半月刊

ISSN 1000-1026

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  • 2019年第43卷第4期文章目次
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    • >环球瞭望
    • 典型分布式发电市场化交易机制分析与建议

      2019, 43(4):1-8. DOI: 10.7500/AEPS20180829001

      摘要 (2457) HTML (0) PDF 1.34 M (1344) 评论 (0) 收藏

      摘要:中国于2017年11月发布了《关于开展分布式发电市场化交易试点的通知》(简称《通知》),拉开分布式发电市场化交易帷幕。但分布式交易在中国仍处于试点阶段,交易模式、交易机制等问题还需进一步探索。文中首先阐述了分布式交易的基本概念和特点,总结了国外主要三种分布式交易机制及其应用和发展现状,对比分析了《通知》给出的试点交易模式,进而重点分析了分别位于英国、德国和美国的三个具有代表性的对等(P2P)电能交易平台。最后,对中国未来分布式交易的发展进行了探讨,希望能为中国电力交易发展提供一定的借鉴。

    • >学术研究
    • 考虑深度调峰的电力日前市场机制设计

      2019, 43(4):9-15. DOI: 10.7500/AEPS20180806011

      摘要 (2243) HTML (0) PDF 1.55 M (1313) 评论 (0) 收藏

      摘要:中国电力系统缺乏灵活调峰资源,面临严重的弃风、弃光困局,迫切需要充分调动各种资源的调峰潜力。文中提出了考虑深度调峰的电力日前市场机制设计,将深度调峰、可再生能源消纳和日前市场相结合。设计了基于深度调峰报价和避免削减降价的市场机制,深度挖掘火电机组的调峰潜力,激励火电机组主动降低自身出力参与调峰,激励可再生能源出让部分发电上网的红利,从而以共赢的方式促进可再生能源的消纳。构建了考虑深度调峰的电力日前市场出清模型,实现火电与可再生能源在低谷时段的发电权交易,实现了火电深度调峰和日前市场出清的联合建模,解决了两个市场割裂的情况下难以考虑机组爬坡约束的问题。文中采用IEEE 118节点算例系统,验证了所提机制和模型的有效性。

    • 考虑N-1安全约束的含可再生能源输电网结构鲁棒优化

      2019, 43(4):16-24. DOI: 10.7500/AEPS20180927003

      摘要 (1703) HTML (0) PDF 1.40 M (892) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高大规模可再生能源接入系统的运行经济与安全性,提出在考虑可再生能源接入的电力系统中通过输电网络结构优化,在保证安全运行约束的前提下,降低系统运行成本,提高可再生能源的消纳比例。研究将该优化问题分为经济调度问题和N-1校验问题,两个问题交替求解。经济调度问题对输电网结构和机组出力进行优化;N-1检验问题以系统失负荷为优化目标,并考虑重合一条线路作为应急手段。两个问题均可建立为两阶段鲁棒优化模型,利用Benders对偶法求解。进一步提出了模型求解的加速方法,适应于工程实际应用。对IEEE 39节点系统的仿真验证了所提方法的可行性和有效性。

    • 含超前控制的风储系统滚动最优控制策略

      2019, 43(4):25-32. DOI: 10.7500/AEPS20180302002

      摘要 (1289) HTML (0) PDF 1.47 M (823) 评论 (0) 收藏

      摘要:新一轮电力体制改革要求进一步提高风电跟踪计划能力,电池储能为此提供了途径但成本较高。为提高其经济性,提出一种风电场电池储能最优控制策略,其以最优化模型为核心,并包含超前滚动优化算法。最优化模型以储能下令次数最少为优化目标,包含统计学控制效果约束及荷电状态、死区控制等储能运行约束。超前滚动优化算法利用超短期风电功率预测,在统计学控制效果的每一个10 min考核周期内进行实时的滚动超前控制,并不断修正预测误差的影响,保证各项约束得到满足。仿真结果表明,所提最优控制策略显著提高了风电跟踪计划精度,并在此前提下大幅减少了储能下令次数,且对超短期风电功率预测误差具备一定的抗干扰能力。

