半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

+高级检索 English
    热点论文
    • 0
    • 0
    • 0
    • 0
    • 0
    • 0
    • 0
    • 0
    • 0
    • 0
    • 清洁能源、电价等不确定因素对电力系统的规划运行有着重要影响,而分布鲁棒优化(DRO)方法因结合了随机优化和鲁棒优化在处理不确定性方面的优点逐渐受到学者们的关注,文中对DRO方法在电力系统领域的应用情况进行综述。首先,阐述了DRO方法的特点,并与其他不确定性处理方法进行了对比分析。其次,介绍了不同类型的DRO方法在电力系统中的应用现状,并分析了各种DRO方法(包括概率密度、矩信息两大类及基于这两大类的分布鲁棒机会约束方法)的优缺点。最后,对DRO方法在电力系统领域待研究的方向进行了总结与展望。
    • 文中提出了一种基于模块化双有源桥变流器的直流变电站方案,将双有源桥模块按照输入端并联、输出端串联的结构级联而成,可以将输入端的直流低压升压至输出端的直流中高压,并且具备功率双向流动能力。模块化双有源桥变流器的直流高压出线连接到高压直流电网,各个模块的直流低压出线可分别连接到低压分布式电源和负荷。双有源桥模块内部使用结构紧凑的高频变压器实现输入端和输出端的电气隔离。提出了适用于模块化双有源桥变流器的串并联均衡控制,具有高效可靠且无需通信的特点,各模块的串联输出端的电压和并联输入端的电压保持相同的斜率关系。电磁暂态仿真结果表明该直流变电站总有功功率在各模块之间均匀分配,各模块的输入直流电流和输出直流电压能够保持均衡。
    • 双馈感应发电机在最大功率点跟踪控制下,发电机的输出功率难以响应电网频率波动,常规超速减载控制虽然可保留部分有功备用参与系统调频,但存在风电机组发电效益降低、转速调节范围减小及桨距角控制启动频繁等问题。为此,文中结合双馈感应发电机网侧变流器的控制特性,提出了基于超级电容储能控制的双馈风电机组惯量与一次调频策略。其中,虚拟惯量调节和一次频率调节都由超级电容控制实现,无须改变或增加风电机组额外附加控制,提高了单台风电机组的自稳性和抗扰性;根据实际超级电容模组的成本和充放电效率对储能单元容量进行优化配置。通过对比预留备用一次调频方案的经济性,表明所提方案具有较强的经济优势。最后,通过仿真实验表明其惯量支撑和一次频率调节能力及发电效益相较于常规一次频率控制具有明显提高。
    • 多端柔性多状态开关(FDS)作为可实现功率实时调控的装置,有利于实现主动配电网的运行优化。文中基于FDS接入配电网的拓扑和运行数学模型,建立含FDS支路的配电网有功-无功协调动态优化运行模型:构建多时间尺度有功-无功调度架构,以最优网损和电压均衡为目标函数,并考虑计及系统安全和断面动作限制的运行约束条件。为提高多断面潮流模型的求解效率和松弛精度,提出针对二阶锥规划和非线性规划的模型求解优化方法,并利用求解工具集SCIP等算法包获取测试结果。最后,依托实际工程数据,在含三端FDS主动配电网系统中展开仿真测试,结果呈现了FDS接入对主动配电网电能质量改善、运行策略优化和潮流智能分配的积极影响,并验证了所述方法的寻优稳定性和计算高效性。
    • 建立了园区综合能源系统站-网协同优化双层模型,上层模型采用改进的p-中位模型,决策变量为能源站位置、容量及网架结构;下层模型考虑电、热负荷的需求响应特性,以电-热-气混合潮流为支撑,将可中断负荷与能源站进行协同调度。采用贪婪-变邻域蛛网算法求解上层模型,高效且可得到全局最优解;利用二阶锥松弛技术,将含有非凸气流约束的非线性规划问题转化为二阶锥规划问题,并采用凸-凹步骤法恢复解的确切性。通过算例表明,考虑源荷互动,可以有效降低系统的运行成本,并且使规划出的能源站容量更加经济合理。
