摘要:能源互联网旨在突破化石能源的制约,整合多种能源综合互补,探索能源生产与消费的发展模式。文中将电能作为能源系统的主要能量支撑,首先在系统协调分解与帕累托最优的经济学基础上,表征了能源互联网微平衡遵循的经济学理论;进而对比了传统集中调度机制,阐释了能源互联网的微平衡调度机制,并对微平衡交易主体、交易模式、交易机制进行了分析;最后建立了能源互联网交易激励分摊机制,协调能源互联网的调度交易计划与区域各方利益关系。

摘要:随着电力系统与信息通信系统耦合程度的不断加深,通信带来的信息延时、数据丢包和网络链接中断等问题使得传统的电力系统仿真方式(解耦通信或理想通信仿真方式)难以满足现实的需求。文中在分析现有信息物理系统(CPS)建模技术的基础之上,设计了基于MATLAB和OPNET的主从式CPS协同仿真平台。详细阐述了协同仿真平台的系统架构,以及协同仿真平台中的物理系统模型、信息系统模型、仿真交互模型和基于软件的虚拟量测设备的建模实现方式,重点分析了所设计的融合式时间同步策略。最后通过微电网仿真算例,验证了所建立的协同仿真平台及其时间同步策略的准确性和有效性。

摘要:能源路由器是构成未来能源互联网的重要设备。在分析基于能源路由器的分布式能源共享方式的基础上,分析了能源互联网对能源路由器的基本要求,并提出了一种基于电力电子变换器的模块化多接口能源路由器主回路结构,包括储能及其变换器,公共直流母线和能源接口,其中能源接口根据其用途可分为网络能源接口和本地能源接口。简要介绍了能源路由器各个模块的控制策略,在相应控制策略下,能源路由器一方面能够满足本地分布式电源的接入和负荷的供电需求,另一方面能够控制其多个网络能源接口的交换功率,实现多个能源路由器之间或与外部电网之间能量的点对点传输,即能源路由功能。提出了一种能源路由器储能和各网络能源接口之间的能量管理策略,能够实现分布式电源就地消纳及能源的网络共享。在MATLAB/Simulink环境下建立了能源路由器仿真模型,对能源路由器的动态响应特性和能量管理策略进行了仿真,结果验证了所提出的能源路由器主回路结构及控制策略的正确性和有效性,验证了能量管理策略的可行性。

摘要:基于Lyapunov稳定理论的时滞稳定判据,已被广泛应用于各类电力系统时滞稳定性分析。由于采用了不同的Lyapunov函数和不同的推导过程,不同的稳定判据往往会具有不同的外在形式、计算效率和保守性。文中借助数值计算方法和可视化技术,分析揭示不同时滞稳定判据在保守性方面表现各异的内在原因,为寻求更为科学的时滞稳定判据提供支撑。首先,在简单回顾时滞系统模型的基础上,引出几种常用的时滞稳定判据。进一步,借助时滞系统仿真数据引入了3类反映系统运行差异性的指标,并给出了一种用于评估电力系统时滞稳定判据保守性的数值计算方法。最后,通过一阶典型单时滞系统详细说明了该评估方法的应用过程,并利用单机无穷大单时滞系统和3机9节点时滞系统验证所提方法在多维系统及多时滞场景下的有效性。

摘要:基于端口能量的附加阻尼控制策略具有控制规律简单、普适性强、物理意义清晰的优点。文中提出了基于实部端口能量的附加阻尼控制策略(R-SDC)和进一步的综合附加阻尼控制策略(C-SDC)。与现有的基于虚部端口能量的附加阻尼控制策略(I-SDC)相比,R-SDC更适用于电阻主导的电网,C-SDC可以综合考虑有功功率和无功功率对电压和相角的耦合控制作用,因此在电阻和电抗主导的电网中均优于I-SDC。将基于端口能量的附加阻尼控制策略应用于含光伏发电机的修订的IEEE标准系统,仿真验证了其有效性。