    • 考虑频率约束及风电机组调频的风电穿透功率极限计算

      2019, 43(4):33-39. DOI: 10.7500/AEPS20180411009

      摘要 (1486) HTML (0) PDF 1.44 M (784) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着风电渗透率持续增加以及虚拟惯性/一次调频控制技术逐步推广应用,准确计算风电穿透功率极限对于确保电网安全稳定运行和指导风电并网规划建设具有重要意义。为此,文中定量表征了风电场虚拟惯性响应特性,并采用传递函数模型表示风电场一次调频响应特性,进而建立了包含风电场、同步发电机组调频控制的电网等值转子摇摆方程,用于描述电力系统频率响应特性。在此基础上,以电网稳态频率偏差约束和频率变化率约束为边界条件,提出了风电穿透功率极限的解析求解方法。最后,通过IEEE 14节点系统算例验证了所提方法的精确性和有效性。

    • 考虑风电消纳的热电联供型微网日前鲁棒经济调度

      2019, 43(4):40-48. DOI: 10.7500/AEPS20180214007

      摘要 (1534) HTML (0) PDF 1.73 M (842) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对热电联供型微网中的风电不确定性,文中构建双层鲁棒模型从而得到最恶劣风电出力场景下的微网最优日前调度方案。模型考虑了可控机组运行成本、功率交互成本,并将弃置的风电功率以惩罚的形式引入目标以提高微网对风电的消纳能力。鉴于模型内外层之间是相互影响的,文中将原问题分解为日前计划调度主问题以及计及风电出力不确定性的执行调控子问题从而进行求解。在求解过程中,利用线性优化强对偶理论对max-min结构的子问题进行转化,并引入Big-M法将所得对偶模型线性化,然后采用列约束生成算法对主问题和子问题进行交互迭代从而获得最优解。最后,通过算例验证了所提模型的有效性。

    • 两种风电供热模式的节煤效果比较

      2019, 43(4):49-59. DOI: 10.7500/AEPS20180620006

      摘要 (1290) HTML (0) PDF 1.39 M (690) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前风电供热项目使用纯凝电力过多、电锅炉利用率低的问题,提出了风电供热项目与热电厂互补供热的运行模式。在构建风电供热系统基本数学模型的基础上,建立了风电供热系统在独立供热模式和与热电厂互补供热模式下的运行策略模型和节煤效果计算模型。算例中,以实际数据为依据,对整个供暖期两种模式下的风电供热项目进行了模拟运行。结果表明,相对于独立供热模式,互补供热模式不仅在节煤效果上具有优势,而且该模式下风电供热项目无需配置储热,从而可节约投资成本。

    • 变风速下双馈感应发电机非线性鲁棒状态估计反馈控制

      2019, 43(4):60-69. DOI: 10.7500/AEPS20180330007

      摘要 (1380) HTML (0) PDF 3.71 M (584) 评论 (0) 收藏

      摘要:风速的强随机性与风力发电机建模的不确定性给风力发电系统的优化运行带来了极大的挑战。文中设计了一种新型非线性鲁棒状态估计反馈控制(NRSEFC),从而实现双馈感应发电机的最大功率点跟踪。首先,将风轮机的非线性、发电机参数不确定性以及随机风速的综合影响聚合为一个扰动,同时应用一个滑动模态状态扰动观测器对该扰动进行实时快速估计。随后,将该扰动估计值作为附加控制分量加入状态估计反馈控制中进行在线完全补偿。NRSEFC兼具状态反馈线性控制的结构简单、可靠性高以及非线性鲁棒控制的控制全局一致性和鲁棒性强等双方优点,不依赖于双馈感应发电机系统精确模型且仅需测量转子角速度和无功功率两个状态量。基于阶跃风速、随机风速、发电机参数测量误差以及机端电压跌落4个算例的仿真结果验证了NRSEFC的有效性和鲁棒性。最后,基于dSpace的硬件在环实验验证了所提算法的实际应用性能。