    • 基于广义阻抗的稳定判据充分考虑了次超同步频段电网和变流器的耦合作用,并可将系统稳定性分析转化为对单输入单输出系统的分析。从二次侧注入扰动不仅可以测量变流器的广义阻抗,相比一次侧注入扰动,还具有成本低、操作简单的优势。为此,提出了二次侧注入扰动的变流器次超同步频段任意功率因数下广义阻抗测量方法。首先,推导了任意功率因数下的系统广义阻抗和考虑二次侧扰动信号注入的原-对偶复电路;然后,从电路的角度解释了所提广义阻抗测量原理;最后,根据测量原理给出了该频段二次侧注入扰动的变流器广义阻抗测量方法。所提方法是现有广义阻抗测量方法的推广,通过仿真分析可验证所提方法的有效性。
    • 随着中国电力现货市场建设的不断推进,市场交易体系和交易品种日趋复杂。未来各类交易品种交织关联,将导致电力市场操纵行为日益复杂和隐蔽。各类操纵行为可能会扭曲市场交易结果,影响市场对资源优化配置的有效引导,继而影响电力市场改革的有效性和可持续性,是电力市场建设发展过程中需要重视和严密监管的问题。对此,文中针对性地研究分析了欧美电力市场中存在的操纵行为,通过介绍操纵行为的定义、分类及原理,结合案例总结了电力市场操纵方法的一般规律和对应的市场监管原则。在此基础上,结合中国电力市场的发展现状,提出了针对中国电力市场监管体系的启示和建议。
    • 随着电动汽车动力电池的第一个退役高峰期的来临,废旧动力电池的后续处理对环境和社会资源提出严峻挑战,储能电站是退役动力电池梯次利用的有效途径,研究退役动力电池梯次利用关键技术及其发展现状具有重大现实意义。针对梯次利用电池面临的主要问题及技术难点,首先详细介绍了国内外一些梯次储能示范工程,总结梳理了当前行业内存在的相关政策与标准。在此基础上,对退役电池梯次利用过程中的电池分类筛选、重组、热失控特征、均衡控制及电极材料回收等关键技术展开研究,并着重分析不同方法及控制策略的优缺点。最后结合国内外电动汽车发展趋势,对梯次利用电池的商业应用模式进行探讨与展望。
    • 考虑电动汽车(EV)并网后用户的差异性需求,提出一种计及需求差异的EV并网优化控制策略。首先,根据需求差异将并网EV集细化为刚性集、可削减集及灵活集3个子集,并分别建立充放电控制模型。其次,建立用户行为模式模型,描述用户行为模式的分布特征,进而制定计划功率需求。最后,以实际功率与计划功率偏差及功率波动最小为目标,提出并网EV的滚动时域优化策略,每一轮优化将可削减集及灵活集中EV功率增量作为最优控制变量在充放电控制模型约束下求解。实验分析证明,所提优化策略保证了实际功率符合计划功率的同时兼顾了用户的差异性需求,对并网过程中随机动态因素具有一定的鲁棒性。
    • 在风电平价上网政策的推动下中国海上风电场建设加速,未来大规模的海上风电场将会成为沿海地区局域电网的重要供电电源。当沿海局域电网发生大停电时,海上风电场若具备作为黑启动电源的能力将显著加快电网恢复过程。为启动沿岸无黑启动能力的火电机组,文中提出了利用海上风电场配置的小容量辅助柴油发电机作为支撑电源启动海上风电机组,后经主变压器和高压海底电缆向陆上火电机组供电的黑启动方案。为改善黑启动系统的频率调节能力以及在投入高压海底电缆时维持系统电压稳定,分别提出一种风柴协同调频控制和一种考虑柴油发电机功率极限的动态无功补偿控制,后者利用了风机网侧变流器(WGSC)作为静止无功发生器(SVG)运行。最后在PSCAD/EMTDC上依据实例搭建了海上风电场黑启动模型,验证了所提方案及策略的可行性和有效性。
    • 优先出版
    • |
    • 当期目录
    • |
    • 专辑论文
    • |
    • 学术争鸣
    • |
    • 过刊浏览
      全选
      • 肖晋宇, 侯金鸣, 杜尔顺, 金晨, 周原冰, 康重庆

