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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 2018年4期雜志 文檔列表

電網技術雜志±11OOkV特高壓直流輸電技術

±1100 kV特高壓直流工程主接線與主回路參數研究

摘要:構建西電東送±1100 kV特高壓直流輸電大通道,有利于推進我國能源的大范圍優化配置。在特高壓直流輸電系統中,換流器主接線方案對于整個直流主設備研制和工程實施的難度、可靠性水平、換流器故障所造成的交流系統功率損失等都具有重大影響,是工程系統研究的最核心問題。首先分析了特高壓直流工程可采取的換流器接線型式;其次,根據以往工程建設經驗和設備設計與制造經驗,提出了3種換流器接線型式,并對其主回路技術參數進行了詳細的計算分析;最后,根據所提的換流器接線型式評價方法,確定了合理有效的主接線型式,并在昌吉—古泉±1100kV工程中進行應用。
1015-1022

±1100 kV/12000 MW特高壓直流輸電工程成套設計研究

摘要:昌吉—古泉±1100 kV特高壓直流輸電工程是世界上首個±1100 kV特高壓直流輸電工程,額定輸送功率12 GW,直流線路全長3320 km。對于該電壓等級和輸送容量的直流工程,目前世界上尚無成熟的設計經驗及完備的理論體系支撐。針對±1100 kV昌吉—古泉特高壓直流輸電工程,研究提出了±1100 kV特高壓直流輸電工程的成套設計方案和關鍵設備參數,在工程主接線拓撲結構、換流變壓器短路阻抗選擇、主回路參數、無功配置和交流濾波器設計、直流濾波器優化設計、過電壓與絕緣配合、戶內外直流場選型、直流濾波器帶電檢修、閥廳和直流場概念設計以及主設備概念設計等方面開展了深入的研究和論述。文中的研究成果已應用于昌吉—古泉±1100 kV特高壓直流輸電工程,并將為后續±1100 kV和±800 kV特高壓直流輸電工程成套設計提供理論和經驗支持。
1023-1031

±1100 kV特高壓直流桿塔間隙放電特性

摘要:±1100 kV直流是一個新的電壓等級,桿塔間隙距離的選擇是保證工程可靠和經濟的關鍵技術之一,我國正在建設的±1100 kV輸電線路超過3000 km,并且途經高海拔地區,為解決桿塔間隙放電電壓的海拔校正問題,在國內兩個不同海拔的試驗基地,采用±1100 kV真型尺寸模擬桿塔,進行了空氣間隙沖擊放電試驗,獲得了相應的操作沖擊、雷電沖擊放電電壓,并分析了不同海拔下操作沖擊和雷電沖擊放電電壓的分散性;其次,利用典型的棒板間隙操作沖擊放電公式,分析了間隙距離6~11 m范圍的間隙系數;然后,結合IEC 60071-2規定的海拔校正方法,分析了±1100 kV桿塔操作沖擊和雷電沖擊的海拔校正系數,并計算得到了操作沖擊的電壓修正因數m。最后結合昌吉—古泉±1100 kV工程的過電壓計算結果,推薦了海拔3000 m及以下地區±1100 kV輸電線路直流電壓和操作沖擊電壓所需的最小間隙距離。結果表明:未發現海拔的變化對間隙放電電壓的相對標準偏差有明顯影響,在1.57 pu操作過電壓下,海拔1000 m時,±1100 kV輸電線路桿塔操作沖擊所需的最小間隙距離為8.9 m,海拔為3000 m時,最小間隙距離為9.8 m。直流電壓要求的間隙距離較小,海拔3000 m時為4.2 m。
1032-1038

電暈空間電荷對特高壓直流輸電線路地線雷電屏蔽性能的影響

摘要:受雷云電場和直流工作電壓的疊加作用,導地線因電暈放電產生大量正、負離子積聚在線路附近形成空間電荷層。為研究電暈空間電荷對特高壓直流線路雷電繞擊性能的影響,建立了雷云電場作用下線路電暈空間電荷分布的數值計算模型,并耦合雷電先導發展模型,計算獲得了典型±1100 kV特高壓直流輸電線路的地線雷電上行先導放電特性和雷電擊距,定量分析了電暈空間電荷對特高壓直流輸電線路地線雷電上行先導起始時刻、放電電流和長度的影響。通過計算電暈空間電荷作用下地線的雷電擊距和暴露弧,得出在平原地區仍可通過采用負保護角配置,有效降低線路的雷電繞擊概率,未來需進一步研究山區地形下電暈空間電荷對特高壓直流線路雷電繞擊性能的影響規律。
1039-1047
電網技術雜志高比例可再生能源并網

基于分層區間數可能度排序的不確定靜態安全分析

摘要:電力系統靜態安全分析作為預防控制的基礎,對系統進行N-1事故分析,得到其嚴重性進行排序。當間歇性能源接入電網后,網絡中的潮流分布隨之呈現一定的不確定性,為此需考慮不確定情況下的靜態安全分析。首先根據區間有功行為指標將故障集分為3層,并采用區間數可能度比較法對每層的故障集分別構造區間指標集的互補判斷矩陣,為保證判斷矩陣的一致性,建立了以修正量最小的最小二乘模型,從而得到各個分層的區間指標排序向量。根據分層的權重和各個分層排序向量的大小,得到總故障集的安全性排序。以IEEE 9節點為例,詳細說明了安全分析方法的求解過程,并采用蒙特卡羅隨機模擬方法與之對比,結果表明了所提方法的有效性。最后,多個系統的時間復雜度測試結果體現了安全分析的快速性。
1048-1054

