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電網技術雜志社
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《電網技術》由國家電網公司主辦,北大核心期刊、CSCD核心期刊、統計源核心期刊、綜合影響因子2.389。電網技術已成為系統內技術門類最廣泛的資深學術技術期刊,在國內外享有相當的知名度。
  • 主管單位:國家電網公司
  • 主辦單位:國家電網公司
  • 國際刊號:1000-3673
  • 國內刊號:11-2410/TM
  • 出版地方:北京
  • 郵發代號:82-604
  • 創刊時間:1957年
  • 發行周期:月刊
  • 期刊開本:A4
  • 復合影響因子:2.821
  • 綜合影響因子:2.389
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電網技術 2017年4期雜志 文檔列表

新能源并網系統引發的復雜振蕩問題及其對策研究

摘要:介紹了風電機組并網引發的振蕩事件,總結了由大規模電力電子變流器接入電網引起的振蕩穩定性問題。在此基礎上,結合在新疆哈密次同步振蕩事件上的理論分析和工程實踐,分析了大規模新能源接入電網后存在的振蕩風險、面臨的技術挑戰以及目前的工程解決方案,從理論研究和工程技術2方面提出了下一步的研究方向。
1035-1042

電力系統次同步諧振/振蕩的形態分析

摘要:近年來,大量可再生能源機組通過變流器接入電網,導致新型次同步諧振/振蕩(SSR/SSO)現象的出現。但這些新SSR/SSO難以納入已有的分類框架,因此有必要重新對SSR/SSO形態進行審視和分類。文章首先回顧了SSR/SSO的發展歷程和已有的形態分類;然后以SSR/SSO模式的主導來源和機網相互作用方式為劃分依據,嘗試提出一種新的形態分類方法,以涵蓋近年來大量出現的以變流器與電網相互作用為特征的新型SSR/SSO現象;通過實例分析了風電機組參與的新型SSR/SSO的形態特征,最后討論了多形態SSR/SSO的共存與相互作用,旨在為進一步理論研究與工程實踐提供了參考。
1043-1049

大規模風電場并網系統次同步振蕩研究綜述

摘要:在大規模風電場并網系統中,經串聯補償、弱交流系統或HVDC并網均有可能引發風電機組的次同步振蕩,但產生機理與相關特性各不相同。文章首先介紹了大規模風電場經串聯補償、弱交流系統或HVDC并網系統產生次同步振蕩的機理,分為次同步諧振、裝置引起的次同步振蕩、次同步控制相互作用3個類型;然后論述了分析大規模風電場并網系統次同步振蕩的主要方法,包括頻率掃描分析法、特征根分析法、復轉矩系數法、時域仿真法、阻抗分析法以及幅相運動分析法等;在此基礎上歸納總結了次同步振蕩的抑制措施,包括改變電氣參數、附加阻尼控制、附加濾波裝置;最后對于大規模風電場并網系統次同步振蕩問題未來的研究方向予以展望。
1050-1060

并網逆變器復合電流環引起次/超同步振蕩機理研究

摘要:針對我國電力系統中的并網逆變器引起的次/超同步振蕩現象,以單逆變器經阻抗并理想電源的典型系統為例進行分析。由于鎖相環動態和較大電網電抗的存在,單逆變器并網系統電流環存在dq軸耦合。將dq軸統一考慮,建立了單逆變器并網系統的復合電流環模型。復合電流環中存在正反饋作用,該反饋與鎖相環、電流控制器、系統運行點、電網電抗和濾波電抗等多個因素相關,若匹配不當則可能造成振蕩或失穩。使用根軌跡法對上述因素對系統穩定性的影響進行分析,探討了通過適當調整并網逆變器控制參數來抑制振蕩的方法。通過時域仿真驗證了復合電流環的準確性,同時驗證了調整電流環控制參數抑制次/超同步振蕩的效果。最后,對復合電流環模型的應用進行了展望。
1061-1067

“大規模新能源并網系統振蕩穩定性及安全運行”專題征稿啟事

摘要:我國風電、光伏發展迅猛,已經成為世界上新能源并網規模最大的國家。新能源的快速發展帶來電源結構深刻變化,風電在12個省區成為第二大電源,其中冀北、蒙東、甘肅、新疆、寧夏風電裝機比重均超過25%。與傳統旋轉發電機不同,新能源機組多采用變流器接入電網,其并網規模的快速持續增長,正改變傳統電網的運行特性,使得電力系統的電力電子化特征日趨明顯。尤其在我國西部、北部地區,風電、光伏大規模集約化開發產生聚合效應,電力電子設備的自身動態及其與交直流電網特性的交互作用引發新的振蕩穩定性問題,并給有功無功控制、電壓及頻率適應性、調頻調壓性能等帶來新的挑戰,這些逐漸成為影響電網安全穩定運行的重要因素。
1067-1067

風光儲聯合電站有功控制的響應遲滯“拖尾現象”分析與改進

摘要:風光儲聯合電站集合了風電、光伏和儲能單元等不同種類電源,其有功協調控制是電站運行的關鍵技術。實際運行中出現了有功控制的響應遲滯"拖尾現象",即電站有功指令下達后,各類型電源響應時間參差不齊,整體呈現拖尾延時和控制量響應誤差大的現象。論文根據風光儲聯合電站的分層控制結構和通信系統特點,開展了全站和3個風電機組群的有功控制試驗,分析了電站的出力特性和響應遲滯"拖尾現象"產生的主要原因。進一步從有功指令分配、指令周期調整和儲能子站利用3個方面提出了風光儲聯合電站有功控制的改進策略,并仿真驗證了其對"拖尾現象"的改善效果。
1068-1075

