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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      全选
      • 韩赫, 张沛超, 杜炜, 刘学智, 徐博强, 姚程

        优先出版日期:2020-11-23  DOI: 10.7500/AEPS20200707003

        摘要:量调节是区域供热网的一种基本调节方式。首先,针对量调节方式下流量可变且处于紊流阻力平方区的特点,提出水力支路压降的二阶锥松弛方法,并引入惩罚成本项确保精确松弛。其次,针对量调节热力工况稳定的特点,提出热力支路的等效热损方法,将管道热损等效至负荷形成无损管道,实现水力、热力模型的独立分析。然后,结合配电网支路潮流模型,建立区域热电系统的联合潮流模型,进而建立具有凸凹规划形式的联合最优潮流模型。最后,将优化模型转换为二阶锥规划问题进行序贯求解。仿真算例表明,与非凸精确模型相比,所提方法保留了很高的求解精度,同时显著提高了求解速度,并能获得全局最优解。

      • 张丙金, 丁恰, 曹荣章, 涂孟夫, 张彦涛, 冷月

        优先出版日期:2020-11-23  DOI: 10.7500/AEPS20200513005

        摘要:文中分析了中国在市场出清和节点边际电价计算时,存在发用电负荷偏差和系统网损难以精确计算的问题。首先,提出2种节点边际电价计算模型,利用网损分布因子分摊系统网损与负荷偏差分配因子分配负荷偏差相结合的方法,实现系统网损与负荷偏差的精确计算。然后,基于迭代的节点边际电价模型以母线负荷为初始点编制发电计划,每次求解后将总发电与系统负荷的偏差分摊至节点,修正其负荷,通过多次迭代求解节点边际电价。两步法节点边际电价模型,以系统负荷为依据,建立考虑系统网损与负荷偏差的耦合模型。第1步计算负荷偏差,第2步固定偏差计算节点边际电价。最后,通过比较所提方法与网损直接分摊方法的节点边际电价,以及分析不同负荷偏差水平、不同负荷偏差分配因子对节点边际电价的影响,验证了所提模型的有效性。

      • 陈玥, 刘锋, 魏韡, 梅生伟

        优先出版日期:2020-11-23  DOI: 10.7500/AEPS20200506004

        摘要:分布式可再生能源的蓬勃发展为建设清洁高效智能电网提供了新途径,但同时也导致了需求侧用户行为更随机、能量管理更困难、设备利用更低效等难题。为应对这些新挑战,充分调动需求侧灵活性,能量共享作为一种分布式运营新范式应运而生。文中给出了需求侧能量共享的概念,分析了其在平抑不确定性、提升运行经济性和提高设备利用效率等方面的潜力,并对能量共享机制的设计要点及基本要求进行了详细阐述。在此基础上,从合作博弈与非合作博弈2个角度将国内外能量共享机制设计相关研究归纳为5类,总结了当前的研究进展与亟待解决的问题。进一步,从需求侧能量共享市场内部设计与外部衔接2个方面,对未来的研究方向进行了展望。

      • 张天策, 王剑晓, 李庚银, 周明, 王宣元, 刘蓁

        优先出版日期:2020-11-23  DOI: 10.7500/AEPS20200430026

        摘要:随着配电网中新能源渗透率不断增加,电压越限、潮流过载等安全性问题愈发严峻。为此,文中提出一种面向高比例新能源渗透的配电网电压时空分布感知方法,通过数据驱动的方法实现在缺乏配电网潮流模型条件下的短期、高精度的节点电压感知预测。所提方法包含三部分:基于数值气象预报的分布式风光预测,建立气象数据与分布式能源出力之间的时空映射关系;基于广义回归神经网络(GRNN)的电压灵敏度矩阵学习机制,在缺乏配电网潮流模型条件下构建数据驱动的节点功率-电压映射;基于核密度估计(KDE)的GRNN预测样本修正法(KDE-GRNN),进一步降低因原始样本局部密度偏差导致的预测误差。基于IEEE 33和委内瑞拉141节点配电网验证了所提方法的有效性。对比同类算法,验证了提出的KDE-GRNN在预测精度、收敛速度方面的优势。