結合隨機規劃和序貫蒙特卡洛模擬的風電場儲能優化配置方法

摘要:通過在風電場站內優化配置儲能資源,可以有效平抑風力發電的出力波動,提高風電的并網消納水平。結合多場景隨機規劃和序貫蒙特卡洛模擬方法,提出了考慮儲能壽命折損的風電場站內儲能優化配置方法。首先,利用考慮風電出力和負荷典型場景集的隨機規劃模型,求解風電場站內儲能的初始配置方案。其次,利用自回歸滑動平均模型模擬出風電場全年時序風速,利用序貫蒙特卡洛模擬出機組、線路工作狀態時序,對配置初始儲能方案的聯合發電系統進行全年運行模擬。然后,基于運行模擬中儲能的等效循環壽命和儲能容量的收益投資比對儲能初始配置方案進行修正。仿真結果表明,所提方法能夠有效考慮風電場全年的出力變化,以及儲能循環壽命折損的影響,獲得合理的儲能優化配置方案。
1055-1062

降低硫硝排放的含儲熱熱電聯產機組與風電聯合調度策略

摘要:"以熱定電"是"三北"地區供暖季熱電聯產機組的主要運行模式,其高出力水平的同時也造成嚴重的環境污染問題。在傳統熱電聯產機組上增加儲熱裝置,能夠打破熱電聯產機組的熱電耦合約束。構建了降低硫硝排放的含儲熱熱電聯產機組與風電聯合出力調度模型,既降低SO2、NOx等污染物的排放,同時兼顧風電的并網消納量。該模型綜合考慮常規火電機組發電成本、熱電聯產機組運行成本、風電運行維護成本、脫硫脫硝裝置運行成本、SO2與NOx的排污征收費用以及熱力平衡與電力平衡的相關約束等因素,并通過CPLEX對模型進行求解。最后,以IEEE-30節點系統為例驗證了文中模型的有效性。
1063-1070

高比例可再生能源電力系統的馬爾科夫短期負荷預測方法張濤,顧潔

摘要:高比例可再生能源并網將成為未來電力系統的基本特征,可再生能源發電技術的持續發展和可再生能源價格補貼機制與市場化消納方法結合,為主動負荷的時段轉移特性提供技術支持與利益驅動。雙重推動下使得負荷需求與可再生能源出力間的相關性增強,提出了考慮可再生能源出力因素的短期負荷組合預測方法,引入負荷需求與可再生能源出力的相關性以改善高比例可再生能源電力系統短期負荷的預測效果。應用交叉譜方法以凝聚譜值刻畫負荷需求與可再生能源出力的相關性,將負荷與可再生能源出力數據序列離散化后形成2條馬爾科夫鏈,結合馬爾科夫誤差修正建立了高比例可再生能源電力系統下考慮可再生能源出力因素的短期負荷組合預測模型。將預測模型應用于某實際電網,預測結果表明,所述方法提高了預測精度,能較好地解決高比例可再生能源電力系統的短期負荷預測問題。
1071-1078

考慮儲能參與的含高比例風電互聯電力系統分散式調度模型

摘要:為了有效解決高比例風電難以完全就地消納的問題,從發電側和電網側兩方面入手,提出了一種考慮儲能參與的含高比例風電互聯電力系統分散式調度模型。首先,在發電側引入儲能技術,建模過程中考慮了儲能系統的投資成本和運行成本,給出了儲能系統的充放電控制策略。然后在電網側,采用魯棒優化的方法描述風電出力的不確定性,并對風電采取區域內消納和通過高壓直流通道跨區域外送兩種消納方式,基于同步型交替方向乘子法對含高比例風電的互聯電力系統進行分散式優化調度。最后,通過算例對所提模型的有效性進行了驗證。結果表明,所提模型可以實現風電的跨區域消納,以達到互聯電力系統最優調度的目的。
1079-1085

大規模高壓直流輸電系統閉鎖故障下送端風電場高電壓穿越的控制策略

摘要:大規模風電經高壓直流輸電系統(high voltage direct current,HVDC)外送時,如果發生送端整流站直流閉鎖故障,將導致送端電網電壓驟升,致使風電場面臨嚴重的高電壓穿越(high voltage ride through,HVRT)的問題。為確保故障期間風電場能夠安全并且不脫網運行,首先從雙饋異步風力發電機組(doubly fed induction generator,DFIG)的網側變流器(grid side converter,GSC)約束條件出發,探討在不同電壓驟升程度下網側變流器的功率適配原則及其可控區,根據不同設備(模塊)的響應時間協調發電機控制模塊、投入靜止無功補償器(static var compensator,SVC)與切除送端母線交流濾波器的先后順序,繼而提出一種有效的HVRT協調控制方案。仿真結果表明,所提方案既能保證直流閉鎖故障情況下雙饋風電機組不脫網運行,又能對送端電網進行無功支持從而加速送端網絡故障的恢復。
1086-1092