        优先出版日期:2020-08-03  DOI: 10.7500/AEPS20200407004

        摘要:目前,储能需求的研究多集中于特定应用场景中电化学电池等持续放电时间较短的储能装置的配置,缺乏对系统整体性储能需求规划的方法及经济性影响的研究。针对短时和长期2种不同类型储能的特点,建立了以系统综合成本最低为优化目标的量化分析模型和方法,从总量、结构和成本3个维度量化分析系统级储能需求,将储能规划嵌入电源规划的混合整数优化问题中统一求解。并以欧洲、全球和中国为算例,分析支撑能源清洁转型电力系统所需的储能种类、储能装机容量和可接受的储能成本。结果表明,仅依靠以锂离子电池为代表的短时储能无法满足未来高比例可再生能源场景的全部系统要求,长期储能将在2035年后的深度清洁转型中逐步发挥重要作用。

      • 温世杨, 余娟, 代伟, 杨知方, 杨高峰, 杨茂查

        优先出版日期:2020-08-03  DOI: 10.7500/AEPS20200329003

        摘要:随着负荷的增长与新能源的接入,电网运行的安全域不断减小。为此可充分挖掘电网的运行弹性空间,扩大电网运行安全域,实现资源的优化配置。文中提出水电库容弹性空间概念,并建立了考虑来水不确定性和风险成本的库容运行弹性模型;基于此提出了考虑库容弹性空间的经济调度模型,以用于评估考虑库容弹性后的电网运行效益。此外,基于KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件,推导了库容弹性与电网运行状态量之间的灵敏度关系,并提出了关键库容弹性的灵敏度辨识方法,进而在电力系统运行时优先利用关键库容弹性。最后,通过IEEE 30节点系统和某地区的实际电网验证了所提方法的有效性。仿真结果表明,所提方法能够在考虑水库防洪风险控制需求的基础上,有效利用水电库容弹性空间来灵活地调整库存水量,促进水电、风电消纳,降低电网运行成本。

      • 陈纬楠, 胡志坚, 岳菁鹏, 杜一星, 齐祺

        优先出版日期:2020-08-03  DOI: 10.7500/AEPS20200312005

        摘要:短期负荷预测是电网安全调度与平稳运行的基础,为进一步提升负荷预测的精度,提出了基于长短期记忆(LSTM)网络和轻梯度提升机(LightGBM)的组合预测模型。首先,根据LSTM网络和LightGBM模型的输入结构,将预处理后的负荷数据、温度数据、日期数据以及节假日信息分别输入2个模型中,通过训练得出各自的预测结果。然后,采用最优加权组合法确定权重系数,并得出组合模型的预测值。最后,采用实际负荷数据进行算例分析,结果表明所提方法能够有效结合2种模型的优点,在保留对时序数据整体感知的同时兼顾非连续特征的有效信息,与其他模型相比具有更高的预测精度。

      • 何乐彰, 何炳源, 徐俊杰, 谢义苗, 栗子豪

        优先出版日期:2020-08-03  DOI: 10.7500/AEPS20200220007

        摘要:近年来,故障指示器凭借其接入灵活性和经济性被广泛应用于配电网故障定位中。然而全覆盖式地故障指示器安装配置方案投资成本高,规划方案不精益。文中提出一种基于故障信息变量的配电网可靠性评估模型;进一步给出一种基于混合整数线性规划的可靠性约束的配电网故障指示器优化布点方法,将可靠性指标作为约束放入优化模型中,在满足可靠性要求的前提下降低故障指示器的投资维护成本。基于IEEE 53节点系统的算例仿真结果表明,所提方法兼顾了故障指示器布点的可靠性与经济性,可以精确获得不同可靠性要求下的布点方案。

