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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11期雜志 文檔列表

電網技術雜志±11OOkV特高壓直流輸電技術

±1100kV直流輸電線路帶電作業屏蔽防護研究

摘要:±1100kV直流輸電線路正在我國施工建設,作為世界上最高的直流輸電電壓等級,其空間場強要高于±800kV及以下電壓等級的輸電線路。為開展±1100kV直流輸電線路帶電作業,需要對帶電作業中的屏蔽防護進行研究。首先對±1100kV直流輸電線路帶電作業人員的屏蔽防護進行了試驗研究,試驗內容包括屏蔽服基本參數測量、屏蔽服內外電場強度的測量、流經屏蔽服和人體的電流測量、電位轉移電流測量和可聽噪聲測量;其次,分析了±1100kV直流輸電線路帶電作業屏蔽防護的安全控制水平;最后,根據試驗結果歸納了±1100kV帶電作業中屏蔽防護的注意事項。研究結果表明,±1100kV直流輸電線路帶電作業的屏蔽防護是安全可靠的。
3407-3413

±1100kV干式平波電抗器電場分布和操作沖擊放電特性

摘要:±1100 kV干式平波電抗器是特高壓直流輸電工程中關鍵主設備之一,為確定平波電抗器的外絕緣特性,開展了±1100 kV干式平波電抗器電場和操作沖擊放電特性研究。首先,對±1100 kV平波電抗器的電場分布進行了仿真計算,在直流電壓下,平波電抗器電位分布較為均勻,關鍵位置電場強度值均低于一般要求的1500 V/mm的經驗值;然后,開展了干燥及模擬人工降雨下±1100 kV平波電抗器操作沖擊放電試驗,得到了其在安裝不同管徑均壓環時的50%操作沖擊放電電壓U50%:隨著均壓環管徑的增大U50%略微升高3.06%;隨著雨量的增大,U50%呈降低趨勢,大暴雨條件下的U50%較干燥情況下U50%相比降低4.7%;不同試驗條件下±1100 kV平波電抗器的U50%均大于工程所需的2400 kV。由仿真與試驗結果可得,±1100 kV平波電抗器設計能夠滿足工程的需要,同時研究結果為±1100 kV平波電抗器外絕緣參數的確定提供了參考。
3414-3419

鄰近線路對±1100kV直流線路雷電屏蔽效果影響計算研究

摘要:由于土地資源緊缺,±1100 kV特高壓直流工程的輸電通道某區段內,可能存在2條或多條輸電線路同走廊架設的問題。運行經驗表明:直流輸電線路由于極性效應,其雷電屏蔽特性相對交流輸電線路存在一定的規律性。為研究臨近線路對±1100 kV直流線路繞擊特性的影響規律,探尋直流線路極性以及鄰近線路高度、間距等布置方式的影響,以達到最經濟有效的防雷方案?;陔姎鈳缀文P?搭建考慮±1100kV線路和其他線路并行排列下的雷電屏蔽仿真模型,計算考慮屏蔽后的±1100 kV線路各相導線的繞擊次數,并引入雷電屏蔽因子,對鄰近輸電線路對±1100 kV線路的屏蔽效果進行定量的分析。研究結果表明±1100 kV線路正負極性位置、鄰近線路桿塔結構(單回或雙回)、鄰近桿塔高度以及間距等因素對靠近鄰近線路側的±1100 kV直流線路導線的雷電屏蔽特性有較大的影響。在±1100 kV直流工程建設中,建議正極性導線布置在靠近鄰近線路側,可降低±1100 kV線路繞擊概率。當與鄰近線路間隔較近時,±1100 kV線路繞擊概率大幅降低,可考慮減少防繞擊的措施,節省經濟成本。
3420-3426

±1100kV換流站直流場金具表面電場仿真靜態場等效方法

摘要:我國的準東—皖南±1100 kV特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級最高的高壓輸電工程。隨著電壓等級的提高,換流站直流場設備中金具表面電場的控制裕度也越來越嚴格。為提高電場仿真計算結果的準確性,針對換流站金具電場仿真的瞬態場計算等效為靜態場計算的方法進行研究,并結合電磁場理論,提出采用靜態場等效瞬態場進行計算:在操作過電壓、工頻交流電壓下可將瞬態電場等效成靜電場分析;換流站典型直流電壓波形下,可將瞬態電場等效成恒定電場分析,并用二維軸對稱支柱絕緣子模型進行驗證,最終應用于直流場全模型計算中。計算結果表明:在電準靜態場下,針對不同電壓激勵,采用相應的靜態場等效瞬態場計算,可以在保證精度的前提下,提高計算效率。對±1100 kV換流站直流場設備金具優化設計具有重要的指導意義。
3427-3434

高壓直流輸電異形分裂導線的優化布置

摘要:異型分裂導線的合理排布可減小導線表面場強,從而減小可聽噪聲、無線電干擾和電暈損耗等電暈效應。目前國內外的分裂導線布置方式一般為正多邊形,分布在圓形上,各子導線表面的電場均衡性較差。提出了一種高壓直流輸電分裂導線的優化布置方法,研究了不同的分裂導線布置形式,得出了子導線對稱地分布在橢圓形上,且橢圓形的長軸垂直于地面時,存在一個最優的排列方式使得最大的子導線表面場強最大值與最小的子導線表面場強最大值的比值最小,各子導線表面場強分布最均衡;并給出了分裂導線的導線表面場強最優時導線所在橢圓的最佳長短軸比例。研究結果為特高壓直流輸電線路的分裂導線更優電磁環境布置方式提供了參考。
3435-3440