考慮風電爬坡事件的儲能配置

摘要:隨著風電滲透率的增大,風電爬坡事件容易引發電力系統安全問題。該文針對風電爬坡事件造成的系統功率平衡問題,建立了可選型、定容的儲能優化配置模型,用于決策滿足系統充裕性需求的儲能配置方案。針對目前儲能價格偏高的現狀,為減少儲能的投資成本,該文的模型結合了儲能和常規機組的技術特點,增強了配置結果的經濟性。最后,該文在算例中綜合比較了儲能和常規機組在多種典型場景下的技術特點,儲能爬坡速度快、調節范圍大、啟停靈活等優勢更適用于爬坡事件。
1093-1100

PQ控制策略下多逆變型電源的故障等值方法

摘要:研究了定功率控制(PQ控制)策略下的逆變型分布式電源的多電源故障等值方法,通過分析單個逆變型電源、多個等容量逆變型電源、多個不等容量逆變型電源以及多個逆變型電源異地接入的輸出特性,進而得到多個逆變型電源的故障等值方法,該方法簡化了含多個逆變型電源的復雜網絡故障分析時的計算復雜度。同時,提出了逆變型電源的故障等值分區方法,并利用迭代法對區域內的多個逆變型電源進行迭代計算得到等值模型。最后利用PSCAD搭建了含多個逆變型電源的配電網絡仿真模型。在配電網絡不同線路發生故障時,對配電網進行區域劃分,并利用文中提出的等值方法計算等值后的逆變型電源輸出特性,通過將計算得到的結果與仿真得到的結果相比較,驗證了故障等值方法的正確性和有效性。
1101-1109

基于混沌-RBF神經網絡的光伏發電功率超短期預測模型

摘要:光伏出力時間序列的隨機性和波動性使得光伏出力預測難以達到理想的精度,而提高預測精度是降低光伏并網不利影響的前提。因此,在揭示光伏出力波動本質的基礎上,提出了混沌-徑向基函數(radial basis function,RBF)預測模型。首先,應用小波去噪處理后光伏發電功率實測數據,基于C-C法重構系統相空間,運用相圖法和改進最大李雅普諾夫(Lyapunov)指數法,對輸出功率進行非線性動力學分析,確定光伏出力具有混沌特性;然后,分析光伏出力相空間軌跡局部變化的規律性,采用RBF神經網絡對系統軌跡進行擬合,建立基于混沌-RBF神經網絡的光伏發電功率超短期預測模型;最后,選取去噪后的實測數據對所建模型進行訓練和預測,驗證模型在不同天氣狀況下的預測效果。結果表明,所建模型對晴朗、多云和陰天等天氣狀況都有較好的預測精度,顯示出良好的預測性能。
1110-1116
電網技術雜志國家重點研發計劃

柔性直流輸電系統振蕩現象分析與控制方法綜述

摘要:柔性直流輸電系統基于電壓源變流器(voltage source converter,VSC)并采用較為復雜的控制系統,受電力電子設備快速控制的影響,可能在不同運行工況下出現機理多變的功率振蕩。近年來國內外多次報道了柔性直流輸電系統中觀測到的振蕩現象。首先介紹了國內外的典型振蕩事件,并依據發生機理對這些振蕩事件進行初步歸類。然后從模型搭建、穩定性分析和振蕩控制等方面,總結了柔性直流輸電系統在不同結構和運行方式下的分析方法。最后對其相關振蕩的研究難點和未來方向予以展望。
1117-1123

售電市場環境下電力用戶選擇售電公司行為研究

摘要:售電市場放開是我國售電側改革的發展方向,競爭性售電市場中用戶選擇權放開,用戶選擇結果直接影響售電公司的市場份額,進而影響售電公司的售電策略。分析了售電市場環境下影響用戶選擇售電公司的因素,考慮不同類型用戶的用電特性,計及可中斷負荷、用戶分布式可再生能源的影響,基于層次分析法建立用戶效用模型,在此基礎上,采用演化博弈理論分析用戶選擇過程,基于logit修正協議構建了不同類型用戶群體選擇售電公司的多群體動態演化模型,給出了模型的求解算法并證明了模型穩定性。算例分析驗證了所提模型和算法的有效性,并分析了售電市場環境下各類因素對用戶選擇結果的影響。
1124-1131

考慮天氣因素的區域配網擾動事件預估

摘要:配網運行環境的日益復雜化使電能質量預測的難度不斷增大。為解決區域配網的電能質量預測問題,挖掘電力擾動模式,提出一種基于多階段離散隱馬爾科夫模型(discrete hidden markov model,DHMM)的擾動事件預估方法。首先采用數據清洗和離散化技術對天氣類型和擾動事件嚴重程度進行劃分;然后通過信息熵相關性分析和時間序列合成的多階段預處理,提取天氣敏感型區域配網的電能質量擾動事件觀測序列;最后利用DHMM對觀測序列進行訓練,實現電力擾動模式提取和擾動事件預估。依據實際城市電網電能質量數據,驗證了本文方法的有效性和實用性。相比于傳統方法,計及天氣因素的DHMM具備更高的電力擾動事件預估準確率。
1132-1139