RSC擾動分量與轉差頻率耦合引起的DFIG定子間諧波電流解析模型

摘要:研究雙饋風機(double fed induction generator,DFIG)的間諧波產生機理和傳變規律對于分析風電的次同步振蕩和電能質量問題兼具理論必要性和工程迫切性。為此,文章考慮轉子側變流器(rotor side converter,RSC)在逆變側產生的擾動電壓分量,根據雙饋風機的穩態電壓方程和磁鏈方程,構建了DFIG間諧波等效電路數學模型;通過坐標變換將轉子與定子電氣量統一于同步速dq旋轉坐標系中;然后經推導和坐標反變換建立了RSC擾動分量與轉差頻率耦合引起的DFIG定子間諧波電流解析模型。在PSCAD平臺上搭建雙饋風機并網算例,仿真結果驗證了該模型的準確性。最后利用該模型進行定量計算,分析了RSC擾動分量在DFIG中的傳變規律和感應出的定子間諧波電流隨風速變化的時變特性,從而為DFIG中定子間諧波電流的抑制奠定了基礎。
1076-1083

高風電滲透率下的自適應低頻減載策略研究

摘要:針對風電迅猛發展和電源結構發生深刻變化的新形勢,詳細論述了高風電滲透率對低頻減載實施效果的影響,并計及主要影響因素提出一種自適應減載策略以適用于高風電滲透下的電網。該策略通過對不平衡功率實施動態計算,來解決風電出力的波動影響和等值慣性時間常數難以解析計算的問題;考慮負荷特性來構建減載的選址定容模型,以改善減載后的頻率恢復效果;合理應用減載輪次的閉鎖判據,來有效降低負荷過切概率。將所提策略應用在高風電滲透率下的IEEE-39節點系統中,仿真結果表明,在多個故障場景下,所提策略能夠及時獲取頻率變化率的階躍特征,并對減載參數進行校正更新或者合理閉鎖減載輪次,從而有效地保證了系統頻率穩定性,具備較好的有效性和魯棒性。
1084-1090

雙饋風機下垂控制對系統小擾動功角穩定的影響機理分析

摘要:附加下垂控制可以改善雙饋風機響應系統頻率變化的特性,但同時將改變其與系統同步機動態特性間的耦合關系,進而影響系統小擾動功角穩定特性。針對該問題,文章用阻尼轉矩分析法研究了雙饋風機下垂控制對系統小擾動功角穩定的影響機理。首先從雙饋風機下垂控制的基本原理出發,針對擴展兩機系統,分析了風電接入點頻率與系統同步機頻率間的關系,進而采用阻尼轉矩分析法揭示了雙饋風機下垂控制影響系統小擾動功角穩定的機理。在此基礎上,分析了下垂控制增益對系統小擾動功角振蕩模式阻尼的影響特性及其與風機接入位置、同步機慣性時間常數的關系。最后,利用模態分析法驗證了理論分析的正確性。分析結果表明,雙饋風機附加下垂控制對系統振蕩模式阻尼的影響性質和程度與雙饋風機接入位置和系統同步機慣性時間常數的分布相關。
1091-1097

特高壓交流和直流輸電系統可靠性與經濟性比較

摘要:文中量化對比分析了特高壓交流和直流輸電系統的可靠性與經濟性。首先,分別將特高壓交流、直流系統劃分為不同的子系統,基于狀態枚舉法,計入元件備用影響等,分別建立了各子系統可靠性評估模型,其次,結合各子系統間的故障邏輯,分別建立了特高壓交流和直流系統多狀態可靠性評估模型,并采用狀態枚舉法求解。然后,綜合計入投資、運維、輸電損耗和停電損失費用等,建立了二者的經濟性評估模型。最后,通過算例對比分析了二者的經濟性和可靠性,結果表明:在相同輸電距離下,交流系統的強迫能量不可用率低于直流系統;當輸電距離超過1300 km時,交流系統的等效停運率大于直流系統;在不考慮停電損失費用的情況下,當輸電距離小于1300 km時,交流系統經濟性更優,反之則直流系統更好;若計入停電損失,在合理的輸電距離范圍內,交流輸電經濟性優于直流。
1098-1105

適用于直流電網的LCL諧振式模塊化多電平DC/DC變換器

摘要:針對直流電網中不同電壓等級線路的直流互聯需求,結合隔離型模塊化多電平DC/DC變換器和絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)直串型LCL-DC/DC變換器的拓撲優點,提出了一種LCL諧振式模塊化多電平DC/DC變換器拓撲。首先,介紹了該變換器電氣拓撲,并分析了其工作原理,包括運行方式、功率傳遞機理等;其次,從功率傳遞和諧波抑制等角度提出了該變換器中LCL諧振網絡的參數設計方法;然后,提出了適應于該變換器的控制保護策略,保證在不同功率傳遞下實現兩側模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)的零無功傳輸以及直流故障電流的迅速抑制;最后,在Matlab/Simulink中對所提拓撲及其控制保護策略進行了仿真驗證。結果表明:根據LCL設計方法得到的電氣參數能夠滿足裝置的控制需求,所提控制策略在潮流反轉、輸入電壓突變等工況下具有較好的靜態和動態性能,且保護策略能夠抑制直流側的短路故障電流。
1106-1113