±1100kV特高壓直流輸電線路鄰近樹木時合成電場建模計算與特性研究

摘要:高壓直流輸電線路下方存在樹木的情況十分常見。線路鄰近樹木時,樹木端部可能發生電暈或燒灼現象。為了預防火災、保護樹木,有必要通過仿真計算的方法研究樹木周圍的直流合成電場,為確定線路與樹木的凈空距離提供參考依據。對樹木的有限元建模方法進行研究,提出典型的樹木模型,基于三維上流有限元法計算了直流線路產生的合成電場。在±1100 kV真型試驗線路下進行地面合成電場測量實驗,對比了計算與測量結果。通過計算,討論了樹木位置、尺寸、數量等因素對樹木周圍合成電場的影響規律。
3441-3447

±1100kV特高壓直流分層接入方式下改進附加功率協調控制策略

摘要:±1100 kV特高壓直流輸電工程受端將采用分層接入方式,高、低端換流器分別接入500 kV和1000 kV層級電網。為解決常規控制策略無法獨立控制逆變側換流器輸送功率的問題,提出了改進附加功率協調控制策略,通過在直流系統兩側加入附加控制器,實現對兩側傳輸功率更加靈活的控制。同時,為保證對功率進行緊急提升時,將功率提升指令合理分配給同級串聯高、低端換流器,定義了功率分配系數,提出功率分配策略,實現對逆變側各換流器提升功率的協調控制。通過仿真驗證了改進附加功率協調控制策略在系統正常運行、受端功率指令下降、交流母線電壓上升等工況下,能夠實現對逆變側換流器輸送功率的靈活控制。功率分配策略在功率緊急提升時,能夠將同極提升的直流功率在串聯換流器中進行合理分配,有利于充分利用各換流器的功率輸送能力,保證各換流器熄弧角留有較大的裕度,減少換流器發生換相失敗的概率。
3448-3456
電網技術雜志可再生能源發電及并網消納技術

考慮環境成本及網絡約束的風-火聯合發電調度

摘要:以"零排放、無污染"的新能源發電替代化石能源發電,是解決當前環境及能源問題的主要途徑。構建了考慮脫硫、脫硝等環境成本以及網絡傳輸約束的風-火聯合發電發電調度模型,在保證電網安全運行的前提下,既降低SO2、NOx的排放,同時提高風電上網規模。該模型以系統運行成本最小為目標,在傳統風電經濟調度基礎上,綜合考慮火電機組成本、環境成本、風電運行成本以及網絡傳輸約束等因素,通過改進遺傳算法對模型進行求解。最后以IEEE-30節點6機系統為例,對傳統風電調度方法和本文方法進行了比較分析,驗證了該模型的有效性和合理性。
3457-3462

計及多個風電機組出力相關性的配電網無功優化

摘要:針對含多個風電機組的配電網無功優化問題,利用場景分析法處理風電機組出力的不確定性和負荷的隨機波動。采用拉丁超立方采樣產生多個場景,考慮多個風電機組風速間的相關性,利用Cholesky分解對生成的場景進行重新排序。以有功網損期望值最小為目標函數,以節點電壓、支路功率以及電容器投切組數為約束條件,建立配電網無功優化模型。采用雞群優化算法求解模型,并在改進的IEEE 69節點配電網算例中進行仿真,研究了風電機組出力相關性對無功優化結果的影響,結果證明了所提無功優化模型和方法的可行性。通過無功優化,能夠有效地提高配電網的電壓水平并減少網絡損耗,對配電網的安全經濟運行具有重要意義。
3463-3469

用于平滑風電出力的儲能系統運行與配置綜述

摘要:隨著風電滲透率不斷增大,風電功率波動對電力系統可靠性、穩定性等方面的影響愈發顯著。不同國家根據自身電力系統的特點對風電場設置了不同的風電波動限制指標。在能源互聯網的推動下,在風電場端口集成儲能系統以平滑風電出力正逐漸成為理論研究與工程示范的熱點。首先總結了新型儲能技術示范項目的建設成果,其次梳理了儲能系統的類型選取,然后評述了儲能系統的風電平滑策略、功率容量配置方法等關鍵技術。最后,探討了未來待研究的關鍵科學問題。
3470-3479

大型風力發電機組故障診斷方法綜述

摘要:故障診斷技術是保證風場運行效率并降低風場運營成本的關鍵。對風電機組故障診斷技術進行綜述,按照基于定性診斷、定量診斷的分類方式,針對現有風電機組故障診斷方法并結合故障診斷系統進行分析。對每一類現有故障診斷方法再次歸類,指出這些方法的基本思想、適用條件和應用范圍以及優缺點,并探討了風電機組故障診斷技術未來可能的主要發展方向。
3480-3491

不帶并聯電抗器的風電場單回送出線自適應三相重合閘策略

摘要:常規三相重合閘策略應用于不帶并聯電抗器的風電場單回送出線時重合成功率低,重合失敗將對風電系統造成二次沖擊。提出了一種不帶并聯電抗器的風電場單回送出線自適應三相重合閘策略。該策略基于故障時線路實時工況,確定風電場側投入的替代負荷和風電場切機容量,有效增加了風電場側維持暫穩的時間,提高了線路的重合成功率;在風電場側加裝充電電容,提出了基于充電電容的電壓特征判定線路故障性質及運行狀態判據,避免重合于故障狀態造成二次沖擊,并據此確定重合策略。以PSCAD/EMTDC為平臺構建了仿真模型,驗證了所提自適應重合閘策略的正確性與可行性。
3492-3498