考慮大規模集中接入風電功率波動相關性的在線概率安全評估

摘要:由于風電功率的波動性和不確定性,大規模風電集中接入對電網安全有很大影響。提出了一種在線概率安全評估方法,能夠實時評估大規模集中接入風電的不確定性對電網安全的影響。因為應用風速概率分布和風電功率預測誤差概率分布模擬在線風電功率的不確定性有很多困難,所以基于風電出力歷史數據研究了風電功率超短期波動的概率分布,并采用Copula函數對多個風電基地功率波動的相關性進行了詳細模擬?;陲L電功率歷史數據,所提方法能夠給出短期內可能發生的風電基地的功率波動組合,進而進行概率安全評估計算,在線評估風電功率波動對電網安全的影響。為了提高計算速度,應用多維離散模型簡化多風電基地功率波動的聯合概率分布。通過在某風電集中接入的省級電網進行實際應用,驗證了所提方法的有效性和必要性。
1140-1148

串聯混合型有源電力濾波器的無源濾波器簡化設計

摘要:串聯混合型有源電力濾波器由于成本低、濾波效果好,降低了諧振發生的可能性而受到廣泛的關注。目前國際上研究的串聯混合型有源電力濾波器主要有4種:并聯無源和串聯有源的組合系統,基于正弦電流控制的串聯型有源濾波器,基于基波磁通補償的有源濾波器和一種新型串聯混合型有源電力濾波器。該文首先綜述這4種串聯型有源濾波器的特點,給出其諧波阻抗的區別。根據各自諧波阻抗的特點,特別是基于基波磁通補償的有源電力濾波器和一種新型串聯混合型有源電力濾波器的諧波阻抗非常大的特點,得出其中無源濾波器可以簡化設計的結論,提出3種典型的簡化設計方案,給出這3種無源濾波器簡化設計方案的具體應用場合。該無源濾波器簡化設計方案可以減少成本,大大降低系統設計的復雜性。采用2種典型諧波源的實驗結果證明這3種無源濾波器簡化設計的合理性。
1149-1156

采用變壓器量測無功分析GIC-Q擾動的方法

摘要:我國電網地磁感應電流(geomagnetically induced current,GIC)的研究已取得重要進展,研究、認識GIC侵害變壓器的次生干擾,制定電網災害的防治策略是迫切需要解決的問題。根據GIC侵害變壓器次生的無功損耗(GIC-Q)擾動的機理,建立了基于變電站相量測量單元(phasor measurement unit,PMU)量測的無功分析變壓器GIC-Q擾動的模型,提出了基于PMU量測無功計算變壓器的GIC-Q的方法,并通過2016年5月8日地磁暴侵害山西陽泉500 kV變壓器的實測數據計算了GIC-Q,與基于磁暴數據計算的變壓器中性點GIC比較分析,驗證了所提模型和算法的有效性。結果表明,利用PMU量測無功能有效計算變壓器的GIC-Q,這對電網調度運行基于廣域測量系統識別地磁暴侵害電網事件或評估GIC災害風險有重要參考價值。
1157-1163
電網技術雜志電力市場

能源低碳轉型的頂層制度設計:可再生能源配額制

摘要:將于2018年正式實施的可再生能源配額制(簡稱配額制),有效契合了我國能源低碳轉型頂層制度設計的戰略需求。在總結分析配額制國際實踐的基礎上,采用微觀經濟學和制度經濟學的相關理論,為配額制提供了一個科學的經濟學解釋。一方面,從政府和配額供需角度,解構了綠色證書市場的價格形成機制;另一方面,從制度的構建性和發電廠商行為策略的演化角度,論證了配額制的合理性和有效性,并揭示了配額制成功施行的關鍵。最后,針對我國配額制建設問題,從制度頂層設計、部門協同、配額目標設定和實施計劃制定4個層面,并結合我國具體國情,給出了對策和建議。所研究的內容和成果對我國實現能源低碳轉型的配額制建設極具實踐和指導意義。
1164-1169

基于雙層粒子群算法求解電力市場均衡

摘要:針對電力市場均衡策略的求解,現階段國內外廣泛采用非線性互補算法和循環迭代的方法。其中,非線性互補算法是通過Karush-Kuhn-Tucker條件將發電商最優反應函數轉換成一組半光滑非線性互補方程組,松弛因子維度高且算法異常復雜。而循環迭代法采用重復求解各發電商的最優反應函數的思想,常常因為收斂性差而求不到均衡解。針對上述問題,提出了一種基于雙層粒子群算法求解市場均衡的思路。其中,外層粒子群算法搜索可行域內的策略組合,以提出的納什適應度函數為尋優標準;內層粒子群算法和內點法結合計算外層中的納什適應度函數值。采用標準3節點和IEEE 30節點測試系統對所提算法進行了仿真,求得結果與采用非線性互補算法的結果完全一致,驗證了所提出的雙層粒子群算法的有效性。
1170-1176

基于魯棒優化的風電企業日前申報策略

摘要:我國的風電機組需要提前1天申報次日的發電計劃,但由于風電的不確定性等特點,風電機組的實際出力與日前申報的發電計劃很難相符,風電企業的實際利潤也會因此受到影響??紤]構建風電出力的不確定集來解決風電功率難以精確預測的問題,并基于該不確定集把風電企業日前申報決策模型轉化為魯棒優化模型,為企業申報日前出力提供理論依據。為便于求解,利用變量C將原問題轉化為主、子問題,并運用列與約束生成法(column-and-constraint generation,C&CG)來進行運算。仿真分析表明,基于魯棒優化得出的風電企業申報策略是可行的,該方法可使風電企業有效地規避風電出力的不確定性給企業獲利帶來的風險,同時企業應考慮懲罰價格和魯棒性因子的變動給利潤帶來的變化,根據實際情況來選擇有利的決策。
1177-1182
電網技術雜志電力系統

