半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 近年来风涝等极端自然灾害频发,灾后配电网生命线负荷的持续供电面临严峻挑战。针对台风灾害下配电网灾损难以准确评估、配电网恢复力与经济性难以兼顾的现状,结合台风历史数据与致灾机理,建立了同时考虑台风与暴雨的数据-机理联合驱动的台风下配电网故障率模型;针对极端灾害数据少、预测精度低的问题,利用φ散度获得灾害持续时间的条件风险价值(CVaR);将移动储能容量作为决策变量,利用纳什谈判方法构建配电网经济性和恢复力均衡模型,实现了对于恢复力和经济性的综合考虑。通过算例测试验证了所提策略的有效性。
    • 可再生能源的规模化接入增加了电-气互联区域综合能源系统中的不确定性,同时随着电力系统和天然气系统耦合程度的加深,耦合环节负荷的波动对整个电-气互联区域综合能源系统能流产生的影响日趋显著。首先,建立基于能源集线器模型的电-气互联区域综合能源系统稳态多能流计算模型;在此基础上,考虑可再生能源出力、电力系统负荷、天然气系统负荷和耦合环节负荷的波动性,并计及电力系统负荷和天然气系统负荷间的相关性,提出电-气互联区域综合能源系统中输出状态变量半不变量的计算方法;最后使用Cornish-Fisher级数展开法来拟合输出状态变量,得到输出状态变量的概率分布。在修改后的IEEE 33节点配电网络与天然气11节点网络耦合而成的电-气互联区域综合能源系统上进行算例分析,验证了所提方法的有效性、快速性和实用性,同时分析了耦合环节负荷不同波动水平和电力系统负荷与天然气系统负荷间相关性水平对概率多能流计算结果的影响。
    • 首先,比较了电动汽车交流充电系统中国方案与国际电工委员会(IEC)方案在物理接口、控制导引电路、连接确认电路、脉宽调制(PWM)占空比映射关系上的差异。然后,研究2种方案的技术分歧点,计算Case B连接方式中国方案与IEC type2方案公差叠加情况下物理接口的交叉耦合结果,分析可能带来的互操作性问题。最后,提出实现2种方案互操作性的标准修改建议以及中国交流充电系统国际标准化方案。
    • 当前电网对部分输电设备引入了基于代理的状态监测管理模式,但该模式存在单点故障安全隐患且严重依赖通信的高可靠性,分布广泛的配电设备也并不适用于此模式。即当前电力设备只执行功能不具备“智慧”,无法实现状态智能感知,不符合能源互联网需求。为此,阐述了“智能电力设备”概念,并全面详述了其智慧功能,包括自我传感、自我告警、自我状态分析、健康状态评估以及自我保护。该设备管理模式基于电力设备对自身的智能感知、状态分析与健康管理,使其具备自主思维,成为可与外界智能交互的独立个体,实现对设备的高效全面感知,适应电网智能感知与灵活运维的要求。此外,研究了支撑该模式的关键技术,包括传感技术、故障预测算法、故障诊断算法、设备退化模型、健康评估方法、通信方式与传输协议。最后,讨论了智能电力设备的运维管理。
    • 提出一种含分布式能源的配电网实时最优潮流分布式算法。首先,该算法在获取电压状态量的实时数据后,利用原问题的二阶泰勒展开对状态量进行一次修正,并将修正结果用于控制量的计算和分布式能源的功率控制,给出了该方法在连续执行后的可行性分析。然后,利用海森阵的稀疏特性,提出了海森阵元素的分解、并行计算方法和修正方程的分布式高斯消去法,从而实现算法的分布式求解。最后,通过算例分析验证了所提算法的可行性和有效性。
