半月刊

ISSN 1000-1026

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  • 2017年第41卷第1期文章目次
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    • >观点
    • 电力系统随机动力学研究展望

      2017, 41(1):1-8. DOI: 10.7500/AEPS20160530011

      摘要 (8704) HTML (0) PDF 1.27 M (3750) 收藏

      摘要:随机性广泛存在于自然、工程和社会系统中,电力系统也不例外。20世纪70年代左右,电力系统研究逐渐考虑随机性,但偏重于稳态随机问题,而动态问题研究仍然是确定性的。近年来,新能源发电与电动汽车等的广泛接入,给电力系统动态带来不可忽视的随机性。为此,文中提出电力系统随机动力学的研究框架,聚焦电力系统在随机因素作用下的动态问题,包括电力系统的随机动力学模型、随机动态响应、随机稳定性、随机安全性、随机优化控制,并给出研究建议。

    • >信息能源系统
    • 电转气设备与燃气机组的联合竞价策略

      2017, 41(1):9-17. DOI: 10.7500/AEPS20160804014

      摘要 (3370) HTML (0) PDF 2.93 M (1785) 收藏

      摘要:电转气(P2G)设备和燃气机组作为联系电力系统与天然气系统的能源转换单元,是未来多能源互联系统的重要枢纽。在竞争性能源市场环境下,P2G设备和燃气机组如何构造竞价策略是相关各方关注的重要问题。对于P2G设备和燃气机组而言,在构造其参与竞争性电力市场和天然气市场的竞价策略时,这两个市场的出清价格未知,可以采用概率分布或其他方法进行模拟。在此背景下,发展了基于场景分析的P2G设备和燃气机组的最优竞价策略模型。首先,采用拉丁超立方抽样生成含概率信息的场景集合,用于处理采用概率分布模拟的市场出清价格,并对场景进行消减。之后,以收益最大化为目标,分别构建了P2G设备同时参与日前能量市场和调频市场的单独竞价模型及其与燃气机组的联合竞价模型,确定次日各交易时段的竞价策略。然后,针对具体的市场出清结果,采用夏普利值法对P2G设备与燃气机组的收益进行合理分配。最后,用算例对所构建的模型和采用的求解方法加以说明,并分析了P2G设备和燃气机组竞价策略的特征。

    • 考虑配电网重构的区域综合能源系统最优混合潮流计算

      2017, 41(1):18-24. DOI: 10.7500/AEPS20160513005

      摘要 (2911) HTML (0) PDF 1.45 M (2514) 收藏

      摘要:随着热电联产系统、中央空调及燃气锅炉等单元的广泛使用,区域综合能源系统(ICES)中电力、天然气和热力系统的耦合和联系日益紧密。从“源—网—荷”全环节出发,提出了融合配电网重构的ICES最优混合潮流算法来对ICES进行优化调度。首先,基于能源集线器理论,构建了ICES中能量中心(EC)的数学模型。然后,考虑ICES中三相不平衡配电系统、燃气管网及EC的相关约束,以运行成本最小为目标,提出了融合配电网重构能力的ICES最优混合潮流模型及求解方法。最后,利用典型ICES算例系统测试结果表明,所述方法通过将配电网可重构网络拓扑这一灵活可控元素作为控制变量有效集成到ICES“源—网—荷”最优混合潮流算法中,进一步降低了ICES的运行成本。

    • 面向全景调控统一数据模型的缺失数据填补算法

      2017, 41(1):25-30. DOI: 10.7500/AEPS20160307015

      摘要 (1720) HTML (0) PDF 1.58 M (1184) 收藏

      摘要:缺失数据填补是构建调度控制系统全景数据的关键步骤之一,有助于保证全景数据的完整性和准确性。文中根据电力调度控制系统的历史数据特征,提出了一种面向全景调控统一数据模型的缺失数据填补算法。针对构建全景数据过程中出现的不完整数据,该算法采用改进的混沌遗传优化方法估计不完整数据的均值和协方差对应的最佳参数,再利用改进马尔可夫蒙特卡洛方法根据已知数据估计缺失数据。结果表明,该算法能通过较少的迭代次数获得不完整调控数据的最佳参数,可以提高缺失数据估计值的准确性,进而保证数据的完整性和准确性。