我國需求響應信息交換標準化現狀及發展趨勢

摘要:需求響應信息交換標準化是保障我國需求響應業務順暢開展的一項重要舉措,能有效解決當前需求響應信息交換過程中信息表達方式不統一、系統互操作性差等問題。首先分析了國內外需求響應信息交換標準化現狀,然后結合我國最新的標準化現狀,分別從信息交換服務、信息交換機制及底層協議要求等方面對我國電力需求響應信息交換標準化方式思路進行了剖析。最后從底層承載協議、適配器規范、安全規范3方面探討了我國需求響應信息交換標準化方向,提出了信息交換服務優化以及需求響應信息交換安全等標準化思路。
1183-1190

AMI量測用于配電網在線狀態估計的可信度建模及分析

摘要:高級量測體系(advanced metering infrastructure,AMI)的推廣,提高了中低壓配電網系統范圍的可觀測性。然而,通過召測模式采集的AMI量測存在時間不同步的問題,將這些量測直接用于系統分析會造成較大的誤差甚至出現不收斂的情況。針對此問題,該文提出一種基于AMI異步量測可信度分析和建模的配電網在線狀態估計方法。首先利用即時電表歷史量測和配變日負荷曲線,建立基于離線數據樣本分析的精細化的AMI異步量測可信度模型;進而運用求得的可信度模型,確定各在線AMI異步量測的權重,估算系統狀態的95%置信區間。以116節點中低壓一體化配電網為例,分別從局部和全系統的角度,驗證了在線場景下系統狀態的95%置信區間的準確性和靈敏性。
1191-1199

多微網智能配電系統協同自律運控模式初探

摘要:微網是未來高密度分布式電源接入的主要載體,其規?;l展的態勢必然使得未來智能配電系統的主要運控對象包括大量不同型式的微網系統,亟需探究新的運控機制,以適應新能源微網技術快速發展的需要。在比較微網與智能配電系統特征并分析多微網發展態勢給傳統配電系統帶來挑戰和機遇的基礎上,提出了智能配電系統與多微網之間逐步培育和構建開放、友好型協同自律式運控關系的構想;闡述了協同自律運控模式的內涵,設計了具有規范性屬性的協同策略和具有引導性屬性的彈性自律空間的決策流程;最后對協同自律運控模式的若干關鍵科學技術問題進行了梳理,并展望了可能的解決方法。協同自律運控模式,既可以在降低配電網調控難度的基礎上更好地發揮其承接大電網與微網關系的作用,還可以在提升微網自身能量管理靈活性的基礎上更為充分高效地接納分布式新能源,從而促進配電網主動性和智能性的良性發展。
1200-1209

提高配電網狀態估計精度的智能配電單元優化布點方法

摘要:在主動配電網中,智能配電單元(intelligent distribution unit,IDU)的優化布點可有效提升狀態估計精度,對掌握系統運行狀況有重要意義。為減少狀態估計誤差,該文提出了一種在中高壓配電網中的IDU優化布點方法。首先,基于PQ分解狀態估計思想,實現雅各比矩陣的常數化。然后,在IDU配置個數有限的情況下,以最小化狀態估計協方差矩陣對角元素之和為目標,利用離散粒子群算法(discrete particle swarm optimization,DPSO)對IDU進行優化布點。算例分析結果表明,IDU優化布點可有效減小混合量測系統的狀態估計誤差。
1210-1216

計及分布式電源隨機出力的三相配電網可調魯棒無功優化

摘要:具有出力不確定性的可再生能源大量接入給配電網的規劃與運行帶來了巨大挑戰。因此,考慮分布式電源出力隨機性的無功優化成為配電網運行的重要研究內容。提出計及分布式電源隨機出力的三相配電網可調魯棒無功優化模型,利用二階錐技術和對偶范數理論將原模型轉換成混合整數凸規劃優化模型并求解。針對魯棒優化解過于保守的問題,通過調整不確定度協調解的經濟性與安全性。IEEE-13節點和IEEE-123節點三相配電網系統仿真結果表明,相比傳統確定性模型和隨機優化模型,所提可調魯棒無功優化模型魯棒性較好,計算效率高。
1217-1225

特高壓交流變壓器選相合閘技術研究及工程應用

摘要:變壓器空載合閘勵磁涌流注入電網可能引起嚴重的電壓暫降或諧波過電壓問題,對交直流系統及設備的正常安全運行造成不利影響,目前國內多次出現超、特高壓主變空載合閘勵磁涌流引起電網異常的問題。選相合閘技術已在國內電廠升壓變、高壓直流系統換流變等場景有實際應用,但在特高壓交流系統中尚屬空白。針對國內在晉北特高壓交流變電站示范開展的特高壓主變選相合閘技術應用實踐,介紹了基于剩磁測算的特高壓變壓器選相合閘技術原理,并結合晉北站特高壓交流工程調試系統工況開展建模仿真,比較分析了不同措施抑制變壓器勵磁涌流的效果,并結合現場實測結果進行驗證分析。結果表明,特高壓主變斷路器采用選相合閘技術可以有效抑制合空變勵磁涌流,推廣應用價值良好。研究成果可為特高壓交流工程設計、設備選型提供參考。
1226-1233

