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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      • 曹永吉, 张恒旭, 张怡, 李常刚, 李威

        优先出版日期:2021-07-23  DOI: 10.7500/AEPS20210210001

        摘要:针对大功率缺额事故下机组一次调频基于反馈控制动作存在滞后性的问题,提出了基于事件驱动的快速频率响应(EFFR)控制方法。首先,阐述EFFR概念的内涵,设计其体系架构及动作方案,利用特定的扰动事件信号触发紧急控制模式并快速调节机组出力。其次,基于扩展系统频率响应模型以周期性预决策的方式提取扰动功率及EFFR功率大小与低频减载动作间的耦合关系,估计预想事故场景下系统的EFFR需求功率。然后,以控制成本最小为目标优化分配EFFR需求功率,计算响应机组的控制指令。最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性。

      • 彭克, 王琳, 李喜东, 刘发英, 张浩, 贾善翔

        优先出版日期:2021-07-23  DOI: 10.7500/AEPS20210329005

        摘要:针对直流配电系统的高频振荡现象,以下垂控制的辐射状直流配电系统为研究对象,建立了电压源型换流器、直流线路和恒功率负荷的频域模型,进一步建立了直流配电系统的频域降阶模型。推导了频域下系统参数对高频振荡频率影响的解析式,分析了下垂控制系数、直流线路以及负荷参数变化对系统振荡频率的影响,发现下垂控制器和恒功率负荷的负阻尼特性易引发高频振荡。据此,文中提出了基于线路参数的前馈补偿下垂控制方法和改进虚拟电阻的控制器设计方法,并对补偿前后系统的稳定性进行了比较。通过频域、时域仿真验证了理论分析的正确性以及所提方法的有效性。

      • 高飘, 郑晓冬, 晁晨栩, 邰能灵, 杨增力, 王晶

        优先出版日期:2021-07-23  DOI: 10.7500/AEPS20210122004

        摘要:直流线路保护是多端柔性直流输电技术发展的关键,直流限流电抗器提供的边界条件为故障保护算法的设计提供便利。文中将限流电抗器的压降特性和相邻线路的分流特性相结合,提出一种基于边界暂态能量的多端柔性直流线路的保护方案。保护方案利用线路两端边界的暂态能量比的差异性识别区内外故障,并利用正负极的暂态能量比来进行故障选极。保护方案实现简单,双端数据无须同步且动作时间短。仿真结果表明,该方案在不同的故障场景下均能可靠进行故障识别和故障选极,耐受过渡电阻能力强,具有较强的抗噪声能力。

      • 钟儒鸿, 程春田, 廖胜利, 赵志鹏, 刘战伟, 于旭光

        优先出版日期:2021-07-21  DOI: 10.7500/AEPS20201206001

        摘要:上游水电站的发电量通过上、下游水力联系可直接影响下游水电站的可发电量,该水力联系增加了现货市场出清建模与求解的难度。为此提出了耦合复杂水力联系的跨区交易现货市场出清模型。该模型先将非线性约束线性化,然后再引入梯级水电站簇,将复杂水力联系转化成水电站群的最大、最小发电量,进一步将水电机组以满足水电站群发电量约束的等效火电机组方式参与现货市场出清,从而消除复杂水力联系。以云南水电外送广东为例进行验证,结果表明,出清结果能满足各项机组运行约束,并能如实反映市场价格信号;梯级水电站簇发电量约束的阻塞分量可以合理表征流域来水造成的阻塞成本。

