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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9期雜志 文檔列表

電網技術雜志特高壓輸電技術

半波長交流輸電線路三相短路諧振點研究

摘要:半波長交流輸電線路三相短路時刻的工頻故障特性對線路絕緣、過電壓抑制和暫態穩定具有重要影響。通過仿真現象提出研究問題,建立半波長單點送出系統三相短路的電路模型,理論推導短路時刻電流和最嚴重故障位置的計算公式,理論分析系統產生諧振的機理,研究嚴重故障點與系統開機臺數、線路結構、電壓等級的變化規律,研究短路時線路沿線電壓的分布和過電壓情況,并通過仿真驗證理論分析結果。研究結果表明,長于1000km線路在部分長度區間發生短路時刻電流、功率可能激增,引發系統諧振,線路沿線出現嚴重過電壓,需要采取必要的抑制措施;對于線路長度超過1000km的線路,嚴重故障點除應考慮首端、末端外,還應考慮離首端和末端距離為l=(π-t)/β處。對于常規長度的線路(線路長度小于1000km),不論是1000kV、750kV、500kV,線路沿線發生三相短路,系統不會產生工頻諧振現象。線路發生三相短路后沿線電壓最大值位于距短路點四分之一波長處;嚴重故障點位置與送端系統開機臺數、接入系統強弱、線路結構、電壓等級有關。
2743-2748

蒙西—天津南特高壓交流輸電工程系統調試中電網穩定特性與運行方式

摘要:針對蒙西—天津南特高壓交流輸電工程調試階段的各試驗項目對電網運行方式的要求及對電網潮流和安全穩定特性的影響。提出了蒙西—天津南系統調試期間的安全穩定控制措施,在保障特高壓設備安全與電網安全穩定運行的基礎上確定了蒙西—天津南特高壓工程的調試實驗順序,提出了調試實驗具體操作的電壓控制要求。
2749-2754
電網技術雜志高比例可再生能源并網

高比例清潔能源替代潛力評估模型及關鍵影響因素分析

摘要:在當前應對環境和能源問題的背景下,清潔替代作為實現電力低碳化的有效途徑受到廣泛關注。簡要分析了清潔替代的關鍵影響因素及發展趨勢,建立了綜合考慮技術、經濟、環保約束的清潔替代潛力評估模型;構建了涵蓋不同技術發展水平和減排目標的典型情景,分析了不同情景下的替代潛力,并重點分析了不同減排約束下經濟因素和技術因素對清潔替代潛力的影響。分析結果表明,環保因素是提升清潔替代潛力的驅動因素,技術進步有助于提升系統消納清潔能源的能力;經濟因素與技術因素對清潔替代潛力的影響程度則與系統靈活性水平密切相關,在有限的靈活性水平下,隨著減排要求的提高和清潔能源裝機規模的提升,技術因素將逐步取代經濟因素成為影響清潔替代潛力的首要因素。
2755-2761

弱電網條件下基于阻抗的穩定性判據重塑

摘要:弱電網條件下電網阻抗所具有的不確定性以及寬范圍變化特性會嚴重影響逆變器并網系統的控制性能,甚至可能導致系統不穩定。當前利用電網阻抗與逆變器等效輸出阻抗的比值來判定系統是否穩定的阻抗分析法,雖然在一定條件下可以判定逆變器并網系統的穩定性,但存在表征系統穩定性裕度不準確,以及當逆變器控制參數發生變化時可能導致的傳統基于阻抗的穩定性判據不再適用的問題。針對上述傳統阻抗分析法存在的不足,對傳統基于阻抗的穩定性判據進行了重塑,重塑后基于阻抗的穩定性判據不僅能夠精確表征系統的穩定性裕度,而且對變參數控制并網逆變器也具有普適性,保持了阻抗分析法的優良特性。最后,在弱電網條件下,以三相LCL型濾波的并網逆變器模型為基礎,通過仿真分析驗證了文中理論分析的正確性與重塑方案的可行性。
2762-2768

含風電和儲能電力系統的時序隨機生產模擬

摘要:傳統電力系統隨機生產模擬難以準確描述負荷、風電出力和儲能荷電狀態(state of charge,SOC)的時序變化特性,也難以反映靈活多樣的系統運行調度策略,導致生產模擬準確性欠佳。為此,提出了含風電和儲能電力系統時序隨機生產模擬方法。該方法計及了系統運行調度策略,將運行調度策略與隨機生產模擬中的各機組加載順序和儲能充放電條件等對應起來,有效地描述了各種運行調度策略。為保留元件出力和負荷的時序變化特性,采用可用容量狀態刻畫各時刻的機組出力狀態,將儲能充放電分別等效為負荷和機組2部分分別計入基于時序負荷曲線的隨機生產模擬中,并建立了描述儲能容量狀態變化的時變SOC概率分布模型?;谛薷牡腞BTS測試系統進行分析,驗證了所提方法的有效性。
2769-2776

風電消納全生產過程評價方法

摘要:不同地區不同風電場棄風限電的影響因素存在著較大的差異。隨著風電管理日趨精細化,細化分析棄風電量成分,找到限制風電消納水平的短板因素成了亟待解決的問題?;谛履茉椿A信息提出了風電消納全過程評價方法,定量分析了"從風能到電能"全過程中,包括風能資源、設備可靠性、網架約束、電源結構和優先調度水平等多個環節產生的棄風電量,找到制約風電消納的短板,實現風電消納的全過程、多維度、精細化閉環管控。研究工作以棄風電量成分分析為紐帶,實現了風電從發出到并網全過程的量化管理,能夠指導風電場和調度機構找到棄風的主導因素,進而有針對性地進行整改,提升風電消納水平,具有較高的推廣應用價值。
2777-2783

