。通过构建多层卷积神经网络,提取电弧图像高维特征。以时域灰度值图像的形式直观展示了卷积神经网络算法对故障电弧数据的抽象特征提取情况。通过与前沿机器学习预测算法进行对比分析,所提出的算法具有对典型负载的串联电弧进行特征学习和识别的良好特性,并且在其他故障诊断领域也具有重要的借鉴意义。

    2020年12期 v.44;No.445 4792-4798页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 基于MPPT梯形电压扰动的直流微电网新型孤岛检测方法

    陈晓龙;杨志颖;李永丽;李斌;李博通;

    提出了一种基于最大功率跟踪策略(maximum power point tracking,MPPT)施加梯形电压扰动的、适用于含有多个光伏发电系统的直流微电网孤岛检测方法,该方法通过检测并网点电压的变化特性是否符合孤岛情况下的理论分析结果来识别孤岛。首先,根据局部区域微电网内不同光伏阵列(photovoltaic array,PVA)所受光照强度和温度均相同的特点,推导了不同PVA输出电流之间的关系,进而提出了基于环境系数的扰动同步性策略。然后,提出了PVA在端口电压恒定以及变化时分别对应的静态等值电路以及动态等值电路,能够准确反映PVA在不同电压扰动时段的功率变化特性。最后,提出了基于梯形电压扰动的孤岛检测方法,深入挖掘了梯形电压扰动蕴含的冗余判据,提高了孤岛检测的准确性,并利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证了所提方法的有效性。

    2020年12期 v.44;No.445 4799-4808页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 双馈风机短路电流二次谐波产生机理及其对变压器保护的影响

    郑涛;李菁;颜景娴;王兴国;王文焕;赵宏程;

    双馈风机短路电流暂态特性与传统同步电机大不相同,当机端电压发生跌落故障时,其输出电流中会含有相当比例的二次谐波,接入弱电网时这些二次谐波的影响不可忽略。该文在考虑变流器控制条件下,解释内在因素和外在因素影响下定子电流中二次谐波的产生机理,并推导二次谐波解析表达式。在此基础上,分析二次谐波对变压器保护的影响并且提出抑制措施。最后,通过仿真验证结论的正确性和抑制措施的有效性。

    2020年12期 v.44;No.445 4808-4816页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]

高电压技术

  • 抑制发电厂短路电流引起地网电位差的措施分析

    周红斌;宋伟;周万竣;卢晓强;张波;

    大型发电厂发生短路故障时短路电流沿着接地网回流至发电机中性点,造成很高的网内电位差,严重影响二次系统等厂内设备的安全运行。在某水电站通过人为在其开关站向接地网注入电流、在发电机接地点处抽出电流,来模拟实际短路情况,现场测试了接地网上的地电位差,评估了实际短路故障下接地网上的最大电位差。进一步建立了该水电站的立体接地网模型,通过仿真计算,研究了降低开关站短路故障产生的接地网内电位差的措施。研究发现,发电厂内发生短路故障时,短路点和发电机厂房之间的地电位差最大。在电缆沟内增设多根间距20cm以上的铜排,可以有效降低地电位差。

    2020年12期 v.44;No.445 4816-4821页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 分段绝缘等措施用于减小直流输电工程接地极电流对油气管道影响的试验研究

    白锋;曹方圆;李雄;陆家榆;何堃;赵录兴;黄流建;

    随着我国电力和油气管道工程建设快速发展,高压/特高压直流输电工程接地极与埋地油气管道邻近已不可避免,研究相应防护措施,以减小直流接地极电流对油气管道的腐蚀和危险影响,对保障能源输送安全,促进电力与油气管道工程建设协调发展具有重要意义。在本研究中,建立了包含直流接地极系统、试验管道和测量系统的试验平台,为直流输电工程接地极入地电流对埋地油气管道的影响研究提供了试验条件。针对管道分段绝缘、牺牲阳极和两者组合的综合防护措施,在不同接地极电流下进行试验,获得了试验管道上的管地电位差和泄漏电流密度沿线分布结果。对采取不同防护措施时,在不同接地极电流作用下的管地电位差和泄漏电流密度沿线分布规律进行分析,获得了不同措施的防护效果及适应性评估结果。研究成果将为直流接地极与埋地油气管道工程中腐蚀和危险影响防护设计提供技术支撑。

