半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

+高级检索 English
  • 2019年第43卷第13期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >观点
    • 电网调控机器人设计思路

      2019, 43(13):1-8. DOI: 10.7500/AEPS20180716001

      摘要 (2074) HTML (0) PDF 3.25 M (1337) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着中国电网规模持续扩大和运行特性日趋复杂,电网调控业务复杂度及调控人员承载力强度日益增加。文中从电网实时调控业务出发,设计了电网调控机器人整体架构,详细阐述了智能学习、智能决策、智能监视、智能执行、智能交互等5个功能模块的设计思路;然后介绍了相应的关键技术,并给出了适用的6类调控应用场景。

    • >泛在电力物联网
    • 泛在电力物联网释义与研究展望

      2019, 43(13):9-20. DOI: 10.7500/AEPS20190418015

      摘要 (2885) HTML (0) PDF 1.67 M (2128) 评论 (0) 收藏

      摘要:能源互联网是以电力能源为中心,多种能源协同,消费协同,集中式、分布式协同,大众广泛参与的新型生态化能源系统,主要表现为坚强智能电网与泛在电力物联网深度融合。其中,泛在电力物联网还处于起步阶段,是能源互联网建设的关键一步。泛在电力物联网的建设对提升用户体验、提升电网运营水平、促进新能源消纳和培育新兴业务有明显的积极意义。从物联网概述、泛在电力物联网特征、支撑泛在电力物联网的关键技术以及典型应用场景几个层面对泛在电力物联网进行释义,最后对泛在电力物联网的发展进行了分析和展望。

    • >学术研究
    • 基于轨迹模式空间解耦及模式能量序列的振荡分析:(二)算法及应用

      2019, 43(13):21-28. DOI: 10.7500/AEPS20190430034

      摘要 (1576) HTML (0) PDF 1.38 M (810) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于状态空间中的模式解耦,及在时域中按其摆次分段,分析振荡能量的时序演化特性。利用互补群惯量中心—相对运动(CCCOI-RM)保稳变换,将非简谐振荡的多机轨迹严格映射为一系列映象上的时变单机系统轨迹,并通过后者在逐次摆动期间振荡能量的演变来刻画原多机系统的振荡行为,在时变单机映象系统的外力—位置平面上分析振荡能量的时空转换,量化其非保守性。文中分别以映象系统轨迹上的动态中心点(DCP)处的动能,及最远点(FEP)处的势能来反映该模式在过去半摆中的振荡总能量;以两者组成的能量序列反映该空间振荡模式的时变性。通过理论分析及数值仿真证实:在描述哈密顿单机系统振荡行为时,轨迹摆次能量序列与特征根分析完全一致,而在分析非哈密顿的单机系统或一般的多机系统时,轨迹摆次能量序列可以克服平衡点特征根的众多缺陷。

    • 考虑启动热量约束的光热机组优化运行模型

      2019, 43(13):29-35. DOI: 10.7500/AEPS20181026004

      摘要 (1353) HTML (0) PDF 1.71 M (653) 评论 (0) 收藏

      摘要:光热发电系统能够有效应对光照资源的随机性与间歇性,为大规模可再生能源开发提供了新途径。针对已有模型未计及机组启动约束,导致运行计划不可行的问题,文中详细分析了光热机组启动中的热量累积过程,建立了考虑启动热量约束的运行模型,更精细地刻画了机组运行特性,并基于上述模型开展了光热机组运行优化研究。以改编的IEEE-RTS79为例进行了算例分析,结果表明所提出的模型正确有效,能避免机组启动方案不可行的问题。同时,通过灵敏度分析进一步说明了光热发电作为一种可再生能源降低系统生产成本、促进风电等其他形式可再生能源电力消纳的效益和影响因素。

    • 基于数值特性聚类的日前光伏出力预测误差分布模型

      2019, 43(13):36-45. DOI: 10.7500/AEPS20180405002

      摘要 (1244) HTML (0) PDF 1.51 M (610) 评论 (0) 收藏

      摘要:光伏出力预测误差难以避免且不容忽视,预测误差分布的准确描述有利于电力系统的优化调度和稳定运行。基于此,分析预测误差分布与其影响因素之间的相关性,提出一种基于数值特性聚类的日前光伏出力预测误差概率模型。利用模糊C均值聚类法对预测误差的整体水平进行分类,再依据预测出力的数值特性进行分区处理,并建立了适用于估计误差分布的通用型高斯混合模型。该分析方法综合考虑了气象因素和预测出力数值特性对预测误差的影响,可以较为准确地估计不同时刻的预测误差,给出预测误差分布的置信区间,且不受预测算法和光伏电站地理信息的限制。基于比利时和中国西北地区光伏系统历史数据的分析结果表明,所提误差模型可描述光伏出力预测误差分布偏态性和峰度多样性,效果优于其他分布模型,能够用于描述不同情况下的日前光伏出力预测误差分布。