基于負載均衡的含風電場電力系統優化調度方法

摘要:隨著風電并網容量的增加,大功率風電爬坡事件給電力系統調度帶來了巨大的風險,研究相應的含風電場電力系統的調度策略十分必要。根據風電爬坡特性的特點,建立了風電爬坡事件模型,進而建立考慮風電爬坡約束的含風電場電力系統優化調度模型;借鑒負載均衡算法,提出了一種常規機組出力的重調度方法;并將其應用于風火系統調度,制定聯合調度策略;通過對發生不同劇烈程度風電爬坡事件的計算,驗證模型和調度策略的有效性。結果表明,通過負載均衡算法的應用,常規機組能有效平衡風電爬坡事件發生引起的風電功率缺額,保證系統爬坡容量的實際需求。
2784-2791

光伏逆變器參與西北送端大電網快速頻率響應能力實測分析

摘要:近年來,西北電網新能源快速發展,擠占具有轉動慣量的常規電源機組空間,電網一次調頻資源儲備下降,抗擾動能力降低,迫切需要研究新能源機組參與大電網調頻的實現方法。通過選取西北電網內4臺光伏逆變器,仿照常規水、火電機組的有功-頻率靜態特性,修改光伏逆變器控制策略,完成光伏逆變器有功-頻率下垂控制,實現光伏逆變器參與電網快速頻率響應的功能。結合2016年上半年西北電網頻率特性試驗,首次在國內系統性完成了光伏逆變器快速頻率響應能力實測分析。結果表明,光伏逆變器可參與電網快速頻率響應,其響應特性與水電機組一次調頻性能相當,優于火電機組,且折算到相同容量下,快速頻率響應貢獻能力優于常規火電機組一次調頻貢獻能力。
2792-2798

考慮逆變器無功充裕性的含高比例戶用光伏低壓配電網電壓控制策略

摘要:當前大規模戶用光伏接入低壓配電網逐漸成為趨勢,然而高比例戶用光伏并網將引起嚴重的潮流逆向,導致電壓越限和網損增加。首先,結合低壓配電網的線路參數和拓撲結構,對低壓配電網中電壓-有功和電壓-無功的量化關系進行了分析;在此基礎上,考慮光伏逆變器的容量特性和節點電壓偏移限制,提出了含高比例戶用光伏的低壓配電網無功裕度評估方法;為盡可能降低光伏并網有功的削減,以網絡無功充裕性為依據設計了就地的有功無功綜合控制策略;為了兼顧控制的效果和經濟性,結合低壓配電網的拓撲特點,進一步提出了不同節點間的控制參數優化整定方法。仿真結果表明,所提控制方案能夠高效利用逆變器無功進行電壓控制、降低光伏并網有功削減,同時實現網損的優化。
2799-2807

含可再生能源發電的配網儲能多目標優化配置方法

摘要:儲能系統在緩解可再生能源發電和負荷波動對系統安全穩定性的影響中起著重要作用。針對配網系統,考慮儲能配置與儲能系統運行之間的相互影響,以最小化投資運行總成本和電壓偏差為目標,建立雙層儲能多目標優化配置模型。在模型的外層,優化儲能系統的配置方案;在模型的內層,進行無功電壓調節、發電機控制以及儲能充放電功率控制。將教學算法(teaching-learning based optimization,TLBO)引入粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)中,提高優化算法的搜索能力,采用多目標PSO-TLBO算法求解耦合的雙層儲能優化配置模型。最后以IEEE 30節點系統進行算例仿真實驗,實驗結果驗證了文中儲能配置方法的有效性。
2808-2815

“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,
2815-2815
電網技術雜志電力市場

基于全成本電價的源-網-荷協同規劃

摘要:提出了基于有效輸電成本和全成本電價的源-網-荷協同規劃模式、模型與方法。首先,基于結構化有效輸電成本辨識方法,確定了輸電投資的準許成本回收率。利用全成本電價體現終端負荷對電源及電網資源的利用程度,并通過分布式電源投資規劃體現對全成本電價的響應?;贕arver’s 6節點系統的算例分析表明,所提出的基于全成本電價的源-網-荷協同規劃模式能夠充分體現終端負荷對電源、電網資源的利用程度,在節約自身用電成本的同時提升了電網投資的高效性、有序性、公平性,體現了激勵相容的原理,實現了電力資源優化配置的目標。
2816-2822

小時級月度發購電計劃的優化模型及其混合智能求解策略

摘要:結合網內外購電模式的差異,建立了計及網外購電市場的小時級月度發購電計劃模型。該模型是一個多時段大規?;旌险麛狄巹澞P?。負荷的時段融合策略可有效減小模型中小時級時段數的規模,但會帶來負荷融合誤差,從而影響模型的目標甚至安全約束,為此提出了基于負荷融合誤差的校正優化策略。針對模型的大規模多時段混合整數規劃特點,提出了結合免疫遺傳算法與拉格朗日分解協調策略的混合智能算法。一方面,利用免疫遺傳算法為拉格朗日松弛法提供滿足啟停約束和旋轉備用約束的機組組合發購電方案。另一方面,利用拉格朗日分解協調算法高效求解運行機組的最優發電方案,快速提升免疫遺傳算法優秀個體的質量。兩者交替迭代,互相促進,從而實現上述多時段混合整數規劃模型的高效求解。最后通過IEEE 57節點系統的仿真分析驗證了所提模型和算法的有效性。
2823-2830

