半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

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  • 2019年第43卷第18期文章目次
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    • >观点
    • 无线电能传输技术亟待解决的问题及对策

      2019, 43(18):1-12. DOI: 10.7500/AEPS20181218007

      摘要 (1550) HTML (0) PDF 1.87 M (3552) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先分析了国内外无线电能传输技术的现有商业化情况、产品标准制定、学术论文和专利发表现状;然后探讨了目前最热门的两种无线电能传输技术--感应耦合和磁耦合谐振无线电能传输技术存在的问题,进而阐述它们在原理、结构和特性上的差异性,旨在解决将感应耦合与磁耦合谐振无线电能传输技术混淆的困惑,以推动无线电能传输技术的进一步发展;最后,针对现有无线电能传输技术发展的瓶颈,介绍了基于分数阶电路原理、宇称-时间对称原理的两种新型的无线电能传输技术,指出无线电能传输技术要成为一种通用技术,还需在机理上有根本性的突破。

    • >专题报道
    • 直流输电系统换相失败统计分析及抵御措施建议

      2019, 43(18):13-17. DOI: 10.7500/AEPS20190130006

      摘要 (1237) HTML (0) PDF 1.40 M (1713) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着特高压直流工程不断投运、换流容量不断增加,换相失败对电网产生的有功、无功冲击更加严峻,严重威胁大电网安全稳定运行。文中对国家电网有限公司21个在运直流输电系统换相失败发生情况进行了统计分析,总结归纳换相失败发生概率的主要影响因素。基于统计分析结论,从降低换相失败概率和减小换相失败后能量冲击两方面,提出晶闸管关断特性优化、换流阀换相失败智能监测控制和换相失败后能量吸收等技术措施,为换相失败抵御措施的进一步研究和工程应用提供参考。

    • >学术研究
    • 考虑电解水与甲烷化运行特性的电转气系统日前调度方法

      2019, 43(18):18-25. DOI: 10.7500/AEPS20181221003

      摘要 (662) HTML (0) PDF 1.39 M (1202) 评论 (0) 收藏

      摘要:电转气(P2G)系统通过直接利用新能源盈余电量合成天然气缓解弃风、弃光问题。现有忽略P2G系统内部的电解水环节和甲烷化环节运行状态的调度结果与实际情况偏差较大。为解决该问题,提出一种精细化的P2G系统日前调度方法。电解水模型考虑了产氢流量与耗电功率的非线性关系,甲烷化模型计及了启停过程多状态转换耗时耗能特性,调度模型还体现了储氢装置在电解水与甲烷化环节间的调节作用。考虑电解水与甲烷化运行特性的日前调度方法能够有效反映P2G系统的实际运行情况,实现对P2G系统的高效利用。仿真结果验证了所提方法的有效性。

    • 考虑输电线路动态增容的增强型安全约束最优潮流

      2019, 43(18):26-34. DOI: 10.7500/AEPS20190429012

      摘要 (692) HTML (0) PDF 1.41 M (1049) 评论 (0) 收藏

      摘要:在复杂内外部风险的影响下,输变电设备的随机故障已成为影响电网安全运行的重要因素。针对现有安全约束最优潮流存在的灵活性或安全性不足的问题,提出了一种增强型安全约束最优潮流(ESCOPF)模型,采用输电线路动态增容技术,保证电网在预想事故发生后至校正控制生效前的运行安全性。并给出了一种基于Benders分解的求解算法,将原问题分解为预防控制主问题、动态增容校验子问题和校正控制可行性校验子问题。通过不断向主问题返回Benders割修正机组发电计划,最终得到满足所有子问题校验的最优发电计划。算例分析结果表明,ESCOPF模型能够充分利用线路输电能力,扩大电网安全运行范围,从而提升系统运行的经济性。