      • 林丹, 刘前进, 曾广璇, 王梓耀, 余涛

        优先出版日期:2020-11-23  DOI: 10.7500/AEPS20200427004

        摘要:随着信息通信技术广泛应用于配电网,配电网的信息物理耦合程度逐渐加深,现有配电网信息物理系统可靠性模型难以准确评估实际工程应用中复杂场景的可靠性。文中基于耦合元件的失效情况建立了多状态可靠性模型,并基于满二叉树拓扑遍历配电网信息失效场景,由此提出了一种新颖的可靠性分析方法。该方法考虑了实际故障处理过程与转供容量约束,并适用于所有开环运行的配网拓扑,为评估存量配电网信息物理系统的可靠性提供一种可行的手段。最后,以某市一个实际配网为例,构建测试配电网信息物理系统,验证了所提配电网信息物理系统可靠性评估方法的可行性与有效性。

      • 张勇, 郭骏, 刘金波, 杨笑宇, 郭磊, 刘佳, 马春雷

        优先出版日期:2020-11-23  DOI: 10.7500/AEPS20200322004

        摘要:调控云是国家电网有限公司“三朵云”规划中的一个重要组成部分,针对调控云统一和分布相结合的分级部署设计特点,结合国家电力调度通信中心-区域电网调度主导节点和各省级协同节点的两级部署体系构架,以云计算理念为基础,面向电网调控业务设计了调控云基础设施即服务(IaaS)层基本构架,实现了调控云平台硬件资源的虚拟化(共享与动态调配)、数据的标准化和应用的服务化。另一方面,服务器和存储资源的虚拟化、域名系统、负载均衡、读写分离等技术已被引入IaaS层构架中,为调控云各节点均采用双站点模式提供基础支撑,实现了调控云各节点在业务层面均可同时对外提供服务和异地应用双活。

      • 乔延辉, 韩爽, 许彦平, 刘永前, 马天东, 蔡乾

        优先出版日期:2020-11-19  DOI: 10.7500/AEPS20200812006

        摘要:基于天气分型的风光出力互补性定量分析方法能够科学指导风光互补发电系统优化调度。针对现有天气分型方法中主成分分析法无法提取非线性特征,分布领域嵌入(t-SNE)算法未考虑样本实际分布等不足,提出了基于核主成分分析(KPCA)和自组织特征映射(SOFM)神经网络的天气分型及风光出力互补性分析方法。首先,基于数值天气预报数据,利用KPCA进行特征向量提取;然后,以特征向量为输入条件,构建基于SOFM神经网络的天气类型划分模型;最后,基于波动互补率和爬坡互补率评估指标,从波动性和爬坡性2个角度定量分析不同天气类型下风光出力互补程度和最佳并网容量比例。结果表明不同天气类型下风光出力波动互补性及最佳并网容量比例差异明显,验证了所提方法的有效性。

      • 张爱军, 李丹丹, 张清波, 邢华栋, 石鹏

        优先出版日期:2020-11-19  DOI: 10.7500/AEPS20200622004

        摘要:近年来可再生能源装机容量的持续性增长给电力系统稳定性带来新的问题。文中提出一种基于频率响应矩阵计算风电并网对电力系统低频振荡模式影响的方法。分析结果表明,同步电网和风电机组系统频率响应矩阵部分元素的相位之和,决定了系统不同接入点风电对低频振荡模式的影响。相较于传统的分析方法,矢量裕度法不需求取特征向量和留数,只需得到低频振荡模式和风电机组系统与同步电网系统的传递函数矩阵,且过程简单,结果直观。当多台风电机组同时并入系统时,可在二维复平面将各台机组分别产生的影响图示化。分析结果的有效性通过内蒙古电网算例得到验证。