面向綜合能源樓宇的電動汽車輔助服務方案

摘要:基于電動汽車的可控負荷和移動儲能特性,提出了面向綜合能源樓宇的電動汽車輔助服務方案。首先,構建了含電動汽車接入的綜合能源樓宇模型,并引入樓宇的能源運營商定價機制。其次,分析了電動汽車與綜合能源樓宇的交互特性和互動機理,提出了綜合能源樓宇層面的電動汽車常規輔助服務方案和緊急輔助服務方案。最后,以某冬季典型日場景為例,對所提2種輔助服務方案進行了仿真驗證和結論分析。仿真結果表明,多能互補的綜合能源樓宇促進了能源在終端用戶層面的梯級高效轉換和利用,提升了系統對電動汽車充電負荷的接納能力;常規輔助服務方案能夠增大綜合能源系統熱電協調運行的空間和靈活性,提高系統的光伏消納率,能夠顯著降低用戶側熱、電負荷用能成本和車主充電成本,在用電高峰時對系統亦有調峰作用;緊急輔助服務方案在樓宇供給側的能源網絡發生故障時能夠提供系統備用,快速響應系統的狀態變化,樓宇可在不增加儲能和備用電源投資的情況下維持用戶的熱、電負荷供應。
2831-2839

獎懲機制下虛擬電廠優化調度效益分析

摘要:虛擬電廠(virtual power plant,VPP)是聚合分布式發電、分布式儲能及需求響應等分布式能源(distributed energy resources,DERs)進行統一管理并參與電力市場的有效技術形式。而VPP的功率不確定性問題不僅對其內部運行提出了挑戰而且對提供給系統良好服務構成威脅。通過分析VPP市場合同實施、隨機發電出力和可中斷負荷響應的功率不確定性,建立了相應獎懲機制,即市場合同違約懲罰機制、棄風棄光懲罰機制和可中斷負荷響應獎懲機制?;讵剳蜋C制,兼顧VPP運行經濟和風險效益,制定了VPP協調調度策略。以VPP凈利潤最大為目標,兼顧系統運行約束,建立了獎懲機制下的VPP優化調度模型。通過對改進IEEE30系統算例仿真,驗證了所提模型的有效性。
2840-2846
電網技術雜志基于MMC的柔性輸電技術

應用于復雜交直流網絡的箝位雙子模塊型MMC快速仿真模型

摘要:模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)在復雜交直流網絡中有廣闊的應用前景。隨著MMC容量和電壓等級的提高,MMC的暫態行為對復雜交直流網絡的影響不能忽略,有必要建立適用于復雜交直流網絡仿真研究的MMC快速仿真模型。針對箝位雙子模塊型MMC拓撲建立了快速仿真模型。利用輔助元件對橋臂電路結構進行了簡化;通過動態計算可控電壓源,對橋臂內部復雜的子模塊開關動態過程進行了平均化處理,避免了大規模節點導納矩陣的動態求解。上述快速仿真模型不僅能夠準確地模擬MMC在穩態、交流故障、換流器閉鎖、直流故障清除和恢復等動態過程中的特性,而且具有較高的仿真效率。通過與基于分立元件的詳細仿真模型進行對比,驗證了所提模型的仿真精度和仿真效率。
2847-2853

考慮靜態安全約束的含MMC-HVDC交直流混合系統最優潮流計算方法

摘要:提出了含模塊化多電平換流器(modular multi-level converter,MMC)的柔性直流交直流混合系統最優潮流模型,考慮了換流器損耗及系統靜態安全約束集,采用內點法求解電網中發電機組及柔性直流換流站的功率、電壓最優控制值,從而達到整體電網優化的目的。另外,還結合實際物理電網的特點,提出了最優潮流計算過程中電網靜態安全約束的實用化處理方法,并根據靜態安全校核結果對優化模型約束條件進行修正。最后,通過測試算例及實際電網算例驗證了上述方法的有效性。
2854-2861

基于直流環流注入的MMC儲能系統相間功率均衡控制策略

摘要:在網壓不平衡工況下,模塊化多電平儲能系統(modular multilevel converter energy storage system,MMCESS)如果以并網電流平衡為控制目標,雖然可以保證交流系統安全運行,但是會引起各相放電速度不同,導致子模塊儲能電池荷電狀態(state of charge,SOC)的不均衡。為解決上述問題,首先對比分析了傳統MMC和MMC-ESS的內部環流特性;然后分析了以并網電流平衡為目標的不平衡網壓控制對電池SOC的影響;針對這一問題,提出了利用注入直流環流的控制策略,有效地實現了相間功率均衡,并論述了直流環流控制器參數對系統穩定性的影響;以各相電壓跌落度為變量,繪制各相注入的直流環流占額定橋臂電流比例的三維圖,針對不同跌落度分析了各相橋臂電流的變化,為設備器件選型提供了依據;最后,通過仿真和實驗驗證了理論分析的正確性及控制策略的可行性。
2862-2869
電網技術雜志可再生能源發電與綜合消納技術