    • 提升分布式电源接纳能力的配电网三相鲁棒动态重构

      2019, 43(18):35-42. DOI: 10.7500/AEPS20181209001

      摘要 (700) HTML (0) PDF 1.28 M (1049) 评论 (0) 收藏

      摘要:不可控分布式电源(UDG)给主动配电网带来了显著的功率波动和不确定性。为消纳更多的UDG,主动配电网的拓扑结构应随系统的运行工况动态灵活配置。此外,由于配电系统的负荷通常是三相不平衡的,实际应用中也需要计及网络三相不平衡的重构模型。对此,基于自适应二阶段鲁棒优化方法,提出了一种三相不平衡配电网的动态重构方法。其中,第一阶段为在考虑的整个重构超前时段内优化网络的拓扑,以减少日常的开关费用并保持网络的辐射状结构。第二阶段为基于给定的网络拓扑和UDG出力不确定集合,通过执行三相动态最优潮流来最小化系统最坏情况下的运行成本。所提二阶段鲁棒动态重构模型可采用列与约束生成算法进行求解,并且线性三相潮流模型的采用,使主问题与子问题均可建模为混合整数线性规划问题。通过对修改的IEEE 34节点及IEEE 123节点系统的测试计算,验证了所提方法的有效性。

    • 考虑微网市场交易影响的配电网可靠性分析

      2019, 43(18):43-50. DOI: 10.7500/AEPS20181113002

      摘要 (640) HTML (0) PDF 2.19 M (1021) 评论 (0) 收藏

      摘要:微网内分布式资源分属于不同主体,市场主体的趋利性市场行为影响微网的源荷功率特性,进而影响电力设备和配电网的可靠性。文中提出了一种考虑微网日前市场交易影响的配电网可靠性分析模型。首先,构建各类市场参与者的日前市场投标策略和市场出清模型。其次,考虑不同时段源荷水平对可靠性的影响,提出载荷相关的元件老化失效模型,并针对源、荷、投标及外部电网电价的随机性及时序性,生成“源-荷-市”联合时序场景。最后,在改进的RBTS BUS 6算例系统上进行仿真分析。结果表明,需求侧分布式资源参与市场能降低峰值时段的元件失效概率且增加系统容量备用,起到一定的削峰填谷作用,根据不同电源的出力水平合理地配置备用容量能有效提高供电可靠性。

    • 远洋海岛群新能源消纳与能量打包外送策略

      2019, 43(18):51-59. DOI: 10.7500/AEPS20181127004

      摘要 (566) HTML (0) PDF 1.43 M (883) 评论 (0) 收藏

      摘要:在远洋海岛群开发新模式下,将少人居住但新能源丰富的岛屿开发为资源岛,并利用岛上新能源生产负荷中心岛所需的物资和能量,以提高负荷中心岛物资和能量的保障能力。然而,由于地理位置受限,岛屿间物资能量难以实时输送。资源岛如何根据负荷中心岛物资能量需求进行生产和转运是该方式顺利运转的关键环节。结合远洋海岛物资能量需求特点,提出一种以需求驱动生产的响应模式,基于物资能量“需求紧急度”制定能有序引导资源岛进行物资能量生产和转运的弹性价格,实现资源岛新能源高比例合理消纳,并适配负荷中心岛的物资能量需求。仿真结果验证了所提远洋海岛群新能源消纳与能量打包外送策略的有效性和优越性。

    • “车-站-网”多元需求下的电动汽车快速充电引导策略

      2019, 43(18):60-66. DOI: 10.7500/AEPS20181127010

      摘要 (678) HTML (0) PDF 1.52 M (1054) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种面向电动汽车(车)、快速充电站(站)、配电网(网)多元需求的电动汽车快速充电引导策略。首先介绍了“车-站-网”协同模式下充电引导架构,并基于起讫点分析得出的快充需求分布结果,提出一种双层队列模型模拟快速充电站动态队列。然后,根据动态队列和节点电压约束下配电网快充负荷接纳能力,采用动态电价需求函数建立充电电价模型,以用户充电成本最小为目标引导用户选择快速充电站。最后,以某市部分主城区为例,对1 000辆具有快充需求的电动汽车在不同参与度下进行仿真。结果表明,所提充电引导策略能够在节约用户充电成本的同时,提高快速充电站的运营效率,保证配电网的运行安全。