    • 含确定性分量和随机噪声分量的宽频带信号分解方法

      2019, 43(4):70-78. DOI: 10.7500/AEPS20180124009

      摘要 (1347) HTML (0) PDF 2.59 M (699) 评论 (0) 收藏

      摘要:可再生能源发电、储能、电动汽车等基于电力电子变流器的并网设备快速增加导致配电网信号日趋复杂。将电力系统宽频带信号分为确定性分量和随机噪声分量,建立了电力系统宽频带信号模型,并基于此模型提出了一种宽频带信号分解方案。首先,应用鲁棒局部回归平滑滤波方法提取并过滤随机噪声分量;提出了基于均值和标准差估计的自适应阈值确定方法,用于分解随机噪声分量。然后,提出了基于间谐波子群频谱的自适应阈值确定方法,用于提取间谐波分量。最后,用无限脉冲响应滤波器组将确定性分量分解为独立的子信号,并基于泰勒傅里叶变换估计确定性分量的频率和相量,实现确定性信号的分解。仿真验证了所提方案能在低信噪比、系统频率动态变化等情况下实现间谐波分量的自适应捕获和宽频带信号的高精度分解并应用所提分解方案分析了实测电压信号。

    • 基于图信号处理的智能电表功率信号分解

      2019, 43(4):79-85. DOI: 10.7500/AEPS20180403004

      摘要 (1360) HTML (0) PDF 1.50 M (698) 评论 (0) 收藏

      摘要:智能电表的大规模部署,使得对电表采集的低频信号进行数据分析成为一个研究热点。以非侵入式负荷监测为背景,研究基于图信号处理(GSP)的低频功率信号分解算法。首先,将功率信号分解定义为最小化求解问题,并引入基于图转移矩阵的全局变化量作为正则项。然后,分两步对该优化问题求解:第1步最小化正则项得到满足图信号全局变化量最小的近似解;第2步以该解为基础,利用模拟退火算法对目标函数和约束条件迭代寻优。最后利用开源数据库REDD进行仿真,验证了该算法在分类准确率上的优势,且与其他算法相比对训练数据的依赖性较小。

    • 计及金属化膜电容器失效的MMC换流阀组件可靠性评估

      2019, 43(4):86-93. DOI: 10.7500/AEPS20180709010

      摘要 (1357) HTML (0) PDF 2.91 M (717) 评论 (0) 收藏

      摘要:换流阀组件的可靠性直接影响模块化多电平换流器(MMC)装备的运行安全,现有对换流阀组件可靠性评估大都忽略了电容器失效的影响,提出计及金属化膜电容器腐蚀失效的MMC换流阀组件可靠性评估方法。首先,基于实际电容器结构和材料属性,建立了金属化膜电容器的温度场模型,并对其温度分布规律进行比较验证。其次,在分析金属化膜电容器失效模式的基础上,以腐蚀失效为例,考虑电压和温度加速因子的影响,建立了金属化膜电容器的故障率模型。最后,结合焊接式绝缘栅双极型晶体管(IGBT)故障率模型,提出了计及金属化膜电容器失效的换流阀组件可靠性评估模型,对MMC换流阀的整流与逆变工况进行故障率计算和对比。结果表明:提出的模型可以较好地评估换流阀组件不同运行工况下的可靠性,电容器失效对MMC换流阀组件可靠性影响较为明显,逆变工况下组件的故障率明显高于整流运行工况。

    • 基于协同多目标粒子群优化的交直流系统最优潮流

      2019, 43(4):94-100. DOI: 10.7500/AEPS20180422001

      摘要 (1573) HTML (0) PDF 1.46 M (702) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了统一协调经济性和电压偏差,提出一种基于协同多目标粒子群优化(CMOPSO)的含基于电压源型变流器的高压直流(VSC-HVDC)输电的交直流系统多目标最优潮流(MOPF)算法。首先,基于VSC-HVDC稳态模型,以最小化发电成本和电压偏差为目标,构建交直流系统的MOPF模型;然后,采用CMOPSO算法优化该模型,得到具有良好分布的帕累托最优解集;最后,在通过模糊C均值算法将所得解集进行聚类的基础上,采用灰关联投影法计算各决策方案的优属度,确定反映决策者不同偏好的最优折中解。应用于IEEE 14节点和IEEE 118节点系统的测试结果验证了所提方法的有效性。