    • 基于双铅碳电池储能系统的微电网优化运行控制策略

      2019, 43(13):46-53. DOI: 10.7500/AEPS20181129005

      摘要 (1257) HTML (0) PDF 1.44 M (631) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对风力、光伏发电与电动汽车充电波动性威胁微电网安全运行问题,基于对铅碳电池全生命周期内吞吐电量与充放电深度关系的研究,提出了基于双电池储能系统(DBESS)运行平衡度指标控制的充放电模式切换路径优化策略,以及基于铅碳电池最佳充放电深度的DBESS充放电控制策略。利用包含风光发电、双铅碳电池储能系统、锂离子电动汽车充电和常规负荷的实测运行数据,对上述控制策略与传统控制策略的计算结果进行了对比分析,结果表明所提出的控制策略不仅可以达到优化DBESS充放电路径的目的,最大限度拓展DBESS可用容量,还可打破DBESS始末荷电状态一致的限制,提高储能系统使用灵活性。最后以DBESS充放电饱和能力指标及充放电稳定性指标为评价标准,验证了所提出控制策略的合理性和有效性。

    • 基于电气关联强度的虚拟微电网划分方法

      2019, 43(13):54-60. DOI: 10.7500/AEPS20180601004

      摘要 (1217) HTML (0) PDF 1.48 M (557) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着智能电网与能源互联网研究的兴起,分布式可再生能源和储能设备的不断接入,配电网的智能化发展已成为一种必然趋势。而大量现存的传统配电网如何适应自由、对等、灵活的目标,成为迫切需要解决的问题。文中提出基于电网的电气关联强度将传统配电网划分成若干具有强内部聚合特性的虚拟微电网,并提出了基于扩展信息、物理、社会经济(CPS)的虚拟微电网实施框架,以及边界划分、资源优化部署、协同能量管理的三阶段研究问题。针对第一个研究问题,通过定义电气关联强度,对复杂网络中经典的Newman快速分区算法进行改造,实现对虚拟微电网边界的自动优化。通过仿真算例验证了该方法的合理性和效率。

    • 基于加权最小绝对值的电—气综合能源系统抗差状态估计

      2019, 43(13):61-70. DOI: 10.7500/AEPS20180428003

      摘要 (1197) HTML (0) PDF 1.43 M (518) 评论 (0) 收藏

      摘要:天然气可大规模存储的特性及电制氢技术的支撑使得电—气综合能源系统受到了国内外的普遍关注。为实现对电—气综合能源系统的全面、实时和精确感知,需要构建电—气综合能源系统状态估计(IES-SE),而IES-SE依赖于电—气耦合模型建模、压缩机支路建模及电—气两种能流的联合估计建模。在电—气耦合模型建模方面,引入了燃气轮机和电制氢机组以考虑电—气两种能流的双向转化;在压缩机支路建模方面,提出一种新的压缩机约束模型,不仅可考虑压缩机元件对气压的约束,也可考虑燃气压缩机的耗气量。在此基础上,构建了基于加权最小绝对值的电—气综合能源系统抗差状态估计模型,并给出了其求解方法。仿真算例验证了所提出的电气耦合模型、压缩机支路模型及电—气IES-SE的有效性。

    • 含光伏电站和蓄电池储能系统的主动配电系统状态估计

      2019, 43(13):71-79. DOI: 10.7500/AEPS20181114002

      摘要 (1293) HTML (0) PDF 1.36 M (622) 评论 (0) 收藏

      摘要:间歇性和随机波动性的分布式新能源大规模接入,储能系统与电动汽车的随机充放电以及智能量测装置的量测误差等使得主动配电系统的态势感知面临诸多挑战。考虑到光照强度、温度及电池荷电状态等影响因素,文中搭建了含光伏发电电源、配电网和蓄电池储能负荷的主动配电系统状态估计模型。首先,基于光伏五参数模型和电池内阻模型,推导出光伏系统和蓄电池储能系统的量测函数及雅可比矩阵。然后,结合配电网的状态估计模型,将电气量和非电气量统一标幺化后,对主动配电系统进行状态估计及不良数据处理。最后,在IEEE 33节点系统下进行了仿真验证。仿真结果表明,与光伏系统和蓄电池储能系统作为PQ节点的模型相比,所提方法扩展了与光伏系统和蓄电池储能系统相关的状态估计和不良数据处理能力,且提高了配电网的状态估计精度。