      全选

      2020年第44卷第22期

        >交直流混联电网保护与控制新技术
      • 宋金钊,李永丽,曾亮,张云柯

        2020,44(22):2-13, DOI: 10.7500/AEPS20200120002

        摘要:换相失败是采用电网换相换流器的高压直流输电系统中常见故障之一,换相失败的发生会导致直流功率波动,甚至直流闭锁,威胁电网安全稳定运行。为聚焦换相失败关键问题,降低换相失败发生概率,文中对高压直流输电系统换相失败的相关研究进行了总结归纳。首先,从器件和系统两方面分析了换相失败的发生机理。然后,根据换相失败发生次序将换相失败分为首次换相失败和后续换相失败2种情况,分别分析了导致不同换相失败情况发生的影响因素以及抑制措施。最后,综合已有研究成果指出了换相失败领域中仍有待解决的问题。

      • 欧阳金鑫,张真,肖超

        2020,44(22):14-21, DOI: 10.7500/AEPS20190613007

        摘要:基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统在交流电网故障下易发生换相失败,对电力系统的安全稳定运行造成极大威胁。考虑到基于交流电压跌落快速检测的换相失败预防控制(CFPREV)是避免首次换相失败的主要手段,深入分析了短路故障发生时刻、直流电流动态变化和关断角控制器响应等因素对换相过程的影响,从引发首次换相失败的临界换相电压值计算和考虑故障严重程度的触发角调节量2个方面出发,提出了直流输电系统CFPREV的改进策略,最大程度上提升直流系统首次换相失败免疫能力,降低直流系统发生换相失败的概率。

      • 贺杨烊,郑晓冬,刘文焯,邰能灵,徐晋

        2020,44(22):22-30, DOI: 10.7500/AEPS20200115020

        摘要:现有的电磁暂态仿真算法能够准确刻画基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统的运行特性,但计算量较大。为了提高LCC-HVDC输电系统的仿真效率,对现有常用的电网换相换流器电磁暂态仿真模型进行了简化,提出电网换相换流器整体化电磁暂态仿真模型与求解算法。整体化模型包含换流变压器与换流阀,换流变压器采用简化模型,换流阀采用理想开关模型,能够对换流器的电气网络结构进行简化。该算法将换流器电气网络拓扑结构分割为主网络与副网络,首先对主网络求解,然后根据得到的结果对副网络求解,最后更新当前仿真步长各换流阀的电流和电压。在PSModel仿真软件中对整体化电磁暂态仿真模型及算法进行了编程实现,并与PSCAD/EMTDC仿真结果进行对比,验证了其高效性与准确性。

      • 李兆伟,方勇杰,黄慧,吴雪莲,朱玲,郄朝辉,刘福锁,李威

        2020,44(22):31-36, DOI: 10.7500/AEPS20200114014

        摘要:为了保障中国特高压交直流混联电网的安全稳定运行,国家电网有限公司积极开展电网系统保护的构建,以提升电网的综合安全防控能力。但随着跨区直流作为灵活控制资源在系统保护中的应用,必须考虑直流功率快速变化会同时对送受端电网造成影响。在梳理中国电网系统保护建设的基础上,系统分析了基于频率响应的直流频率调制对大区电网系统保护的影响,进而从保障电网安全稳定运行和提高跨区控制资源利用效率的角度,提出了综合电网就地和远方信息的直流频率调制与紧急功率支援的协调控制方案,实现大区电网系统保护间的协调动作。最后,基于实际电网仿真算例验证了所提控制方案的有效性。

      • 陈中,严俊,朱政光,谭林林,路晨

        2020,44(22):37-44, DOI: 10.7500/AEPS20190725008

        摘要:多馈入交直流混联系统具有强非线性、强耦合特征,而直流调整的快速性对控制策略的确定时间提出了较高要求。对于弱受端系统,直流子系统的输电能力较弱,功率的调整范围较小,进行快速功率调制时容易使系统越限,因此需要精细化的控制策略。为了从宏观角度考虑安全特性并实现快速功率精细调制,提出了解耦安全域的概念。对于含有静止同步补偿器(STATCOM)的弱受端多馈入交直流混联系统,基于解耦安全域调整直流功率,并将功率调制问题转化为线性规划问题,可快速得到安全控制策略,并实现直流系统快速功率调制的目的。最后,通过案例研究验证了所提方法的可行性。