      • 吴治国, 刘继春, 张帅, 蒲天骄, 杨知方, 刘俊勇

        优先出版日期:2021-07-21  DOI: 10.7500/AEPS20210105005

        摘要:随着售电侧的放开,分布式发电与售电公司一同竞争形成多售电主体交易市场。现有交易模式存在过网费统一定价难以公平应对不同交易对电网运行成本的影响、集中式交易难以高效且经济的处理大量分布式交易等诸多弊端,因而建立合理的交易模式尤为重要。为此,文中探讨了动态过网费机制下多售电主体点对点交易模式。针对点对点交易小量、高频特性,建立基于灵敏度系数的动态过网费min-max问题并求解。利用连续双向拍卖的匹配机理,考虑售电主体提供的普遍-定制服务,提出计及动态过网费的2次连续双向拍卖多轮交易机制。多轮交易中,针对每一轮交易提出实时滚动的网络校核方法。考虑交易双方心理行为,提出改进型失望-后悔规避理论进行报价更新。仿真结果表明所提动态过网费机制能够针对每笔交易特性更加合理地分摊电网运行成本,且设计的点对点交易机制可安全、经济、高效地实现计及动态过网费的多边竞价交易。

      • 裴蕾, 卫志农, 陈胜, 孙国强, 吕思

        优先出版日期:2021-07-21  DOI: 10.7500/AEPS20210220003

        摘要:现有配电网安全域研究主要针对交流配电网,文中提出基于凸包络的交直流配电网安全域模型。首先,计及电压约束、馈线容量约束和关键设备出力约束,构建交直流配电网非线性安全域模型。其次,基于非线性规划模型求解交直流混合配电网安全边界点。最后,采取凸包络拟合的方法生成可观测的安全域空间。算例结果验证了凸包络拟合的合理性和优越性,同时评估了交直流混合配电网中换流器控制方式、换流器无功补偿量和系统电压下限等因素对安全域大小的影响。

      • 朱永强, 蔡钦钦, 龚萍, 夏春妮, 俞子聪, 夏瑞华

        优先出版日期:2021-07-21  DOI: 10.7500/AEPS20210331004

        摘要:适用于不同能源形式通用的数学描述和统一的能量流计算方法是多能源网络规划运行的理论基础。文中在构建多能源网络三维拓扑结构图的基础上,提出能量传递的统一描述,借用热力学中强度量和广延量的概念构建多能源网络中支路的能量传递方程。以最常见的圆柱形传递管道为例,推导交直流电能传递、不可压缩粘性流体、可压缩气体,以及热传导、流体传热的支路能量传递过程,并建立描述节点广延量守恒的网络方程。通过采用牛顿-拉夫逊法分别对独立能源子网和多能源网络的稳态能量流进行求解,算例验证了所提方法及模型的可行性。

      • 边晓燕, 孙明琦, 董璐, 杨兴武, 崔勇, 林顺富

        优先出版日期:2021-07-16  DOI: 10.7500/AEPS20200812002

        摘要:为缓解大规模分布式能源接入主动配电网带来运行和备用的压力,有必要充分挖掘各灵活性资源以应对各种不确定性。文中提出一种计及灵活性聚合功率下的日前-日内两阶段分布式经济调度模型。首先,建立虚拟电池模型对主动配电网多种分布式灵活性资源集群聚合,基于闵可夫斯基和约束空间叠加法获取可调节聚合功率域,并以此为约束衔接日前-日内调度。其次,在日内实时滚动阶段提出计及灵活性聚合功率的输配电网分布式协调优化调度模型。更进一步,将一致性算法和调频控制结合,提出一种新颖的一致性调度控制策略对各个聚合等值集群进行灵活性聚合功率下经济调度模型的完全分布式求解。最后,算例验证了所提方法的有效性,调度部门在获取各分布式资源集群下主动配电网最优功率分配方案的同时可以得到弹性备用功率区间和可调节功率域,帮助调度人员充分利用各种灵活性资源修正日前计划,有效应对各种不确定性因素。