    • 电力电子装置在电力系统大量接入改变了电网故障特征,适用于同步机激励下电网的常规继电保护面临挑战。电力电子化电力系统故障暂态特征复杂、持续时间较短,限制了被动检测保护技术的应用和发展,利用电力电子设备的可控能力可以提高继电保护对故障的甄别能力。文中总结了控制与保护融合的探测式故障识别方法的关键技术,对能够实现主动探测的电力设备进行了分类,阐述了实现注入操作的可行性和注入探测信号的物理限制,最后探讨了探测式故障识别方法的应用场景,并给出了研究展望。
    • 针对纯能量市场难以解决发电机组的固定成本回收问题,国外电力市场已开展了建立容量市场的实践,以市场化机制形成对机组补偿的价格信号,保障发电容量充裕性。文中从容量市场机制设计的角度出发,在考虑市场成员策略行为的前提下,对引入投资决策的电力容量市场进行了建模与均衡分析。首先,描述了容量市场的基本机理,针对容量市场的投资决策问题建立双层均衡模型,上层模型为寡头主体的最优决策模型,下层模型为容量市场出清模型;其次,利用最优性条件将双层模型转化为单层模型,运用分段线性化等方法实现模型线性化,得到混合整数线性规划问题;最后,基于中国某省的实际数据进行算例分析,深入探究了市场主体的策略行为,揭示了寡头主体抬价时的过度投资行为及其影响因素,提出限制项目竞标自由度的策略行为规制方法并验证了该方法的有效性。
    • 随着能源结构与电力系统运行方式发生巨大变化,交互能源机制下的电力产消者优化运行研究得到了广泛关注。首先对电力产消者的类型、基本特性进行了分析与归纳,提出了电力产消者的典型运行框架,明确了不同运营商可能的功能与权责。随后,从电力产消者的资源灵活性预测模型、基于市场交易模型的协调策略、优化运行模型求解技术以及信息的采集、传输与处理4个方面对基于交互能源机制的产消者优化运行关键技术研究进行了概述与归纳。最后,考虑当前的发展趋势指出了存在的关键问题以及未来的研究发展方向。
    • 随着可再生能源并网比例持续提高,储能技术的发展受到广泛的关注。季节性储能作为新兴的储能方式,可以实现长时间以及广域空间范围内的大规模能量转移,是消纳高比例可再生能源的重要技术。文中介绍了季节性储能技术的典型类型与发展现状,总结了各种季节性储能的技术性能与关键特征,从季节性储能的建模、灵活运行分析、储能容量需求分析与效益评估、季节性储能优化规划、长-短期储能的协同运行与合理配置等方面综述了电力系统的季节性储能研究现状,从长时间尺度、多能源形式与跨空间范围3个层面分析了面向高比例可再生能源的季节性储能研究的关键科学问题与挑战,展望了未来在季节性储能精细化建模、协调规划、运行控制、综合能源市场等方面需要解决的重点问题,以期为未来研究提供参考。
    • 异步联网方式下的中国西南电网转动惯量显著减小,频率调节特性发生深刻变化,对自动发电控制(AGC)的动态品质要求更高。首先,利用离散傅里叶变换分析了区域控制偏差(ACE)的频域特性。然后,结合中国西南电网高比例水电、大规模外送的显著特征,分析了有功功率控制面临的新问题,建立了维持省级电网控制区有功功率平衡和电网频率稳定性的数学模型。提出了基于2层数字低通滤波的水、火电机组有功功率调节量分离算法,时间维度上实现不同响应时间和跟踪周期的水、火电机组互补协调控制。进而,通过考虑电网频率、ACE以及送出断面功率控制要求,空间维度上动态调整不同地理位置机组群的调用顺序和有功功率调节范围。最后,基于电力系统全过程动态仿真程序(PSD-FDS)验证了所提方法的有效性。
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      • 徐新智, 杜尔顺, 高艺, 张宁, 李隽