特高壓直流輸電線路內過電壓仿真及機理分析

摘要:±1100kV特高壓直流輸電工程是目前全球電壓等級最高,輸電線路最長,輸電規模最大的直流輸變電工程。電壓等級的提高對直流系統的過電壓與絕緣配合提出了更高的要求。依托準東—華東±1100kV特高壓直流輸電工程,針對不同工況下直流線路過電壓沿線分布特性和內過電壓水平進行了詳細的電磁暫態仿真計算,尤其對不同直流濾波器進行了詳細仿真計算。根據波傳播理論及電磁暫態計算方法對過電壓產生機理進行了深入剖析,指出了換流站端部阻抗為影響線路過電壓分布的關鍵因素。提出了安裝線路避雷器降低直流線路內過電壓水平的具體措施和效果。文章為直流線路過電壓的研究提供了分析方法,研究結果已經為±1100kV準東—華東特高壓直流工程的設計和建設提供了技術依據。
1114-1122

基于Fourier-Legendre級數展開的主動配電網儲能容量優化

摘要:主動配電網中儲能運行過程具有明顯的時序特性,尤其在細分運行時段或考慮儲能組數配置的優化問題中,決策變量的維數急劇增加,加劇了模型問題求解難度。針對這一問題,提出一種對儲能的能量狀態(state of energy,SOE)進行Fourier-Legendre級數展開的容量優化方法。首先,通過Fourier-Legendre級數展開的方法建立儲能的模型,優化展開項的系數,由此得儲能SOE的連續化函數表達式。其次,考慮分布式電源(distributed generation,DG)出力不確定性,建立了同時以DG消納和削峰填谷為目標的機會約束模型。由此,求解出主動配電網不同運行狀況下儲能充放電功率和儲能電池容量。通過算例驗證了所提方法的快速性和有效性,并分析了儲能電池容量、風光滲透率、網絡電壓分布狀況等的相互作用。
1123-1131

基于面板數據有序聚類的主動配電網規劃場景降維技術

摘要:研究了基于面板數據的含分布式電源(distributed generator,DG)的主動配電網規劃場景的降維技術。首先,對主動配電網的中長期規劃進行時序模擬,將負荷按不同的類型建立其增長的時序數學模型,在考慮光伏、風電等DG容量自然增長的前提下采用自回歸-滑動平均(auto regression-moving average model,ARMA)模型建立時序模型;然后,引入統計學中的變點理論分別建立DG和負荷的時序分區子場景,最后通過綜合變點理論對上述時序場景進行融合,分段抽取出典型時序場景。仿真表明,有序聚類可以有效體現不同時間尺度上負荷以及DG的增長運行情況;通過搜尋變點,能將模擬出的近百萬個中長期時序場景有序地聚類成14個連續時間場景,大大削減了場景個數,提高了效率。
1132-1138

基于歷史數據挖掘的配電網態勢感知方法

摘要:隨著主動配電網的建設與發展,利用大量的歷史數據深度挖掘配電網狀態信息,快速、準確地獲得配電網實時運行狀態和未來發展趨勢成為目前亟待解決的問題。文章提出一種基于歷史數據挖掘的配電網態勢感知方法。該方法為傳統狀態估計器提供了新的虛擬量測信息,且對配電網未來趨勢進行態勢預測。仿真結果表明,該態勢感知方法不僅提高了配電網三相狀態估計的收斂速度和收斂精度,且為配電網調度提供了準確的預測信息,為自動智能調度體系實現主動、快速、預防控制提供了技術支撐。
1139-1145

交直流柔性協調控制技術在華中電網的應用

摘要:隨著特高壓大規模輸電快速發展,交直流相互耦合愈加緊密,電網安全穩定問題凸顯,安控措施量大,迫切需要適應于交直流混聯大電網的安全穩定控制技術。交直流柔性協調控制技術是利用多回直流功率緊急控制,通過交流系統與直流系統相互配合,降低大容量直流故障沖擊,提升系統振蕩阻尼水平,替代或減少受入直流閉鎖故障后電網切負荷量,該技術在華中電網得到了成功的工程應用。文中針對華中電網運行存在的實際問題,基于多直流協調控制理論和時域仿真,構建了交直流柔性協調控制系統,現場試驗結論驗證了該系統對于提高電網輸電能力和安全穩定運行裕度的有效性。
1146-1151

華北電網蒙西外送通道廣域阻尼控制系統研究

摘要:針對華北電網年度運行方式計算中蒙西外送通道潛在低頻振蕩問題,在RTDS中搭建華北電網等值模型,并建立了廣域PSS阻尼控制系統物理仿真平臺。該平臺由控制服務器、PMU單元、控制單元、功率放大器組成,其中控制器采用區間頻差信號和區域慣性中心角差信號作為反饋輸入。介紹了該系統的整體方案、控制器設計思路、通訊延時處理等,并通過仿真試驗表明,相比本地PSS控制,該系統能夠顯著抑制區域間低頻振蕩,有效改善華北電網系統阻尼。同時對PSS4B和SVC兩種低頻振蕩抑制措施進行了初步分析與探究。
1152-1157

“支撐新能源跨區輸送的新型電網技術”專題征稿啟事

摘要:我國風電、光伏發電等新能源發展勢頭迅猛。根據我國電力發展"十三五"規劃(2016—2020年),到2020年,全國風電裝機達到2.1億kW以上,太陽能發電1.1億kW以上。我國風電81%分布在"三北"地區,太陽能發電50%分布在西部省份。由于"三北"地區負荷規模偏小,消納空間有限,因此集中開發的部分新能源需要跨區輸送。"十三五"期間,依托電力外送通道,國家將推進"三北"地區新能源跨省跨區消納4000萬kW。根據電力發展"十三五"規劃,扎魯特—山東等6回特高壓直流將輸送新能源4700萬kW,每回直流配套新能源發電規模都在600萬kW及以上。從大規模新能源匯集的送端來看,新能源的間歇式出力特性除了給系統調峰增加壓力和困難外,
1157-1157