基于風速衰減因子法的大型風電場尾流效應模擬方法研究

摘要:在大型風電場尾流計算中,多臺風機的尾流疊加方法一直是個難點。傳統的尾流疊加方法均基于實際風速值,導致模型復雜、計算必須依據氣流流經風機的順序,且由于風機尾流之間的覆蓋關系較為復雜,容易出現漏算、重復計算的問題。提出風速衰減因子(尾流風速與來流風速之比,Rv)及基于風速衰減因子的風電場尾流計算方法,稱為風速衰減因子法(Rv法)。該方法物理意義明確、簡單易行,可按照任意風機順序進行計算,避免漏算、重復計算問題。此外,基于實例風電場,采用法模擬了尾流影響下全部風機的功率情況,對比顯示模擬結果與實測數據較為一致(相關性系數0.86);采用Rv法模擬了風電場三維尾流分布,并與實測風廓線進行了對比,對比結果顯示在大氣穩定條件下,模擬結果與實測數據較為一致。
3499-3505

面向配電網優化運行的混合儲能容量配置

摘要:為提高配電網對分布式光伏的消納能力,實現主動配電網優化運行,提出一種基于改進希爾伯特-黃變換(Hilbert-Huang transform,HHT)的混合儲能(hybrid energy storage system,HESS)容量優化配置方法。該方法首先獲得光儲系統參與配電網運行的最優出力與光伏實際出力之間的不平衡功率,將其作為混合儲能的參考功率,采用集合經驗模態分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)將不平衡功率分解為一系列固有模態函數(intrinsic mode functions,IMF),通過遞歸希爾伯特變換得到各IMF的瞬時頻率-時間曲線,可有效避免傳統HHT存在的模態混疊效應,提高瞬時頻率的準確性。根據功率型和能量型儲能的特性,以瞬時頻率-時間曲線混疊最少為原則確定分頻頻率,采用功率型儲能和能量型儲能分別對不平衡功率的高頻分量和低頻分量進行平抑。最后,考慮充放電效率、荷電狀態和全壽命周期成本,提出經濟最優配置方案。
3506-3513

風電外送斷面極限輸電能力的非參數回歸估計

摘要:大規模風電的隨機性和間歇性導致基于典型方式計算的通道極限輸電能力(total transfer capability,TTC)有效性降低。提出一種TTC非參數回歸估計技術,通過風電與負荷場景聚類形成代表性中心,采用二分法重復潮流計算各場景下含穩定約束的斷面TTC值,提取各場景與所屬中心場景間的屬性偏差及TTC偏差作為特征數據樣本,經過相關性檢驗與非參獨立篩選后,利用基于三次B樣條函數展開的Group Lasso算法對TTC偏差進行非參數回歸估計。算例驗證表明,該方法具備較強的非線性泛化能力,能以較高精度提取輸電斷面TTC運行規則的顯性表達式,與傳統方法相比具有更豐富的信息輸出與更良好的解釋性,可用于含風電外送斷面電力系統TTC的在線快速估計。
3514-3522
電網技術雜志直流輸電與直流電網

MMC-HVDC系統橋臂阻抗不對稱模型預測控制

摘要:針對模塊化多電平換流器柔性直流(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)輸電系統橋臂阻抗不對稱運行環流問題,推導了上、下橋臂阻抗不對稱運行時子模塊輸出電壓與橋臂電流特性,闡述了此時橋臂電流基頻成分,指出了換流器環流成分含有直流分量、基頻分量、二倍頻分量以及三倍頻分量,直流側電流會產生波動;提出一種MMC-HVDC系統橋臂阻抗不對稱環流抑制策略,該策略將比例-積分控制與有限控制集模型預測控制相結合,計算換流器所有開關狀態下綜合目標函數,根據環流抑制目標函數最小值和環流抑制補償電平調節綜合目標函數最小值對應的開關狀態。該控制策略能夠很好地抑制環流交流成分,減小了直流側電流波動,使得橋臂阻抗不對稱所在相上、下橋臂子模塊輸出電壓之和基頻分量、二倍頻分量以及三倍頻分量對稱分布。仿真結果驗證了所提控制策略的可行性和有效性。
3523-3531

考慮直流系統控制方式的多饋入交互作用因子實用計算方法

摘要:針對現有MIIF計算方法分析效率低的問題,基于節點阻抗矩陣對系統進行靜態等值,并在此基礎上對小擾動下不同換流母線電壓變化進行研究,得到了考慮直流控制方式的MIIF求解方程?;诖朔匠?提出簡化條件,得到了MIIF的實用計算方法。該方法以簡單解析表達式的形式給出,是對計算MIIF的等值阻抗比法的改進,體現了包含直流系統控制方式在內的MIIF的主要影響因素,可以方便地對MIIF進行計算和分析。最后,分別在簡單系統和大系統中驗證了所提方法的正確性和實用性。
3532-3538

基于疊加逼近調制的模塊化多電平換流器諧波環流抑制策略

摘要:提出了一種采用改進的最近電平調制技術(nearest level modulation,NLM)的疊加逼近調制策略,能夠抑制模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)的諧波環流。首先對基于傳統NLM的MMC進行解析分析,指出當采用傳統NLM時,上、下橋臂電壓的實際輸出值與控制器參考電壓之間會出現偏差,且偏差中的二倍頻成分是產生二倍頻環流的根本原因。據此,提出了一種疊加逼近調制策略,使上、下橋臂實際輸出電壓與參考值一致,并從能量平衡角度論證了當采用疊加逼近調制策略時,橋臂中無二倍頻環流。以廈門柔直示范工程的電磁暫態仿真算例驗證了所提算法的正確性,為下一步的實際工程應用奠定了基礎。
3539-3546