    • 基于跨连接卷积神经网络的绝缘子检测方法

      2019, 43(4):101-106. DOI: 10.7500/AEPS20180510002

      摘要 (1441) HTML (0) PDF 1.36 M (631) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电力设备图像中绝缘子所占比例较小和容易漏检的问题,提出了基于跨连接卷积神经网络的绝缘子检测方法。首先,通过在区域建议网络将网络后三层的卷积层分别和全连接层连接,使得这三层的卷积特征同时送入分类层和回归层,从而得到一系列高质量的绝缘子候选区域;将得到的候选区域映射绝缘子检测子网络,通过将得到的感兴趣区域特征送入级联的Adaboost分类器,实现对绝缘子的检测。对所提出跨连接卷积神经网络生成的候选区域进行了评估,并对不同的绝缘子检测方法进行了对比实验。实验结果表明,该方法得到的候选区域召回率高且更集中于绝缘子所在位置,绝缘子检测准确率比常规方法高出10%。所提方法能较好地对复杂背景图像中不同大小的绝缘子进行有效识别和精确定位。

    • >研制与开发
    • 基于p-中位模型的区域综合能源系统能源站优化规划

      2019, 43(4):107-112. DOI: 10.7500/AEPS20180228002

      摘要 (1429) HTML (0) PDF 1.32 M (758) 评论 (0) 收藏

      摘要:综合能源系统能够实现能源的优化利用,有效提高能源使用效率,缓解环境污染问题。以往对于综合能源系统能源站规划的研究主要集中在设备容量的优化配置方面,较少对能源站位置及管网路径的优化规划进行分析。研究了考虑电、热供应的区域综合能源系统能源站选址及能源传输管网路径优化布局问题。首先,根据p-中位模型建立了能源站选址及管网路径布局的优化规划模型。其次,考虑能源站、管网设备初始投资及施工费用,建立了区域综合能源系统投资费用模型。最后,基于枚举法提出了一种改进求解方法对规划模型进行求解,并以某园区为实例进行仿真分析,验证了所提模型及方法的有效性。

    • 基于灰色关联度的配电网故障区段定位与类型识别方法

      2019, 43(4):113-118. DOI: 10.7500/AEPS20180121002

      摘要 (1511) HTML (0) PDF 2.34 M (1009) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了更全面准确地对配电网故障进行识别,提出了一种基于灰色关联度的配电网故障区段定位和故障类型识别方法。针对三相电流采用卡伦鲍厄相模变换得到0模、α模、β模,选择变化较为明显的模量,构造反映区段故障的综合模电流作为特征序列,再计算各区段的特征序列与参考正常区段之间的灰色关联度,与门限值比较从而确定故障区段。利用0模、α模、β模分量在故障前后的幅值畸变度,将故障初步分为单相接地、两相接地、相间短路故障三类。根据相模变换关系和不同类型故障的边界条件,选择不同的特征量进行灰色关联度计算,对计算结果分类处理,确定故障类型。IEEE 33节点配电网模型仿真实验结果验证了所提方法能够可靠准确地进行故障区段定位和故障类型识别,不受故障类型、接地电阻和故障相角的影响。

    • 并联型多端混合高压直流线路故障区域判别方法

      2019, 43(4):119-125. DOI: 10.7500/AEPS20180615004

      摘要 (1188) HTML (0) PDF 1.49 M (751) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于并联型多端混合高压直流输电系统,直流线路故障区域的判别对于最小限度地隔离故障从而提高直流系统的可用度具有重要意义。为此,针对并联型多端混合高压直流输电系统中换流站并联接入这一特有结构,分析了其对故障暂态行波的影响。研究表明,并联接入的换流器对中低频段的故障行波有大幅削减。因此,利用小波变换对暂态电流进行分析,提出了基于T区两侧暂态电流能量差的故障方向判别原理,进而利用各换流站故障方向信息确定故障区域。最后,建立了四端混合高压直流输电系统的PSCAD/EMTDC仿真模型,验证了所提方法的正确性和有效性。