      • 刘方蕾, 胥国毅, 王凡, 闫家铭, 毕天姝

        优先出版日期:2020-08-03  DOI: 10.7500/AEPS20200219006

        摘要:随着新能源的大量接入,系统惯量下降且分布不均的特征日益明显,系统频率响应呈现时空分布特性。提出了一种基于差值计算法的系统分区惯量评估方法。首先根据机组间频率响应特性相似程度对系统进行分区,并确定各区域的主导机组。在分区和主导机组选取基础上,提出了一种差值计算方法,测量扰动发生后区域间联络线上功率和主导机组频率,对各区域惯量水平进行评估,该方法所需测量数据较少,只须在区域间联络线和主导机组上测量数据,能够实现惯量评估的在线应用。在PSASP中建立了IEEE 10机39节点系统,验证了所提方法在系统不同运行情况下的正确性,并分析了扰动数据时间段的选取对惯量评估正确性的影响。验证结果表明,所提方法适用于含大规模新能源电力系统惯量评估,具有较高的精度。

      • 杨莘博, 谭忠富, 林宏宇, 德格吉日夫, 周凤翱

        优先出版日期:2020-08-03  DOI: 10.7500/AEPS20200218009

        摘要:为了兼顾系统经济和环境效益,对耦合清洁能源机组的园区综合能源系统的研究具有重要意义。首先,计及外部备用系统、用户和园区综合能源系统等三大主体,设计了各主体达成合作联盟的途径。然后,在考虑清洁能源不确定性的基础上,构建了独立和合作2种运营模式下的园区综合能源系统随机优化模型。进而为稳定三方合作,体现不同主体对联盟收益的贡献,构建了基于改进Shapley值法的收益分配模型。最后,选取中国北方某一工业园区为对象进行仿真分析,验证了所提模型的有效性。

      • 杜晓丽, 梁开荣, 李登峰

        优先出版日期:2020-08-03  DOI: 10.7500/AEPS20200212007

        摘要:电力行业作为中国优先纳入碳交易体系的行业,已成为实现碳减排的重要主体。区块链作为一种新兴的分布式账本技术能够有效解决碳交易体系中的数据安全、运行效率等问题。基于区块链技术,文中在构建电力行业碳交易体系整体框架的基础上,构建了碳配额成本决策模型、碳减排奖惩模型和碳交易匹配模型,并引入减排努力值指标,作为上述3个模型子系统的流程推进与联系桥梁,以实现安全、高效的碳交易。通过算例分析验证了该碳交易体系的有效性,并给出仿真设计,说明采用区块链组织碳交易体系能够节约成本、提高效率、增加效益。

      • 陈修鹏, 李庚银, 周明, 夏勇

        优先出版日期:2020-08-03  DOI: 10.7500/AEPS20200116012

        摘要:针对区域能源网热电耦合、多元主体的特点,基于产能、用能的时空互补性,提出一种含多买方多卖方的区域能源网分布式交易市场框架和基于供需互动的热电价格联合出清策略。首先,建立了由能源交易平台、多能源微网和智能用户构成的区域能源网热电共融市场框架和交易机制;其次,分析并建立了多能源微网和智能用户以追求自身利益最大化为目标的热电价格耦合响应模型;之后,提出以区域能源供需平衡为目标的热电价格联合出清策略,该策略既可以实现能源供应侧资源的优化分配和能源需求侧能量的合理消费,又可以保护市场参与主体的隐私;最后,在由3个能源微网和6个智能用户构成的区域能源网上对模型进行仿真,验证了该交易策略在提高新能源消纳水平、需求侧资源灵活性以及热电互补能力等方面的优势。

      全选

      2020年第44卷第15期

        >区块链技术在电力系统中的应用
      • 蔡元纪,顾宇轩,罗钢,张轩,陈启鑫

        2020,44(15):1-9, DOI: 10.7500/AEPS20200222003

        摘要:中国可再生能源规模的快速增长使得财政直补的压力增加,可再生能源配额制度(简称配额制)和可交易绿色证书(简称绿证)能够以市场化的方式对可再生能源进行补贴,或成为支持其产业发展的重要手段。中国绿证市场尚处于起步阶段,仍缺乏流通机制的系统性设计。文中提出绿证的双边交易机制,并根据配额制的需要设计了涵盖核发、交易、核查的绿证流通全生命周期。在绿证的全生命周期中,不同主体需要追踪并异步更新其状态。随着绿证市场规模增长,数据账本的一致性和安全性问题亟待解决。为此,文中提出了基于超级账本Fabric1.1的绿证交易平台解决方案,搭建了区块链底层网络环境和应用环境,开发了绿证交易必需的功能和接口,并依托中国珠海市“互联网+”智慧能源示范项目开展了实地验证。目前,共有十余家新能源发电企业和三十余家电力用户注册参与,完成模拟交易一百余笔,验证了平台的实用性和完备性。