      • 赵晋泉,汤建军,吴迪,汤伟,杨铖,胡晓飞

        2020,44(22):45-53, DOI: 10.7500/AEPS20191019002

        摘要:为应对多直流馈入受端电网直流闭锁故障导致的暂态电压和暂态频率稳定问题,提出一种综合考虑直流功率紧急提升、调相机紧急控制和切负荷的紧急协调控制策略。首先,采用了基于多二元表的暂态稳定裕度指标,分析了直流功率紧急提升和调相机紧急控制对受端电网暂态电压稳定的影响,提出了受端电网多控制手段紧急协调控制方案。其次,基于该控制方案,计及暂态电压和暂态频率稳定约束,以控制代价最小为目标,建立了多控制手段下受端电网紧急协调控制优化模型。然后,采用灵敏度法将模型线性化,考虑了直流功率紧急提升对暂态电压稳定的负面影响,并采用逐次线性规划方法求解。最后,通过华东电网实际案例结果验证了所提控制策略的有效性。

      • 弓帅,张文,谢季平

        2020,44(22):54-61, DOI: 10.7500/AEPS20200114003

        摘要:随着高压直流输电的发展,柔性直流与常规直流接入同一或电气距离较近交流母线,形成混合多馈入交直流混联系统。为充分发挥柔性直流功率解耦及快速调节特性,减小常规直流换相失败概率,并保持交直流混联系统电压安全稳定,文中提出了一种混合多馈入交直流混联系统中长期电压分级协调控制方法。首先,对混合多馈入交直流系统进行建模,并分析柔性直流不同控制方式下控制量对交流母线电压灵敏度的求解方法。其次,构建两级协调电压控制,系统级控制以交流系统最低节点电压轨迹偏差和控制成本最小为目标;换流站级控制以保证常规直流馈入母线电压和换相裕度为目标。根据发电机无功裕度设计不同的控制方案,针对常规高压直流输电熄弧角和有功功率,避免其发生控制冲突,设计两级协调策略。最后,仿真结果表明所提控制方法能够明显提高交直流混联系统的中长期电压稳定性。

      • 陈鑫全,李海锋,顾广坤,梁远升,王钢

        2020,44(22):62-69, DOI: 10.7500/AEPS20191227004

        摘要:针对传统行波保护在高压直流输电线路中耐受过渡电阻能力不足、T区两侧故障线路定位依赖边界元件等问题,以最具代表性的多端混合高压直流系统为例,从数学层面上分别明晰了高压直流输电线路区内外故障和T区故障下的行波特征,进而构造了不同采样周期下的时域暂态电压比判据,以削弱T区和过渡电阻的影响,实现区内外故障识别;利用时域电压比判据,提出了基于单端量保护配合的高压直流输电线路暂态保护方案,实现了高压直流输电线路故障的快速判别以及T区两侧故障线路的准确定位;最后,利用实际工程的电磁暂态仿真模型对所提方法进行详细验证,结果表明,所提保护方案可行且具有较高的灵敏性和可靠性。

      • 李小鹏,庄祎,卢继平,滕予非,李世龙,徐永干

        2020,44(22):70-77, DOI: 10.7500/AEPS20191025008

        摘要:针对现有特高压直流接地极线路阻抗监视系统(简称阻抗监视系统)存在的拒动问题,从理论上推导了接地极线路在不同短路故障条件下的故障阻抗表达式,并验证了理论推导的正确性。在获得故障阻抗表达式的基础上,考虑不同过渡电阻、故障距离和接地极线路长度的影响,研究了接地极线路故障阻抗和正常运行时阻抗的差异规律,分析了阻抗监视系统在不同故障条件下的适应性,阐述了阻抗监视系统的拒动机理。研究结果表明,现有阻抗监视系统存在保护死区,难以正确反映高阻、远距离故障,特别是当接地极线路的长度为注入信号线模半波长的整数倍时,若单回线故障距离为注入信号四分之一线模波长的奇数倍时,阻抗监视系统将发生拒动。