橫向風對特高壓交直流混合線路地面電場與離子流場分布特性的影響

摘要:在有風條件下,特高壓直流與交流并行線路的空間離子流場除受直流電場與交流電場的共同影響以外,還會在橫向風力作用下進行新的遷移運動,進而改變地面混合電場的分布特性。采用區域分解法求解橫向風存在時的混合場問題,對方法的邊界條件和計算流程均進行了改進。結果表明,處于直流線路下風區的直流電場分量橫向衰減速率隨著風速的增加明顯變緩,而上風區的直流電場大幅減小。因此,風速對于混合電場分布的影響程度與交直流線路的相對位置有關。對于同走廊線路,當交流線路處于直流線路下風區時,橫向風明顯增強了交流線路附近區域內直流分量;而當交流線路處于上風區時,即使風速很小,交直流線路之間的走廊內直流分量也會基本衰減至標稱電場。對于同塔線路,由于交直流電場各自的部分特點,橫向風不會增強交直流分量的疊加效果。
1234-1240

多端柔性直流輸電中換流站的同步切換控制策略

摘要:功率同步控制和矢量控制均是多端柔性直流輸電系統(multi-terminal voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-MTDC)中換流站的可選控制方式。與更加常用的矢量控制方式相比,功率同步控制方式的原理與同步發電機類似,進而顯現了相近的控制特性,更適用于與交流電網的弱連接,有利于交流電網的功角和頻率穩定性,但其缺點是在直流側故障下,換流站會出現較大的直流電壓波動,惡化系統的動態特性。為了使換流站能夠在不同的電網運行工況下匹配最合適的控制方式,提出一種可切換的控制策略,實現了在同一換流站中功率同步和矢量控制方式并存,并可依據需求實現無擾動自動切換。最后以PSCAD中搭建的三端交直流系統為例,演示和驗證了同步切換控制策略的可行性。
1241-1250

利用測量波阻抗相位特征的高壓直流輸電線路縱聯保護

摘要:為提高直流線路后備保護的可靠性和速動性,提出了一種利用測量波阻抗相位特征差異的直流線路縱聯保護方法。通過對直流輸電線路區內、外故障時線路兩端測量波阻抗的相位特征分析可知,在一定頻率范圍內,直流線路內部故障時,線路兩端測量波阻抗相位約為–90°;在直流線路外部故障時,線路兩端測量波阻抗相位分別接近–90°和0°。區內、外故障下線路兩端測量波阻抗相位差異明顯,據此可以實現對區內外故障的判別。由于區內外故障時測量波阻抗的相位特征僅與直流線路邊界和線路波阻抗有關,與故障距離、過渡電阻和故障類型等因素無關,因此該保護方法的門檻值易于整定。PSCAD/EMTDC仿真結果表明,該保護方法的動作性能不受故障距離、過渡電阻和故障類型的影響,具有良好的靈敏性和速動性。
1251-1258

基于負荷趨勢判斷的無功優化精細化控制方法及求解策略

摘要:針對短期內母線負荷波動導致無功優化控制效果不理想的問題,提出一種無功優化精細化控制方法用于緩解因控制方案滯后而導致的控制不平滑現象,并采用多目標無功優化松弛模型來改善預測控制中可能出現的電壓越限和收斂性問題。為了獲得最優控制方案,給出一種基于動態搜索策略的多目標混沌差分進化算法,該算法能根據種群中可行解的比例動態調整進化過程中最優解的搜索策略,提高多目標模型Pareto最優前沿的搜索能力和求解效率。IEEE 30標準節點數據仿真結果表明,多目標優化算法在最優解集,外部解收斂性,以及解集的均勻性等方面都好于經典多目標算法;真實電網數據計算表明,精細化控制方法相比傳統方法能進一步減小電壓偏差和網損,并提高模型的收斂性。
1259-1265

含充放儲一體化電站的電網供電能力評估

摘要:考慮電網運行和電池電荷狀態,對充放儲一體化電站進行多場景優化,應用比較矩陣法提出了含一體化電站的電網供電能力評估指標,并結合連續潮流法進行評估。為更精確地評估電網供電能力,在定義節點電氣距離的基礎上,基于無功/電壓靈敏度和有功/傳輸功率分布因子進行計算,在評估中引入負荷增長系數,通過IEEE 30節點系統驗證所提方法的有效性,并分析一體化電站不同運行狀態和接入位置對電網供電能力的影響。算例分析表明,一體化電站并網可提高電網供電能力,其大小受到充放電功率和接入位置電氣距離的影響。
1266-1272