    • 基于宏微观特征分层聚类的配电网拓扑相似性分析方法

      2019, 43(13):80-88. DOI: 10.7500/AEPS20181017006

      摘要 (1136) HTML (0) PDF 1.60 M (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于宏观与微观拓扑特征分层聚类的配电网拓扑相似性分析方法。首先,构建涵盖宏微观拓扑特征的指标集作为拓扑相似性分析的依据,包括宏观层面的网络社团特性和节点度相关性指标以及微观层面的线路功率传输性能和负荷分布密度指标;针对传统拓扑相似性分析方法难以对变量数不同的微观拓扑特征进行细粒度分析的问题,提出基于核密度估计的微观拓扑特征描述方法和基于Kullback-Leibler散度的微观特征相似性量度方法;再以基于标准离差率改进的谱聚类算法对宏微观拓扑特征集进行分层聚类,实现配电网拓扑相似性分析。算例分析表明,所提出的配电网拓扑相似性分析方法在表征配电网结构特性的能力及相似性分析效果方面相对于传统方法更优。

    • 计及通信可靠性影响的配电终端分阶段选址选型及组网策略

      2019, 43(13):89-97. DOI: 10.7500/AEPS20180620013

      摘要 (1182) HTML (0) PDF 1.81 M (594) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对配电终端的选址选型问题,首先提出考虑通信链路失效的9状态转移模型;其次在考虑配电“二遥”和“三遥”终端不同通信组网模式的链路失效以及误/拒动故障经济损失条件下,提出一种计及通信可靠性影响的综合停电损失计算方法,并与配电终端建设成本共同构成目标函数;然后基于节点重要度理论并计及供电可靠性与投资成本的双重约束,提出一种配电终端分阶段选址选型策略。算例结果表明,所提出的选型选址分阶段规划方法能够稳定可靠地得到满足约束条件的可行解。在传统基于智能算法的一体化规划方法陷入局部最优解,甚至无法得到可行解的场景下,所提出的分阶段规划方法仍然能够保证解的质量。

    • 基于用户偏好的电力资源去中心化配置方法

      2019, 43(13):98-104. DOI: 10.7500/AEPS20180731015

      摘要 (1154) HTML (0) PDF 1.52 M (528) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大规模、高频次能量流和信息流在多元用户传输与交互过程中存在的安全问题,提出一种基于用户偏好的电力资源去中心化配置方法。首先,将电力市场中的节点区分为能源节点和能源区块代理路由器两类主体;随后,对能源供需中的偏好按照历史供能习惯划分为环境友好型、输电资源节约型和经济高效型三类;进而提出一类能量信息匹配算法及综合评估函数,用于满足多用户环境下的最优电力资源配置。仿真实验表明,该方法可提高清洁能源在市场交易中的消费占比,促进能量就近消纳,提高电网的资源配置能力。

    • 六角形模块化多电平AC/AC换流器损耗特性分析计算

      2019, 43(13):105-113. DOI: 10.7500/AEPS20180620005

      摘要 (1117) HTML (0) PDF 1.35 M (532) 评论 (0) 收藏

      摘要:详细分析换流器的损耗特性对于系统设计、冷却装置选型都有着重要意义。文中基于全桥子模块的工作特性,对六角形模块化多电平AC/AC换流器(Hexverter)的子模块损耗分布及换流器的总损耗进行分析计算。首先,简要介绍和仿真验证了Hexverter的工作原理。然后,通过提取绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的数据进行拟合,建立IGBT及其续流二极管的通态特性和开关特性参数,进而对子模块工况进行详细分析,根据全桥子模块的输出特性推导出各器件导通范围及导通时间的解析表达式,从而得到通态损耗和开关损耗的理论计算表达式。最后,通过10 kV系统算例对换流器损耗进行了定量分析,对支路内不同子模块的损耗分布和不同工况下Hexverter的损耗进行计算,结果表明全桥子模块内部的损耗分布呈现对称性外,同一支路内各子模块损耗也不尽相同,特别是在不同容量及功率因数的工况下,子模块损耗分布及换流器总损耗存在明显差异。