      • 郑涛,吕文轩

        2020,44(22):78-86, DOI: 10.7500/AEPS20200115010

        摘要:柔性直流配电网是配电系统的重要发展方向,可以采用电缆和架空线2种方式组网。鉴于架空线路瞬时性故障多发的特点,基于架空线的柔性直流配电网应配备有效的自适应重合闸方案,以提高供电可靠性。为实现这一目标,从断路器线路端电压与电流的相位差异特征出发,提出一种基于级联全桥型直流断路器控制的自适应重合闸方案。首先,通过断路器转移支路的主动控制产生一定频率的故障检测电压;进而,根据断路器线路端电压电流在对应频率下相位特征的差异,区分瞬时性和永久性故障,并进一步分析了过渡电阻等因素的影响;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了柔性直流配电网模型,验证了所提自适应重合闸方案的可行性和有效性。

      • 蔡普成,向往,周猛,倪斌业,文劲宇,林卫星

        2020,44(22):87-93, DOI: 10.7500/AEPS20191011005

        摘要:柔性直流电网是进行大规模新能源远距离架空线传输的重要技术手段。但架空线比直流电缆更容易发生瞬时性短路故障,待故障消失后需迅速重合闸。若直流电网发生永久性故障,常规基于换流器主动信号注入的故障性质判别方法易对直流电网的稳定运行产生较大干扰。针对上述问题,提出一种基于混合型模块化多电平换流器(MMC)主动信号注入的柔性直流电网改进型自适应重合闸方法,在混合型MMC极控制器中附加主动信号控制,使柔性直流电网在不中断功率传输的前提下实现故障性质辨识。此方法具备较强的耐过渡电阻能力,且不影响柔性直流电网功率传输的稳定性。在PSCAD/EMTDC搭建了混合型MMC四端柔性直流电网的电磁暂态模型,通过仿真验证了该方法在配备混合型MMC和机械式直流断路器的柔性直流电网中的有效性。

      • 刘琦,童宁,林湘宁,郑宇超,金能,李正天

        2020,44(22):94-102, DOI: 10.7500/AEPS20191024001

        摘要:利用直流线路两侧加装的限流电抗器对故障高频分量的阻断特性构造边界保护判据,是多端直流电网实现有选择性故障切除的可行技术路线之一。然而,限流电抗器的选型并不以适配保护的灵敏性为依据,导致现有基于最高特征频带的边界保护原理存在着兼顾选择性及灵敏性的矛盾。为解决上述问题,文中研究借助小波包变换将故障暂态量分解为若干频带,并以保护的安全性、灵敏性为双重约束对频带进行了综合考察及预选;在此基础上,利用D-S证据理论将预选频带的多重信息进行融合,最终得到兼顾低特征频带的高抗扰性以及高特征频带的高灵敏性的复合判据。仿真结果表明,所提出判据能够更灵活地区分区内高阻故障及伴随噪声的区外故障。在大样本随机故障场景下,所提判据比传统保护方案具有更高的动作正确率。

      • 薛士敏,陆俊弛,王守相,孙亚冰,刘存甲,刘白冰

        2020,44(22):103-111, DOI: 10.7500/AEPS20200115003

        摘要:准确可靠的故障测距技术对含有柔性直流接入的交流架空线-电缆混合线路的故障恢复至关重要。模块化多电平换流器配置的控制策略决定了其输出特性,将会影响现有故障测距方法的测距性能。考虑换流器控制策略对混合线路故障复合序网的影响,提出一种新型的单端故障测距方法。换流器配置的负序电流抑制策略使故障后的负序网络仅包含传统交流侧,形成的单端网络使混合线路沿线集合电压和负序电流仅在故障点处同相位,利用其独特的边界条件,根据故障点处相位差函数最小的特点实现故障测距。在PSCAD/EMTDC上搭建柔性交直流混合输电系统模型,大量的仿真结果验证了该测距方法的有效性,以及在测距精度、抗过渡电阻能力和抗干扰能力等方面的优势。