        优先出版日期:2021-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20201104004

        摘要:电力系统运行模拟与容量规划软件工具在电力系统的规划、运营和评估中发挥着重要的作用。近年来,随着可再生能源大规模并网,运行模拟与容量规划的模型与方法研究成果层出不穷,对应的软件工具也迎来显著进展与更新。文中综述了多种国内外主流的运行模拟与容量规划软件工具,侧重分析各类软件工具的特点,包括一般架构、时间分辨率、潮流模型、机组组合约束、求解算法等。此外,结合目前研究现状及电力系统发展趋势,提出了未来电力系统运行模拟与容量规划工具相关的思考。

      • 张希弘, 赵奇, 陈中, 田江, 杜璞良, 邢强

        优先出版日期:2021-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20201028004

        摘要:信息系统数据传输的延迟、丢包及误码将会导致配电网控制中心采集到的信息偏离真实值,为此提出一种在信息物理系统下考虑配电网信息失效的多场景两阶段随机性控制方法。首先,将趋势优化周期内各采样点的数据及预测值基于可能产生的信息失效情况离散为不同的场景集,并以总成本最小为目标运用随机性模型预测控制对周期内的各场景进行实时滚动优化,协调各分布式能源的出力。其次,在更短的实时修正周期内根据可调度能力进行精细化协调,进一步减轻信息失效对配电网的影响。最后,在改进的IEEE 33节点配电网中验证了所提方法在考虑信息失效时可有效提高配电网协调优化的安全性和经济性,并分析了不同信息失效情况下的差异性和灵敏度。

      • 贾科, 侯来运, 郑黎明, 毕天姝, 李银红

        优先出版日期:2021-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20201114003

        摘要:新能源快速发展,局部地区其发电占比超50%,正在由辅助电源向主力电源过渡。现有新能源工程短路电流计算存在两大问题。一是用1.2~2倍额定电流表征新能源故障特性,过度简化导致计算精度差,难以满足保护要求;二是现有短路电流整定计算软件不支持迭代,因而无法根据节点电压变化而更新新能源故障电流,体现其压控电流源特性。针对该问题,首先基于新能源的故障特性精细化解析模型,结合现场故障录波数据,构建满足工程实用计算要求的电压电流映射关系;然后根据电网故障后节点电压跌落程度和节点之间的连接关系划分故障区域,并在故障区域内依据新能源的工程实用化计算公式进行局部迭代计算来求解网络的节点电压和短路电流,从而避免了全局迭代可能带来的收敛性问题,同时也缩短了计算时间。最后,通过工程计算软件验证了所提方法的计算效果。

      • 张建鑫, 谢丽蓉, 杜立伟, 查雨欣

        优先出版日期:2021-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20200925009

        摘要:衰减直流(DDC)分量、高次谐波等干扰信号的存在,使得对电网畸变信号中基频信号的幅值、相位检测存在一定误差,其中DDC分量的时间常数通常超过45 ms,持续时间较长。为此,文中首先针对畸变信号中DDC分量提出一种半周期四点采样检测算法,缩短了DDC分量的检测响应时间。其次,针对同时含有DDC分量与高次谐波的畸变信号,提出将畸变信号进行半周期积分后,在dq坐标系下将上述DDC分量检测算法与高次谐波检测算法进行组合,在单位工频半周期中可同时滤除干扰信号的影响,准确检测到畸变信号中的基频分量。最后,搭建了MATLAB/Simulink半实物实时仿真模型,从检测精度、响应时间等方面验证了所提算法的有效性。

      • 云秋晨, 田立亭, 齐宁, 张放, 程林

        优先出版日期:2021-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20200828001

        摘要:针对虚拟电厂异构资源的优化组合问题,提出了包含需求响应、柔性可控负荷、分布式电源的响应特性模型。以虚拟电厂对互动资源的控制权限为依据,将互动资源响应电量划分为有、无风险资产,将资源响应计划分配问题映射至投资组合理论中资产权重配置问题,以组合风险衡量用户响应电量不确定性,以预期收益最大为目标建立优化组合模型。在此基础上,利用互动资源的分散性,使虚拟电厂向电网提供阻塞管理,并在CIGRE 20 kV中压配电网系统上对所提出方法进行验证。算例结果验证了所提模型的实用性。

      • 柳璐, 程浩忠, 吴耀武, 陈皓勇, 张宁, 王智冬

        优先出版日期:2021-05-13  DOI: 10.7500/AEPS20201114002

        摘要:为应对高比例可再生能源接入带来的消纳问题,提出了以多场景技术、鲁棒优化技术和协同规划技术为核心的输电网规划理论,涵盖不同适用条件或需求场景下的4种不同规划方法,即基于多场景的输电网随机规划方法、基于概率驱动的输电网鲁棒规划方法、考虑多源互补的网-源协同规划方法以及与配电网相协同的输电网规划方法,能够从输电网规划的角度在安全稳定前提下提高可再生能源消纳能力。在此基础上,对未来输电网规划方法进行了展望,提出了满足更高安全稳定需求、协同更广泛的源-网-荷-储柔性互动、推动大数据应用和挖掘电力市场机制激励空间的可能研究方向,并探讨了研究难点和解决方式。