      全选

      2021年第45卷第14期

        >观点
      • 江昕玥,侯佳萱,吴华华,张思,徐建平,杨莉

        2021,45(14):1-12, DOI: 10.7500/AEPS20200628003

        摘要:科学合理的电力监管体系能够有效地防范市场潜在风险、促进电力市场健康发展。随着中国电力现货市场建设的逐步推进,电力市场的监管机制再次受到电力市场设计者的关注。澳大利亚国家电力市场作为发展成熟的电力现货市场,在处理能源结构转型、开放电力市场竞争、完善电力监管体制等方面积累了丰富的实践经验。首先,介绍了澳大利亚国家电力市场特点和电力监管体系,阐述了其电力监管改革历程和电力监管机构职能;其次,深入分析了澳大利亚电力监管机构采用的电力市场评价指标体系及其评估方法;接着,对比分析了澳大利亚、欧洲和美国电力市场的监管机构评估机制,总结了澳大利亚电力监管机制的优势和目前存在的问题;最后,结合中国电力市场建设情况,对电力市场中能源电力法律法规体系、完善监管机构职能、加强监管信息化和健全评价机制等方面提出了相关建议。

      • >学术研究
      • 刘嘉诚,刘俊,赵宏炎,吴泽阳,刘晓明,吴柳

        2021,45(14):13-21, DOI: 10.7500/AEPS20201126004

        摘要:随着光伏发电装机容量的增长,其在能源消费中的占比不断提升,准确预测光伏发电功率对电力系统发展规划和调度运行均具有重要意义。目前,针对光伏预测特征选择的研究比较少,不合理的特征选择往往导致信息丢失,气象参数与出力间的映射关系难以有效挖掘,最终导致预测精度偏低。因此,文中提出一种基于改进互信息计算与改进最大相关最小冗余(mRMR)的光伏预测特征选择方法。针对连续随机变量相关性互信息难以直接计算的问题,基于扩散核密度估计(DKDE)理论,提出一种依据概率密度的区间划分方法并应用于变量离散化,以提高互信息对实际有限数据集的表征能力。然后,对传统mRMR的增量搜索过程进行了改进,提出一种可并行筛选多个特征子集的改进mRMR算法,并针对各特征子集分别采用XGBoost算法构建气象信息与光伏功率的预测模型。最后,通过实际光伏电站测量数据验证了所提方法的有效性和准确性。

      • 苗长新,李昊,王霞,韩丽,马也,李衡

        2021,45(14):22-29, DOI: 10.7500/AEPS20201127004

        摘要:从多源、多维、多模态的风电数据中挖掘风能、风电的因果关联,以及多风电场间的时空关联,是提高风电功率预测精度的有效途径。文中提出了一种基于数据驱动的混合深度学习模型。首先,在数据预处理环节,将风电场满功率输出、风速溢出的场景,视为风电功率预测的异常、故障状态,并提出数据清洗方法以加强风速和风电的相关性。然后,针对气象信息与风电的因果关联,设计多通道卷积挖掘其耦合关系;针对相邻风电场间的时空关联,设计多尺度卷积挖掘不同时空尺度下的风电特征,并通过1×1卷积层对不同尺度的时空特征赋权、融合和降维。最后,将融合特征输入门控循环网络挖掘时序关联,输出多风电场风电功率的预测结果,以真实数据集验证了所提模型的有效性。

      • 魏翔宇,向月,沈晓东,杨晶显,刘俊勇

        2021,45(14):30-37, DOI: 10.7500/AEPS20201005003

        摘要:合理认知台风对区域风速预测的影响,对未来风电的最大化利用至关重要。针对台风到来对风速预测影响较大问题,基于多模式集成(ME)的台风数值气象预报信息,提出了一种考虑台风影响的风速多步预测模型。首先,针对台风期间风速数据噪声问题,使用经验小波变换(EWT)对风速历史数据进行解构,基于自适应阈值方法剔除噪声扰动,并重构风速序列信号。然后,采用门控循环单元(GRU)网络对重构后的风速序列进行多步预测,获取不考虑台风影响下的风速预测信息。考虑台风数据的缺乏,在GRU网络基础上引入深度信念网络(DBN)进行台风情况下的修正,以提高考虑台风影响时的风速预测精度。最后,基于中国南部某地实际数据进行算例分析,并与不考虑台风数值预报信息的基础算例进行对比分析。算例分析结果表明,相较不考虑台风影响的基准模型,所提模型可有效降低风速预测误差。