特高壓直流雙極線路間互感影響及控制策略改進

摘要:針對特高壓直流(ultra-high voltage direct current,UHVDC)運行過程中一極直流線路故障重啟時對另一健全極運行產生影響的問題,考慮雙極直流線路間的互感,對暫態過程中雙極電氣量特征進行深入研究。根據暫態過程中的電壓計算公式,對雙極之間的影響進行了數值計算和物理解釋并對影響功率跌落的因素進行分析,在已有健全極短時閉鎖低壓限流功能(voltage dependent current limit,VDCL)的控制措施基礎上提出了多項控制策略。以天中直流為研究對象,通過實時數字仿真(real-time digital simulator,RTDS)系統建立與實際一次系統和實際控制保護程序完全一致的仿真模型,對改進策略進行優化比較研究,驗證了在故障極重啟期間健全極整流側采用定電壓控制以及改變健全極的電流控制器參數兩項控制措施的有效性,最后提出了工程應用建議。
3547-3552

±800kV特高壓賓金直流懸式及支柱絕緣子自然積污特性

摘要:為研究特高壓直流輸變電設備外絕緣積污特性,利用特高壓直流賓金線和金華換流站設置帶電、不帶電絕緣子污穢測點,經過1a完整積污后,對試驗絕緣子上、下表面鹽密(equivalent salt deposit density,ESDD)、灰密(non-soluble deposit density,NSDD)進行了測試、分析,結果表明,特高壓直流電場顯著加劇高電位絕緣子積污,賓金線帶電絕緣子鹽密、灰密分別為不帶電絕緣子相應值的1.52、1.86倍;金華換流站被測支柱絕緣子高壓端鹽密、灰密分別是其中部、低壓端均值的1.45、1.27倍;電壓極性對懸式、支柱絕緣子積污均無顯著影響;與站內復合支柱絕緣子相比,懸式絕緣子上、下表面積污差異更為顯著。
3553-3558

特高壓直流單極故障引發送端接地極引線過電壓計算方法及影響因素分析

摘要:接地極引線是特高壓直流輸電系統的重要組成部分,其運行狀態與特高壓直流輸電工程運行的可靠性密切相關。針對特高壓直流單極故障后接地極引線所出現的過電壓風險,研究了過電壓幅值及振蕩頻率的計算方法,并基于仿真算例探討了影響過電壓幅值及振蕩頻率的影響因素。首先,計及特高壓直流一次系統以及控制系統行為,推導了特高壓直流單極故障后接地極引線首端電壓擾動的傳遞函數,提出了基于傳遞函數求解過電壓峰值及電壓振蕩頻率的方法。其次,利用西南某實際±800k V特高壓直流系統實際錄波,驗證了傳遞函數的有效性。最后,基于仿真算例分析了直流線路故障位置、接地極引線的長度、電流控制器參數以及故障前直流的正常運行電壓等因素對故障后接地極引線過電壓峰值及振蕩頻率的影響。
3559-3565
電網技術雜志電力系統

考慮非預期條件的電力系統多階段隨機規劃建模理論與方法

摘要:為解決電網規劃決策中節點注入功率不確定性的問題,該文提出了一種新的多階段隨機優化模型。首先根據節點注入不確定性建立隨機變量的多階段場景樹模型,進而建立多階段隨機規劃模型,其中該模型中多階段投資的順序實現過程需保證當前的決策不與未來的隨機因素和決策量相關,即在模型中考慮"非預期性"約束條件。采用一個簡單6節點測試系統,詳細分析并與傳統方法進行了對比,結果表明所提方法能夠有效降低電網投資的總成本(包括投資成本和運行成本),同時所提出的多階段隨機規劃方法更加靈活,能夠根據未來的不確定性隨機應對。特別地,隨著電網設備投資備用的增加,文中方法能夠節約更多的成本。
3566-3572

電網電壓不平衡時的改進虛擬同步機控制策略

摘要:在電網電壓不平衡并網逆變器瞬時功率數學模型基礎上,分析了傳統虛擬同步發電機(virtual synchronous generator,VSG)控制在電網電壓不平衡時存在的問題:逆變器輸出電流三相不平衡,輸出有功功率及無功功率出現2倍電網頻率波動,提出了一種改進型VSG控制策略。改進后的控制策略在dq坐標系下,利用平衡電流VSG控制得到基準正序電流指令,結合電網電壓不平衡參數以及瞬時功率數學模型,得到不同控制目標下,并網逆變器正、負序電流指令值,并分別對正、負序電流指令進行跟蹤得到正、負序電壓調制信號,將正、負序電壓調制信號合成為最終調制信號。改進后的VSG控制策略不改變VSG控制機理,保留VSG原有控制特性,分別實現了輸出電流三相平衡,抑制有功或無功功率2倍電網頻率波動的控制目標。仿真及實驗結果表明所提出控制策略的有效性。
3573-3581