      • 王强钢, 田雨禾, 王健, 胡方霞, 周念成

        优先出版日期:2021-05-12  DOI: 10.7500/AEPS20201203003

        摘要:电动汽车通过充电桩的变流器接口接入配电网,变流器的无功功率调节能力有助于改善配电网电压分布和运行效率。文中提出一种计及充电站无功补偿的配电网日前-实时协调优化模型。首先,建立了以配电网运营成本最小为优化目标的日前优化模型,确定充电站日前有功功率、电容器组投切和有载调压挡位。再根据日前优化结果和电动汽车实时数据,建立配电网与充电站分层协调的电动汽车有功和无功功率实时优化模型,其中为确保每台电动汽车离开时能够达到目标荷电状态,考虑电动汽车前一时刻荷电状态的影响动态调整其当前荷电状态边界。最后,通过IEEE 33节点系统测试验证了所提模型的有效性。

      • 莫静山, 颜伟, 文旭, 张紫薇

        优先出版日期:2021-05-12  DOI: 10.7500/AEPS20210107003

        摘要:交直流互联电网的三级电压控制结果应当满足换流站运行的独立控制方式,为此,提出一种考虑换流站独立控制约束的交直流系统静态无功优化方法。新模型以三级电压控制周期内直流功率及离散调压设备保持初始运行状态不变为基本假设,在常规交直流系统静态无功优化模型基础上,进一步考虑了直流系统就地无功平衡的死区控制约束以及直流配套电源的非固定边界可调范围约束;算法上,采用内点法进行求解。以中国东北某特高压直流换流站及其近区交流电网仿真验证所述方法的有效性。仿真结果表明,所提方法能够降低换流站离散调压设备的频繁动作风险,实现换流站暂稳态无功功率的协调控制。

      全选

      2021年第45卷第10期

        >观点
      • 李可昕,郭鸿业,陈启鑫

        2021,45(10):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20201104002

        摘要:2020年8月14日和15日,美国加利福尼亚州(简称加州)电网出现了连续2 天切负荷运行的限电事故。在综合考虑加州电力系统高渗透率可再生能源和独特的市场机制设计的基础上,文中围绕导致加州限电的原因及多区域电力市场机制在限电过程中所发挥的作用这2个主题进行分析。基于此,文中首先结合实际市场运行数据,着重从可再生能源与净负荷和外受电量2个方面对其在这次加州限电事故中的影响进行量化分析。其次,聚焦于加州及其周边地区正在推行的区域电力交易机制,对美国西部能量不平衡市场(WEIM)机制的运行方式与实施逻辑进行了深入剖析,分析并评估了美国WEIM机制对此次限电事故的影响程度。最后,总结讨论本次限电事故的经验与教训,并结合中国电力市场建设的国情与进展,对中国电力市场未来的区域融合、机制协同与建设路径提出了相关建议。

      • >专题报道
      • 张媛媛,何剑,屠竞哲,安学民,李琳,周勤勇,郭祎伟

        2021,45(10):9-16, DOI: 10.7500/AEPS20201117004

        摘要:IEC 63152标准针对突发事件导致城市电网中断的受灾情况,提出保障电力可靠供应以维持城市基础服务不中断的防灾理念,涉及城市服务连续性、业务连续性计划、电力连续性计划、电力连续性系统四大要素。通过对标准相关要求和指导方针、基本概念及其建立的方法和手段的深度解读,明晰了四者之间如何关联构建一个完整的城市电力连续供应防灾体系,其中须重点考虑配置备用电源、评估城市服务所需保底电量、区域间合作关系和确立管理时间表等事项。最后,对标准后续工作及中国电网建设提出思考和建议。

      • >学术研究
      • 张晓华,徐伟,吴峰,任先成,冯长有

        2021,45(10):17-24, DOI: 10.7500/AEPS20200310001

        摘要:交直流混联电网跨区连锁故障严重威胁电网安全,调度运行面临巨大压力和事故风险。文中提出了融合知识图谱和机器学习算法的特征事件智能溯源及预测方法,实现连锁故障事故链的在线溯源和预测。将电网运行状态量和故障信息作为输入特征量,结合物理机理分析和皮尔逊系数法提取关键特征量,通过支持向量机判断特征事件间的关联关系。建立两层级的知识图谱结构,通过检测到的特征事件类型匹配上、下层事件的关联关系。根据特征事件关联关系判断结果和时序特征,基于深度优先搜索策略识别连锁故障演化路径。通过对实际电网在线数据的案例分析验证了该方法的有效性。