      • 袁辉,辛焕海,王冠中,牛拴保,王铁柱,柯贤波,马士聪

        2021,45(14):38-46, DOI: 10.7500/AEPS20200826008

        摘要:弱电网中静止无功发生器(SVG)与新能源设备交互作用明显,如何分析含SVG的新能源多馈入系统的振荡特征是个难题。为此,建立了SVG和新能源联合运行且网络结构保持的系统动态模型,提出了考虑SVG影响的新能源多馈入系统广义短路比计算方法,并用于判断系统是否稳定以及量化系统稳定裕度。首先,推导了网络结构保持的模型的系统传递函数矩阵和特征方程;然后,基于模态摄动理论构造了可近似多馈入系统主导特性的等效同构多馈入系统,并严格论证广义短路比可用于分析含SVG的新能源多馈入系统的振荡稳定裕度;最后,给出了考虑SVG影响的新能源多馈入系统广义短路比及其临界值计算方法,以及电网强度和系统振荡稳定裕度的量化方法。仿真算例说明了所提分析和计算方法的有效性。

      • 秦继朔,贾科,杨彬,陈金锋,毕天姝

        2021,45(14):47-55, DOI: 10.7500/AEPS20201020002

        摘要:随着海上风电的发展和区域风电装机容量的增大,规模化新能源电源通过多端柔性直流(MMC-MTDC)并网成为风电并网的一种趋势。然而,考虑MMC-MTDC和永磁风机构成的多换流器系统协调故障穿越及其故障特征解析尚未得到有效解决,亟待针对性研究。文中首先对传统风电MMC-MTDC并网系统故障穿越策略进行优化,给出了可行的穿越策略。进而结合多个换流器各自故障的解析,利用换流器与永磁风机换流器之间功率传输平衡原则,提出了能够全面反映风电MMC-MTDC并网系统交流故障特征的稳态短路电流解析表达式,解决了多换流器级联故障特征难以解析的问题。最后,基于实际工程参数在PSCAD/EMTDC仿真平台进行建模,仿真结果验证了所提故障穿越控制的有效性和稳态短路电流计算式的正确性。

      • 吴宇奇,叶雨晴,马啸,王子璇,李正天,徐海波

        2021,45(14):56-64, DOI: 10.7500/AEPS20201104009

        摘要:传统孤岛微电网并网预同步过程中存在因风光电源出力变化而导致的电压波动问题,以及因比例-积分(PI)参数取值不当导致的频率越限问题。为解决这些问题,首先,对储能系统V/f控制策略引入负荷电压与电流的前馈扰动补偿以平抑电压波动;其次,基于Simplex算法优化PI参数以兼顾预同步过程中的并网速度与频率波动,并设计了离线优化与在线查表相结合的优化PI参数取值方法;然后,设计了兼顾电压波动与频率越限的孤岛微电网预同步优化控制方案;最后,利用仿真实验证实了该孤岛微电网并网预同步方案可实现相位迅速同步,并可有效抑制电压波动与规避频率越限风险。

      • 陈达,朱林,张健,吴子龙,徐敏,龙霏

        2021,45(14):65-71, DOI: 10.7500/AEPS20200615002

        摘要:提出了一种暂态电压稳定性评估及其风险量化方法。首先,探讨卷积神经网络(CNN)与暂态电压稳定评估的关联性和匹配性,建立了基于CNN的暂态电压稳定评估模型。其次,在可信度框架下引入四元评估结构,可有效解决CNN在稳定边界识别上对时域仿真依赖的难题。然后,通过评估结果获取暂态电压稳定裕度,并将其与可信度相结合来构建风险函数,从而实现对暂态电压稳定的风险量化分级。实际电网算例分析结果验证了该方法的有效性。