      • 秦金磊,孙文强,李整,朱有产

        2020,44(15):10-18, DOI: 10.7500/AEPS20191218003

        摘要:相对于传统电力市场,微电网准入门槛低、用户个体趋利性强、分布式电能设备产能不稳定等问题可能使得微电网交易陷入信任危机。为此,文中提出了适用于微电网电能交易区块链的信用共识机制。首先,分析常用的共识机制及其在微电网应用场景中的缺陷。同时,设计了微电网电能交易区块链账户节点属性,改进了基于区块链的微电网电能交易流程。然后,建立微电网节点信用值评定机制,完成了节点信用值的公开、公平评定。最后,提出了基于信用证明的共识机制(PoCS),实现信用值影响共识过程,经济因素激励用户节点维护信用值。仿真结果证明,所提出的适用于微电网电能交易区块链的信用共识机制及微电网电能交易的智能合约能够以经济收益激励信用高的节点,抑制微电网内的节点失信现象。

      • >学术研究
      • 范帅,郏琨琪,王芬,王治华,杨林,何光宇

        2020,44(15):19-27, DOI: 10.7500/AEPS20191107001

        摘要:随着高比例新能源的渗透,发电侧调节能力大幅减弱,仅依靠常规可控电源的调控方式将产生大量弃风弃光。为此,提出以“可调”满足“不可调”的电力平衡方式,协调大规模的需求侧资源参与需求响应(DR)。首先,分析了当前各类DR机制在大规模DR中存在的局限性,特别是基线负荷面临的诸多问题;接着,提出了负荷准线的概念、模型、响应效果评价指标以及基于准线的DR实施方案;将可以有效平抑系统内不可控波动的理想负荷曲线形状定义为负荷准线,各用户在激励作用下,根据自身偏好自主地调整自身用电方式使其负荷形状趋近准线,从而实现可调资源与不可调资源的实时平衡。相比现有的DR机制,负荷准线简单易行,适用于大规模推广,从根本上提升系统调节能力,极大促进新能源的消纳。基于构建的测试系统,算例分析表明所提机制可有效降低高比例新能源电力系统的弃风弃光量。

      • 郭昆健,高赐威,林国营,卢世祥,冯小峰

        2020,44(15):28-35, DOI: 10.7500/AEPS20190726002

        摘要:需求响应是售电商应对现货市场风险的重要工具,但已有研究中的售电商均采取电价型需求响应策略,无法根据变化的实际情况灵活实施需求响应,缺乏关于激励型需求响应的深入研究。针对此,构建了单一售电商与多个用户之间的激励型需求响应主从博弈模型,其中售电商在现货市场电价高于售电价格的时段,制定需求响应补贴策略以减少其售电损失,而用户根据售电商制定的补贴价格决定相应时段的响应量以获取额外收益。通过分析给出了博弈模型的求解方法,算例表明,售电商及用户均可通过需求响应而获益。此外,文中分析了现货市场价格波动对售电商的补贴价格制定、用户响应量和各自需求响应收益的影响以及不同类型的用户加入需求响应项目时对售电商需求响应收益的影响。

      • 肖勇,吴昊文,王宗义,王岩

        2020,44(15):36-43, DOI: 10.7500/AEPS20191203006

        摘要:需求响应(DR)常态化的发展依赖于高可靠性的信息交互,尤其是在无线传输应用中。为了提升当前DR中可中断负荷控制的通信信道质量,设计了一种基于信噪比和信道增益的自适应空时预编码策略。所提策略结合DR通信需求,在提高信息传输可靠性的同时自适应规避编码引入的额外计算开销。首先,基于中国DR信息交互规范,结合实际信息传输和控制的频度要求,规定DR不同时段传输的通信服务等级。然后,引入可以优化提升信道增益且DR终端计算开销更低的Alamouti编码技术。在此基础上,利用自适应预编码机制的Alamouti编码策略优化信息传输质量。仿真实例验证了所提算法的有效性。