      • 柳璐,李林芝,卢天琪,吴浩

        2021,45(10):25-33, DOI: 10.7500/AEPS20200611004

        摘要:辨识电力系统关键环节,对于分析连锁故障传播规律、制定预防决策措施和提高电网可靠性具有重要意义。文中将网页链接分析的SALSA算法引入电力系统连锁故障的关键环节分析,定义了传播线路和脆弱线路的概念,并基于大量连锁故障的仿真数据,辨识线路在故障传播中的作用,以及会造成严重大停电后果的高风险故障传播关系。IEEE 39节点系统和某省实际电网的算例验证了所提方法可有效辨识系统关键环节,且针对关键环节的缓解措施能有效降低连锁故障大停电风险。

      • 李嘉敏,杨红英,闫莉萍,刘道伟,李宗翰,夏元清,赵岩

        2021,45(10):34-41, DOI: 10.7500/AEPS20200309001

        摘要:为了在电力系统发生暂态故障后能够快速、准确地对系统稳定性进行判断,并解决样本不平衡对模型造成的倾向性问题,提出了一种基于改进损失函数的电力系统暂态稳定集成评估方法。首先,基于故障清除后的短时量测数据,设计了一种结合1维、2维单通道和2维多通道卷积神经网络的集成模型,实现了端对端的抽象特征提取和暂态稳定分类。其次,改进了模型训练过程中的损失函数,加强了对失稳样本的拟合程度,增加了错分样本的权重,从而提高了全局准确率,并减少了失稳样本漏报现象的发生。此外,文中还分析了集成模型输出的判定阈值对失稳样本召回率的影响。最后,IEEE 39节点系统和IEEE 145节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。

      • 刘俊磊,曹娜,钱峰,赵旭,张子洁,于群

        2021,45(10):42-49, DOI: 10.7500/AEPS20200623006

        摘要:在风电场内,风电机组变流器控制参数设置不当可能会引发该机组及其他机组的功率振荡,威胁电力系统的正常运行。为了研究变流器控制参数对风电场内机组振荡的影响,以双馈风电机组为例,首先考虑变流器控制参数推导机组的能量函数。然后,分析变流器控制参数对机组能流功率和能量消耗的影响。接着,针对风电场内机组变流器控制参数的不同,研究风电场内机组是否会发生振荡以及对其他机组的影响。最后,在PSCAD/EMTDC平台上建模,深入分析了变流器控制参数对风电场内机组能流功率和能量消耗的影响。结果表明:在风电场内,机组变流器控制参数设置不当不仅会引起本机组发生自由振荡,也会造成风电场内其他机组振荡。

      • 王振浩,李博文,成龙,李国庆,李德鑫

        2021,45(10):50-58, DOI: 10.7500/AEPS20200729004

        摘要:为了精确实现多电压等级直流配电网的稳定性评估和时域模拟,提高系统分析效率,提出基于双有源全桥(DAB)直流变压器电流重构的多电压等级直流配电网平均动态相量建模方法。以系统中各变量的动态相量作为状态和输入变量,并通过忽略其高次分量,降低模型的复杂性。引入误差修正,将等效移相占空比作为修正后的代数变量,降低忽略高次动态相量所引起的偏差,实现对平均动态相量模型中直流变量的准确表征;采用傅里叶级数对模型无法精确描述的变压器电流进行重构,实现对平均动态相量模型中交流变量的准确表征。在单个DAB变压器平均相量模型基础上,引入直流线路方程,形成可拓展的系统全局模型。分析对比基于MATLAB/Simulink的多电压等级直流配电网平均动态相量模型和电磁暂态模型,在负荷突增和断线故障2种场景下证明所提出的平均动态相量模型和电流重构方法的正确性和准确性,并在变压器频率和漏感变化时,验证了系统全局模型的稳定性。

      • 吕永青,窦晓波,杨冬梅,何国鑫

        2021,45(10):59-67, DOI: 10.7500/AEPS20200811007

        摘要:针对储能电站参与调频时与传统机组的协调问题及通信延迟产生的影响,设计了一种含荷电状态(SOC)修正和通信延迟的储能电站负荷频率鲁棒控制方法。首先,在储能电站参与频率控制过程设计SOC回归修正环节与传统机组进行协调而实现SOC裕度调节,同时考虑协调过程存在通信延迟问题,建立含储能电站SOC回归修正的区域电网延迟系统模型。其次,考虑通信延迟对于系统控制性能的影响,在负荷频率控制系统延迟边际计算的基础上,设计储能电站负荷频率控制的系统鲁棒控制器,对可再生能源功率扰动进行抑制并实现系统频率的快速恢复与偏差调节。最后,基于MATLAB/Simulink平台对负荷频率控制系统进行仿真验证,结果证明了所提方法的有效性。