      • 张昊天,韦钢,袁洪涛,邓申玮,马钰,曾梦隆

        2021,45(14):72-81, DOI: 10.7500/AEPS20210107005

        摘要:针对氢-电混合储能系统的运行模型和多端柔性直流配电网的电压-功率下垂特性二次调节过程,提出了一种源-储-网联合多时间尺度优化调度策略。日前调度阶段以运行成本和电压偏差率最小为目标,优化混合储能运行模式、微型燃气轮机的启停与下垂特性二次调节参数,为日内优化调度提供参考;日内滚动优化调度阶段以经济性为目标,微调设备出力并修正预测误差带来的功率波动。以某环形多端直流配电网为例,验证了所提调度策略的可行性、混合储能的优势和下垂特性二次调节对运行的改善。

      • 夏元兴,徐青山,黄煜,钱海亚

        2021,45(14):82-89, DOI: 10.7500/AEPS20200930002

        摘要:高渗透率可再生能源接入配电网不仅促进了分布式发电技术以端对端(P2P)的形式参与市场竞争,也对电网的安全稳定运行提出了挑战。为了保证配电网中P2P交易的安全稳定进行,提高用户和储能供应商投资储能的收益,在2种交易方案下提出了一种双层优化储能配置方法。上层模型以储能总投资成本最小为目标,采集配电网一年的运行数据进行优化,计算出储能的配置规格传递给下层模型。下层模型考虑集中竞价和用户主导这2种P2P交易模式,引入区域边际价格的概念最大化买卖双方收益,优化调度储能充放电策略以最小化储能投资成本。最后,以IEEE 15节点配电网为算例验证了所提方法的有效性。

      • 李建斌,王鹏程,傅侃,方睿,董树锋

        2021,45(14):90-96, DOI: 10.7500/AEPS20200802003

        摘要:随着中国电网省地一体化和输配一体化的不断发展,电力系统计算的维度越来越高。状态估计作为电力系统态势感知中的基础环节,需要保证其实时性,而加权最小二乘法是电力系统运用最广泛的状态估计方法。为此,针对加权最小二乘法在牛顿迭代过程中矩阵乘法和线性方程组求解耗时较长的特点,根据Krylov子空间方法中共轭梯度法的思想,设计了一种基于预处理共轭梯度迭代法的电力系统状态估计算法。该方法采用不完全LU分解法对原始线性方程组进行预处理,并采用图形处理器(GPU)并行加速技术对矩阵乘法、线性方程预处理和共轭梯度法迭代进行加速。算例分析表明了文中方法加速效果明显,内存和显存占用较低,经过不完全LU分解法预处理的线性方程组迭代次数少,能够满足大规模电力系统状态估计的实时性要求。

      • 徐弘升,陆继翔,杨志宏,李昀,陆进军,黄华

        2021,45(14):97-103, DOI: 10.7500/AEPS20200208001

        摘要:随着中国电力市场化改革的推进,售电侧市场逐步开放,售电商可以聚合大量的分散负荷参与电力市场环境下的需求响应。文中提出以售电商和用户综合收益最大化为目标的基于深度强化学习的激励型需求响应建模和求解方法。首先,建立售电商和用户的需求响应模型,通过引入时间-价格弹性,改进现有的用户响应模型,考虑用户对相邻时段补贴价格差的反应。然后,基于马尔可夫决策过程框架构建补贴价格决策优化模型,并设计基于深度Q学习网络的求解算法。最后,以1个售电商和3个不同类型的用户为例进行仿真计算,通过分析算法收敛性和对比不同模型及参数下的优化结果,验证了改进模型的合理性和生成策略的有效性,并分析了激励型需求响应对售电商以及用户的影响。