      • 肖峻,李航,王博,宋晨辉

        2020,44(15):44-51, DOI: 10.7500/AEPS20200210003

        摘要:分布式电源(DG)的大量接入对配电网的安全运行和输电系统的合理利益带来了挑战。为了在消纳DG的同时保障配电网的安全、效率以及输电系统的利益,文中提出了一种城市配电网DG接入的综合匹配评价与改善方法。首先,提出了包含负荷与DG匹配、净负荷与馈线容量匹配以及输配匹配的综合匹配评价指标,能从总量上评价配电网DG接入的综合匹配水平。其次,分析了综合匹配的影响因素,以找到制约综合匹配的主导因素。再次,通过综合匹配评价指标与影响因素指标间的敏感性分析,找到高性价比的改善因素,指导负荷或DG功率曲线的改善,以达到更高的综合匹配水平。最后,通过算例验证了所提方法并得出规划建议:要达到较高的综合匹配水平,需保证能量匹配度为正且净负荷曲线趋于平稳。

      • 金伟超,韩畅,杨莉,林振智,高强,应国德

        2020,44(15):52-61, DOI: 10.7500/AEPS20191015009

        摘要:构建抗灾型骨干网架并对其进行差异化加固,可以保障极端灾害下电网安全运行和重要负荷供电。在此背景下,提出一种计及多阶段抗灾性能的骨干网架多目标优化模型。该模型定量评估了电网中节点和线路的拓扑和运行重要度,并提出基于核主元分析的综合评估方法。在满足投资限制的基础上,以最大化网架生存性、抗毁性和系统可恢复性为目标对抗灾型骨干网架进行优化。然后,采用嵌入图论修复策略和档案学习策略的改进全面学习粒子群优化算法求解优化模型,以扩大可行解空间。最后,某区域电网仿真算例验证了该模型的有效性。

      • 王洁,许昌,韩星星,辛子扬,薛飞飞,李林敏

        2020,44(15):62-69, DOI: 10.7500/AEPS20191024006

        摘要:平坦地形风电场微观选址的优化研究中,常采用带有随机量的元启发式算法,这些算法难以达到全局最优,优化效率较低,且通常需要通过划分网格、增加约束才能得到稳定解。针对这些问题,文中提出了一种专门针对平坦地形风电场微观选址的高效且有稳定优化解的元启发式算法——风力机尾流排斥优化算法。参考范德华力原理,提出了风力机尾流排斥力的概念,用于描述风力机在尾流作用下的相互影响:2台风力机之间尾流作用越大,风力机尾流排斥力也越大。在算法优化过程中,风力机会在风力机尾流排斥力的作用下向使尾流减小的方向不断移动,直到达到最优解。仿真结果表明:风力机尾流排斥优化算法不需要网格约束,优化效率高,能得到确定的优质解,且优化结果符合实际工程要求。

      • 李生虎,蒋以天

        2020,44(15):70-76, DOI: 10.7500/AEPS20190912001

        摘要:双馈感应发电机(DFIG)与同步发电机(SG)间动态交互,影响系统阻尼振荡能力。由于系统状态矩阵由SG和DFIG参数决定,推导振荡模式对受控参数灵敏度的难度增加。针对含DFIG的电力系统,为量化无功调节对阻尼振荡的控制效果,提出阻尼比对SG无功出力灵敏度的解析表达。引入最小阻尼比约束,提出基于无功优化的振荡稳定约束最优潮流(OSC-OPF)模型。根据OSC-OPF拉格朗日乘子,提出稳定约束下网损对SG无功容量的灵敏度。仿真结果证实,所提模型有助于降低风电系统网损并改善其阻尼振荡能力。