基于合作博弈的相變儲熱容量優化配置及利益分配

摘要:在冬季供暖期,中國東北"以熱定電"的供熱模式造成大量棄風,通過儲熱消納棄風是提高風電吸納率的一種有效手段。所采用的供熱模式參與主體包括風電場、棄風供熱企業、熱電廠和電網公司,提出了基于合作博弈的相變儲熱容量優化配置模型。其以聯盟年總凈值收益最大為目標函數,考慮了棄風功率約束、供熱約束、相變儲熱技術約束等。進一步提出基于Shapely值分配模型的二次利潤分配方案,構建各方公平合理的利潤分配機制。通過對某省4年棄風進行分析,求得最優相變儲熱容量。分析表明采用Shapely值進行利潤分配后,聯盟各成員都有可觀收益,投資回報期較短。
2870-2878

求解含儲能裝置的微電網動態最優潮流的對偶半定規劃方法

摘要:電網動態最優潮流是一個全天24個時間斷面耦合的最優潮流問題,需要考慮常規機組爬坡率約束和分布式儲能裝置能量約束。具有二階收斂特性的內點法可以對其進行快速求解,但無法保證解的全局最優性。采用對偶半定規劃法求解該問題,對孤島運行的微電網動態最優潮流原始模型及向對偶半定規劃模型的轉換做了詳細的介紹,并給出了嚴格的全局最優性判據。同時將儲能裝置的強非線性模型等價地變換成線性模型,并給出了相應的證明。某實際微電網和IEEE 30節點系統的測試結果表明,對偶半定規劃法可高效求解動態最優潮流問題,其解可保證全局最優性。
2879-2886

孤島運行交直流混合微電網的潮流計算

摘要:交直流混合微電網包含交流子系統、直流子系統及連接2種子系統的互連變換器(interlinking converter,ILC)。針對下垂協調控制策略下孤島運行交直流混合微電網的潮流計算,提出基于帶新型線性搜索三步LM(three-steps Levenberg Marquardt algorithm with a new line search,NTLM)算法的交替迭代方法。首先分析ILC裝置的控制方法,建立其節點潮流模型;結合提出的3種直流節點類型和4種交流節點類型,建立交、直流子系統的統一潮流模型。然后提出NTLM算法求解統一潮流模型,在此基礎上,進行交、直流子系統交替迭代潮流計算,得到交直流混合微電網的潮流解。最后,通過改造的孤島運行交直流混合微電網系統的仿真算例,驗證所提方法的正確性和有效性。
2887-2895

“面向園區微網的綜合能源系統運行規劃關鍵技術”專題征稿啟事

摘要:自2016年3月三部委下發《關于推進"互聯網+"智慧能源發展的指導意見》以來,國家能源局先后推動了首批23個多能互補集成優化示范項目、55個"互聯網+"智慧能源示范項目、28個新能源微電網示范項目。2017年7月24日,國家發改委和國家能源局下發了《推進并網型微電網建設試行辦法》的通知。以園區微網建設為抓手,建設多能互補、
2895-2895

交直流混合微電網中直流母線電壓紋波抑制方法

摘要:在交直流混合微電網中,若匯入直流母線中的功率瞬時值中含有紋波分量(如三相不平衡交流負荷、交直流微電網互聯功率存在不平衡有功功率分量等),均會導致直流母線電壓出現紋波分量,嚴重時會影響系統供電電能質量和可靠性。為此,提出基于直流有源濾波器(DC active power filter,DC-APF)的直流母線電壓紋波抑制方法,主要由直流電壓紋波抑制、直流有源濾波器輸入端電容電壓控制以及電流閉環控制3部分構成。阻抗分析方法表明所采用的控制參數設計方法能保證擬抑制紋波頻率處直流有源電力濾波器輸出阻抗遠小于直流微電網中其余單元的輸出阻抗,從而能消除或減小直流紋波電壓。此外,基于所提方法,還可實現多直流有源濾波器即插即用與并聯運行。最后在Matlab/Simulink中搭建了含直流型分布式電源、交直流雙向DC-AC變流器、直流負荷以及兩臺直流有源電力濾波器的交直流混合微電網仿真模型,建立了相應的實驗平臺,數字仿真和實驗結果均驗證了所提方法的有效性。
2896-2903

基于狀態空間的雙饋風力發電機模型預測控制

摘要:隨著大量風電場接入電網,風力發電機組的運行和控制技術受到了廣泛關注。為改善雙饋風力發電機的控制性能,提出了基于狀態空間的雙饋風力發電機模型預測控制方法。通過建立雙饋風力發電機的狀態空間表達式,并將其用于預測雙饋風力發電機的狀態軌跡,將控制性能和控制代價作為目標函數,推導得到其控制策略解析表達式,降低了??刂菩皖A測控制的計算成本。在New England 39節點系統中對該策略進行驗證,仿真和計算結果表明,由于通過模型誤差反饋可以降低設計模型誤差對控制性能的影響,因此即便在模型失配的情況下,基于狀態空間的模型預測控制也能夠有效改善雙饋風力發電機的控制性能。
2904-2909

兩級式單相光伏并網逆變器輸入電壓PI+QPR魯棒控制器設計

摘要:為了提高MPPT效率,必須抑制兩級式單相光伏并網逆變器系統輸入電壓的低頻紋波分量。深入研究了基于PI級聯準比例諧振(PI+QPR)控制器的紋波抑制策略,給出了具備紋波魯棒抑制能力的電壓控制器設計準則和設計方法。首先建立了兩級式單相光伏并網逆變器輸入電壓低頻紋波分量抑制分析的數學模型;然后,以前置電容式Boost變換器為例,分析了紋波抑制條件以及環境因素對該條件的影響;在此基礎上,推導出具有低頻紋波魯棒抑制能力的輸入電壓控制器參數設計準則;給出了PI+QPR控制器的解耦設計方法,使得PI控制器負責系統的魯棒穩定性,而基于紋波魯棒抑制條件設計QPR控制器參數,從而確保系統兼具魯棒穩定和低頻紋波魯棒抑制能力;最后,通過200V·A的樣機仿真驗證了理論分析的正確性和可行性。
2910-2918
電網技術雜志電力系統