交直流混合電網的多智能體自律分散控制

摘要:針對交直流混合電網傳統集中控制缺乏靈活性和魯棒性的特點,以及分布式控制無法同時兼顧全局最優及響應速度等的不足,提出一種基于多智能體系統的交直流混合電網自律分散控制策略,即在多端直流的每個端子都設置一個智能體,構成多智能體系統,每個智能體都包含兩個功能模塊:全局信息獲取模塊和自主決策模塊。采用這種控制策略時,上層優化問題與傳統的電網調度問題相近,下層系統通過智能體之間以及智能體與系統間的交互、協調,實現群體妥協解。在僅有鄰居換流站電壓、頻率等狀態信息基礎上,基于多智能體一致性控制實現各端換流站間有功功率的合理分配,平抑負荷波動。最后通過PSCAD仿真搭建典型的交直流混合電網驗證所提控制策略的有效性及優越性。
1158-1164

隨機矩陣理論在電力系統認知中的應用初探

摘要:數據是智能電網建設的戰略資源乃至主要驅動力。如何處理智能電網中呈現海量、多樣、實時、真實等4個特征的4 Vs數據,并從中提取信息,是電力系統大數據建設所面臨的核心問題。描述了大數據的特征和引入了隨機矩陣理論作為基礎,以及提出電力系統大數據的應用思路和架構。具體電力應用方面,介紹了所開發的早期事件發現、事件診斷和定位、相關性分析、可視化3D Power Map輔助展示等一系列功能。在此基礎上,建立起以隨機矩陣為理論基礎,以數據為主要驅動力的電力系統認知體系框架,并探討其與傳統經典認知方案的區別。進一步設計案例考查了其對壞數據的魯棒能力,其結果表明,隨機矩陣理論這種工具可以有效地處理電網中的復雜數據,具有很好的學術研究意義和工程應用價值。另通過仿真算例驗證了隨機矩陣方案對數據異步的魯棒性。
1165-1173

基于改進EEAC法的隨機復雜多機系統的暫態穩定性分析

摘要:隨著電力系統接入元件的多元化以及各種電力電子技術的應用,電力系統的不確定性程度越來越嚴重,隨機穩定性問題越來越突出,傳統的確定性暫態穩定分析方法受到了嚴峻的挑戰。提出了一種適用于分析隨機復雜多機系統暫態性穩定性的改進的擴展等面積方法。首先建立了多機系統的隨機微分方程模型,其次通過同調分群將隨機多機系統等值為隨機單機無窮大系統,最后構造含It?積分的加減速面積,用Heun算法求解系統的極限切除時間。與基于蒙特卡洛原理的數值仿真方法進行了對比,驗證了該方法的正確性和快速性,并應用該方法對典型10機系統的極限切除時間進行了測算。最后用概率和統計方法對不同隨機干擾強度下的極限切除時間進行了測算和對比。
1174-1180

幾種高階收斂的Levenberg-Marquardt方法在潮流計算中的應用

摘要:針對現代電力系統日益復雜的運行工況使得常規潮流算法面臨不收斂的問題,在已有三階和四階收斂的改進Levenberg-Marquardt(LM)算法的基礎上,通過不斷引入LM近似迭代步,提出了2種高階收斂的LM算法(五階收斂的LM算法(LM5)、六階收斂的LM算法(LM6))用于電力系統潮流計算。根據所提方法得到的最小二乘解,分析系統薄弱節點的相關信息,為電力運行部門潮流調整以及潮流收斂性的改善,提供有價值的參考信息。為了體現所提算法的收斂性和魯棒性,將所提算法、牛頓法、二階收斂LM法(LM2)、三階收斂LM法(LM3)、四階收斂LM法(LM4)分別在"良態"、"不同初始點位置"、"重負荷"、"小阻抗支路"、"線路或發電機故障"等工況下進行測試。算例表明:"良態"情況下,所提的高階收斂LM算法具有迭代次數少、雅可比矩陣計算次數少的特點;"病態"情況下,在一定程度范圍內,引入近似LM迭代步能夠改善潮流收斂性,但超出該程度范圍,不斷引入近似LM迭代步對潮流收斂性的改善作用不明顯。
1181-1187

用于電力系統暫態穩定預測的支持向量機組合分類器及其可信度評價

摘要:目前,利用數據挖掘方法進行電力系統暫態穩定分析的研究,所用數據集普遍存在失穩樣本少的樣本不均衡問題,且挖掘模型的參數選擇困難,缺乏對預測結果可信度進行評價。針對以上問題,文章提出用于暫穩預測的支持向量機(support vector machine,SVM)組合分類器及其可信度評價方法。首先采用改進bootstrap抽樣得到多個類別均衡的數據集,利用隨機特征子空間技術進一步壓縮數據集;然后用壓縮后的數據訓練得到多個SVM分類器,各SVM的參數在經驗范圍內隨機選取;最后,通過綜合多個SVM的概率輸出,得到組合分類器的預測結果,并對結果可信度進行評價。通過算例分析表明,改進Bootstrap算法能夠明顯減少對失穩樣本的漏判,所提出的SVM組合分類器具有較高的預測準確度和可信度。
1188-1196