考慮網架恢復過程的電力應急資源調度方法

摘要:大停電后快速恢復系統骨干網架,需制定科學的電力應急資源調度方案。提出一種將節點恢復順序融入應急資源調度過程的雙層決策模型,根據電網恢復原則,上層模型計及了節點恢復順序和電力應急資源調度方案的影響,并以網架恢復效率最大為目標函數。下層模型按照節點的優先恢復順序對電力應急資源進行調度,以應急調度成本最小為目標函數。通過應急資源分配變量耦合上下層,引入KKT條件實現雙層到單層模型的轉換。綜合遺傳算法和變鄰域搜索各自優勢,采用混合遺傳–變鄰域搜索算法求解模型。用新英格蘭39節點系統的算例驗證了所提模型的合理性。
3582-3589

計及不確定性和需求響應的風光燃儲集成虛擬電廠隨機調度優化模型

摘要:為促進以風光為代表的分布式能源發電并網,集成風電、光伏發電、燃氣輪機、儲能系統和激勵型需求響應為虛擬電廠(virtual power plant,VPP),引入條件風險價值(conditional value at risk,CVaR)理論和置信度方法描述VPP運行不確定性,以運營收益最大化為目標函數,建立VPP常規調度優化模型,確定VPP運行收益的門檻值。然后,應用CVaR理論描述VPP運行目標函數中不確定性因素,應用置信度方法轉換含不確定性變量的約束條件,建立考慮運行風險的VPP隨機調度優化模型。最后,選擇改進IEEE 30節點系統作為仿真系統,結果表明:價格型需求響應能夠平緩用電負荷曲線,儲能系統和激勵型需求響應能夠增加VPP運營收益。VPP常規調度收益為9 550.19元,風光并網電量為12.49 MW×h,風險規避調度收益為8 995.34元,風光并網電量為11.31 MW×h,這意味著CVaR理論和置信度方法能夠用于描述VPP運行風險,通過設置門檻值和置信度反映決策者風險態度,為決策者提供風險控制工具。
3590-3597

強對流天氣下輸電線路多因素風險動態評估方法

摘要:強對流天氣下輸電線路面臨著雷擊、風偏放電以及降雨引起的絕緣子閃絡等多因素風險,如何評估這種多因素風險對于強對流天氣下電網運維決策、保障線路安全運行具有重要意義。提出一種強對流天氣下計及雷、風、雨的輸電線路多因素風險動態評估方法。根據臨近時段雷電活動的雷電定位系統(lightning location system,LLS)數據,基于雷電流幅值分布計算了線路雷擊風險;考慮風、雨荷載,根據桿塔結構推導了風偏放電最低風速,并基于風速分布及風預報計算了線路風偏風險;考慮絕緣子串的鹽密分布,基于降雨預報計算了線路的雨閃風險;通過綜合雷擊、風偏放電、雨閃3種風險,基于強對流過程中未來各個時段的風、雨預報,進而實現強對流天氣下對輸電線路多因素風險的動態評估。最后通過算例驗證了所提方法的有效性及適用性。
3598-3604

時滯電力系統帶記憶反饋控制方法

摘要:該文針對廣域電力系統中通信時滯對系統運行產生的嚴重影響,研究此類系統的反饋控制問題。首先,利用Lyapunov穩定性理論,構造新型的泛函,運用Wirtinger積分不等式,得到了保守性較低的時滯電力系統穩定性判據。然后,考慮電力系統過去狀態信息的影響,設計帶記憶的反饋控制器,并對判據中的非線性元素進行分類處理,運用改進的線性矩陣不等式方法,將結論轉化為嚴格的線性矩陣不等式(linear matrix inequality,LMI)形式。最后,通過仿真分析說明該文方法的有效性。
3605-3611

基于多變量阻尼比靈敏度的有功調制方法研究

摘要:區域互聯電網中存在的弱阻尼模式嚴重影響電力系統小干擾穩定性。為消除系統潛在弱阻尼模式,提出了一種以運行態勢感知與發電機有功調制為基礎,以提高系統阻尼比為目標的阻尼調控策略。首先,利用隨機子空間辨識算法(stochastic subspace identification,SSI)從系統基礎運行數據中提取系統振蕩頻率與阻尼比等,當系統存在弱阻尼模式時發出預警,進而應用多變量阻尼比靈敏度,篩選參調發電機組,并利用優化算法確定調整量,在線履行發電機有功調節,快速、高效提高系統阻尼,消除弱阻尼模式。最后,利用IEEE 4機2區系統和16機5區系統驗證了所提方法的有效性和可行性。
3612-3619

考慮燃燒室壓力動態的燃氣輪機調速系統建模

摘要:現有電力系統仿真計算的燃氣輪機調速系統模型未考慮燃燒室空氣壓力的變化,一次調頻仿真與實際相比,存在誤差。分析了一次調頻過程中燃氣輪機的工作特性,發現燃氣輪機為保持燃燒穩定,其旁路閥會實時調整燃燒室內空燃比,從而引起燃燒室壓力動態變化。建立了一種能體現燃燒室壓力動態變化對燃氣輪機輸出功率影響的燃氣輪機調速系統新模型。提出了采用燃料噴嘴開度模擬燃燒室空氣壓力變化,體現出燃燒室保證最佳空燃比的動態過程。仿真結果與試驗數據對比表明,考慮燃燒室壓力動態的燃氣輪機新模型能夠真實地模擬燃氣輪機實際的一次調頻過程,有效降低模型不準確所引起的仿真計算誤差。
3620-3623