      • >研制与开发
      • 陈艺华,张炜,张成刚,乌鹏涛

        2021,45(14):104-113, DOI: 10.7500/AEPS20201111002

        摘要:随着中国新能源装机容量的快速增长,消纳任务愈发艰巨。电力市场建设也需要结合电网发展特点,寻找高比例新能源背景下的市场模式。文中在分析西北区域现行两级调峰辅助服务市场运行机制存在问题的基础上,提出了未来区域电网省间、省内两级电力市场协调运行中的关键问题及解决措施,建立了以最大化消纳新能源为目标的市场间优化协调机制,设计的机制可以推动省间、省内多个市场之间的有序衔接,促进电能的优化配置和调峰资源的有效利用。通过某省级电力市场实际运行数据,对所提出的两级市场协调机制进行了模拟计算和对比分析,结果验证了设计机制的有效性。

      • 钟儒鸿,程春田,廖胜利,赵志鹏,刘战伟

        2021,45(14):114-122, DOI: 10.7500/AEPS20200729002

        摘要:中国云南省的电源结构以水电为主,水电消纳问题异常突出,且云南水电外送的受端调峰压力巨大。为充分挖掘云南电网“西电东送”通道潜力,最大限度消纳云南水电,同时响应多电网的调峰需求,文中构建了兼顾多电网调峰与水电消纳的跨流域梯级水电站调度的混合整数线性规划模型。模型采用目标权重法将多电网调峰问题转化成单目标问题,并通过调整各电网余荷距平绝对值的平均值权重,使得目标兼顾了多电网的调峰需求与水电消纳。同时,通过引入特殊顺序集约束,对最小持续时间约束提出了一种简易的线性化方法,此方法可应用于其他同类型的约束中。最后,以澜沧江干流与金沙江干流的18座水电站为例,验证了模型的可行性与有效性,结果表明所提方法可满足多电网调峰与水电消纳的需求。

      • 梁倍华,何晋伟,金子开,王成山

        2021,45(14):123-131, DOI: 10.7500/AEPS20200623004

        摘要:相邻微电网之间往往通过长距离的输电线路互联。针对这类输电线路双端存在独立谐波源的系统,其谐波交互特性与谐波放大机理更为复杂,采用传统阻性有源电力滤波器方法抑制谐振并不适用。文中基于传输线理论分析互联线路的谐波传播机理,并提出基于谐波阻抗匹配的谐振抑制方案。为了克服线路参数与谐波源相角信息的不确定性,提出基于线路中点谐波电压检测的有源电力滤波器谐波阻抗协调控制策略,根据谐波电压含量在线调节线路两端谐波阻抗相角,实现谐振抑制目标。与此同时,提出一种有源电力滤波器改进控制策略,保证其谐波阻抗相角可以任意调节。仿真验证了控制策略的有效性。

      • 刘辉,陈璨,巨云涛,吴林林

        2021,45(14):132-139, DOI: 10.7500/AEPS20200702001

        摘要:中国风电多采用“大规模集中开发,远距离传输”的模式,风电汇集地区常无本地负荷,在大规模风电汇集地区常出现三相电压不平衡现象,严重时会造成风机脱网,威胁到电力系统的安全稳定运行。针对这一问题,提出了风电汇集地区电压不平衡机理及抑制策略。首先,基于实测数据提取风电汇集地区电压不平衡现象的关键技术特征;其次,构建风电汇集地区等效电路模型,考虑风电汇集地区静态电压稳定极限及不换位输电线路三相阻抗参数不平衡等因素,提出电压不平衡度的估算方法;最后,以汇集站负序电压最小为目标,提出风电汇集地区三相无功优化模型,通过动态无功补偿装置分相调节实现风电汇集地区负序电压抑制。以实际风电汇集系统为例,通过仿真分析验证了机理分析和抑制策略的有效性。