      • >学术研究
      • 薛禹胜,朱雪琼

        2020,44(22):112-118, DOI: 10.7500/AEPS20200706009

        摘要:大规模可再生能源与电力电子装备入网,以及交直流混联,使电力系统的动态特性更为复杂。文中利用扩展等面积准则(EEAC)对暂态稳定性的量化能力,分析诸如故障清除及切机等离散控制的时间对暂态功角稳定裕度的影响机理。暂态功角稳定裕度由主导映象的不平衡功率及功角构成的扩展相平面(P-δ)上的面积来表示,不但具有清晰的几何表示,也具有明确的物理意义。故可将控制时间对暂态功角稳定裕度的影响,分解为控制变量的P轴效应及δ轴效应。对于非哈密顿系统,可能出现与以往认知不符的现象,通过若干实例,验证了上述分析。

      • 郭春义,彭意,徐李清,杨硕,胡应宏

        2020,44(22):119-126, DOI: 10.7500/AEPS20200509006

        摘要:基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)输电系统的链路延时可能会引发系统产生高频振荡。文中通过Pade近似对延时环节进行等值,建立了基于四阶Pade近似等值延时环节的MMC-HVDC系统的状态空间模型。通过在阶跃工况下与PSCAD/EMTDC中详细电磁暂态模型动态特性的对比以及高频振荡的复现,验证了所建立的状态空间模型的正确性及四阶Pade近似等值延时环节的有效性。然后,研究了延时环节时间常数对系统特征根及高频振荡特性的影响,结果表明,基于特征值分析法对所建立的考虑延时环节特性的MMC-HVDC系统状态空间模型进行分析,可以得到引发系统高频振荡的临界延时时间。最后,通过参与因子分析法探究了引起系统发生高频振荡的主要因素,结果表明,系统的高频振荡现象主要是由交流系统特性与含有延时环节的MMC-HVDC系统特性之间的耦合作用引起。

      • 蒋海峰,张曼

        2020,44(22):127-133, DOI: 10.7500/AEPS20190916001

        摘要:针对现有相关矩阵法生成相关性风速的不足,文中引入风速的混合半云模型,改进风速的抽样过程。采用蒙特卡洛抽样生成具有相关性的风速样本,通过历史风速与模型结果的对比表明,所提出的改进相关矩阵法生成的风速间的相关系数与真实数据更为接近。然后,选取不同相关系数对风电场出力和并网可靠性进行分析,分析结果表明相关系数对风电场出力和可靠性有较大影响,考虑风速相关性可以得到对风电场出力和并网可靠性更加准确的分析。

      • 徐登辉,王妍彦,张有兵,吴凯,赵崇娟

        2020,44(22):134-142, DOI: 10.7500/AEPS20200217014

        摘要:针对目前评估方法中存在的分布式电源、信息物理模型和交互作用分析考虑不充分的问题,文中提出了一种在不确定性环境下考虑信息失效的主动配电网可靠性评估方法。首先,建立了分布式电源与负荷模型、信息物理元件模型和信息传输可靠性模型。然后,结合信息失效对配电自愈过程的间接作用,量化分析了不确定性环境下信息系统不同层次失效对故障隔离、定位和供电恢复的影响,提出了采用蒙特卡洛抽样的可靠性评估方法。最后,通过算例仿真验证了所提模型和方法的有效性。

      • 仪忠凯,许银亮,吴文传

        2020,44(22):143-151, DOI: 10.7500/AEPS20191205004

        摘要:为完善电力市场运营机制,挖掘不同类别虚拟电厂各自的优势,提出了一种虚拟电厂介入的配电侧市场出清策略。文中首先对虚拟电厂参与配电侧市场的商业运营模式和组织方法进行探讨,进而提出了一种考虑多种电力市场产品耦合关系的配电侧市场联合出清模型并推导了相应定价方法,所涉及的电力市场产品包括有功功率、无功功率、旋转备用、调频容量和调频里程。中国中山25节点实际配电系统和Matpower 141节点标准配电系统的案例仿真结果表明,所提配电侧市场方法具有高求解效率和普遍适用性。