頻變輸電線路模型中的低階擬合方法

摘要:對特征阻抗和傳播系數的有理函數擬合是考慮參數頻變的輸電線路建模中的關鍵步驟。傳統的模域輸電線路模型采用的Bode漸近線擬合法會產生大量零極點,其中一部分對提高模型精度沒有作用并會導致電磁暫態仿真中產生不必要的計算。為避免冗余零極點的產生,提出了一種應用于頻變輸電線路模型中的低階有理函數擬合方法。首先對線路特征阻抗和傳播系數進行低階零極點定位,然后用非線性最小二乘法提高擬合精度,從而實現對特征阻抗和傳播系數的低階有理函數擬合。對比Bode漸近線法的擬合結果,低階擬合方法能夠在保證擬合精度的同時降低擬合函數的階數,從而提高電磁暫態計算效率。
1197-1203

考慮高壓配網接線方式的綜合電網可靠性評估

摘要:供電可靠性指標是監管和考核電網公司的重要指標。在配電網規劃階段,常通過計算配電網可靠性得到供電可靠性指標,而忽略了發輸電網對配電網的影響,同時對高壓配電網接線方式的影響分析不足。提出一種發輸配綜合電網可靠性評估方法。該方法將發輸配電網分為3層:發輸網層、高壓配網層及中壓配網層,分別進行可靠性評估,并通過將高電壓等級網絡可靠性評估結果作為低電壓等級網絡電源參數的方式進行可靠性指標傳遞。特別在處理高壓配網層方面,提出了典型接線方式的可靠性計算方法,將發輸網的可靠性指標有效地傳遞到中壓配網層。以改進的RBTS及實際系統網絡為算例進行評估模型驗證,結果證明該方法能夠考慮高壓配網的轉供能力,較為真實地反映電網可靠性水平,并且具有良好的可操作性和實用價值,可以用于實際的電網規劃工作中。
1204-1211

基于模糊理論的計及元件危險性因子的N-2故障快速篩選法

摘要:電網向大容量、高電壓、長距離發展,使得電網規模日益擴大,電網故障的后果更為嚴重,電網的可靠性問題受到很大關注。在實際工程中,評估電力系統可靠性需要進行N-2故障檢驗,但此類計算相當復雜。對此,在模糊理論的基礎上,提出了一種計及元件危險性因子的N-2故障快速篩選法,定義了元件危險性因子和N-2排序指標,通過調節其中的參數,可以在保證計算準確性的基礎上,減少了需要檢驗的N-2組合數目,大大提高了計算效率。應用此方法對湖北省某地區工程實際電網和IEEE 39節點系統算例進行了N-2故障檢驗,并與其他N-2故障檢驗方法進行對比,驗證了該方法的有效性。
1212-1217

基于冪迭代的電力系統模態諧振快速求解方法

摘要:在諧波諧振分析方法中,模態分析方法可以揭示諧振頻率、諧振幅度、諧振關鍵節點或位置等信息,得到了較快的推廣和應用,但其計算效率尚有待提高。根據關鍵模態定義,即任一頻率下的最大模態阻抗,只需求取每一個頻率點處網絡導納矩陣的逆陣的最大特征值。采用冪迭代方法求取矩陣最大特征值及其對應的特征向量,通過采用新的迭代起始向量選取方法和迭代終止條件,有效減少了所需迭代次數;在優化方案中通過改進計算步長選擇方法,進一步減少不必要的計算量。這些方法綜合運用,獲得了較高的計算速度。以IEEE 14母線系統作為算例,文中方法較一般模態分析方法計算速度提高了90%以上,驗證了方法的有效性和高效性。
1218-1224

基于泰勒級數的PV曲線求取及參變量選擇分析

摘要:PV曲線是電力系統靜態電壓穩定分析的重要工具。應用泰勒級數法可快速求取計及無功約束時的PV曲線。針對以往文獻在以功率參量為參變量時,泰勒級數在電壓穩定臨界點處不收斂的問題,研究了應用泰勒級數解決電壓穩定問題時參變量的選擇方法,證明了以電壓模為參變量的可行性。推導了PV節點無功約束量關于功率參變量的泰勒解析式,由此可根據無功上限來預測無功越界時的系統功率參數值。建立了PQ節點有功功率關于電壓模的泰勒級數,根據解析關系式可直接繪制負荷節點的PV曲線。最后通過對IEEE 30節點系統仿真驗證了所提方法具有較快的計算速度和較高的計算精度。
1225-1229

計及空調負荷群控制的源-荷協同優化調度模型

摘要:空調作為具有熱存儲特性負荷的典型,具有被納入電力系統調度控制體系的潛能。設計了含可控空調負荷群的調度控制構架,提出了一種計及空調負荷群控制的源-荷協同優化調度模型方法。對基于多樣性保持的空調負荷群控制策略的控制特性和參數進行深入分析,建立了負荷控制代價模型。在此基礎上,建立計及空調負荷群控制的源-荷協同優化調度模型,模型是使電網運行過程中的發電成本最低、負荷控制代價最小的雙目標優化問題,采用參考目標法將最小化負荷控制成本放到約束條件中,把雙目標轉換為單目標優化問題進行求解。IEEE 30節點系統的算例仿真結果驗證了所提模型方法的有效性。
1230-1236