高速機械開關單元多場耦合仿真優化設計

摘要:我國正在建設張北±500 kV柔性直流電網示范工程,混合式高壓直流斷路器是其關鍵控制和保護設備??焖贆C械開關單元是混合式直流斷路器的關鍵部件,采用電磁操動機構,機械動作過程涉及電磁場、熱場和機械位移場,需要進行多場耦合仿真優化設計。該文開展高速機械開關單元多場耦合仿真優化設計。首先,設計一種基于雙線圈推金屬盤驅動與雙穩態彈簧保持操動機構的高速機械開關單元結構。然后,針對高速機械開關單元動作過程,提出一種能全面反映機構運動、觸頭碰撞和線圈溫升情況的電磁場、熱場和運動場多場耦合計算方法。最后,進行高速機械開關單元多場耦合仿真優化設計。初步確定高速機械開關性能提升關鍵因素,重點分析不同斥力線圈匝數對分閘時間、線圈允許溫升及分閘反彈等關鍵技術指標影響,最終確定高速機械開關各項最優技術參數。仿真結果表明,該文設計高速機械開關單元能在1.8 ms內分閘到達額定絕緣開距,滿足技術要求。該文的優化設計為混合式直流斷路器快速機械開關優化設計提供理論指導,對于其他快速機械開關設計也有重要參考價值。
1273-1280

一種耦合點隔離型模塊化有源電力濾波器

摘要:為滿足并聯型有源電力濾波器(shunt active power filter,SAPF)不同補償容量需求,提升模塊化設備的通用性和可擴展性,提出一種耦合點隔離型模塊化有源電力濾波裝置解決方案。對APF多模塊并聯結構的穩定性及直流側電壓需求進行了分析,結果表明,其穩定性問題會給控制器設計帶來困擾,且并聯模塊的直流側電壓不能得到有效降低。所提出的耦合點隔離型模塊化有源濾波裝置,以H橋級聯作為分壓模塊實現有源濾波部分與公共耦合點電壓在控制上的軟隔離,有源濾波模塊承擔諧波及無功電流補償任務。該系統運行于弱電網時,其多機并聯穩定性可等效處理為單機運行于理想電網的穩定性問題,降低了多模塊系統控制器設計的難度。仿真和實驗驗證了所提方案的有效性。
1281-1289

并聯型有源濾波器精細化補償方案

摘要:有源電力濾波器(active power filter,APF)的2個重要性能指標:1)高補償性能;2)裝置容量靈活運用。針對補償容量的可調度性和靈活性,提出了一種根據非線性負載產生不同次諧波有功功率潮流的流向進行諧波的精細化補償方法。對不同次諧波的有功分量和非有功分量分別進行提取檢測,判定該次諧波的有功潮流是否流入網側:如果流入網側,則造成污染,進行有功分量和非有功分量的全補償;如果沒有流入網側,則只對非有功分量部分進行補償。設計了重復PI復合控制策略,在保證系統更好的穩定性、良好的動態跟蹤性和零穩態誤差的前提下,只補償網側饋線電流中注入電網造成污染的諧波分量。通過Matlab/Simulink仿真驗證,相比傳統的補償方法,所提精細化補償方案在實現了小容量的APF補償容量的同時有效地抑制了非線性負載注入電網的諧波污染;在相同補償容量下,所提補償方案可以進一步降低諧波畸變率。
1290-1299

單相多電平電流源變流器混合調制與控制技術

摘要:針對較低級聯數的多電平電流源變流器,為減小開關損耗和降低諧波分量,引入一種基于低頻與高頻混合調制策略的單相多電平電流源變流器的拓撲。低頻單元由共享直流電流源的m個H橋子模塊級聯,各子模塊平均分配直流源能量,采用最近電平調制;低頻單元用來消除最近電平調制單元輸出階梯波中的諧波分量,采用脈寬調制;該方法綜合了最近電平調制和脈寬調制的優點。對所提拓撲的工作原理、均流算法及混合調制策略進行了深入分析,并進行相應的仿真和實驗驗證。仿真和實驗結果表明所引入拓撲能顯著的降低諧波含量,同時減小開關損耗,由此驗證了所提拓撲和控制方法的有效性和可行性。
1300-1307

入網電壓控制型逆變器的功率傳輸特性分析

摘要:針對電力系統電力電子化的發展趨勢,基于帶軸壓調節的電壓控制型并網逆變器模型,分析了系統在電網頻率偏離額定值時輸出有功功率含有2倍頻功率振蕩的原因,并提出了改進型鎖相環算法以抑制功率振蕩問題。同時在此基礎上對并網逆變器的功率傳輸特性進行了研究,指出調節調頻軸軸壓給定值可以線性調節逆變器有功功率輸出,調節調壓軸軸壓給定值可以線性調節逆變器無功功率輸出,并且得出調節逆變器有功功率輸出所帶來的無功功率耦合量與逆變器等效輸出阻抗的阻抗比呈負線性關系,調節逆變器無功功率輸出所帶來的有功功率耦合量與逆變器等效輸出阻抗的阻抗比呈正線性關系的定論。最后,通過仿真驗證了理論分析的正確性以及所提改進型鎖相環算法的有效性。
1308-1315