      • 程浩忠,张程铭,柳璐,张啸虎,励刚,王峥

        2021,45(10):68-76, DOI: 10.7500/AEPS20200825012

        摘要:随着用电负荷密度增大、电网结构紧密程度提高及可再生能源接入带来的不确定性,短路电流越限问题突出。文中提出了一种可再生能源接入下满足短路电流限制的发输电系统鲁棒规划方法。首先,改进了计及网络拓扑结构和电源接入的短路电流计算方法,并内嵌网络结构优化和机组开停机操作优化短路电流水平。其次,采用自适应多面体不确定集合,考虑可再生能源出力不确定性和N-1随机故障,建立发输电系统三层鲁棒规划模型。上层为短路电流限制下的规划决策问题,以输电网扩展、电源建设年投资成本以及最差场景下的年运行成本之和最小为目标;中层寻找包含可再生能源出力与N-1随机故障的最差组合场景;下层为满足不确定场景运行约束的最优潮流问题。然后,利用对偶变换将三层问题转化为经典双层模型,采用列与约束生成算法进行有效求解。最后,IEEE 24节点系统的结果表明,规划方案在可再生能源出力不确定性下均能满足短路电流要求。

      • 倪爽,崔承刚,杨宁,陈辉,奚培锋,李振坤

        2021,45(10):77-85, DOI: 10.7500/AEPS20200830003

        摘要:含分布式电源的配电网存在潮流建模不精确、通信条件差、各无功补偿设备难以协调等问题,给配电网在线无功优化带来了挑战。文中采用深度强化学习方法,提出了一种多时间尺度配电网在线无功优化运行方案。该方案将配电网在线无功优化问题转化为马尔可夫决策过程。鉴于不同无功补偿设备的调节速度不同,设计2个时间尺度分别对离散调节设备和连续调节设备进行优化配置。该方案能够实时追踪配电网状态,在线决策无功调节设备的优化方案,且不依赖精确的潮流模型,适用于复杂多变、通信条件差的部分可观测配电网。最后,通过算例验证了所提方法的有效性和鲁棒性。

      • 詹祥澎,杨军,韩思宁,周挺,吴赋章,刘首文

        2021,45(10):86-96, DOI: 10.7500/AEPS20200414006

        摘要:在电力市场环境下,充电站优化投标策略能降低电力成本,甚至通过售电获取收益。文中考虑了电动汽车成为柔性储荷资源的潜力,提出了日前电力市场和实时电力市场下充电站的投标策略。首先,基于闵可夫斯基加法提出了充电站内电动汽车集群模型的压缩方法,并建立了日前可调度潜力预测模型和实时可调度潜力评估模型。同时,考虑充电站间的非合作博弈,建立了电力零售市场下充电站的策略投标模型,并基于驻点法将其转化为一个广义Nash均衡问题。然后,提出了基于日前报价和实时报量的两阶段市场交易模式,并与合作投标模式、价格接受模式和集中调度模式进行对比。最后,基于一个38节点配电系统进行了仿真。仿真结果表明所提出的可调度潜力计算方法能够将电动汽车集群封装为广义储能设备,从而降低了模型的维度。基于可调度潜力的策略投标模型能够挖掘电动汽车的储荷潜力,实现电动汽车与电网的有序互动。

      • 赵天辉,张耀,王建学

        2021,45(10):97-105, DOI: 10.7500/AEPS20200622003

        摘要:针对海量电力负荷数据,提出一种基于空间密度聚类和异常数据域的负荷异常值识别方法。首先,基于空间密度聚类方法将负荷曲线按照正常和异常用电模式进行分类,并对正常用电模式中的负荷曲线进行负荷水平分类。然后,在不同负荷水平下,利用负荷期望值的置信区间和负荷样本与样本均值之间偏差的四分位差,构建异常数据域。考虑非典型用电行为的偶然性,引入用电时刻偏移量,对形成的异常数据域进行修正,并构建面向异常用电模式的异常数据域。在算例中,采用居民和工业用户的负荷数据集对所提方法进行检验,相比于传统方法,文中所提方法的识别精确率平均提高了10%以上,综合评价指标平均提高了4%以上。