    • >研制与开发
    • 计及发展不确定性的配电网柔性规划方法

      2019, 43(13):114-123. DOI: 10.7500/AEPS20181119001

      摘要 (1077) HTML (0) PDF 1.49 M (582) 评论 (0) 收藏

      摘要:伴随着中国城市化的快速发展,配电网规划中的不确定性因素越来越多,为此提出了一套配电网柔性规划的思路、模型和方法,涉及变电站、通道、中压网架组网形态及其过渡。其中,通道规划进行主干通道预留以便于新增负荷和变电站的就近接入;提出了基于多场景概率的站址预留优选方法,以及基于盈亏平衡分析的站址预留优化决策;阐述了环状型组网形态在柔性规划中的优势,提出了网状型和环状型组网形态的优选模型及其启发式求解方法;提出了优先针对中压配电网主干线布线的柔性规划思路;基于推导的变电站最远供电距离估算表,提出了通过调整站间供电范围实现网架的柔性过渡。算例分析验证了所提柔性规划方法的有效性和实用性。

    • 基于母线扰动信号的配电网混合线路行波故障测距技术

      2019, 43(13):124-130. DOI: 10.7500/AEPS20180726009

      摘要 (1222) HTML (0) PDF 1.35 M (465) 评论 (0) 收藏

      摘要:中压配电网母线处施加扰动信号与故障指示器相配合实现故障区段定位的技术,得到越来越多的广泛应用。母线处扰动信号源能够产生行波信号,这为故障测距提供了可能。文中提出了一种基于母线扰动信号的单端故障行波测距技术。在发生永久性单相接地故障后,将非故障相母线经电阻接地,依据行波传输原理选取某个有效的线模分量,通过测量该线模分量反射行波到达时刻与扰动信号产生时刻的时间差计算故障距离。分析研究了多分支架空线—电缆混合线路的故障测距解决方案,并应用最小二乘估计对多次测距的结果进行有效融合,得到更为准确的测距结果。仿真与现场试验结果证实了测距技术的准确性。

    • 基于站域信息的同塔多回线零序方向保护防误动方法

      2019, 43(13):131-138. DOI: 10.7500/AEPS20180825004

      摘要 (1078) HTML (0) PDF 1.35 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:同塔多回输电线路中一回线发生非全相运行或不对称纵向故障时,同塔同压健全线路的零序方向保护可能因零序电压补偿而误动,同塔混压线路间感应出的零序电压,也可能造成误动。分析了不对称纵向故障及非全相运行时的电气特征及导致零序方向保护误动的具体机理,论述了多种影响因素对误动过程的作用及解决思路,提出了利用站域信息提取线路状态的防误动方法。在同塔同压多回线路中,提出计算零序电压过零点并反向补偿零序电压的方法防止误动,在同塔混压多回线中,提出根据本站信息识别线路故障特征并自动闭锁零序方向保护的方法。采用实时数字仿真器(RTDS)对同塔多回线在不同工况下发生不对称纵、横向故障时健全线路电气量特征及误动过程进项仿真,验证了防误动方法的有效性。

    • 实景替代式特高压直流保护系统现场性能测试方案

      2019, 43(13):139-146. DOI: 10.7500/AEPS20180411006

      摘要 (1013) HTML (0) PDF 3.21 M (518) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,工程现场调试或运维阶段缺乏能够有效开展特高压直流保护系统功能、性能测试的技术手段。文中提出了实景替代式的特高压直流保护系统现场性能测试方案,研制了特高压直流保护系统现场测试装置。利用特高压直流保护系统现场测试装置的不同硬件接口实现被测特高压直流保护系统在物理环境上的实景替代;通过多源数据同步输出、数字量多协议输出、分布式多机同步、故障录波回放等关键技术,实现被测特高压直流保护系统在运行环境上的实景替代。现场应用结果表明,所提出的实景替代式特高压直流保护系统现场性能测试方案能够对特高压直流保护系统的功能、性能开展有效的现场测试。

    • 智能变电站通信网络的广义信源和流量计算模型

      2019, 43(13):147-155. DOI: 10.7500/AEPS20180912008

      摘要 (1161) HTML (23) PDF 1.45 M (587) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于智能变电站而言,用于预测各类场景下通信网络流量的计算模型至关重要。文中首先提出了基于信息物理融合的广义信源模型,包括一次系统状态激励的电力二次智能装置报文模型、信息设备物理故障信源模型以及寄生的拒绝服务(DoS)攻击信源模型等,形成信息设备的综合信源报文模型。然后,在网络演算链路汇流方法的基础上,给出了基于广义信源的智能电网信息流流量分布矩阵定义以及演算方法,形成了明确、详细的定量分析计算流程。最后,对过程层信息设备故障、DoS攻击及一次侧设备故障的大小方式等典型运行场景,分别进行理论计算算例验证,并对其进行OPNET仿真验证,证明了所提方法的有效性。