      • 涂春鸣,谢伟杰,肖凡,兰征

        2020,44(15):77-86, DOI: 10.7500/AEPS20190917002

        摘要:虚拟同步发电机(VSG)技术作为支撑新能源消纳的新技术,其单机运行相关问题得到了广泛探讨,但目前鲜有文献从系统层面出发来综合分析多VSG并联系统的运行特性。基于此,文中通过建立多VSG并联系统全阶模型,明晰考虑系统延时下控制参数对VSG运行特性的作用规律。首先,简析VSG的运行原理及其并联方式,指出在综合建模时需考虑线路和负载参数。然后,对VSG单机模型进行延时修正,基于此建立多VSG并联系统的全阶小信号状态空间模型。接着,采用参与度分析法,甄别不同控制参数与高、低频稳定性之间的对应关系,并通过特征值轨迹分析各参数对系统高、低频稳定性的影响趋势及阈值。最后,仿真结果验证了理论分析的正确性。

      • 宋军英,崔益伟,李欣然,钟伟,邹鑫,李培强

        2020,44(15):87-94, DOI: 10.7500/AEPS20191016008

        摘要:为了改善目前负荷建模中聚类方法相似度衡量不准确及聚类结果质量较差的问题,综合运用k-means及熵权法原理,提出一种基于欧氏距离与动态时间弯曲距离的日负荷曲线聚类方法。首先,采用欧氏距离与动态时间弯曲距离分别衡量日负荷曲线的整体分布特性、局部动态特性与整体动态特性。然后,引入熵权法自适应配置3种特性的权重系数。最后,采用k-means聚类算法,以所提相似度衡量方法为依据,对用电日负荷曲线进行聚类。算例对某省区电网典型用户的日负荷曲线展开聚类分析,结果表明所提方法相似度衡量指标合理,且在聚类质量、鲁棒性等方面具有一定的优越性,可以真实反映该地区的用户用电特性,满足在线负荷建模的应用需求。

      • 周宁,张章,梁涛,王颖,袁博,吴浩

        2020,44(15):95-102, DOI: 10.7500/AEPS20200316007

        摘要:针对目前实际投运的统一潮流控制器(UPFC)及其采用的故障控制策略,基于电网络理论推导了UPFC近端母线短路电流的计算方法。使用UPFC串联线路对故障母线的转移导纳描述了UPFC的近端母线,由于UPFC串联侧在近端母线故障时立即被旁路保护,导致故障母线的戴维南等值电势发生突变,进而对短路电流的计算结果产生影响,计算结果的相对变化与UPFC故障前运行电压和电流分布系数有关。在IEEE 9节点系统中,研究了运行条件变化以及UPFC参数变化对短路电流的影响,并使用PSCAD对计算结果进行了仿真验证;在IEEE 118节点系统中,分析了UPFC对大规模电网短路电流的影响。结果表明,UPFC对其两侧母线短路电流的影响相反,且对近端母线短路电流的影响随着电气距离增大而减小。

      • >研制与开发
      • 贾科,杨哲,魏超,郑黎明,李彦宾,毕天姝

        2020,44(15):103-111, DOI: 10.7500/AEPS20190630001

        摘要:新能源电源均直接或间接通过电力电子装置并网,其故障电流幅值受限、相角受控、谐波含量高、波形非线性度强,与传统同步电源有着明显区别。传统比率制动式差动保护的动作性能面临挑战。为解决该问题,文中提出了基于斯皮尔曼等级相关系数的送出线路纵联保护方法。当正常运行或者区外故障时,流过送出线路的是穿越性电流,因此两侧电流波形完全相反。当发生区内故障时,两侧暂态电流波形存在巨大差异,因此可以利用斯皮尔曼等级相关系数量度两侧电流波形的相关程度,从而区分区内、区外故障。该方法适用于各类新能源场站,且具备较好的抗过渡电阻和抗噪声能力。同时,与现有基于新能源故障特征的保护相比,该方法在新能源弱出力以及重合于永久性故障时也表现出了较好的动作性能。仿真结果和现场录波数据均证实了该方法的有效性。