    • 基于参数在线辨识的电流源型变流器状态监测及自适应控制

      2019, 43(18):67-74. DOI: 10.7500/AEPS20190127002

      摘要 (541) HTML (0) PDF 1.71 M (936) 评论 (0) 收藏

      摘要:电感、电容等无源器件的老化及其造成的参数漂移是引起变流器故障和并网电流质量变差的重要原因。为了实现对电流源型变流器中滤波器元件老化状况的在线监测并实时优化并网电流质量,文中提出了一种参数在线辨识的方法,有效地实现了电流源型变流器并网滤波器参数的在线辨识,实现了健康状态的在线监测。同时根据参数辨识结果实时优化电流源型变流器闭环控制中的虚拟电阻参数,实现了对谐振的最优阻尼。为了验证该方法的有效性,开展了基于超导储能应用的仿真和实验研究。研究结果表明,该参数辨识方法可以有效地在线辨识滤波元件的参数,而基于参数辨识的自适应有源阻尼控制策略可以有效地改善有源谐振阻尼的性能,降低并网电流的谐波畸变率。

    • 具备双自由度控制能力的三线间直流潮流控制器

      2019, 43(18):75-81. DOI: 10.7500/AEPS20190127007

      摘要 (624) HTML (0) PDF 3.38 M (898) 评论 (0) 收藏

      摘要:在复杂直流电网系统中,直流线路数目的不断增长给潮流控制技术带来了新的挑战。为提高系统灵活性和可控性,满足多目标潮流调控需求,需要寻求多控制自由度的新型直流潮流控制器。通过对潮流控制能力进行建模和量化分析,发现三线间直流潮流控制器具备双控制自由度的潜力。在此基础上,提出了一种新型三线间直流潮流控制器拓扑,设计了工作原理和双目标控制策略,从而实现双自由度潮流控制。仿真案例结果均有效验证了所提出的新型潮流控制器各类潮流控制特性。

    • 电力系统调频控制相关的频率振荡问题

      2019, 43(18):82-87. DOI: 10.7500/AEPS20181208004

      摘要 (756) HTML (0) PDF 1.95 M (1080) 评论 (0) 收藏

      摘要:电网中多次出现不同于传统低频振荡的频率振荡问题,和调频控制过程强相关。基于一个三区域系统,采用特征值分析和时域仿真的方法,分析了系统中不同类型的振荡模式及其表现。除功角振荡模式外,系统中包含超低频的一次调频(PFR)模式和振荡频率更低的自动发电控制(AGC)模式。功角振荡模式下,机组转速和区域电网频率相对振荡,而PFR模式和AGC模式下电网频率整体振荡,是频率振荡模式的一个根本特征。根据分析结果,PFR模式下主要是PFR参与动作,而AGC模式下主要是AGC参与动作,并提出了根据不同变量参与因子辨别频率振荡模式并区分PFR模式和AGC模式的方法。分析结果初步厘清了不同类型频率振荡模式的表现和区别。

    • 新电改下基于引发责任的调频辅助服务成本分摊机制设计

      2019, 43(18):88-94. DOI: 10.7500/AEPS20180814003

      摘要 (691) HTML (0) PDF 1.51 M (964) 评论 (0) 收藏

      摘要:新一轮电力体制改革对中国电力辅助服务市场机制建设提出了新要求,现行调频成本传递机制缺乏公平性和合理性的问题使得国内开始探索科学的调频辅助服务成本传递路径。首先可以明确调频需求是由发电机组、负荷共同引发的,因此有必要按“引发者支付”原则对调频成本实行分摊。其次,提出功效指标的概念,根据发电机组和负荷的功、过表现,计算其对系统调频的责任程度,设计基于引发责任的调频成本分摊方法。最后,以算例验证“按引发责任分摊”的方法具有合理性和可操作性,为未来中国制定调频成本分摊机制提供了参考依据。