電力系統線性化模型研究綜述與改進

摘要:電力系統潮流和最優潮流是典型的非線性計算,需要處理復雜的非線性方程,因此計算量大,求解效率低,且在大電網運行分析領域易出現不收斂情況。線性化模型可以解決上述問題,直流模型是目前應用最廣泛的線性化模型,計算速度快,但是計算精度相對較低?;诖?以熱啟動和冷啟動環境為基準,首先對目前比較典型的5種線性化模型進行綜述,然后提出一種可以求解更完備潮流信息的線路解耦等值線性化模型。文章首先對5種線性化模型分別進行潮流計算和最優潮流計算,并分別與交流模型計算結果進行對比,從理論和仿真2個角度探討了各線性化模型的優缺點以及適用場景,驗證了所提模型在潮流計算以及最優潮流計算中均具有較高的計算精度,求解效率高,且能夠計算更完備的潮流信息,綜合表現強于其他線性化模型。
2919-2927

電網大停電社會綜合損失評估

摘要:現代社會對電力依賴程度日益加深,電網大停電給社會生產和人民生活造成重大損失和影響。從事故經濟損失基礎理論出發,提出大停電社會綜合損失的分類方法和損失評估指標構建原則,從傷亡人員、供電部門及電力用戶經濟損失和大停電間接經濟損失等方面構建大停電社會綜合損失評估指標體系。綜合分析電力用戶生產工藝流程、停電損失等特性,分別建立第一、二、三產業典型用戶及城鄉居民單位停電損失模型以及高危行業人員傷亡期望模型和傷亡人員經濟損失量化模型。根據某城市停電統計數據,計算出停電后社會綜合損失,并與國際典型大停電事故結果對比分析,驗證了本文評估模型的科學性、合理性。
2928-2938

嚴重災害下特高壓交直流電網風險評估方法

摘要:為研究特高壓交直流電網承受自然災害的能力,基于風險評估理論,研究了適用于嚴重災害下特高壓交直流混合電網的安全性分析方法。首先,考慮連鎖故障的全過程,提出一種基于PSD電力系統分析軟件仿真的快速故障概率計算方法,計算系統在某初始故障集下的連鎖故障概率;并考慮故障恢復階段的損失,建立全過程風險評估模型;其次,從電網架構、故障狀態、經濟損失3個方面提出了綜合指標評價體系,對系統風險進行了量化評估。最后對某地區特高壓電網2種規劃方案進行了風險評估,通過比較其連鎖故障發展過程,并根據事故階段和恢復階段的風險指標計算結果,得出了優選網架規劃方案,驗證了研究工作的有效性。
2939-2946

復雜網絡理論在電力CPS連鎖故障研究中的應用綜述

摘要:歷次大停電事故表明,電網中單一元件故障是導致電力信息物理系統(cyber physical system,CPS)連鎖故障的主要原因。因此,探尋電力系統信息網與電力網的交互機理,建立電力CPS耦合網絡模型、研究電力CPS連鎖故障傳播及演化過程,對保障電力系統安全和穩定運行具有重要的理論現實意義。文章首先從電力CPS建模、仿真、蓄意攻擊及安全分析方法 4個方面梳理了電力CPS研究現狀;然后從影響電力CPS連鎖故障建模分析的4個方面,重點綜述了復雜網絡理論在電力CPS連鎖故障研究中的應用,并分析了已有研究成果的優點和不足;最后,結合電力系統發展需求,指出了相關研究課題及研究方向。
2947-2956

基于輸電網結構優化的電網安全均勻調度

摘要:提高電網運行均勻度有助于提高系統的運行安全性。輸電網結構優化作為一種調度運行領域的新技術手段,通過在電網運行過程中動態選擇最優網絡拓撲結構,可以改善電網各元件潮流分布的均勻度。在傳統安全均勻調度模型的基礎上,考慮輸電線路運行狀態的靈活調節,提出基于輸電網結構優化的電網安全均勻調度模型。為保證最優拓撲的魯棒性,在優化模型中計及了線路N-1安全約束,使所得的線路開斷策略不會降低系統的N-1安全性。針對該大規?;旌险麛捣蔷€性規劃問題,基于校驗添加思想形成高效求解算法以提高優化模型的計算效率。IEEE 30節點系統和IEEE 118節點系統算例的仿真結果表明,文中提出的優化調度方法能夠有效地提高電網運行均勻度,相比于傳統調度方法能夠在充分挖掘現有電網輸電能力的同時實現電網潮流的智能化靈活控制。
2957-2963

計及靜態臨界穩定特性的感應電動機群聚合等值方法

摘要:負荷模型對電力系統穩定計算結果有著重要的影響,而感應電動機群聚合是負荷等值建模的重要組成部分??紤]感應電動機靜態臨界穩定特性的影響,提出了一種感應電動機群負荷聚合等值的新方法。首先,分析了表征電動機靜態臨界穩定特性強弱的指標,據此將電動機群負荷分為穩定性好和穩定性差的2組。而后,基于各電動機的物理機理,并綜合考慮其靜態臨界穩定特性,對分組后的感應電動機群負荷進行聚合。最后,以單機無窮大系統、WSCC-9節點系統和EPRI-36節點系統為算例,考察了該聚合方法與其他方法所得等值模型在不同故障方式下的系統響應,驗證了所提方法在不同運行條件下的適用性和所得等值模型的準確性。
2964-2971