    • 面向智慧工业园区的双层优化调度模型

      2017, 41(1):31-38. DOI: 10.7500/AEPS20160103004

      摘要 (2516) HTML (0) PDF 1.44 M (1970) 收藏

      摘要:将智慧工业园区作为用户侧参与电网优化调度的重要平台,分析了智慧工业园区内部负荷参与源荷互动运行的能力,针对智慧工业园区参与系统运行建立双层优化调度模型。其中,电网层以调度运行费用最小为目标,对智慧工业园区功率缺额或富余出力进行补偿或消纳,保证系统实时功率平衡;智慧工业园区层在保证自身收益的情况下,对园区内部可控负荷进行优化调度,实现负荷对系统运行的主动参与。模型中采用机会约束对清洁能源不确定性进行处理。最后,在算例中验证了所建模型的可行性,比较了双层调度模式与单层调度模式的优化差异,实现含智慧工业园区电力系统的经济运行。

    • 直流纳网互联运行的在线能量管理方法

      2017, 41(1):39-47. DOI: 10.7500/AEPS20160221001

      摘要 (1710) HTML (0) PDF 1.61 M (1236) 收藏

      摘要:针对直流纳网互联形成的纳网群,提出一种在线能量管理方法,在纳网内部层面与纳网交互层面实现能量流控制。基于李雅普诺夫优化理论,构建虚拟储能队列,提出以提高光伏替代率与保证队列稳定性为目标的数学模型,将能量管理问题解耦为每个时刻的线性规划问题,不依赖系统中的未来信息,只需获取当下时刻的信息即可对纳网之间的交换电量做出实时决策。通过实际采集的用户负荷及光伏数据构造了仿真算例,结果验证了所提能量管理方法在满足纳网用户负荷需求的同时,有效地提高了可再生能源在直流纳网群中的消纳。同时,测试结果表明该算法决策时间较短,能满足系统的实时性要求。

    • >学术研究
    • 光伏出力随机性分量的提取和统计特性分析

      2017, 41(1):48-56. DOI: 10.7500/AEPS20160225007

      摘要 (2315) HTML (0) PDF 1.59 M (1647) 收藏

      摘要:准确刻画光伏出力的随机特性对分析光伏电站并网的影响具有重要的作用。然而受日地运动和大尺度天气过程影响,光伏出力整体上却表现出日周期性和年周期性而并非一个单纯的随机序列,因此从光伏出力序列中区分规律性与随机性特征并正确提取出其随机性分量显得尤为重要。根据不同物理因素的影响,基于太阳辐射模型和最小二乘原理,提出了一种光伏出力随机性分量的提取方法。基于该提取方法,利用甘肃及德国的光伏实测数据对所提随机性分量进行了详细的统计特性分析。

    • 计及电动汽车和光伏不确定性的主动配电网量测优化配置

      2017, 41(1):57-64. DOI: 10.7500/AEPS20160425009

      摘要 (2194) HTML (0) PDF 3.19 M (1177) 收藏

      摘要:大规模电动汽车及分布式电源的发电并网使得配电网态势感知结果需要考虑更多的不确定因素。在利用动态概率密度函数表征电动汽车充/放电随机性和光伏系统出力间歇性的基础之上,基于加权最小二乘法方法,建立了含网络节点注入功率不确定性的主动配电网量测(数据采集点)优化配置模型,并采用一种自适应协方差矩阵进化策略对模型进行优化求解,从而可以得到在给定系统状态量估计误差允许精度下的数据采集点最优配置方案。通过某一电网算例计算分析,结果验证了所提模型和方法的可行性和有效性,可为主动配电网安全评估提供支撑。

    • 含风/光/抽水蓄能并计及负荷响应的海岛微网优化配置

      2017, 41(1):65-72. DOI: 10.7500/AEPS20160106008

      摘要 (3685) HTML (0) PDF 1.97 M (2086) 收藏

      摘要:利用可再生能源的微网是解决小型海岛供能问题的一种理想方案,但是高昂的投资成本阻碍了它的应用。为此,针对地理条件允许的海岛,使用微型抽水蓄能系统储能,同时以负荷响应参与度标度居民的负荷响应参与意愿,并将可时移电器视为能源资源参与微网的配置优化,提出了考虑负荷响应的含风/光/抽水蓄能的海岛微网优化配置模型,并利用粒子群算法对微网中主要设备的数量或容量进行优化。算例验证了所提方法的有效性,家用可时移电器的负荷响应及抽水蓄能替代蓄电池储能可显著减少微网投资成本。此外还对负荷总量、可时移电器功率,以及抽水蓄能系统水头高度对配置成本的影响进行了敏感度分析。