    • >研制与开发
    • 面向快速响应的电网在线分析系统架构

      2019, 43(18):95-101. DOI: 10.7500/AEPS20180612003

      摘要 (801) HTML (0) PDF 1.36 M (1086) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前电网调控系统运行对在线分析提出更高时效性的需求,将流式数据处理、 分布式实时数据库、内存数据网格等技术进行综合研究,提出了一种优化在线分析速率的系统架构,并基于该架构建立了一套面向快速响应的电网在线分析系统。通过该系统可有效缩短在线分析从数据采集到完成分析的整体时间,从而能够快速跟踪电网运行方式变化。

    • 变电站为中心配电网单线图:(一)基于广义开闭所的图数模型

      2019, 43(18):102-110. DOI: 10.7500/AEPS20180826004

      摘要 (578) HTML (0) PDF 1.80 M (1392) 评论 (0) 收藏

      摘要:变电站为中心配电网(SCDN)是解决大规模复杂中压配电网(MVDN)态势感知可视化的一个核心概念,但作为态势底图的SCDN单线图自动生成并没有得到很好解决。重点解决支撑“数据驱动”单线图自动生成的数据-图形模型,续文提出两阶段单线图自动生成算法。首先提出广义开闭所(GS)概念,给出了GS元模型及基于GS馈线图形分裂和聚合原理,并依据配电网技术导则讨论了GS元模型的适应性;通过提出的分解方法,将MVDN分解成以高压变电站10 kV母线为主供电源、GS为互联枢纽、接入大量广义负荷的SCDN子网。其次,SCDN单馈线分裂图形通过GS节点聚合,形成可自动组装的SCDN递级图形构成模型。最后,提出适应自动布局布线、基于干线-支线拓扑模型的SCDN图形及数据模型,并进行了案例分析。为后续2篇论文的SCDN单线图自动生成提供了模型支撑。

    • 基于余弦相似度的新能源场站T接型送出线路纵联保护

      2019, 43(18):111-119. DOI: 10.7500/AEPS20181008011

      摘要 (581) HTML (0) PDF 1.40 M (1014) 评论 (0) 收藏

      摘要:新能源场站T接型线路保护受新能源电源短路电流幅值受限、畸变的故障特征以及T接型线路拓扑影响,传统电流相量差动保护不能同时满足区外故障可靠性与区内故障灵敏性,存在误、拒动风险。因此,在分析T接型线路对基于余弦相似度纵联保护主判据影响的基础上,提出了基于余弦相似度特征判据的T接型线路纵联保护。综合考虑了电流互感器饱和、发展性故障与电流互感器二次侧断线的影响,研究了相应辅助判据。仿真结果表明,所提保护原理能够在新能源场站T接型线路中可靠识别区内外故障,并应对电流互感器饱和与发展性故障场景,且在常规采样频率下动作性能良好,适应不同类型新能源场站的故障特征。现场数据验证了所提新原理保护的有效性。

    • 集中式光伏并网输电线路的故障暂态分析与保护

      2019, 43(18):120-128. DOI: 10.7500/AEPS20181231004

      摘要 (570) HTML (0) PDF 1.40 M (971) 评论 (0) 收藏

      摘要:集中式光伏并网输电线路发生故障时,光伏侧的故障暂态过程与系统侧完全不同,导致传统工频量保护动作性能下降。为提高保护动作的可靠性,分析了集中式光伏并网输电线路光伏侧短路电流的故障特征,推导了光伏侧短路电流三个不同阶段的近似解析表达式,并详细分析其功率控制暂态过程的变化特征。发现光伏侧的暂态电流为非旋转量,与系统侧衰减旋转量的波形特征截然不同。基于此特性,提出了一种基于暂态电流波形相关性的纵联保护方法。仿真结果表明所提保护方案在各种故障类型和不同的过渡电阻下均能可靠动作,有望提高光伏并网输电线路的安全运行能力。