摘要:针对并网逆变器的虚拟同步发电机(VSG)控制,提出了一种VSG实际输出惯性和阻尼的辨识方法,以定量量化VSG参与电网调节能力的强弱。基于VSG的二阶非线性模型,及其在工作点附近的小信号摄动处理,建立了VSG的线性化传递函数模型,给出了其离散化模型及其与VSG惯性和阻尼参数之间的关系,分析了线性化模型的误差大小和适用范围。利用VSG的输出功率阶跃扰动,激励出VSG的功率振荡模态信息,并利用最小二乘估计的方法,辨识出VSG实际输出的惯性和阻尼参数。最后,针对并网逆变器的常规控制方法和VSG控制方法,利用仿真分析和实验结果,验证了所提模型和方法的可行性和有效性。

摘要:弱电网下系统的电压稳定裕度较低,而风电场的故障穿越性能对系统的暂态电压稳定性有显著影响。传统的双馈风电机组故障穿越控制方法都是基于适用于强电网的定功率控制,不利于维持弱电网下的电压稳定性。提出一种适用于弱电网中双馈风电机组的新型故障穿越控制方法。这种新型控制方法基于同步控制,通过有功电流和无功电流下垂控制风电机组出口电压的角度和幅值,使双馈风电机组以可控电压源的外特性运行。该控制方法能使双馈风电机组在弱电网的对称故障和不对称故障中均提供无功和有功电流,并且能在故障清除后的重励磁暂态过程中提高系统的电压稳定性。该方法同样适用于需要在联网和孤网运行之间进行无缝切换的双馈风电机组。最后,通过双馈风电机组接入无穷大电网实际电网、孤网的仿真算例验证了该故障穿越控制方法的有效性及优越性。

摘要:以提高电压源型换流器多端直流互联系统的频率稳定性为目的,提出了一种适用于多孤岛电网换流站共同参与主网频率调节的多端协调控制策略。该控制策略首先是根据互联系统的数学模型,利用非线性鲁棒控制中的反馈线性化H∞方法设计出了各孤岛电网换流站直流功率调节量的控制律。然后考虑各孤岛电网自身频率波动情况,利用单纯形法滚动优化直流功率调节量控制律中的直流功率分配系数,从而得到最优分配的直流功率调节量,保证了各换流站以最优直流电压斜率控制协调参与主电网的频率稳定调节过程。最后,在PSCAD/EMTDC中以三端柔性直流互联系统为例,通过与常规控制策略进行对比仿真,验证了所提控制策略的正确性和优越性。

摘要:为了提高双馈抽水蓄能机组参与电网调频的能力,提出一种带比例—微分(PD)环节的双馈抽水蓄能机组改进虚拟惯性控制策略。首先,基于双馈抽水蓄能机组运行特点,分别建立了可逆水泵水轮机和双馈感应电机的数学模型及双馈抽水蓄能机组控制模型。其次,根据机组虚拟转动惯量与转速调节及电网频率变化的关系,提出一种带PD环节的双馈抽水蓄能机组改进虚拟惯性控制策略,并给出了改进虚拟惯性控制相关参数的整定方法。最后,通过对含双馈抽水蓄能机组的3机系统的仿真分析,验证了所述策略可有效提升双馈抽水蓄能机组在发电、电动工况下的频率响应能力,提高了电力系统的频率稳定性。