    • 风电汇集地区SVC控制方式对电压异常振荡影响因素分析

      2017, 41(1):73-78. DOI: 10.7500/AEPS20160525003

      摘要 (1860) HTML (0) PDF 1.52 M (1307) 收藏

      摘要:随着风电渗透率不断升高,在大规模风电汇集地区由新投入静止无功补偿器(SVC)引发电压异常振荡的现象时有发生,引发了运行及研究人员的关注。基于典型大规模风电汇集地区无功电压控制现状,在DIgSILENT/PowerFactory中建立等效的系统模型,从SVC控制方式的角度出发,采用小干扰稳定特征值分析、时域仿真及波特图等不同稳定分析方法,对无功补偿装置恒电压和恒无功两种控制方式的适应性进行了比较与分析。并通过引入控制理论中对特定变量进行开环传递函数推导的方法,从新投入控制器的视角,以理论层面上对实际现场中新无功补偿控制器投入诱发振荡的现象进行了机理分析。研究结果表明:SVC不同控制方式随着系统变化的适应性不同,就系统已投入SVC风电场数目及系统阻抗方面的变化而言,对于大规模风电汇集地区的弱送端系统,无功补偿装置恒无功控制方式较恒电压控制方式的适应性更优。

    • 适用于配电网规划的可靠性指标改进显式估算算法

      2017, 41(1):79-87. DOI: 10.7500/AEPS20160309004

      摘要 (1819) HTML (0) PDF 1.52 M (1179) 收藏

      摘要:针对计及可靠性的配电网规划问题,提出一种可靠性指标的改进显式估算算法。以树编辑距离作为馈线拓扑结构间的差异性计量,对待评估区域内的配电馈线按拓扑结构层次聚类。将聚类中心作为区域典型拓扑,以它们取代传统估算方法中的简单辐射状结构,建立可靠性估算模型。模型基于各类拓扑结构的故障隔离能力与负荷转供能力,通过回归分析推导可靠性指标显式计算公式,并分析了不同停电方式与多种可靠性提升设备产生的影响。一个实际城市配电网的算例分析表明,算法在面对多样化网架结构时亦能保证较高的计算精度,且有助于提升配电网规划模型的求解质量与求解稳定性。

    • >研制与开发
    • 基于修正区域控制偏差的多区域协同控制技术: (一)驱动、现状与发展建议

      2017, 41(1):88-94. DOI: 10.7500/AEPS20160608014

      摘要 (4261) HTML (0) PDF 1.46 M (1875) 收藏

      摘要:随着电网运行环境日趋复杂,各区域间相互影响不断加深,通过多区域协同控制技术实现区域间备用共享、提升区域协同控制水平已成为国内外的研究热点。文中阐明了协同控制的具体概念和驱动力,介绍了国内外相关应用技术的基本控制结构;从电网频率和联络线功率两个控制目标,分别介绍了目前协同控制应用技术的现状;在评述各种方法的基础上,提出了目前存在的主要问题,并展望了可能改进的方向。

    • 基于动态分区的大电网紧急状态控制辅助决策

      2017, 41(1):95-101. DOI: 10.7500/AEPS20160229005

      摘要 (1871) HTML (0) PDF 1.32 M (1280) 收藏

      摘要:针对当前状态和预想故障情况下的电网紧急状态,提出多区域多类型紧急状态时的动态分区方案自动搜索算法,为调度员制定调控措施和运行方式提供合理化辅助决策建议。首先,引入了以线路投切为手段动态调整电网分区结构的动态分区技术;然后,针对设备过载、电压越限等紧急状态,分别给出了单一紧急状态和多种紧急状态时的动态分区自动搜索算法;最后,提出了综合考虑安全性、经济性和可靠性的动态分区方案量化评价指标,该指标可用于确定最优动态分区方案。算例以实际电网中同时出现多种紧急状态为例,分析了动态分区方案制定过程。仿真结果表明,所提方法能够给出正确的辅助决策建议,有效消除电网的紧急状态。

    • 基于PSD-BPA的电网运行方式数据自动整合与调整方法

      2017, 41(1):102-108. DOI: 10.7500/AEPS20160302004

      摘要 (1872) HTML (0) PDF 1.35 M (1527) 收藏

      摘要:为了提高电网运行方式制定及潮流分析的时效性与准确性,以快速形成用于调度计划校核或实际运行状态评估的运行方式潮流数据为目的,提出了一种多源数据自动整合和潮流自动调整方法。首先,以电网运行方式为基础,将电网的调度计划或实际运行数据与电网模型数据整合,形成完整的PSD-BPA格式的运行方式。然后根据数据整合后有功及无功功率不平衡量及其在电网中的分布情况,逐区域调整分区功率,形成满足功率平衡的运行方式。最后通过计算系统的最弱传输路径,调整运行方式潮流收敛性,形成最终满足分析要求的运行方式,为调度计划校核或实际运行状态评估提供初值。云南电网的实际应用结果表明了该方法的有效性和实用性。