    • 具有低频电流纹波抑制功能的电流型桥式光伏微逆变器

      2019, 43(18):129-136. DOI: 10.7500/AEPS20181216001

      摘要 (505) HTML (0) PDF 2.53 M (901) 评论 (0) 收藏

      摘要:合理的低频电流纹波水平能有效增加微逆变器的寿命,提高光伏电池的输出功率。文中提出一种器件复用的电流型桥式变换器,作为两级式光伏微逆变器的前级,针对该变换器提出了一种双占空比调制策略,分析了在该策略下变换器的工作原理,在此基础上提出了一种可实现光伏电池侧低频电流纹波抑制的策略。分析了变换器的小信号模型,分别设计了升压电感电流内环、光伏电池电压外环以及低压侧电压环的调节器参数,并通过根轨迹验证了在整个光伏电池运行范围内变换器均能稳定运行。实验样机运行结果验证了分析与设计参数的正确性。

    • 弱电网下基于电压扰动补偿的并网变换器改进控制方法

      2019, 43(18):137-144. DOI: 10.7500/AEPS20181221008

      摘要 (555) HTML (0) PDF 2.10 M (1024) 评论 (0) 收藏

      摘要:在弱电网条件下,并网变换器的控制系统与电网阻抗相互耦合,导致并网系统的稳定性降低,其中并网点电压扰动对锁相环和直流电压环的影响是导致并网变换器稳定性下降的关键因素。变换器阻抗模型是系统稳定性分析的基础,因此,首先在dq坐标系下,建立了包含电流环、锁相环和直流电压环等环节的三相并网变换器小信号阻抗模型。由阻抗模型中各变量的传递关系,能够找出并网点电压对锁相环和直流电压环输出的扰动通道,推导出扰动分量对控制器输出影响的表达式。在此基础上,将锁相环和直流电压环输出扰动补偿项添加到d轴和q轴电流环控制器,进而提出了基于并网电压扰动补偿的控制方法。理论分析结果表明,该方法可以在弱电网条件下有效降低电网阻抗与控制器耦合的影响,提高并网系统的稳定性。实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。

    • 适用于交流保护整定的MMC-HVDC接入母线故障等效模型

      2019, 43(18):145-153. DOI: 10.7500/AEPS20181218004

      摘要 (606) HTML (0) PDF 1.30 M (984) 评论 (0) 收藏

      摘要:模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统接入电网后将对交流系统短路电流产生影响,但目前交流保护整定计算通常忽略MMC-HVDC接入母线故障时模块化多电平换流器对短路电流的贡献。文中以交流保护整定计算为出发点,提出了MMC-HVDC系统简化分析原则。在分析MMC-HVDC系统控制特性的基础上,建立了适用于交流保护整定计算的MMC-HVDC等效模型,提出MMC-HVDC接入母线故障时可以将直流侧等效为一个正序电流源。研究了MMC-HVDC接入母线故障时不同故障点残压下MMC-HVDC直流侧响应特性,确定了等效电流源的幅值和相位,并进行了仿真验证。最后,提出了MMC-HVDC对交流保护整定计算影响的定量评估指标及其计算方法。

    • 实现有源功率解耦控制的改进三相四桥臂拓扑

      2019, 43(18):154-161. DOI: 10.7500/AEPS20181229007

      摘要 (485) HTML (0) PDF 2.26 M (969) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统三相四桥臂拓扑在含单相/三相不平衡负载或源的微电网系统中备受关注。然而当采用现有策略控制电压三相平衡时,由于单相/三相不平衡负载或源的存在,交流侧电流存在负序分量,将引起瞬时功率二次脉动,耦合到直流侧,导致直流电压或电流含有二次纹波,影响系统性能和寿命。针对该问题,文中提出了一种改进的三相四桥臂拓扑,并通过有源功率解耦控制,在不增加开关器件的基础上,使交流侧的二次脉动功率由交流侧电容提供,直流侧仅需提供交流侧平均功率分量,实现功率解耦并减小系统总电容量。其次,分析了所提拓扑直流侧所需最低电压和开关器件电流应力的影响因素。最后,仿真以及实验结果表明所提改进拓扑和策略在保证电压质量的同时可以实现有源功率解耦,有利于改善系统性能并实现直流侧电容轻量化。