隸屬函數與歐氏距離相結合的配電網優化重構

摘要:基于模糊數學隸屬函數和空間歐氏距離,提出一種配電網多目標優化重構方法。從降低網絡有功功率損耗和提高系統靜態電壓穩定性2個角度,建立配電網多目標優化重構模型,得到可同時降低網絡有功損耗、提高線路功率傳輸裕度、減少節點電壓偏移的重構方案。采用隸屬函數將不同屬性、不同量綱的多個目標轉換為單目標滿意度,再與歐氏距離相結合確定整體模糊滿足度,將復雜多目標優化問題簡化為單目標問題,避免了傳統多目標問題權重選擇的不準確性。采用改進開關狀態更新、自適應慣性權重的二進制粒子群算法,綜合分析滿足約束條件、目標函數達到綜合最優的重構結果。通過IEEE 33節點系統仿真,結果表明該方法的可行性和有效性。
3624-3631

直流電流復注變換式STATCOM

摘要:為了解決大功率應用場合中傳統電流源型變換器與交流電網連接時涉及交流側感性儲能緩沖問題,在傳統并聯式三相12脈波電流源型變換器直流側設計一種基于分流電感的直流電流復注變換電路,并以此構造一種新型STATCOM系統。在分析電路結構的基礎上給出開關觸發時序,獲得理論波形;根據系統的等效電路推導數學模型,并提出無功功率控制方法;通過仿真和實驗,驗證所提電路結構和無功控制方法的可行性與正確性。結果表明:新型STATCOM輸入輸出性能優良,無需設置入網接口緩沖交流電容器即可保證三相交流電流的連續,無需濾波即可獲得高質量的電流波形;根據控制角度命令,STATCOM系統能準確調整輸出電流的相位,輸出相應的容性無功或感性無功,具備自由調節無功功率的能力。
3632-3640

基于飛蛾撲火優化算法的電力系統最優潮流計算

摘要:飛蛾撲火優化(moth-flame optimization,MFO)算法作為一種最新提出的啟發式智能優化算法,具有優良的搜索性能和魯棒性,可用于求解復雜實際工程問題。針對電力系統最優潮流問題,提出采用MFO算法的最優化求解方案。該方案采用發電成本以及發電成本結合有功網損、節點電壓偏移的加權和作為優化問題的目標函數,考慮電力系統潮流計算中復雜的約束限制,并與現有的基于其他智能優化算法的最優潮流計算結果展開對比與分析。IEEE 30節點系統仿真算例結果表明,采用MFO算法求解最優潮流問題具有收斂速度更快、搜索精度更高、魯棒性強等優點。
3641-3647
電網技術雜志高電壓技術

基于貝葉斯模型的輸電線路運行參量關聯規則挖掘及預測方法

摘要:對輸電線路運行狀態的準確評價、診斷和預測可以為電力系統安全、經濟和高效的運行提供技術支持。傳統輸電線路分析預測模型多使用單一參量,而輸電線路運行狀態還受到氣象條件、運行條件等諸多因素影響。因此受測量數據質量低、環境條件隨機性大等限制,傳統方法在預測準確性和時效性上具有較大的局限性。該文提出了基于貝葉斯網絡的關聯規則挖掘方法,用于挖掘輸變電線路運行參量之間的關聯規則,可更加直觀反映出數據間的關聯性,并有效提升了計算效率;將挖掘得到的關聯規則應用于預測線路的狀態參量,可提高預測結果的準確性。最后以某500kV輸電線路為例,提取關聯規則,并用于預測線路負荷與線路溫度,結果表明該方法可提高預測精度,從而驗證了該關聯規則挖掘方法的有效性和可行性。
3648-3654

采用極限學習機預測優化的超高壓輸電線畸變電場屏蔽

摘要:為解決超高壓輸電工程所面臨的電場環境超標和環境治理成本過高的問題,該文提出以屏蔽效果最優和屏蔽成本最低為綜合目標對民居附近的畸變電場進行多目標優化屏蔽。鑒于屏蔽方式與屏蔽效果之間難以直接用數學函數準確描述,提出先利用有限元軟件仿真數據建立基于新型加權正則化極限學習機算法的屏蔽效果預測模型,然后基于此預測模型,采用分子微分進化算法對屏蔽線架設條數及其架設位置進行多目標優化求解。研究結果表明,該文方法可合理優化屏蔽線架設參數,得到成本更少而屏蔽效果更好的屏蔽方案,同時也為超高壓輸電畸變電場的屏蔽提供了新思路。
3655-3661

基于數據驅動和多判據融合的油色譜監測傳感器有效性評估方法

摘要:變壓器是電力系統的樞紐設備之一,其運行的可靠性直接關系電力系統的安全運行。油色譜在線監測技術通過使用油色譜監測傳感器監測變壓器油中溶解各氣體的含量能夠及時發現變壓器的早期故障。在現場的實際應用中,大量無效監測傳感器的存在使得在線監測數據的質量降低,從而使得在線監測系統無法及時準確地監測變壓器的運行狀態。提出了一種基于數據驅動和多判據融合的油色譜監測傳感器有效性評估方法,針對油色譜傳感器采集的在線數據,首先從在線數據中選取用于評估的固定長度的特征數據集,然后將特征數據集中異常值的分布情況、連續相同值的分布情況、變異系數的變化情況以及產氣率的變化情況作為判據對特征數據集進行判定,得到對應的判別值。之后,根據對每個判據的側重情況,賦予判別值權重,獲得傳感器狀態值,將該狀態值與預先設置的容忍度進行對比,即可得到傳感器的評估結果。使用現場的實例進行驗證可知:該方法從多個方面對在線監測傳感器的有效性進行評估,可以及時發現故障傳感器,為提高在線監測數據的準確性及監測裝置的可靠性提供必要的基礎支撐。
3662-3669