基于推挽正激交交變換器的三相三線無功和諧波綜合補償裝置分析

摘要:傳統有源電力濾波器(active power filter,APF)基于逆變器拓撲,直流側采用大容量電解電容器組作為儲能元件,容易損壞,且價格昂貴。提出一種基于推挽正激式高頻隔離交交變換器(insolated high frequency push-pull forward AC-AC converter,IHF-PPFAC)的IL-APF(inverter-less APF)結構,無需儲能裝置。分析了基于偶次諧波調制技術(even harmonic modulation,EHM)的單相IHF-PPFAC綜合補償原理;對補償注入電流進行傅里葉級數分解分析其頻譜特性,發現EHM耦合問題并提出非相鄰調制波的解決方案;提出三相IL-APF結構,并建立了數學模型;同時設計了逐次諧波補償策略(successive harmonic compensation strategy,SHCS)的閉環控制方案。仿真和實驗結果驗證了IL-APF的可行性,新裝置沒有使用直流儲能元件,并實現了補償電容器和電網側的電氣隔離;具有無功和諧波的綜合補償功能,適用于三相三線平衡系統。
1237-1244

含V2G的虛擬電廠雙層逆魯棒優化調度策略

摘要:采用虛擬電廠(virtual power plant,VPP)實現對電動汽車入網(vehicle to grid,V2G)智能充放電和風力發電的打包管理??紤]風電入網和V2G的不確定性影響,建立含VPP的雙層逆魯棒優化調度模型。該模型內層以發電總利潤最大為目標;外層考慮內層優化結果的魯棒性和決策者要求,引入風電出力和V2G充放電功率的最優逆魯棒指標(optimal inverse robust index,OIRI),以此來分析風電消納水平和V2G充放電功率之間的極限制約關系。采用網格細菌群體趨藥性(grid multi-objective bacterial colony chemotaxis,GMOBCC)算法、拓撲映射和二分法相結合的嵌套優化方法對模型進行求解。最后應用仿真算例系統驗證算法的有效性。
1245-1252

計及預測功率的含儲能風場群優化調控方法

摘要:以場群為對象的風功率調控可有效把握、利用多風場間的功率互補性與同時性,體現調控的經濟性與高效性。據此,針對含儲能風電場群,提出一種基于風功率預測信息的有功優化調控方法。該方法依據小時級時間尺度下的預測功率優化風場及場群的輸出功率參考值,繼而以高精度單點預測值對場群內儲能、機組的運行狀態進行優化,最終實現以場群總棄風功率與總缺額功率最小為目標的有功優化調控。該調控模型可通過對輸出功率參考值的區間化處理以體現電網側調控的適應性,通過預測趨勢對當前優化邊界的限定處理以反應當前優化對未來趨勢的響應性。仿真分析表明,對比單風場調控,場群有功優化在調控效率與經濟性方面均有顯著提升。
1253-1260

考慮經濟性的日前風電消納動態評估方法

摘要:風電消納過程中涉及到電網企業、常規發電企業、風電企業和社會等利益相關方,但因風電出力具有波動性和隨機性,故電網企業消納風電的積極性不高。對風電消納涉及到的各利益相關方進行經濟性分析,建立了風電消納動態評估兩階段模型,并設計了相應求解算法。第1階段模型得出無風電時各常規機組的啟停狀態及出力,第2階段模型為有風電時制定日前風電調度計劃。通過IEEE 30節點系統和南方某地區電網算例,分析了風電消納的評估結果及各利益相關方的經濟性。結果表明,以電網企業的總成本最小為目標函數優化風電調度時,電網企業的經濟性最佳。
1261-1268

基于一致性協議的多微網協調控制

摘要:在分布式電源廣泛接入配電網的前提下,多微網系統采取區域靈活自治的機制,實現分布式電源的主動消納和管理。由于各微網自治的特性,面對配電網及多微網內部出現的功率波動,需要研究協調控制其電壓與頻率偏差的方法。提出了基于一致性協議的多微網協調控制策略,包括功率一致性以及電壓、頻率一致性2層控制,不僅實現子微網功率的平均分配,還消除了電壓與頻率的偏差,提高了多微網穩定性。仿真采用CIGRE中壓配電網作為多微網運行的典型算例,應用Netlogo與Simulink聯合搭建的多微網控制仿真平臺,通過多微網內子微網離網和子微網負荷波動的案例分析,驗證了所提協調控制策略的有效性。
1269-1276

含虛擬同步發電機的光/柴/儲獨立微網控制策略

摘要:為實現獨立微網的長期穩定運行,提出了一種含虛擬同步發電機(virtual synchronous generator,VSG)的光/柴/儲微網控制策略。在光伏電源側配置儲能組成光儲發電系統,利用VSG技術控制逆變器將其虛擬為同步發電機,通過設計能量管理,將光伏瞬時出力和儲能荷電狀態反饋到VSG控制中,實時調整光儲系統的有功和頻率輸出。柴油發電機與光儲系統采用對等控制,共同參與微網的一次調頻,維持微網有功平衡,同時由柴油發電機承擔二次調頻任務。最終實現了光伏電能的最大輸出和儲能設備荷電狀態的控制,保證了獨立微網的靈活控制和經濟穩定運行。最后,通過Matlab/Simulink工具搭建了仿真模型,對相關分析和所提策略進行了仿真驗證。
1277-1284

基于狀態跟隨器的微電網平滑切換研究

摘要:微電網有主從結構和對等控制兩種常用結構,運行狀態分為并網運行和孤島運行方式。在微電網運行狀態切換時,基于主從控制結構的微電網通常在并網運行時采用PQ控制,孤島運行時采用V/f控制;基于對等控制結構的微電網通常采用下垂控制。綜合考慮主從結構和對等結構的特點,采用了將下垂控制和V/f控制相結合的混合控制策略,并結合改進的電流環控制器結構以及狀態跟隨器的設計來解決微電網平滑切換的問題。在MATLAB/simulink平臺上搭建微電網仿真模型,仿真結果驗證了所提控制策略的有效性。
1285-1290