      • 吴宇奇,叶雨晴,马啸,李正天,林湘宁,徐海波

        2021,45(10):106-114, DOI: 10.7500/AEPS20201103008

        摘要:目前孤岛检测研究中针对下垂控制策略下过/欠电压检测法与过/欠频率检测法的检测盲区分析尚不完备,相关参数对检测盲区的分布影响不清晰且分析方法难以适用于复杂实际微电网。为此,面向下垂控制型微电网实际运行工况,首先分析得到下垂控制方程、负荷等效方程、线路功率方程、稳态功率平衡方程4类通用性方程,并将其联立采用牛顿-拉夫逊法迭代求解检测盲区。然后,以可视化方式探究了负荷等效模型、线路阻抗参数及下垂控制特性对检测盲区的分布影响,揭示了下垂控制的检测盲区特性。最后,利用仿真软件验证了检测盲区分析的正确性,并证实了检测盲区求解算法适应求解不同工况的优异性能。

      • >研制与开发
      • 沈超,帅智康,程慧婕

        2021,45(10):115-123, DOI: 10.7500/AEPS20201002001

        摘要:并网并联供电系统中,电流控制型变换器注入电流对虚拟同步机暂态同步稳定性有不可忽视的影响,甚至可能导致系统出现不可逆失稳问题。研究并联供电系统中变换器间的交互机理是保证系统在暂态过程中安全稳定运行的重要前提。文中建立了电流控制型变换器与虚拟同步机暂态交互模型,发现注入电流对虚拟同步机暂态稳定性的影响主要由功率耦合项决定。在此基础上,利用等面积准则分别分析了在纯感性和阻感性网络条件下不同注入电流相角对虚拟同步机暂态稳定性的影响。研究结果表明,当注入电流相角与并联线路导纳角相加接近-90°时,系统的稳定性将得到增强。基于PSCAD/EMTDC软件的仿真结果和基于RT-LAB的实验结果验证了理论分析的正确性。

      • 韦徵,姬秋华,王伟,王彤,王俊辉,王腾飞

        2021,45(10):124-131, DOI: 10.7500/AEPS20200805003

        摘要:自同步电压源逆变器(SVI)在电网电压不对称工况下实现三相并网电流平衡控制,同时兼顾离网独立运行时机端电压控制稳定性,是实际工程应用中面临的挑战之一。首先,在简要阐述SVI工作原理的基础上,文中详细分析了电网不对称条件下,常规正负序分离控制应用到SVI的局限性和系统离网独立运行时不稳定的机理。然后,基于SVI单模式控制思想,提出一种基于准谐振控制器的SVI负序电流抑制策略,在电网不对称工况下实现了入网电流输出平衡,同时保证了SVI在并/离网模式切换以及离网(含多机并联)独立工作时的系统稳定性。最后,仿真和实验结果验证了所提出的系统控制策略的正确性和有效性。

      • 刘健,刘磊,林圣

        2021,45(10):132-139, DOI: 10.7500/AEPS20200410009

        摘要:换相失败是高压直流输电系统常见故障之一。为抑制直流输电系统逆变器换相失败的发生,目前实际工程普遍采用换相失败预测控制(CFPREV)环节。但该环节易受故障合闸角的影响,在某些故障合闸角下,零序电压指标的变化趋势与故障严重程度变化趋势相悖,这将严重制约其启动速度,不利于换相失败抑制。文中在CFPREV基础上,提出一种基于波形相似度检测的CFPREV改进方法,利用Pearson相关系数实时表征零序电压波形变化,快速检测故障,规避了原CFPREV在某些故障合闸角下启动慢的不足。基于CIGRE标准测试模型的仿真结果表明,所提出的控制策略可以消除故障合闸角对原CFPREV的影响,提高CFPREV环节动作灵敏性,在一定程度上抑制直流输电系统首次换相失败。