    • 基于神经网络和对称秩的特定谐波消除开关角生成算法

      2019, 43(18):162-168. DOI: 10.7500/AEPS20190102005

      摘要 (465) HTML (0) PDF 3.30 M (1005) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用查表法实现三相级联11电平逆变器特定谐波消除面临存储开关角多、占用内存大的问题;而利用小规模神经网络拟合则面临生成开关角精度低的问题。针对这些问题,文中提出基于小规模神经网络和对称秩迭代相结合的特定谐波消除开关角生成算法。首先,利用小规模神经网络预测开关角的迭代初值,降低对神经网络训练精度的要求;其次,利用对称秩算法迭代开关角初值得到精确解。与查表法和Hopfield神经网络算法相比,所提算法可以减少数据存储空间,同时生成精度较高的开关角。仿真和实验结果表明:所生成的开关角能有效地消除5次、7次、11次、13次谐波,同时保证了期望的基波幅值。

    • 扩展MPPT运行区间的双馈风电机组智能双模控制策略

      2019, 43(18):169-176. DOI: 10.7500/AEPS20190203004

      摘要 (515) HTML (0) PDF 1.72 M (1065) 评论 (0) 收藏

      摘要:为扩展双馈型感应发电机(DFIG)最大功率点跟踪运行区间,提高其在低风速区间的发电效率,首先,文中提出了一种智能双模控制策略,通过机侧变流器控制策略的调整以及必要的开关切换,DFIG可根据风速不同自动地运行于两种模式:传统DFIG模式及DFIG定子短路模式。然后,针对模式切换过程时间短的需求以及冲击大、影响久的特点,重点研究了文献鲜有提及又极为重要的模式柔性切换控制方法,特别是双向模式切换的具体流程、机侧变流器控制策略以及发电机负载的选取等。最后,基于RT-lab的硬件在环仿真结果表明,所提控制策略较好地发挥了DFIG的成本优势与全功率型发电机的宽变速范围优势,并实现了两种模式的快速、柔性切换。

    • >工程应用
    • 基于改进模态分解的中压地埋电缆载波通信信道特性分析

      2019, 43(18):177-184. DOI: 10.7500/AEPS20181103003

      摘要 (541) HTML (0) PDF 1.54 M (1129) 评论 (0) 收藏

      摘要:对中压电力线信道特性的研究是构建中压载波通信系统的重要基础。针对目前中压地埋电缆的多模传输特性尚未明确,屏蔽层与钢铠接地对信道特性的影响尚未被详细考虑的情况,将多导体传输线模型与回路分析相结合,通过改进模态分解确定了中压地埋电缆的4类传输模态及其传输特性,并通过比较该方法与高频结构仿真(HFSS)的计算结果验证了所提方法的有效性。之后,基于模态分解的结果计算了载波信号的衰减与相移特性,并通过实验测量验证了其可信性。最后,结合多模态传输特性讨论了屏蔽层与钢铠接地对中压地埋电缆信道特性的影响。结果表明:当信号通过芯线与屏蔽耦合时,其信道特性几乎不受屏蔽层与钢铠接地的影响;当信号通过屏蔽与地耦合时,信道特性与接地阻抗密切相关。

    • 集中式现货市场下的省级调度业务框架设计

      2019, 43(18):185-191. DOI: 10.7500/AEPS20180830001

      摘要 (773) HTML (0) PDF 1.36 M (1193) 评论 (0) 收藏

      摘要:集中式电力现货市场的实施对于省级调度机构(简称省调)的业务运行具有重要影响。从业务内容、时序关系等不同维度,以电力电量平衡为主线,对典型省调业务进行了梳理,分析了省级集中式现货市场条件下调度业务的可能变化,设计了市场化条件下的省调业务框架,并分析了其实施关键。指出:现有的省调业务流程基于统一的安全管理规范,从年度逐步精确逼近实时电力平衡,计划性是其主要特征,中长期发电计划总体得到物理执行;市场环境下的省调业务框架需要综合考虑运行方式调整、在线安全校核、人员工作方式、市场组织要求等因素,同时必须与调度管理规则、现货市场规则相协调;在实施中,要特别注意自动化软件的必要支撑、中长期电量合约的科学分解、省间送受电的合理安排、合适的业务流程优化理论指导等关键问题。