    • 高压线路单相弧光接地对数仿真模型数据修正算法

      2019, 43(4):126-131. DOI: 10.7500/AEPS20180717008

      摘要 (1287) HTML (0) PDF 1.34 M (679) 评论 (0) 收藏

      摘要:受污闪、山火等因素影响,中性点接地高压输电线路易发生单相弧光高阻接地故障,但总体来讲现场获取的故障数据仍然严重不足,制约了弧光接地故障检测及保护技术的研究。人工弧光高阻接地故障实验成本较高,也难以普及应用。针对该问题,文中基于可直接表征电弧燃弧V-I特征的对数电弧模型,详细分析了该模型仿真数据和录波数据的差异性,针对该模型所表征出的电弧V-I特征未能反映实测录波数据中V-I相角差的问题,提出了一种对该模型仿真数据进行修正的数据处理算法,修正后的数据波形具有和真实录波V-I曲线更为接近的外特征,为后续弧光高阻接地故障的研究提供了数据支撑。

    • 基于波形相似度的抗电流互感器饱和变压器相位差动保护

      2019, 43(4):132-138. DOI: 10.7500/AEPS20180412004

      摘要 (1301) HTML (0) PDF 1.38 M (721) 评论 (0) 收藏

      摘要:变压器差动保护中电流互感器饱和导致保护可靠性与速动性降低。文中利用波形相似度对变压器区内、区外故障,尤其是电流互感器饱和时两侧电流相位信息进行提取,提出一种基于波形相似度的抗电流互感器饱和变压器差动保护判据,以识别包含电流互感器饱和在内的各种故障情况。仿真与动模试验结果表明,该判据在识别变压器区内、外故障,尤其是电流互感器饱和时均能做出正确判断。对于噪声干扰的情况仅需做简单处理判据即可有效识别故障。

    • 基于二极管钳位的电流转移型高压直流断路器

      2019, 43(4):139-145. DOI: 10.7500/AEPS20180726007

      摘要 (1356) HTML (0) PDF 1.33 M (612) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效提高电流转移型直流断路器的运行可靠性,降低结构复杂性和控制复杂度,提出了可用于正极和负极的两种二极管钳位式电流转移型高压直流断路器拓扑结构。该改进式拓扑将原断路器一半的通流支路改用二极管支路,同时添加了与绝缘栅双极型晶体管(IGBT)组件相并联的旁路开关,以提升超快速机械开关分断失灵情况下对直流断路器本体的保护。在保证同等直流故障处理能力的前提下,其投资成本与电流转移型直流断路器具有可比性,不引入过高的投资成本增量。为验证二极管钳位式电流转移型直流断路器的有效性,在PSCAD/EMTDC内建立了一个三端单极直流网络模型。仿真结果验证了二极管钳位式电流转移型直流断路器在隔离直流线路故障方面的可行性和有效性。

    • 基于改进二阶线性自抗扰技术的微网逆变器电压控制

      2019, 43(4):146-153. DOI: 10.7500/AEPS20180419002

      摘要 (1374) HTML (0) PDF 1.45 M (575) 评论 (0) 收藏

      摘要:微网逆变系统具有非线性、强耦合、负载扰动强、并/离网模式切换灵活等特性,传统电压电流双环控制难以取得满意的控制效果。自抗扰策略将影响系统控制的不确定因素视为总和扰动予以估计和补偿,可将复杂系统校正为积分串联型以获取期望的控制性能。文中引入更具工程应用价值的线性自抗扰控制(LADRC)技术,设计以输出电压及其微分为状态变量的二阶LADRC。考虑到扩张状态观测器(ESO)是影响LADRC控制性能的核心环节,在ESO中引入输出电压误差微分项,以提高ESO的扰动观测能力;在总和扰动作用通道增加一阶惯性环节,避免观测带宽增加而引入噪声。对LADRC及典型双闭环控制系统的频率响应特性进行分析可知,改进后的LADRC较双环控制及传统LADRC具有更好的抗扰性能。仿真和实验结果证明了所提策略的有效性。

    • 可扩展消息和在线表示协议在分布式馈线自动化中的应用

      2019, 43(4):154-159. DOI: 10.7500/AEPS20180425004

      摘要 (1428) HTML (0) PDF 1.52 M (665) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于配电终端之间对等数据交换的分布式馈线自动化在应用过程中需要有规范的通信服务及必要的安全防护。研究了可扩展消息和在线表示协议(XMPP)应用于分布式馈线自动化系统的IEC 61850通信映射方法。XMPP的加密传输机制保证了分布式馈线自动化测控信息的安全,通过试验平台测试了该方法的传输性能,配电终端之间的传输延时可满足缓动型分布式馈线自动化要求。