加權消去樹建模方法及其在電網計算矩陣排序性能評價中的應用

摘要:并行化是提高電力系統計算性能的主要技術手段。不同于傳統采用加速比和計算效率評價并行性能的方法,針對影響并行化效率的排序方法和對應消去樹進行了建模和定量分析,給出了高度、填充度、因子分解復雜度、前推回代復雜度和平衡度等加權消去樹屬性的定義、形成方法和計算過程。通過比較分析Tinney1、Tinney2和近似最小度(approximate minimum degree,AMD)等排序方法生成的加權消去樹屬性值大小和分布,選擇適合進行細粒度時間并行的排序方法。引入層次分析法(analytic hierarchy process,AHP)計算各屬性的權重值,比較不同節點規模下的潮流算例,驗證了排序方法生成的加權消去樹AHP值的有效性,為評價排序方法優劣和細粒度并行化提供了定量數據參考。
1316-1321
電網技術雜志高電壓技術

架空輸電線路山火同步衛星廣域監測與桿塔定位

摘要:為克服現有極軌衛星輸電線路山火監測系統存在衛星過境時間間隔長、掃描覆蓋范圍有限等不足,研究一種同步衛星輸電線路山火廣域監測方法。為精確捕捉衛星漂移信號,提出了一種衛星信號饋源陣列模塊結構,求取了結構最優半徑;提出了一種天線精準定位控制算法,實時自動補償跟蹤接收衛星信號,顯著提高了同步衛星信號的跟蹤精度;開發了同步衛星遙感弱信號高精度接收裝置。應用表明,系統監測時間分辨率達10 min、監測范圍廣。為實現同步衛星弱信號火點準確判識與桿塔快速定位,研究了分區動態閾值火點判識及改進型火點桿塔定位算法。應用表明,該算法火點判識準確、桿塔定位速度快。研究結果適用于架空輸電線路山火廣域監測,顯著提高了山火監控水平。
1322-1327

雷電下轉動風機葉片接閃特性模擬試驗研究

摘要:風力發電機在遭受雷擊時葉片一般處于轉動狀態,而葉片轉動對其雷擊接閃特性的影響尚不明確。為探究轉動風機的葉片雷擊接閃特性,設計了可控轉速的1:30縮比2 MW風機模型與適合試驗的弧面電極,采用標準負極性操作波,制作了2種類型的葉尖接閃器,開展了1 m間隙時不同轉速下的大量接閃試驗。試驗結果表明,在1 m間隙下,無論葉尖是接閃帽還是接閃盤配置,間隙擊穿電壓均隨著轉速的提升而升高,而風機靜止時擊穿電壓會隨接閃葉片角度增大而升高。分析認為,葉片旋轉會導致葉尖區域積聚的正離子濃度降低,抑制了上行先導的發展,從而提升了擊穿電壓。根據試驗結果推斷,在此工況下風機旋轉會降低其引雷能力。試驗結果對風機的防雷設計具有參考意義。
1328-1334

復合絕緣子酥朽發熱老化的原因分析

摘要:為探究500 kV陜瀛線復合絕緣子異常發熱的原因,采集故障絕緣子樣本進行了紅外和紫外檢測、解剖分析、電鏡掃描、X射線能譜分析等試驗,結果表明,陜瀛線復合絕緣子異常發熱故障是酥朽老化引起;酥朽老化是絕緣子的內部蝕損導致,其直接表現特征為局部發熱,紅外精確定位是早期發現此類故障的有效辦法;酥朽老化的形成過程與復合絕緣子內部缺陷引起的局部放電有關,局放引起發熱,伴隨環氧樹脂化學裂解,玻璃纖維表面蝕損,硝酸根離子產生等特征,導致絕緣子機械強度下降。
1335-1341

環境濕度對瓷質絕緣子串電壓分布及紅外熱像檢測的影響分析

摘要:運行中的絕緣子串電壓分布受多種因素影響,為此選用江西省典型污穢區220 kV變電站在線運行的XWP-70絕緣子作為實驗樣品,研究環境濕度對絕緣子串電壓分布及紅外熱像檢測的影響,重點分析濕度對含零值劣化串的影響。實驗結果表明,自然積污絕緣子串電壓分布受濕度影響明顯大于潔凈絕緣子串,且濕度增加將降低絕緣子串電壓分布的不對稱性;濕度增加有利于零值絕緣子的檢測,但過大濕度極易引起誤判,不利于劣化檢測。因此,建議檢測濕度盡可能保持在80%左右。該研究結果可為基于紅外熱像的劣化絕緣子檢測提供理論支撐,有利于降低零值絕緣子漏報率,提升絕緣子檢測準確率。
1342-1349

變電站特高頻局放監測的電磁干擾特征影響因素

摘要:變電站復雜的電磁干擾是造成當前局部放電在線檢測出現誤報漏報的重要原因。電磁干擾在多因素影響下其特征是動態變化的,從而增大了電磁干擾辨識和抑制的難度。為此,選取了地理位置、電壓等級等方面具有代表性的變電站,通過現場實測的方式獲取了電磁干擾的數據,采用數據對比分析和灰色關聯分析的方式研究了電磁干擾相應特征與變電站運行環境(地理位置、溫度、濕度)和運行工況(電壓等級、負荷)的關系。研究表明,地理位置、電壓等級會間接影響電磁干擾的類型、幅值等特征;通過關聯分析發現,溫度與放電類干擾特征的關聯度均值在0.9以上,即溫度對干擾特征變化影響最大,濕度次之,負荷最小。該文的研究結果為局部放電帶電檢測中電磁干擾信號的辨識和抑制策略的制定,以及對于局部放電檢測設備抗電磁干擾能力的評估都具有重要的參考價值。
1350-1358

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