基于加速支路追加的戴維南等值參數在線計算

摘要:準確、快速計算戴維南等值參數是實現電網穩定態勢在線評估的關鍵。針對系統運行過程中等值參數不斷變化的實際情況,在戴維南等值參數解析的基礎上,提出了一種戴維南等值參數計算的新方法。首先,將電力系統各元件等值為阻抗支路;然后,將等值阻抗作為鏈支對節點阻抗矩陣進行支路追加形成系統阻抗矩陣,并利用GPU并行加速計算;最后,從系統阻抗矩陣解析得出戴維南等值參數。通過仿真和真實算例分別驗證了所提方法的準確性和快速性。
2972-2978

一種適用于黑啟動的光儲聯合發電系統協調控制策略

摘要:為研究光儲聯合發電系統的黑啟動能力,采用孤島運行條件下光儲系統啟動廠用異步電動機的方法模擬電網黑啟動過程,建立了光儲聯合發電系統模型及其控制系統。選擇儲能作為主電源,采用恒壓恒頻控制平抑光伏系統出力波動,為系統提供電壓與頻率支撐??紤]到因儲能剩余充電容量不足將引起黑啟動失敗的情況,基于常規MPPT(maximum power point tracking)算法,提出一種負荷跟蹤與MPPT相結合的方法,使光伏系統出力充足時有效跟蹤負荷變化,無多余功率向儲能充電;出力不足時實現最大功率跟蹤,聯合儲能共同為負荷供電,從而減小所需儲能容量。仿真結果驗證了所提協調控制策略的可行性和有效性,同時驗證了光儲聯合發電系統能夠為大電網的恢復提供黑啟動電源,具備快速黑啟動能力。
2979-2986

基于灰狼優化算法的多機電力系統穩定器參數最優設計

摘要:灰狼優化(grey wolf optimizer,GWO)算法作為一種新的、高效的群體智能優化算法,可應用于電力系統優化問題。提出了采用GWO算法的多機電力系統穩定器參數優化設計方案。將傳統超前-滯后型電力系統穩定器(PSS)的參數設計建模為基于特征值的二次性能目標優化問題,通過向左半復平面移動機電振蕩特征值實現對不同運行狀態下機電模態阻尼系數的最大化進行尋優。GWO算法具有對初始取值不敏感,優化效率較高和全局尋優性能好等特點,因此被用來迭代搜索最優PSS參數值。通過IEEE New England 39節點算例的特征值分析和非線性時域仿真,驗證了基于GWO算法優化整定的電力系統PSS在各種系統運行狀態下抑制系統機電振蕩的有效性和魯棒性,并通過與傳統相位補償方法設計的PSS阻尼性能對比,表明所提GWO算法優化PSS參數具有明顯優越性。進一步的算法性能分析表明,GWO算法具有對初值不敏感和穩健性強等優點。
2987-2995

利用PMU測量相角數據計算不同測點間電壓相角差的方法

摘要:電網中電壓相量間相角差的準確測量和計算對于實現電網穩定性的快速監測具有重要意義。為了實現電網中不同節點上電壓相量間相角差的準確計算,該文分析了實際電網中的頻率波動對于同步相量測量裝置(phase measurement unit,PMU)中離散傅里葉變換(discrete Fourier transform,DFT)算法計算相角的影響;利用各工頻周期內PMU采集的電網頻率和相角數據,推導了DFT算法中所使用電網頻率跟蹤算法的解析表達式;針對電網頻率波動和不同PMU廠家DFT中所使用不同電網頻率跟蹤算法的影響,給出了剔除計算電壓相量間相角差誤差因素的方法,消除了直接利用PMU測量的相角數據計算相角差產生的誤差;并利用線路的等效模型,驗證了該文所提方法的正確性。
2996-3002

基于滿意度閾值判定的主動配電網無功優化

摘要:隨著大量分布式電源和多樣化負荷的接入,配電網的拓撲結構和運行特征已經發生了根本性的變化,傳統配電網的無功優化算法和控制策略已不能適應現代配電網的發展。為此,提出一種計及分布式電源隨機性和負荷時變性的主動配電網無功優化策略。首先,在詳細分析分布式電源出力波動性和負荷時變特性的基礎上,通過構建模糊評價函數將有功網損、電壓偏移折算成滿意度指標,提出主動配電網無功優化的數學模型。并引入理想解法解決多目標優化決策問題。其次,針對傳統帝國競爭算法求解無功優化問題的不足,提出兩點改進策略,使得算法的收斂精度以及穩定性的得到了極大加強。最后,基于配電網數據采集與監控系統實時評估配電網運行的滿意度,當滿意度增量大于閾值時,通過主動管理、協調控制確保配電網始終運行在經濟、安全的狀態,充分體現主動配電網主動管理和主動控制的功能。仿真算例表明,提出的模型和算法以及主動優化的理念符合當前主動配電網主動運行和主動控制的思路,具有較為廣泛的應用前景。
3003-3010