    • 光氢混合发电系统功率协调控制

      2017, 41(1):109-116. DOI: 10.7500/AEPS20160314012

      摘要 (2887) HTML (0) PDF 2.00 M (1361) 收藏

      摘要:结合绿色、高效的氢储能方式,提出了光氢混合发电系统功率协调控制策略。氢储能主要包括电解槽、储氢罐和质子交换膜燃料电池,考虑到实际燃料电池和电解槽自身动态响应速度慢的特性,采用功率密度高、暂态性能好的超级电容器来弥补氢储能装置动态响应过程中的不平衡功率。光伏、超级电容器及氢储能各单元通过DC/DC变换器及功率协调控制策略,汇集与分配电能到直流母线,利用DC/AC并网逆变器接入交流系统。通过算例仿真分析,验证了所提协调控制的正确性和有效性。

    • 采用功率坐标变换的微网并联逆变器控制方法

      2017, 41(1):117-121. DOI: 10.7500/AEPS20160128008

      摘要 (1929) HTML (0) PDF 1.25 M (1574) 收藏

      摘要:下垂控制是微网中逆变器并联运行的常用控制方法,但有功功率—频率(Pf)下垂会导致稳态频率偏差,减小下垂系数虽可减小频率偏差但会影响控制性能。针对上述问题,将虚拟阻抗、下垂控制和功率坐标变换相结合提出新的控制方法,利用虚拟阻抗对有功功率P和无功功率Q进行坐标变换,得到广义有功功率Pd和广义无功功率Qd,并证明Pd和f存在下垂关系,Qd可通过虚拟阻抗的大小进行调节。然后,根据负荷功率因数选择虚拟电阻和虚拟电抗的比值,使Pd在稳态时趋于零,从而使稳态频率偏差趋于零,再按照逆变器额定容量的反比选择下垂系数及虚拟阻抗大小从而实现P和Q的按比例分配。所提方法可以使稳态频率偏差趋于零,并能实现有功和无功负荷的按比例分担,MATLAB仿真证明了所述方法的有效性。

    • 模块化多电平换流器的快速电压模型预测控制策略

      2017, 41(1):122-127. DOI: 10.7500/AEPS20160405006

      摘要 (1775) HTML (0) PDF 1.42 M (1345) 收藏

      摘要:针对传统模型预测控制策略用于模块化多电平换流器(MMC)时存在运算量庞大的问题,在分析MMC离散数学模型的基础上,通过优化控制目标实现方式、简化滚动优化过程,提出一种结合排序均压思想的快速电压模型预测控制策略。该控制策略针对三相MMC系统,基于电压矢量预测模型进行设计,可在保留传统模型预测控制算法优点的同时令运算量得到大幅度减小,使其应用不受MMC电平数量限制。通过在MATLAB/Simulink软件中搭建双端21电平的基于MMC的柔性高压直流输电(MMC-HVDC)系统模型进行了仿真验证,证明了所提控制策略的正确性和有效性。

    • 新型桥式固态故障电流限制器

      2017, 41(1):128-133. DOI: 10.7500/AEPS20160104003

      摘要 (1622) HTML (0) PDF 1.30 M (1087) 收藏

      摘要:文中提出了一种新型桥式固态故障电流限制器,该装置由二极管、晶闸管和限流电抗等组成。在系统正常运行时,新型故障电流限制器运行于整流桥模式,对系统影响很小;在故障发生时,限流电抗能自动无延迟地限制短路电流第1个峰值,且通过对晶闸管的控制,实现装置由整流桥模式进入限流模式,限制短路电流稳态值。该方案无需另设旁路限流电抗,也无需全控型器件,结构简单,可靠性高。文中提出了该方案的控制策略,并通过实际系统仿真分析及与现有桥式故障电流限制器对比,证明了该方案的可行性和技术优势。

    • 基于分布参数模型的串联补偿双回线单线故障定位算法

      2017, 41(1):134-139. DOI: 10.7500/AEPS20160226005

      摘要 (1608) HTML (0) PDF 1.27 M (1171) 收藏

      摘要:对于装设串联补偿(串补)装置的输电线路,由于与串联电容并联的保护元件金属氧化物可变电阻(MOV)的非线性特征,使得串补线路无法直接使用常规的输电线路故障测距方法。为此,提出了一种基于分布参数模型的串补双回线故障定位算法。按照故障点相对于串补的位置分为两个子算法,利用从本端、对端推算得到的故障点处电压相等的特点,消去串补装置近故障一侧的电压,结合故障点处过渡电阻的纯电阻性和故障序网边界条件,构造故障定位函数。该方法不依赖串补装置模型,不受MOV非线性的影响,无需预知串补装置相对于故障的位置,同时不存在伪根判别问题。EMTDC/PSCAD和MATLAB仿真结果计算验证了该方法的正确性。