    2020年12期 v.44;No.445 4822-4829页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 昌吉—古泉±1100kV特高压直流输电线路跨越长江时对通航船舶的电磁影响

    李燕雷;谢莉;赵江涛;黄朝霞;陆家榆;黄克闪;林珊珊;张伟;

    1100kV特高压直流线路跨越内河航道时,是否会对通航船舶通信系统和船上人员产生影响,是电力部门和交通部门共同关注的重要问题。结合昌吉—古泉±1100k V直流输电工程跨越长江航道的问题,分别采用二维方法和三维方法计算了直流线路在人员活动的甲板及驾驶舱周围和顶部的直流合成电场,计算得出了±1100kV直流线路在基准面上产生的有源干扰和无源干扰。另一方面,通过在昌吉—古泉±1100kV直流线路跨越长江处开展实船测试,得到了船载图像类设备和语音类设备干扰影响的测试结果,并获得了甲板上的直流电场和有源干扰实际水平。最后,通过计算结果和实测结果的分析,给出了昌吉—古泉±1100kV直流线路跨越长江航道时的电磁影响评估结果。研究结果可为后续特高压直流线路跨越内河航道时的线路设计提供数据支撑,为合理控制工程投资、有力促进特高压直流输电和内河航道运输的友好协调发展提供技术支持。

    2020年12期 v.44;No.445 4830-4837页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • C_4F_7N/N_2混合气体在极不均匀电场下的局部放电特性

    张晓星;叶凡超;张国治;田双双;李祎;张季;

    C_4F_7N是一种极具应用潜力的SF_6替代气体。试验研究了环保型气体绝缘介质C_4F_7N/N_2混合气体的局部放电特性,测试了混合气体的局部放电起始电压并与纯SF_6气体进行了对比,探究了混合比、气压对混合气体绝缘性能的影响情况。研究发现含C_4F_7N_2%~12%的C_4F_7N/N_2混合气体的PDIV-、PDIV+随气压的增长而增大,但绝缘性能均弱于相同条件下纯SF_6。相同气压下C_4F_7N/N_2混合气体的绝缘性能随混合比的增加而增加;低气压下增加混合比能够显著提升混合气体的绝缘性能,高气压(0.5~0.6 MPa)下混合气体的相对绝缘性能随混合比的增加呈现饱和增长趋势。相关研究成果为C_4F_7N/N_2混合气体的工程应用提供了重要参考。

    2020年12期 v.44;No.445 4838-4844页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 一种具有延伸浮空P基区结构的CSTBT器件特性分析及关键参数优化

    孙海峰;蔡江;张红玉;

    随着功率半导体器件的不断发展和广泛应用,绝缘栅双极晶体管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)的优越性能使其成为高压直流、光伏逆变等领域最理想的开关器件。如何在降低IGBT通态压降、工作损耗、开关损耗的同时提高器件阻断电压,提升器件工作效率,对环境保护和节能减排具有重要意义。对浮空P基区沟槽栅型双极晶体管(floating p-base carrier stored trench-gate bipolar transistor,FP CSTBT)的P基区进行了延伸,提出了一种具有延伸浮空P基区结构的CSTBT (extend FP CSTBT,EFP CSTBT)。该结构采用精细化沟槽栅、场截止层和电子注入增强等技术降低器件的导通压降,从而提升器件的阻断电压。在相同参数条件下,将EFP CSTBT与传统的CSTBT和FP CSTBT的性能进行了对比分析,结果表明新器件具有更高的阻断电压。分别对FP CSTBT的P基区的掺杂浓度和深度、N型CS层掺杂浓度和厚度、虚拟栅极深度等关键参数进行了仿真与分析,获得了最佳参数。结果表明,EFP CSTBT的通态压降和工作损耗低于CSTBT,阻断电压高于CSTBT和FPCSTBT,有良好的静态特性,具有较好的应用推广价值。

    2020年12期 v.44;No.445 4845-4852页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]