無人機激光掃描作業桿塔位置提取算法

摘要:基于激光點云的輸電線路桿塔自動定位是電網無人機、直升機智能巡檢技術應用的基礎,但目前從激光點云中定位桿塔主要依賴于人工處理,工作效率低。針對如何從激光點云中自動定位桿塔這一問題,根據輸電桿塔在激光點云中具有高密度、大坡度、大高差特征,提出了一種基于二維格網多維特征分析的輸電桿塔自動定位方法。首先對無人機獲取的激光點云進行濾波去噪處理,再對激光點云進行規則化,在此基礎上計算點云的特征圖像;然后結合架空線路走廊區域分析,根據密度、高差和坡度特征迭代定位出輸電桿塔,最終實現了從無人機激光點云中自動定位輸電桿塔位置。采用廣東電網公司大型無人直升機實際巡檢獲取的輸電線路激光點云數據對自動定位算法進行了驗證,實驗結果表明提出的算法具有較高的自動化程度和處理效率,對提高無人機、直升機機巡作業智能化水平具有促進作用。
3670-3677

新疆2020年規劃電網地磁感應電流的分布規律及敏感性分析

摘要:地磁擾動會在高壓電網中誘發地磁感應電流(geomagnetically induced currents,GIC)。在相同感應地電場的作用下,高電壓等級輸電線路的GIC較大,準確計算超高壓電網的GIC具有重要意義。以我國新疆2020年規劃電網為例,只考慮750k V電壓等級,建立了電網的GIC計算模型,分析了均勻地電場作用下規劃電網中GIC的分布規律和方向敏感性,計算并分析了電網電阻參數對GIC的影響。利用2004年11月7日至8日的磁暴監測數據,評估了強磁暴作用下電網的GIC水平。計算結果表明,電網拓撲結構、感應地電場方向及電網參數對線路及變電站GIC影響較大,在1V/km的均勻場作用下,且末、布爾津等變電站會出現超過200A的GIC,個別線路GIC超過300A。輸電線路電阻變化對GIC影響程度遠大于變壓器繞組電阻和接地電阻的影響程度。GIC與磁暴期間磁場變化率具有時間一致性,與所選事件強度相當的磁暴作用下,變電站和線路GIC最高可達96A和184A。
3678-3684

改進永磁飽和鐵心型故障電流限制器及其等效電路模型

摘要:提出了一種帶有改進永磁模塊的飽和鐵心型故障電流限制器物理結構,并且給出其等效電路模型。使用永磁模塊從多個方向對故障電流限制器的鐵心進行激磁,顯著提高了鐵心內部的磁通密度,降低了對直流勵磁電流的需求。同時,通過對故障電流限制器線圈之間磁通耦合關系的分析,以及使用有限元計算提取自感和互感參數,得到了故障電流限制器的非線性等效電路模型及其數值求解方法。實際制作了飽和鐵心故障電流限制器試驗模型,開展了相關的試驗研究。試驗結果表明,其限制線路短路電流效果十分顯著,可以限制67.6%的短路電流峰值,及63.1%穩態短路電流有效值。且相對于不帶永磁模塊結構的故障電流限制器,可以減少93.75%的直流勵磁電能消耗,在一定程度上解決了開環飽和鐵心型故障電流限制器直流勵磁的損耗問題。同時,通過試驗結果與計算結果對比驗證了等效電路的有效性。
3685-3690

不同覆冰類型絕緣子串的泄漏電流特征分析

摘要:對絕緣子泄漏電流的分析是進行覆冰閃絡預警的一個重要方法,而絕緣子的泄漏電流特征除與絕緣子串本身特性有關之外,還受到覆冰類型的影響。對玻璃絕緣子進行人工覆冰試驗,研究了雨凇、混合凇和霧凇條件下,絕緣子在覆冰期和融冰期的泄漏電流變化趨勢,以及不同階段冰層電阻變化規律;通過FFT分析,研究了泄漏電流的諧波組成和阻性容性分量在融覆冰不同階段的分布規律,定義了用于定量評價絕緣子覆冰狀態的融覆冰狀態判定系數。研究結果表明,泄漏電流在覆冰期沒有顯著變化,在融冰前期迅速上升,中后期保持平穩或略有上升;覆冰期冰層電阻與覆冰類型關系不大,融冰期霧凇和混合凇電阻小于雨凇。覆冰絕緣子泄漏電流主要成分為基波分量,基波阻性分量和容性分量與全電流比值的相對大小關系不同時,絕緣子表面冰層狀態不同,從而據此判定絕緣子所處的融覆冰狀態,對覆冰閃絡進行預警。
3691-3697

XHP-160絕緣子積污特性仿真分析及試驗驗證

摘要:輸電線路絕緣子污穢閃絡事故影響電力系統的穩定運行,雖然采取了不同程度的防污閃措施,但是污閃事故時有發生。為掌握絕緣子的積污規律,從而指導輸電線路外絕緣的防污工作,有必要對絕緣子的積污特性進行研究。采用歐拉兩相流法建立了絕緣子積污仿真模型,計算了絕緣子表面的靜壓以及絕緣子周圍流場速度矢量。通過數值仿真研究了絕緣子表面的污穢分布,及其受風速的影響情況,然后開展了以真型絕緣子為對象的風洞積污試驗。研究表明,絕緣子表面靜壓以及絕緣子周圍的流場狀態影響污穢顆粒在絕緣子表面的集聚情況;污穢在絕緣子表面呈現不均勻分布;風速對絕緣子表面積污影響顯著,絕緣子表面不同部位的積污隨風速的變化有不同的變化規律;風洞試驗的結果為仿真分析的合理性提供了良好的佐證。
3698-3704