摘要:自动发电控制(AGC)调节过程中存在发电机变化率约束、时延等约束条件,使得基于线性模型的AGC控制策略不能反映真实电力系统的频率调节特性。针对AGC时滞系统同时存在饱和与时延的问题,提出了一种基于内外环比例—积分(PI)稳定域的串级控制系统遗传优化策略。基于AGC系统的负荷频率控制与机组控制组成的串级控制回路,采用Hopf分岔代数判据和时滞系统稳定域理论,分别求取了内外回路的PI稳定域,证明了饱和及时延参数会影响到PI稳定域的变化。通过将稳定域转化为控制器参数优化的约束条件后,对内环优化采用不同指标进行对比,证明了绝对误差积分(IAE)指标对于扰动具有更好的抑制能力;而对外环的对比表明采用时间乘平方误差积分(ITSE)指标具有更小的波动量。遗传优化结果表明所提控制策略能够有效抑制饱和及时延环节对系统性能的影响。

摘要:大规模电动汽车充电负荷将加重局部配电网节点电压偏离标称电压程度,且在时间和地点上具有随机性,传统无功补偿方式虽能解决上述问题但经济性较差。因此,提出了一种基于电动汽车无功补偿的电压调控策略,该策略通过有效调节充电机的运行功率因数,对节点进行无功补偿的同时改变充电有功功率,从而在保证节点电压安全稳定的同时又不降低配电网经济性。通过分析符合国内一二线城市特征的工作区域的出行行为特性和充电机变功率因数运行特性,计算了充电机运行功率因数的可调控范围,进而提出了以接入某节点的所有电动汽车充电机运行功率因数为优化变量,以减小节点电压与额定值差距、减小电压波动、电动汽车单位时间段内充入电量尽可能多为优化目标的节点电压调控模型,并采用免疫优化算法对该模型进行求解。最后以实际局部配电网为例,通过仿真验证了该策略的有效性。

摘要:随着微网大规模推广应用,地域上较为相近的多类相序微网可互联形成单相/三相混联多微网系统。针对脱离配电网情况下所形成的区域自治多微网,提出一种多时间尺度集散式递阶控制策略,包括秒级分散式实时控制、分钟级集中式协调和小时级动态孤岛切换。其中,分散式实时控制基于各子微网自身稳定运行裕度实现源—荷—储功率调节,平抑光伏和负荷功率波动的同时跟踪联络线功率;集中式协调考虑分散式控制的弃光切荷量以及三相不平衡度约束,基于多目标混合整数规划实现源—荷—储集中式优化进行全局功率分配;动态孤岛切换通过组合互联方案决策实现区域多微网整体资源配置最优。经仿真实例验证,所提策略可实现单相/三相多微网多时间尺度递阶控制,实现应对源—荷波动的源—荷—储协调控制,有利于多微网离网的安全高效运行。

摘要:为弥补当前国内外大容量整流变压器只有过流保护而无纵差保护的缺失,论述了建立整流变压器纵差保护的关键内容。首先,提出并论证了整流变压器纵差保护阀侧电流互感器二次侧电流采样值的特殊处理方法,以及网阀两侧进入纵差保护CPU参与差动电流、制动电流计算的三相电流有效值应当采用何值,即论证其最佳补偿(或称转角)方程,它与常规电力变压器、换流变压器、电炉变压器等的补偿方程都不相同。然后,提出并论证了整流变压器阀侧两相短路时网侧电流相位及模值的独特计算方法。分析了两相短路及单相接地短路时整流变压器纵差保护的动作特性。整流变压器纵差保护整定计算特征能使整流变压器区内短路时动作灵敏度显著提高,并且使纵差保护的动作范围显著扩大,能保护整流桥的阀短路及直流输出端的短路故障。

摘要:采用故障后及单相跳闸后2个时间断面的信息构建方程描述输电线路两侧断路器之间的网络拓扑,能够实现输电线路故障单端精确测距。但该方法假设2个时间断面下量测点对端系统阻抗保持不变且故障支路恒定,使得现有立足风电场并网输电线路系统侧开展测距的常规做法失效。针对该问题,提出了立足风电场侧面向于系统侧开展测距研究的思路,克服了量测点对端系统阻抗在2个时间断面下变化的问题;针对测距算法中使用迭代搜索解法带来的风电场侧电流量测值偏小导致的高阻故障测距精度显著下降的问题,提出了不受故障类型影响的直接求解方程测距新算法,能够直接计算得到故障距离和过渡电阻值,不仅实现了精确测距且对于后续的自适应重合闸研究提供了新思路。