      • 0+1
      • 1+1
      • 2+1
      • 3+1
      • 4+1
    • 基于电力调度数据网的广域数据采集方案

      2019, 43(13):156-161. DOI: 10.7500/AEPS20180608006

      摘要 (1108) HTML (0) PDF 1.34 M (673) 评论 (0) 收藏

      摘要:在智能电网中,各级电网调控系统间业务相互协作、数据互联互通的需求与日俱增,而当前多调控系统间采用规约通信的数据转发技术存在时延长、维护复杂等弊端,迫切需要一种更高效、便捷的广域实时数据传输方式。基于现状,分析了现有数据采集模式的局限性,提出一种基于电力调度数据网的广域数据采集方案。讨论了广域数据采集框架及网络构成,深入研究了广域环境下的数据订阅机制、数据发布技术和数据采集代理方法。经过实验验证,广域数据采集能够增强各级电网调控系统之间的联系,提供更高效的广域数据交互手段,提高数据传输效率和系统易用性。

    • 基于R-FCN的航拍巡检图像目标检测方法

      2019, 43(13):162-168. DOI: 10.7500/AEPS20180921005

      摘要 (1141) HTML (0) PDF 1.33 M (578) 评论 (0) 收藏

      摘要:航拍巡检是输电线路巡检的主要方式之一,目前的航拍巡检方式效率较低,受巡检员主观因素影响大,亟需一种智能检测算法自动定位并识别输电线路巡检图片中的故障。基于深度学习的航拍巡检图像目标检测技术作为一种可能的解决方案,得到了广泛关注。提出了一种利用基于区域的全卷积网络(R-FCN)的航拍巡检图像目标检测方法,并利用在线困难样本挖掘(OHEM)、样本优化、软性非极大值抑制(Soft-NMS)等改进方法进行优化。实验证明,所提方法具有目标定位准确、平均准确率高、单模型可同时检测目标种类多等特点。

    • 采用虚拟化技术的智能变电站间隔层集群测控装置研制

      2019, 43(13):169-176. DOI: 10.7500/AEPS20181221007

      摘要 (1277) HTML (0) PDF 1.66 M (536) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前智能变电站测控装置按间隔配置,存在设备数量庞大和无备用装置等问题。文中研究了间隔层新型集群测控系统并开发集群测控装置。该系统打破了按间隔配置测控装置的限制,利用数台集群测控装置实现全站监控功能,各台集群测控装置之间通过测控功能的动态迁移实现相互备用。阐述了新型集群测控系统及装置的功能构成、软硬件架构和关键实现技术。型式试验和现场试用结果表明,所研制的集群测控系统及装置能够满足智能变电站监控需求,与现有智能变电站监控系统的运维、管理模式兼容并实现了测控装置的冗余备用和集中运维。

    • >工程应用
    • 直驱风电机组次同步振荡阻尼控制方法及其适应性

      2019, 43(13):177-184. DOI: 10.7500/AEPS20180922003

      摘要 (1246) HTML (0) PDF 1.68 M (627) 评论 (0) 收藏

      摘要:由风电波动引发的次同步振荡具有振荡频率多变、涉及动态装置多、影响因素复杂等特点,现有的阻尼控制类装置难以实现有效抑制,需研究适用的附加阻尼控制方法。文中通过线性化方法推导了直驱风电机组并网系统的特征方程和传递函数,并获取了风电机组并网系统在不同工况下的频率响应特性。然后提出了基于奈奎斯特稳定判据的风电机组次同步振荡阻尼控制器的参数设计方法,以及基于粒子群优化算法的参数优化方法;结合特征值法及时域仿真法,分析了阻尼控制器对于次同步振荡的抑制作用。研究结果表明,依据前述方法设计的阻尼控制器在多种运行条件下均具有较好的适应性。

    • 增强型调速器对中国云南电网超低频振荡影响分析

      2019, 43(13):185-190. DOI: 10.7500/AEPS20190123001

      摘要 (1218) HTML (0) PDF 1.29 M (503) 评论 (0) 收藏

      摘要:云南电网在部分水电机组中采用增强型调速器,会引发超低频振荡,并严重威胁异步电网频率安全。为揭示水电机组增强型调速器影响云南电网频率的原因,通过对系统频率偏差从不同方向穿越一次调频死区时的动力学行为进行理论计算和时域仿真,论证了增强型调速器在水电机组一次调频死区附近没有稳定平衡点,且当系统频率偏差缓慢穿回一次调频死区时,在超低频段引入约90°的相位滞后,进而降低系统频率安全稳定裕度。最后借助小扰动分析工具计算了包含水轮机、调速器、发电机模型的单机系统特征根,通过对比仿真,说明增强型调速器不仅与水锤效应在超低频段有相似的负阻尼效应,还是引发超低频振荡的扰动源头之一,使超低频振荡持续且无法衰减。