    • 基于电压型故障特征量的发电机机端断路器非全相保护

      2017, 41(1):140-144. DOI: 10.7500/AEPS20160121008

      摘要 (1673) HTML (0) PDF 1.26 M (1157) 收藏

      摘要:针对广州蓄能水电厂A厂在轻载发电工况下,发电机机端断路器(GCB)发生单相断线时,相关保护未能及时切除故障导致事故扩大的现状,利用对称分量法对GCB非全相故障进行了理论分析,并运用PSCAD软件搭建了GCB非全相故障的动态仿真计算模型。根据故障特征提出了以GCB两侧基波零序电压的相角差作为GCB非全相保护新型判据的构想,通过动模实验验证了仿真计算模型的正确性与GCB非全相保护新型判据的合理性。

    • >工程应用
    • 基于配电自动化系统的单相接地定位

      2017, 41(1):145-149. DOI: 10.7500/AEPS20160118005

      摘要 (2441) HTML (0) PDF 1.21 M (1590) 收藏

      摘要:为了更好地进行配电网单相接地定位,提出一种将单相接地定位装置的信息直接上报配电自动化主站进行单相接地定位的方法,论述了利用配电自动化系统主站已有相间短路故障定位判据实现单相接地定位的基本方法,分析和介绍了各种单相接地定位原理的两值性和分化性特征及处理方法以满足主站定位判据的要求,论述了利用来自各个位置的单相接地定位信息之间的相互关联性,以及多种定位原理上报的定位信息的冗余性并采用贝叶斯方法实现容错定位的原理。所提方法无需改变已有配电自动化系统主站,也无需传送波形信息,即能正确实现单相接地定位。结合具体工程实例给出了现场测试和实际应用情况。

    • 基于.NET框架的变压器振动噪声综合分析系统设计与开发

      2017, 41(1):150-154. DOI: 10.7500/AEPS20160805013

      摘要 (1638) HTML (0) PDF 1.26 M (1158) 收藏

      摘要:为进一步提升智能化变电站变压器运行数据的管理速率,提高站用状态监测系统的工作效率,文中从变压器振动噪声监测的实际需求出发,在分析数据管理移动技术和算法内嵌技术的基础上,设计并开发了基于.NET框架的变压器振动噪声综合分析系统。该系统以Oracle数据库作为后台数据库,采用Client/Server模式及ADO.NET与MATLAB混编技术,实现了变压器运行过程中海量振动噪声监测数据的读入和存储,提高了监测数据管理效率。同时以内嵌的振动噪声信号处理方法提取了变压器稳态与短路冲击下的信号特性,可为在运变压器的状态评估提供依据。系统运行结果验证了所述变压器振动噪声综合分析系统的可行性及有效性。

    • >讨论园地
    • 实际电力系统状态估计可信度评价

      2017, 41(1):155-160. DOI: 10.7500/AEPS20160613001

      摘要 (2924) HTML (0) PDF 1.29 M (1959) 收藏

      摘要:电力系统状态估计是能量管理系统的关键基础环节。实际电力系统的真实状态无法获得,因此对状态估计结果的可信度进行评估就非常重要。文中分析了广泛使用的合格率指标存在的问题,提出了一种基于契合度和零注入失配量的状态估计可信度评价准则。通过9节点系统的示例,具体说明了传统合格率指标的不足及所提出的可信度评价准则的合理性,并通过118节点系统的大量数值试验从统计意义上证明了所提出的评价准则的优越性。通过分析一个实际系统案例,说明了合格率指标在现场存在的问题和研究的实际意义。

    • 电力行业标准异频法公式勘误与电容电流测试新方法

      2017, 41(1):161-167. DOI: 10.7500/AEPS20160307013

      摘要 (1657) HTML (0) PDF 1.28 M (1111) 收藏

      摘要:指出并验证了电力行业标准中“三异频等幅电流阻抗法”计算电容和电容电流公式的错误,推导得出了正确的计算公式。此外,针对从电压互感器开口三角注入异频电流测量电容电流方法存在效率低、安全性及准确性不高等缺点,提出了一种从电容器组中性点注入异频电流测量电容电流的方法,通过数学理论推导、模拟试验和现场测试对该方法的准确性进行验证,同时由模拟试验结果分析了各种因素对新方法测试误差的影响。