    • 智能变电站网络监视业务链分析展示方法

      2019, 43(4):160-165. DOI: 10.7500/AEPS20180313008

      摘要 (1454) HTML (0) PDF 1.29 M (626) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,智能变电站快速发展,变电站内通信网络日益重要,有必要研究更好的分析展示方法来监视站内通信网络和业务运行情况。结合智能变电站通信网络状态监视和报文分析的技术现状,具体分析了智能变电站遥控业务链、继电保护动作业务链、遥测业务链等典型业务链的流程和执行过程。提出了智能变电站网络监视业务链分析展示方法,并以遥控业务链为例说明了业务链各环节的模型映射方法和各协议关键信息点的关联方法,继而实现网络监视业务链分析展示方法。

    • >工程应用
    • 基于联络线扩展区域分解协调的分布式并行状态估计

      2019, 43(4):166-173. DOI: 10.7500/AEPS20180603007

      摘要 (1300) HTML (0) PDF 1.37 M (594) 评论 (0) 收藏

      摘要:为适应互联电网日益复杂的结构形式和分层分区管理模式,采用联络线分区解耦方式对互联系统进行分布式状态估计计算。考虑到估计计算精度与计算效率的均衡,提出了一种将联络线扩展区域状态估计和灵敏度矩阵协调算法结合的分布式状态估计算法。设计分布式状态估计整体思路,一方面,在实现联络线分区解耦的前提下,完成分区层各子区独立状态估计计算和灵敏度矩阵求解,利用子区计算时机动态构建协调层联络线估计区域并完成并行状态估计计算;另一方面,根据协调层下发的联络线估计值和灵敏度矩阵,分区层各子区并行实现边界估计值不匹配量的协调修正计算。最后,通过IEEE 118节点、IEEE 30节点和实际互联电网的模拟仿真,验证上述算法实现分布式状态估计计算的优越性。仿真结果表明,采用该算法进行分布式估计计算,既具有较高的估计精度、收敛速度和计算效率,又可实现并行独立计算,避免集中式状态估计计算规模大、无法解决局部不可观测或不收敛的瓶颈问题。

    • 新能源电站智能功率控制系统设计与应用

      2019, 43(4):174-179. DOI: 10.7500/AEPS20180514012

      摘要 (2046) HTML (0) PDF 1.31 M (947) 评论 (0) 收藏

      摘要:新能源电站自动化系统相互独立,数据结构和通信方式各异,制约了新能源电站电网适应性的提升。提出一种提升新能源电站电网适应性的功率协调控制思路:首先,建立统一的信息模型将新能源电站的相关信息进行有机融合,实现多源异构数据的友好交互;其次,将监控、功率预测、有功控制和无功控制的功能模块集成,实现不同功能模块的相互协调,提升电站控制的合理性和精细化水平。最后,研发了新能源电站智能功率控制系统,通过实际应用,验证了系统的可靠性。

    • >综述
    • 深度学习在智能电网中的应用现状分析与展望

      2019, 43(4):180-191. DOI: 10.7500/AEPS20180323002

      摘要 (2799) HTML (0) PDF 1.49 M (2149) 评论 (0) 收藏

      摘要:深度学习是机器学习研究中的一个新领域,其强大的数据分析、预测、分类能力契合智能电网中大数据应用的需求。文中首先总结了深度学习基本思想,介绍深度学习的5种模型(生成式对抗网络、递归神经网络、卷积神经网络、堆叠自动编码器和深度信念网络)的结构、基本原理、训练方法,概括其应用特征。综述了电力系统中的故障诊断、暂态稳定性分析、负荷及新能源功率预测、运行调控等应用深度学习技术的研究现状。针对深度学习的技术特点,结合电力系统各生产环节,构建深度学习技术在电力系统中的应用框架。最后,从多能源系统运行调控、电力电子化系统安全分析、柔性设备故障诊断、电力信息物理系统的安全防护等方面对深度学习应用进行展望。