摘要:针对智能电网调度控制系统在电网调控业务的未来模型和历史模型管理方面的不足,本文提出了一种基于应用与时间维度的电网模型多版本构建与管理技术,使用轻量级文件数据库与CIM/E文件作为多版本模型数据持久化存储介质,实现多个版本的安全隔离,以模型集为逻辑单元对电网不同业务模型进行分类,进而实现不同业务多时态模型版本构建与管理的技术方案,并对多版本间的模型比较与合并、未来版本模型验证与投在线流程管理等关键技术给出了具体的解决方案。该项技术已在调控中心试点应用,可满足多项业务应用对多时态版本模型的需求,提升了调控系统对未来模型构建、历史模型回溯、模型共享等方面的支撑能力。

摘要:随着智能电网信息化技术的快速发展,已稳定运行多年的FNET/GridEye软件系统已经无法适应未来的发展。针对这种情况并结合最新的电力实时大数据(以同步向量数据为主)开源项目OpenPDC/OpenHistorian设计了基于分布式架构的新一代系统。系统由前端集群、后端集群和系统调用组件三部分组成,具有系统扩展性强和可靠性高的特点。前端集群中的每台OpenPDC服务器负责接入一定数量的同步向量采集设备,并在其中运行不同的电网事件触发器插件。当触发器探测到电网事件后会以组播方式通知位于后端集群中的系统调度组件,此组件负责从OpenHistorian中加载窗口数据后,运行对应的分析应用程序。针对已投运系统的数据吞吐量测试、两年多的稳定运行和不断添加前端设备和后端应用证明了新系统设计的先进性。

摘要:针对目前巡检高压输电线路的固定翼无人机不能精细化巡查,而多旋翼无人机运动速度慢且需要人工遥控操作导致安全风险较大的问题,提出多架多旋翼无人机自主协同精细化巡线方案。探讨了利用两架部署在导线两侧的无人机通过机间通信协同巡检高压输电杆塔和导线的方法,并采用机器学习技术和多智能体一致性控制算法设计无人机自主飞行控制器。根据设计结果开发一站四机系统验证巡线方案,实验部署两机为一组,两组并行作业。结果表明该系统按预期完成高压输电线路的巡检作业,未发生误报缺陷,相比单个遥控操作的多旋翼无人机巡检方案,多机协同方案无需人工干预飞行,总巡线速度超过单机最高时速,双机协同对单个杆塔的平均巡检时间小于遥控单机巡检时间的一半。

摘要:针对地区电网的特点,分析了备自投在迎峰度夏或负荷高峰时段长期退出的问题。在此基础上,提出了基于能量管理系统(EMS)开发的备自投投退策略在线分析与实时闭环控制系统。系统基于EMS获取电网实时运行信息,构建备自投通用模型。系统采用计及备自投的N-1静态安全分析快速计算方法进行一次设备的N-1故障校核,校核过程充分考虑备自投负荷均分、动作时序、潮流计算收敛状态、状态估计坏数据等影响因素,并根据预设的优先级确定备自投最优投退组合,实现了备自投投退策略的在线分析,最终利用二次设备远方控制技术完成备自投的实时闭环控制。现场应用效果表明,重载变电站备自投投入率及供电可靠性得到了大幅提升。