基于三相四橋臂逆變器的虛擬同步發電機分序控制策略

摘要:分析了虛擬同步發電機的常規控制策略,指出了其隱含的正序阻抗、負序阻抗及零序電抗相等的約束條件,進而分析了在三相不對稱環境中常規控制策略存在的問題。結合同步發電機的正負零序網絡模型,提出了基于序網絡模型的虛擬同步發電機控制策略,并設計了基于三相四橋臂逆變器的序網絡模型實現方案,分析了多機并聯時的虛擬阻抗設計原則。仿真驗證了序網絡模型實現方案的正確性,并驗證了序網絡模型在改善逆變器輸出電壓三相不平衡度方面的優勢以及多機并聯時的阻抗設計原則,證明了序網絡模型在不對稱負載運行方面的優勢?
1291-1299

基于分布式行波檢測的廣域網絡故障定位方法

摘要:針對現有廣域故障行波定位方法存在計算量大、算法實現復雜等問題,提出了一種基于分布式行波檢測的廣域故障定位新方法。將大量數據處理與復雜定位算法實現推至"云端",首先根據網絡拓撲結構和裝置布點情況,尋找環網中每條線路對應不同檢測點的區段連接點,將環路劃分為多個區段,在任意區段發生故障,初始行波的傳輸路徑被直觀唯一確定;依據初始行波到達時間的相關性,可有效界定故障區段,并在此基礎上,根據初始行波傳輸路徑,融合處理全網波形數據得到故障精確位置。PSCAD/EMTDC仿真結果表明,在配置有限數量的行波采集裝置情況下,可實現復雜電網快速、精確、可靠故障定位,算法實現簡單,可行性強。
1300-1307

基于改進SEC模型的新一代智能變電站設計方案評價

摘要:當對一項變電站的設計方案進行評價時,現有的評價方法未考慮變電站全壽命周期內發生故障的次數、運行的成本、故障停電造成的經濟損失等一系列因素的不確定性,并且在變電站設計方案的安全與效能方面的評價也存在不足。為解決以上問題,首先建立綜合考慮上述隨機變量的設計方案不確定性評價模型,同時在評價模型中兼顧安全、效能和成本(security,efficiency,and cost,SEC)因素,模型中各項指標權重采用模糊層次分析法確定;針對模型的特點,論文采用蒙特卡羅法進行模擬求解。算例表明,所提模型和方法可以有效地對新一代智能變電站綜合屬性進行評價,從而對新一代智能變電站的規劃及建設提供指導作用。
1308-1314

基于動態推理鏈的電網故障診斷方法

摘要:研究了結合貝葉斯網絡的動態因果推理鏈故障診斷模型。已有基于推理鏈的電網故障診斷方法存在推理子鏈個數較多、構造較復雜、未考慮保護和斷路器缺失、錯誤等不足,針對每個疑似故障元件根據保護邏輯建立原始的動態推理鏈,對誤報、漏報的報警信息進行糾正,形成改進后的動態推理鏈。對推理鏈中各保護和斷路器動作的可信度進行評估,將各保護和斷路器動作信息從二值邏輯的0或1模糊化為0,1之間的可信度值。針對每個疑似故障元件的推理鏈,建立相應的貝葉斯網絡模型,通過貝葉斯反向推理得到元件的故障概率。典型電網的多個故障案例驗證了所提方法的有效性。
1315-1323

變壓器中性點配置小電阻器對治理電網GIC的效果分析

摘要:地磁感應電流(geomagnetically induced currents,GIC)引起變壓器半波飽和對電力系統的安全運行產生不利影響,甚至引發大面積停電事故。為了有效治理GIC對大規模電力系統的不良影響,提出變壓器中性點配置小電阻器減輕電網GIC的解決思路,同時結合甘肅省750/330kV電網GIC相互作用及中低緯地區地磁暴的特點,給出10種不同的組合治理方案。制定了評價電網GIC水平的4個指標,并對上述10種方案的治理效果進行了評估。結果表明750/330k V雙電壓等級電網GIC治理難度較大,特別是GIC高風險節點的抑制,配置不當會使治理效果惡化,同時,750kV變電站中性點配置小電阻器抑制GIC較330kV變電站的作用大,且在電網末端750kV變電站配置小電阻器抑制電網GIC的效果較明顯,可使GIC的最大值降低30%。研究結果希望為電網GIC治理提供理論基礎和技術支撐。
1324-1331

變壓器升高座內部套管局部放電特高頻信號傳播特征

摘要:油紙電容式套管是廣泛應用的變壓器出線套管形式之一。目前,運行人員主要依據預防性試驗對套管絕緣狀態進行評估,無法對運行中的套管局部放電進行檢測和識別。在仿真研究升高座內部套管局部放電特高頻信號傳播特征的基礎上,提出了基于特高頻法的變壓器升高座內套管局部放電非接觸式帶電檢測與定位方法。首先仿真研究了套管升高座內部局部放電激發電磁波信號的傳播路徑和傳播特性,明確了升高座內部特高頻信號通過套管外側油道傳播至外部空間;然后,搭建了套管試驗平臺,開展了套管頂部懸浮放電和套管升高座內部均壓環附近懸浮放電試驗,驗證了套管外部特高頻檢測局部放電的可行性;最后,通過4通道特高頻天線陣列對放電源進行定位試驗,證明了升高座內部局部放電特高頻信號的輻射途徑。結果表明,該方法可以實現升高座內部的套管局部放電的非接觸式不停電檢測,對提高變壓器出線套管維護水平具有重要意義。
1332-1337