      • 徐胜蓝,司曹明哲,万灿,于建成,曹照静

        2020,44(22):152-160, DOI: 10.7500/AEPS20200321005

        摘要:负荷聚类可以依据形态特性差异对负荷曲线进行归类,实现用户用能行为规律分析,为需求侧响应、电网客户服务等提供重要的决策信息。文中提出一种考虑双尺度相似性的负荷曲线集成谱聚类算法。首先,为了克服欧氏距离在负荷特性相似程度度量上的局限,基于负荷差分向量的余弦距离实现负荷形态变化的相似性度量,提出一种双尺度相似性度量方式;然后,基于双尺度相似性与谱聚类算法,建立差异化基聚类模型;最后,依据聚类评价指标自适应计算基聚类模型权重,以加权一致性矩阵与谱聚类实现聚类集成。算例结果证明,所提方法可有效挖掘负荷形态特性差异,在不同数据集中性能表现稳定,具有显著的聚类有效性和鲁棒性。

      • >研制与开发
      • 李航,李国杰,汪可友

        2020,44(22):161-167, DOI: 10.7500/AEPS20200331009

        摘要:电动汽车(EV)作为一种分布式储能装置,对抑制功率波动有着巨大的潜力。考虑EV接入的随机性及可再生能源出力和负荷的不确定性,利用不基于模型的深度强化学习方法,建立了以最小功率波动及最小充放电费用为目标的实时调度模型。为满足用户的用电需求,采用充放电能量边界模型表征电动汽车的充放电行为。在对所提模型进行日前训练及参数保存后,针对日内每一时刻系统运行的实时状态量,生成该时刻充放电调度策略。最后以某微电网为例,验证了所提基于深度强化学习的调度方法在满足用户充电需求的前提下,可以有效减小微电网内的功率波动,降低EV充放电费用;日内不需要迭代计算,可以满足实时调度的要求。

      • 殷冠贤,胡兆庆,谢晔源,田杰,方太勋,朱铭炼

        2020,44(22):168-175, DOI: 10.7500/AEPS20200422004

        摘要:为了实现对柔性直流换流阀更准确的综合应力考核,针对换流阀中含有二次环流等分量的阀电流,提出了柔性直流换流阀改进运行试验方法,可满足不同功率等级下柔性直流换流阀含有不同特征电流运行工况的试验要求。首先,对柔性直流换流阀的典型运行工况进行了应力分析,重点分析了换流阀的电流特征;其次,结合应力分析,考虑到实际工程中换流阀运行时未投入环流抑制时的桥臂电流中包含较大的二倍频分量的工况,在柔性直流换流阀的阀段试验装置和不增加试验成本的基础上,通过调制控制策略,提出了针对含二次环流分量的阀电流应力和电压应力考核的试验方法,并阐述了其运行机理;最后,搭建了实际的试验系统,并进行了验证。试验结果表明,该柔性直流换流阀改进运行试验方法具有可行性和有效性。

      • 袁宇波,史明明,舒良才,何国豪,陈武

        2020,44(22):176-183, DOI: 10.7500/AEPS20200426008

        摘要:现有的电力电子变压器中电能变换级数较多,导致其效率低、成本高,限制了其应用。基于混频调制策略的三级型电力电子变压器可减少电能变换级数,并可通过合适的控制策略实现双向功率变换和多端口输出。文中对基于混频调制的三级型电力电子变压器的工作原理、控制策略、设计方法及实验验证进行了详细的分析研究,提出了一种单相结构的三级型电力电子变压器,同时引入一个额外的全桥补偿子模块以消除该电路在交流电网中产生的中频谐波电流。最后,搭建交流电压为150 V、直流电压为100 V、功率为1 kW 的样机平台,进一步验证了所提单相三级型电力电子变压器方案的可行性。