高壓瓷絕緣子紅外熱像檢測盲區研究

摘要:為提高紅外成像法檢測劣化絕緣子的準確性,提出一種基于電網絡法的紅外熱像檢測盲區分析方法。根據絕緣子串電壓分布,結合絕緣子的發熱模型,對比了理想條件下和存在測量誤差時的紅外熱像檢測盲區,并就盲區絕緣子對絕緣子串整體溫升的影響進行了分析。仿真和試驗結果表明:紅外熱像檢測盲區的大小由絕緣子在串中的位置和測量誤差決定,絕緣子串兩端的絕緣子處于盲區時,對整串絕緣子存在明顯的溫升抬升效應。根據仿真及試驗所得的規律,提出減少紅外熱像檢測盲區的措施,為絕緣子劣化檢測提供參考和方法借鑒。
3705-3712

500kV交流輸電線路絕緣子并聯間隙電弧運動特性

摘要:絕緣子并聯間隙是輸電線路雷電防護的有效手段之一。文章對500kV線路所用并聯間隙的設計參數及其對電弧運動的影響進行了全面的研究。建立了絕緣子并聯間隙的電弧運動仿真模型,通過仿真計算,研究了上下并聯間隙的罩入比、罩入深度、尺寸以及短路電流對并聯間隙間電弧運動情況的影響,詳細分析了電弧所受的間隙磁場力、同側導線磁場力和異側導線磁場力的特征。仿真結果表明,上間隙電極的彎折角度不應過大,采用上下罩入深度比例2:1的設計,保證起弧點遠離絕緣子,同時還防止了電弧上弧根在上間隙彎折處向絕緣子方向運動,絕緣子裸露空氣部分85%。推薦并聯間隙上下導體水平布置且端部距離絕緣子水平距離為700mm/700mm寬度的設計尺寸。
3713-3720

面向油浸式變壓器類繞組暫態電壓測量的耦合電容傳感器優化設計

摘要:變壓器類繞組暫態電位分布研究對繞組類設備的絕緣設計具有重要意義。根據浸油狀態下變壓器類繞組暫態電壓非接觸式測量的實際工程要求,對耦合電容傳感器的結構及尺寸進行了優化設計。獲取了電容傳感器與不同信號處理電路組合時的高、低頻響應特性,驗證了優化后耦合電容傳感器在合理選擇信號處理電路的情況下具有良好的高、低頻響應特性,可用于雙指數波(中低頻暫態電壓)及高頻暫態電壓(very fast transient overvoltage,VFTO)的測量。實驗研究了測量電纜長度對傳感器輸出信號的影響。結果表明,增加測量電纜長度會在增大傳感器分壓比的同時降低上、下限截止頻率,故在實驗中應盡可能采用較短的電纜來提高測量準確性。
3721-3726

基于反向恢復特性的換流閥晶閘管級控制單元保護功能測試研究

摘要:為了掌握換流閥晶閘管級控制單元保護功能現場測試時檢測脈沖的關鍵時間參數,該文搭建了晶閘管反向恢復特性測試電路,實驗研究了不同正向電流幅值條件下晶閘管反向恢復時間與電荷的變化規律。研究發現:反向恢復時間隨著正向電流幅值的增大呈指數函數單調增大,且趨于飽和,飽和值約為trr≈1020 ms;晶閘管控制單元的保護功能測試和反向恢復時間的極值密切相關,據此設定晶閘管級檢測系統中沖擊電源施加暫態檢測脈沖的時間參數,即:反向恢復期低電壓保護觸發測試在t rr+50m s時刻(約為1070m s)施加低壓檢測脈沖,而反向恢復期高電壓保護觸發測試在1.2t rr時刻(約為1224m s)施加高壓暫態脈沖。應用于換流閥晶閘管級檢測系統的控制單元(thyristor control unit,TCU)保護功能測試,結果表明檢測脈沖的時間參數設置合理、有效。
3727-3732

考慮時間序列關聯的變壓器在線監測數據清洗

摘要:針對變壓器設備大數據狀態評估過程中存在數據缺失以及異常數據等問題,提出了一種基于關聯規則分析和神經網絡的數據清洗策略。首先通過關聯規則挖掘,建立了衡量狀態監測量間關聯程度的數學模型,找出具有強關聯性的時間序列。然后利用基于密度的聚類算法檢測出序列中的缺失值以及異常點,提出了考慮序列關聯性的清洗流程和規則,有效區分可清洗的傳感器數據異常和設備狀態異常。針對可清洗的數據點,利用小波神經網絡模型進行缺失數據預測和錯誤數據修正,并動態修正小波神經網絡參數和組合預測,提高了網絡的清洗效率和準確率。以實際變壓器設備在線監測數據為例進行測試,測試結果表明序列數據的關聯性分析和小波神經網絡相結合,能夠有效提高變壓器在線監測數據清洗的準確度。
3733-3740

特約主編寄語

摘要:特高壓直流輸電具有輸送靈活、損耗小、能夠節約輸電走廊、可實現快速控制等優點,是解決高電壓、大容量、遠距離輸電及電網互聯的一個重要手段。目前,直流輸電在運工程最高電壓等級為+800kV,經濟輸電距離2000km,我國已掌握+800kV直流輸電關鍵技術,并建成11個工程,為國家能源資源優化配置發揮了重要作用。
-I0002

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