采用CDSC濾波實現網側有功電流前饋的APF無諧波檢測控制

摘要:用無諧波檢測法控制有源電力濾波器(active power filter,APF)省去了諧波檢測環節,減少了計算量,但傳統的無諧波檢測法存在APF直流電壓隨負荷變化而波動嚴重的缺點。為此,該文基于對傳統無諧波檢測法直流電壓波動機理的分析,提出利用網側正序有功電流前饋來提高無諧波檢測法下APF直流電壓的動態響應特性,從而抑制直流電壓波動的改進方案。為簡化該方案在靜止坐標系下的實現,選用并設計了級聯延遲信號對消(cascaded delayed signal cancellation,CDSC)濾波器來獲取基波正序電流信號。由于穩態的網側電流與電壓相位相同,據此設計了有功逼近算法代替傳統有功電流計算方法。仿真和實驗驗證了改進方案的有效性。與傳統無諧波檢測法相比,改進方案加快了直流電壓恢復速度,提高了負荷電流波動時直流電壓穩定性,降低了APF損耗和網側電流不平衡度。
3011-3017

脈沖負載下電力系統暫穩態功率特性

摘要:脈沖負載由于其周期性脈動的特點,使電網系統公共母線的功率產生持續的、高峰值脈沖,嚴重威脅到電力系統的安全穩定運行。針對常用脈沖負載結構,建立了以脈沖負載為主負載的公網和柴油發電機組(60 kW)供電試驗平臺?;诿}沖負載的工作機理,分別對不同脈沖頻率、占空比下的脈沖負載進行聯網/脫網試驗,對公共母線處的暫態和穩態功率特性進行對比討論。針對傳統平均功率無法準確、有效表征系統穩態功率的問題,提出了基于脈沖頻率的瞬時功率平均值(pulsed frequency based instantaneous power average value,PFIPA)的計算方法,試驗結果證明,該方法具有一定的合理性和正確性,在聯網和脫網電力系統均可適用。所建試驗平臺及分析結論,對脈沖負載在電力系統中的應用、設計、系統容量、功率分配等方面具有重要意義和參考價值。
3018-3024

T型三電平DSTATCOM功率器件開路故障容錯控制

摘要:T型三電平拓撲結構的變流器以其輸出電壓畸變率低、轉換效率高以及功率器件電壓應力小等諸多優點,在配電網靜止無功補償領域得到了廣泛的應用。針對T型三電平配電網靜止同步補償器功率器件開路故障問題,在分析T型三電平配電網靜止同步補償器換流路徑的基礎上,提出了一種適用于配電網靜止同步補償器工況的容錯控制方法。根據對一相橋臂四個功率器件開路故障狀態的分析,將其分為內功率器件和外功率器件2類,然后針對不同的開路故障提出2套容錯控制方案。最后,仿真和實驗結果表明所提控制策略的正確性和有效性。
3025-3032
電網技術雜志智能用電技術

基于信號稀疏化欠定求解的居民用戶非侵入式負荷分解算法

摘要:非侵入式負荷監測是實現智能用電的關鍵技術,負荷分解是實現該技術的重要環節。立足于非侵入采集模式下電流信號的欠定求解,研究了一種負荷分解算法。利用居民用戶電器啟動時間存在時間差的特點,將求解模型建立為單位時間間隔內僅從采集信號中分離兩路信號,一路為新投入運行負荷的獨立電流,一路為上一時刻的混合電流。該模型使每個投入運行的負荷均可獨立分解,同時保證了欠定維度小,從而可有效求解。求解過程結合負荷電流信號的頻域稀疏性,將欠定方程轉化為最優化約束問題,通過兩步迭代收縮閾值算法從混合信號中恢復出兩路電流信號,并通過相似系數判斷分離是否有效。利用實測用電數據驗證了算法的有效性,通過正迭代方法得到當前參與運行的用電負荷,并根據相似系數確定負荷類型,實現了負荷辨識。
3033-3040

基于參數序列化的中央空調變負載率調節控制策略研究

摘要:中央空調(central air-conditioner,CAC)作為一種典型可控負荷,具有良好的需求響應潛力。該文針對傳統控制策略CAC主機直接啟停方式的局限性,提出一種基于參數序列化的CAC變負載率(variable load rate,VLR)調節控制策略。首先,以常規水冷CAC為研究對象,基于不同運行模式特征對主機熱力學動態建模。其次,基于參數序列化技術,考慮用戶舒適度及CAC鎖定約束,以室內溫度為序列化參數形成響應群體篩選隊列,根據響應目標確定可控群體;采用VLR方法,對可控群體進行精細化負載率調節。最后,在仿真算例中,比較了本文方法與傳統啟停策略的差異,分析了鎖定約束對控制效果的影響。在工作模式下,模擬上層電網控制中心下發調控信號,實現削峰效果。結果表明:基于參數序列化技術,能夠保證用戶的舒適度,篩選出適合調控的CAC負荷群體;結合VLR方法,實現對CAC負荷群的精細化調節,目標值響應精度更高。
3041-3049

電力系統大功率缺額下空調負荷群集的分散自律控制策略

摘要:空調是典型具有熱存儲特性的負荷,具有在電力系統發生大功率缺額事故時提供事故備用容量的潛能。為了充分利用空調負荷備用資源,提出了一種大功率缺額下空調負荷群集的分散自律控制策略。首先,對根據頻率偏差調整空調設定溫度的負荷分散式控制進行分析,確定了控制引起負荷群聚合功率振蕩以及負荷恢復產生功率二次沖擊的機理。在此基礎上,提出了空調負荷群集的分散自律控制策略,各空調分散自主地調整設定溫度上下限,保持控制前后負荷群的運行狀態不變,消除聚合功率振蕩,采用分時段恢復法避免功率二次沖擊。之后,深入分析了所設計策略的控制特性及參數取值原則。最后,通過算例仿真驗證了大功率缺額下空調負荷群集分散自律控制策略的有效性。
3050-3057
電網技術雜志自動化