      • 李斌,毛琦扬,何佳伟,于洋,邵庆祝,李晔

        2021,45(10):140-148, DOI: 10.7500/AEPS20200804003

        摘要:精确故障测距是确保电力系统故障快速排查清除的关键技术,其中基于行波固有频率的故障测距方法在常规直流输电系统中具有突出的技术优势。但是通过分析发现,柔性直流电网故障行波固有主频率低、可利用数据窗短,导致基于固有频率主成分的测距算法存在较大误差。针对上述问题,提出在重合闸期间重合残余电流开关创造足够长的暂态数据窗。同时,提出了主/次频迭代计算/校验式测距算法。在应用于柔性直流电网时,与传统利用故障初期固有主频实现故障测距的方法相比,所提测距方法能够显著提升故障测距精度,并且消除多重信号分类算法虚假谱峰现象导致的测距偏差问题。大量仿真算例验证了所提方法的可行性与优越性。

      • 蒋纯冰,赵成勇

        2021,45(10):149-156, DOI: 10.7500/AEPS20200824005

        摘要:直流电网中直流故障电流抑制是亟须解决的关键问题之一。为了抑制故障电流的上升速率与峰值,针对含有电容型限流器的直流断路器,综合考虑电感和电容的故障电流抑制效果,分析了投入电容型故障限流器前后的故障电流特性,提出了在满足直流断路器开断容量限制和换流器桥臂电力电子器件电流限制的约束条件下直流电抗器和电容型限流器的优化配置方案。在PSCAD/EMTDC中搭建了六端直流电网模型,以直流电抗器电感值、限流电容两端电压和直流断路器分断电流作为多目标函数,对直流电抗器和电容型限流器进行参数优化,并给出针对不同电气应用场景的直流电抗器和电容型限流器优化配置方案。

      • 李彦君,裴玮,肖浩,刘友波

        2021,45(10):157-165, DOI: 10.7500/AEPS20201117002

        摘要:微网作为新型需求响应资源,并网规模日益增加,但由于微网内部资源组合的不确定性以及源荷随机出力波动性,其参与电网运行的需求响应特性也呈现较大不明朗特征,极大地增加了配电网运行风险。为此,提出一种基于深度学习的微网需求响应特性封装与配电网优化运行新机制,采用数据驱动的方式对微网需求响应特性封装,避免对微网内部模型的解析,充分利用气象信息、价格数据建立微网长短期记忆(LSTM)多维时序需求响应封装模型,在此基础上构造配电网运行优化模型,并提出了基于改进的粒子群优化(IPSO)算法模型求解策略,以最大限度降低配电网电压越限风险与网络损耗。通过含微网群的33节点配电网系统算例进行分析,结果表明了所提微网需求响应封装模型的有效性以及IPSO算法的优越性。

      • 钟加勇,熊小伏,何迎春,单荣荣,姜洪浪,李双全

        2021,45(10):166-173, DOI: 10.7500/AEPS20200629007

        摘要:配电物联网背景下,海量台区智能终端与端设备采用人工接入的工作量十分庞大,且存在边-端拓扑维护与信息交互困难等问题。因此,提出了一种面向台区智能终端的即插即用与拓扑识别方法。首先,依据配电物联网“云-管-边-端”分层体系构建了台区智能终端与智能电表等端设备架构场景,并在此基础上提出了相应的即插即用机制。其次,提出了台区智能终端与端设备的拓扑自动识别方法。最后,通过搭建实验系统,从终端接入验证、终端软件升级以及终端故障下线退出3个部分对所提即插即用与拓扑识别进行了验证分析。实验结果表明,所提方法具有良好的可扩展性与故障容错能力,能够实现海量台区智能终端与端设备的即插即用与拓扑关联自动运维。

      • >综述
      • 陈亦平,卓映君,刘映尚,管霖,卢操,肖亮

        2021,45(10):174-183, DOI: 10.7500/AEPS20200726004

        摘要:随着非同步电源渗透率增加,电网的惯性逐步降低,扰动后电网的频率变化率变大,频率调控面临着巨大挑战。近年来,快速频率响应(FFR)的概念已被提出,并应用于一次调频之前,为一次调频响应争取时间,使低惯性系统在一次调频响应前不至于到达系统低频减载的频率阈值。文中从典型FFR资源、辅助服务产品设计、市场交易和应用实例等几方面总结了国外FFR市场开展现状。结合中国电网应对未来低惯性系统的调频需求,阐述了FFR技术的研究趋势,并为中国FFR市场建设提出了建议和展望。