改善直流電流地中分布的接地極互聯技術研究

摘要:直流接地極入地電流會造成附近交流電網變壓器偏磁、埋地管道腐蝕等問題,成為直流接地極建設、直流系統運行中的難題之一。將已有臨近接地極互聯是減小直流接地極入地電流影響的措施之一。文章以南方電網在廣東地區的4個已有接地極為例,通過考慮接地極之間地中恒流場的影響,以及地上聯絡線的等效電路,建立場路耦合計算模型,研究不同接地極連接方式下各接地極的電流分配、地電位升等,由此提出一種通過專設集中匯流點將所有換流站的入地電流匯集在一起,再分配到各接地極,通過優化選擇匯流點與各接地極聯絡線的導線調節電流分配的接地極連接方案。對比分析表明,該方案不但減少了直流系統對交流電網變壓器、埋地管線等設施的影響,而且今后的新建直流工程可以直接接入,無須再新建直流接地極,具有可靠、靈活、擴展容易、性價比高的特點。
1338-1344

開關柜電弧故障及其測量方法研究

摘要:開關柜在電力系統有大量的應用,對其電弧故障的快速檢測及切除是一項非常重要的工作。目前對開關柜故障的研究大都集中在對其局部放電的檢測方面,而忽略對電弧故障的產生、發展以及各類檢測方法的研究。提出母線等導體連點處的接觸點接觸不良是造成電弧故障產生的重要原因,在此基礎上,分析了因接觸點接觸不良導致接觸電阻變大,并在負荷電流變化時產生熱應力的作用下形成惡性循環、最終發展成電弧故障的過程。然后,綜述了多種常用的電弧故障檢測方法,包括電磁發射、聲音發射、光發射、化學發射以及熱發射等檢測方法。最后,通過搭建開關柜故障電弧測量平臺,采用特高頻傳感器、超聲傳感器、RF天線、高頻CT、微分電場傳感器和紫外傳感器等多種傳感器實現對電弧故障的測量,并給出了試驗結果。
1345-1349

應用顯微紅外法的硅橡膠復合絕緣子傘裙老化深度研究

摘要:復合絕緣子在運行環境因素的綜合作用下易發生老化并引發絕緣子性能劣化乃至失效,因此對絕緣子老化影響深度進行檢測和評估非常必要。采用顯微紅外光譜技術,通過測量硅橡膠傘裙由表及里不同深度處的2960 cm-1甲基峰面積分布變化,發展了一種測量運行硅橡膠復合絕緣子老化深度的檢測技術。系統討論了顯微紅外光譜法的測試原理、掃描方式、邊界效應影響等問題,并分別針對線掃描及面掃描模式提出了相應的老化深度計算方法。同時應用該方法測試了廣東電網500kV輸電線路抽檢復合絕緣子低壓端傘裙的老化深度,發現基本在50-85μm之間;還對500kV榕茅甲線斷串復合絕緣子的故障部位傘裙的老化狀態進行了研究,發現由于高壓端放電現象嚴重,故障部位傘裙老化深度達105-141μm,為正常老化情況(35μm)的3-4倍。
1350-1356

柔性石墨接地體及其接頭耐腐蝕特性

摘要:為得到柔性石墨接地體及其接頭的耐腐蝕特性,根據5種典型土壤的腐蝕特性,采用室內腐蝕模擬實驗,通過土壤模擬液和細砂模擬我國幾種典型土質,對柔性石墨接地體、銅和鋼3種接地材料的耐腐蝕特性進行了研究;同時,通過室內加速腐蝕試驗對柔性石墨接地體、銅、鋼3種接地材料和柔性石墨接地體金屬接頭腐蝕前后接地電阻的變化進行了研究。研究表明:柔性石墨接地體在不同土壤模擬液中的腐蝕程度均很小,其耐腐蝕特性優于現行的鋼、銅等金屬接地材料;柔性石墨接地體腐蝕前后,其接地電阻基本無變化;柔性石墨接地體金屬接頭在氯鹽土與鹽堿土中接地電阻變化較大,可采用降阻石墨布或非金屬接頭進行防腐降阻。
1357-1363

特高頻傳感器等效高度的頻域參考測量方法

摘要:在特高頻傳感器等效高度時域測量方法中,頻率分辨率和測量誤差是一對不可調和的矛盾,若采樣時間短則頻率分辨率低,若采樣時間長則測量誤差大。為解決這個問題,提出了頻域參考測量方法。在此方法中,以某一頻率的正弦電壓波形作為GTEM小室的輸入信號,然后測量參考傳感器和待測傳感器在該頻率下的響應,最后利用響應特性和參考傳感器等效高度計算出待測傳感器的等效高度。建立了頻域參考測量系統,包括:網絡分析儀、GTEM小室、參考天線等。利用該系統對長度為50 mm的單極子探針天線的等效高度進行了測量,并將測量結果與時域方法的測量結果進行了對比。測試結果表明,利用頻域參考測量方法測得的等效高度頻率分辨率高、測量誤差和分散性小。提出的頻域參考測量方法將有利于推進特高頻傳感器標準化工作,提高GIS局部放電檢測效率。
1364-1368

特約主編寄語

摘要:我國風電、光伏快速發展,已經成為世界上新能源并網規模最大的國家。新能源的快速發展帶來電源結構深刻變化,2016年底新能源在我國18個省區成為第二大電源,其中冀北、
I0001-I0002

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