摘要:变电站配置描述(SCD)文件是智能变电站设备运行、日常运维、工程管理依赖的重要数据。针对SCD模型内部关系高度耦合带来的工程应用问题,阐述了SCD模型间隔解耦技术的必要性和迫切性;面向扩建场景,分析了SCD文件间隔物理解耦方案,提出了基于系统规范描述(SSD)模型的间隔建模方法,实现二次设备归集到间隔中;重点研究了间隔物理解耦,定义扩建场景中无关间隔、关联间隔、新增间隔,将SCD模型分解成多个间隔文件,采用物理隔离、基于SSD模型间隔关联关系自动分析、配置修改内容分层签名比对等手段,实现了无关间隔隔离,避免无关间隔误修改,缩小智能变电站扩建时的配置、调试、测试等范围;结合工程应用需求,给出了扩建场景SCD间隔解耦的工程配置流程,并分析了当前针对SCD间隔解耦功能尚亟需解决的主要问题。

摘要:为对串/串(S/S)补偿型无线电能传输(WPT)系统的输出特性、输入阻抗和系统效率进行分析,首先基于变压器T型等效电路,对系统进行建模,然后以补偿电容值为变量,分别分析其在电压源激励和电流源激励下的情况,经过分析主要得出以下结论:输出特性方面,电容补偿自感时,激励为电压源输出为电流源,激励为电流源输出为电压源,而补偿漏感时,激励为电压源输出为电压源,激励为电流源输出不具有电压源或电流源特性;输入阻抗方面,电容补偿自感时为纯阻性,补偿漏感时偏感性;系统效率方面,电容补偿自感时系统效率最优,任何补偿情况下系统均存在一个相应的效率最优负载。最后,通过实验验证了上述结论的正确性。

摘要:针对目前模块化多电平DC-DC变换器拓扑结构及其主要采用的交流平衡控制方法所带来的问题,基于直流控制思想,提出了一种新型模块化多电平DC-DC变换器拓扑。通过重构一种全桥子模块结构,每个子模块电容同时包含两条充放电路径,相邻子模块间通过形成局部的并联支路实现电容间电能传递和电容电压自平衡,避免了子模块电容在单向直流电能变换导致的电压失衡。通过对变换器的平衡机理及其基本工作原理分析、仿真实验验证,结果表明所提出的变换器在直流控制方式下能够稳定运行,子模块电容电压具有自平衡能力,变换器电压变比范围大,具有适用于不同应用场合直流输配电的应用潜力。

摘要:中国“三北”地区风电装机及热电装机容量迅猛增长,导致电网调峰矛盾日益突出。2014年,东北电网建设了电力调峰辅助服务市场,意图采用经济杠杆和市场手段来调动火电企业调峰的积极性,提高清洁能源的消纳能力,缓解电网调峰的紧迫压力,确保电网安全稳定运行。为了给进一步完善东北电力调峰辅助服务市场规则奠定基础,文中重点介绍了东北电力调峰辅助服务市场的时代背景、设计目标、基本理念,以及详细的市场规则设计、运行实践 、存在的问题等。实践结果表明,东北电力调峰辅助服务市场在提高系统调峰能力、促进清洁能源消纳等方面取得了良好的效果。

摘要:针对梯级负荷分配耗能最小模型在实际应用中存在的梯级耗能与梯级水库状态转移路径有关的不合常理现象,文中研究了梯级水库的能量变化关系,分析了不蓄电能损失和尾水水头损失对水库能耗的影响,对耗能最小模型进行了改进和完善。以湖南五强溪—凌津滩梯级水库系统为例,仿真结果表明,与按耗能最小模型的最优方案运行相比,按文中改进模型的最优方案运行,梯级系统耗能减少了1.61%,说明改进的模型能够更准确地反映梯级水库系统的能量变化关系和规律。

摘要:归纳了空间相关性风速预测的现状;引入条件相关性及相应的可信相关度概念,以代替常规的相关性;基于大数据思维,提出将数据驱动与因果驱动相结合的预测框架。从历史数据中挖掘相关性,利用空间相关性增加风速预测的数据源,部分克服历史数据缺失的困难;利用大时滞的空间相关性,有助于预测下游风速的突变。最后,依托该框架展望了空间相关性风速预测的前景。