      • 王强钢,倪静怡,廖建权,魏能峤,周念成

        2021,45(14):140-148, DOI: 10.7500/AEPS20201030011

        摘要:含T接线路的柔性直流电网由于仅在送端和受端安装直流断路器,发生区内故障时各端的直流断路器均需断开,与双端直流相比,其故障电流特征更加复杂,常规的直流电网保护方法无法直接应用。为满足含T接线路的柔性直流电网对保护的高要求,文中提出了一种基于模量相平面的柔性直流线路故障识别方法。首先,研究网络拓扑结构,基于换流器闭锁前区内外故障等效电路,推导故障电流模量特征。然后,结合故障位置及类型,对保护动作原则和阈值整定进行分析;同时通过构造阈值缩比因子,实现保护的自适应整定。最后,在PSCAD/EMTDC平台中建立含T接线路的柔性直流电网仿真模型,验证了所提方法的快速性和可靠性。该方法算法简单、计算量小,仅利用单端信息快速识别故障且抗系统扰动能力强。

      • 梁栋,徐丙垠,王鹏玮

        2021,45(14):149-157, DOI: 10.7500/AEPS20210115001

        摘要:针对单相触树接地故障(TSF)检出困难的问题,进行了TSF建模和检测方法研究。通过分析导线触树过程中的树木温度变化,构建了基于树木电阻率、高度、半径、电阻率-温度特性等实际物理参数的TSF过渡电阻工频时变模型。利用所建模型,分析得到不同10 kV系统发生TSF时的零序电压、电流随时间的变化规律。基于TSF零序电流缓慢单调上升的特征,提出了监测零序电流超过阈值的持续时间的TSF检测方法,并利用多周期测量数据提高测量可靠性。以数字仿真和10 kV TSF试验对模型和方法进行了验证。验证结果表明,所建模型能够准确地模拟不同尺寸树木TSF的过渡电阻随时间的缓变曲线,所提方法的TSF检测灵敏度可达几十千欧,能够大大提升TSF的检出率。

      • 张建鑫,谢丽蓉,杜立伟,查雨欣

        2021,45(14):158-164, 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分量的幅值、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。

      • 郁继栋,曲小慧,王国雨,陈武,储海军

        2021,45(14):165-172, DOI: 10.7500/AEPS20201015003

        摘要:为适应锂电池的先恒流后恒压充电曲线,感应式无线电池充电器应提供其所需的输出,同时在整个充电过程中还应具备阻性输入阻抗,以降低器件应力、减少无功环流。针对4种基本补偿拓扑无法同时实现以上要求,而高阶补偿网络必须依赖更多器件实现上述需求的问题,系统地推导了具备阻性输入阻抗和恒定输出特性的基于极简三电容补偿的单级式无线电池充电器的设计自由度,分析其补偿参数与工作频率的约束条件。同时,对三电容补偿的串/串并(S/SP)和串/并串(S/PS)结构的输出特性进行分析和对比,分析补偿元件参数对输入阻抗角和输出增益的影响,以指导软开关设计。最后,搭建一台输出为48 V/2 A的单级式无线电池充电器以证明以上设计的可行性。

      • >综述
      • 高仕林,宋炎侃,陈颖,黄少伟,于智同,谭镇东

        2021,45(14):173-183, DOI: 10.7500/AEPS20200727009

        摘要:高效、精确的电磁暂态仿真是支撑电力系统运行和控制的关键技术。为了解决传统电磁暂态仿真中速度和精度之间的矛盾,提出了移频电磁暂态仿真方法。文中对移频电磁暂态仿真理论的关键技术进行梳理并对其中存在的部分问题进行分析。首先,介绍移频电磁暂态仿真的原理。然后,依次对移频电磁暂态仿真中的3个关键点进行分析,包括复数信号的构造方法、移频变换的具体形式、移频仿真的模型及其特点。接着,对移频电磁暂态仿真技术应用的研究现状进行了介绍。最后,讨论了现有移频电磁暂态仿真中存在的部分关键问题。