柔性直流配電線路能量分布差動保護

摘要:提出了一種雙端量直流線路保護算法,以保證直流配電系統安全可靠運行。通過分析直流雙極短路故障差動電流頻段分布,發現線路分布電容電流與故障電流的能量頻段存在明顯差異,利用區內故障時差動電流的能量主要分布在低頻段,而區外故障時差流能量主要分布在高頻段的特點,提出了基于能量分布的差動保護原理,給出了具體的動作判據與保護流程,分析了各種因素對保護的影響。仿真結果驗證了所提保護算法的可行性,保護具有天然的選擇性,可耐受較高過渡電阻、噪聲(20d B)以及一定的同步誤差(40?s),保護出口時間在3ms以內。本原理將分布電容的影響變為保護的制動量,因此區外故障時分布電容電流不會造成保護誤動。
3058-3065

一種基于熵的電力通信網絡業務資源均勻分配算法

摘要:為了均勻電力通信網絡業務流量的分布并提高網絡吞吐量和傳輸可靠性,提出了一種基于熵的業務均勻分配算法。根據電力通信網具有的業務特點進行業務流量分析,業務流量的分布情況體現了網絡業務運行狀態,將業務信息熵作為衡量網絡業務分布均勻化的指標,進而引用信息熵作為目標函數得出優化全局業務路由的算法。首先將業務的時延作為約束條件,求得滿足業務需求的可用路徑集,再將業務信息熵作為優化函數,最后利用量子遺傳算法解決多約束路由問題,在適應度評價的過程中添加帶寬約束,控制每條業務流量路徑走向,求取使得當前網絡業務信息熵值最大的業務路徑集。仿真結果顯示,在基于熵的業務均勻算法下的網絡業務分布相對均勻,并有效地控制了流量,實現了優化網絡資源和均衡網絡負載的目的。
3066-3073
電網技術雜志高電壓技術

基于薄殼理論的直流接地極電熱動態耦合有限元模型

摘要:超/特高壓直流輸電工程中共用接地極技術的應用日趨普遍,單極大地運行方式下直流接地極承載的入地電流大幅增加??紤]直流接地極散流時土壤中溫度場和電場的相互影響,準確計算其接地參數及電流場分布是直流接地極優化設計及后續相關課題研究的基礎。提出了基于薄殼理論的直流接地極電熱動態耦合有限元數值計算方法。在土壤中恒定電場與溫度場耦合的基礎上,分別通過將土壤電參數和熱參數:電阻率、比熱容和熱導率設置為上一時刻該單元土壤溫度的函數,實現由時變的溫度分布控制土壤參數,準確地模擬散流過程中土壤電場、熱場相互影響、相互耦合的動態過程;同時在數值計算過程引入"薄殼"理論,將接地導體用具有一定虛擬厚度的二維面代替,采用三角形單元離散,解決了直流接地極截面尺寸與求解區域差異巨大而帶來的計算量大、求解困難的問題。最后,將數值計算結果與文獻試驗測量結果對比,驗證了文中算法的有效性。并基于文中算法分析了土壤參數溫度特性對接地極性能的影響,認為考慮土壤參數溫度時變特性時,在一定范圍內,較高土壤電阻率地區直流接地系統的接地電阻隨運行時間有較明顯的增大現象。
3074-3082

新型基于反射系數譜的電力電纜局部缺陷定位方法

摘要:為解決傳統時域反射法(time domain reflectometry,TDR)和寬頻阻抗譜法(broadband impedance spectroscopy,BIS)對電纜微弱局部缺陷進行定位時存在的問題,提出一種新型基于反射系數譜的電力電纜局部缺陷精確定位方法。首先結合電纜分布參數模型及精細頻譜分析、Kaiser窗、距離窗處理技術詳細闡明了反射系數譜定位方法的基本原理;然后對不同損傷程度的電纜缺陷進行建模定位仿真,檢驗該方法的可行性與識別靈敏度;最后在實驗室65.5 m長的10 kV交聯聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)電力電纜上制作了微弱局部缺陷對該方法的準確性進行了驗證。仿真和實驗結果表明:該方法能對不同損傷程度的某些局部缺陷進行有效定位,即使電纜損傷程度較弱時,該方法也具有較高的識別靈敏度和識別精度,定位誤差〈0.6%。與傳統TDR相比,該方法對微弱缺陷的識別能力更強;與BIS法相比,該方法所需測試頻率更低,所需測試點數更少。
3083-3089

小波去噪方法在開關柜故障檢測中的應用

摘要:中壓開關柜故障檢測中,傳感器的輸出信號中往往包含大量的噪聲干擾,特別是在故障發展的早期階段。小波變換是常用的降噪處理方法,在高壓設備局部放電檢測中有很長時間的研究歷史。首先介紹了小波變換原理,并對其與傅里葉變換的區別進行了分析,同時介紹了常用的小波降噪的實現方法;其次,搭建了一套開關柜故障測試平臺,采用一種簡單、實用的微分電場傳感器實現了對絕緣子沿面電暈放電信號的測量,并采用一種商用高頻CT進行對比測量;最后,基于文中所述小波去噪的實現方法,對兩種傳感器的輸出信號進行了小波去噪處理,原始信號中80 MHz以上頻帶的干擾信號在小波去噪后得到了有效抑制,小波去噪的效果顯著。
3090-3094

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