      • 赵成勇,吕煜

        2020,44(15):112-119, DOI: 10.7500/AEPS20200218006

        摘要:在模块化多电平换流器(MMC)组建的多端柔性直流输电系统中,准确定位直流侧双极短路故障位置是确保快速功率恢复的重要举措。针对目前故障测距存在的问题及获取架空线路参数的困难,文中提出了一种基于架空线路简化R-L模型的柔性直流电网双极短路故障定位方法。通过预设双极短路故障试验可反推出架空线路故障态下的单位电阻和电感值,从而得到R-L线路模型。在此模型的基础上推导故障定位公式,代入故障线路两端的实测电压和电流数据即可较为准确地计算出故障位置。通过PSCAD/EMTDC中的四端柔性直流系统验证了所提定位算法的有效性。仿真结果表明,所提定位算法具有很高的精度和可靠性,几乎不受过渡电阻和系统传输功率的影响,同时这也证明了简化R-L模型具有很高的精度。

      • 谢惠藩,谭波,刘洪涛,刘湃泓,宋阳,徐光虎

        2020,44(15):120-126, DOI: 10.7500/AEPS20200118002

        摘要:为解决高压直流输电工程常规接地极未能建成时直流双极投产问题,提出站内深井接地极和站外简易接地极的非常规接地极运行方案,并对接地极电气性能、人身安全、接地极发热、变压器直流偏磁和转移电位开展研究。主要结论如下:站内深井接地极方案具备技术可行性,但需采取隔离措施避免站内接地网感应较高的直流电位危及设备和人身安全;站外简易接地极方案在单极大地运行方式下跨步电压和接地极温升难以满足要求,应采取不平衡电流控制措施以保障接地极附近的设备和人身安全。

      • 熊飞,聂川杰,李骏驰,严冬,陈晓雷

        2020,44(15):127-138, DOI: 10.7500/AEPS20191204003

        摘要:在电力电子变压器(PET)中,当级联H桥(CHB)和双有源桥(DAB)变换器的动态响应特性差异较大时,高、低压直流母线电压容易出现大幅波动。为解决此问题,文中提出了一种基于PET内部能量流动的协调控制策略。该策略由基于直流母线能量总和调节的CHB控制和基于直流母线能量协调的DAB模型预测控制这2个部分组成,能够将PET直流母线储能总量的波动定量地分配给高、低压直流母线共同承担,以使所有直流母线能量的相对偏差的平方和达到最小。该策略简化了PET闭环控制系统和控制参数设计的复杂性,能够提升直流电压的动态响应性能,并且通过补偿控制的方法有效抑制了DAB中的二次功率传输。理论分析表明,所提控制策略对于电路参数的不一致有较强的鲁棒性。仿真结果验证了所提控制方法的正确性和有效性。

      • 李明,张兴,郭梓暄,马铭遥,李飞,赵为

        2020,44(15):139-147, DOI: 10.7500/AEPS20200120003

        摘要:随着新能源装机容量和渗透率的增加,电网逐渐呈现出较大等效电网阻抗的弱电网特性,此时常规强电网下设计的并网逆变器比例-积分(PI)参数往往会引起系统谐振等不稳定问题。针对弱电网下如何优化设计并网逆变器PI参数的问题,常规方法往往需要近似处理或反复试凑,而且无法结合多个性能指标进行参数整定。因此,文中基于D分割法得到了弱电网下的并网逆变器同时满足相角裕度、幅值裕度、电流环带宽和短路比等多性能指标下的PI参数稳定域,并通过图形可视化地表现出来,从而快速、准确地获取弱电网下的PI参数,避免了反复试凑。最后,得出了弱电网下的并网逆变器即使将锁相环带宽设置得很低,其PI参数也需要合理进行设计和选取才能使其稳定、高效运行的结论,并基于30 kW实验平台验证了该设计方法和结论的正确性。

      • 杨兴武,徐依明,杨帆,王涛,杨帅,薛花

        2020,44(15):148-155, DOI: 10.7500/AEPS20191205003

        摘要:模型预测控制易于协同控制多个参量,在模块化多电平换流器控制中体现出显著的优势,但传统的有限状态模型预测控制方法的权重因子难以精确设计,需要依赖大量的仿真和实验测试。文中提出一种有限状态分层模型预测控制方法,通过逆向预测交流电压以及桥臂内部不平衡电压降计算上/下桥臂导通子模块数,实现交流电流控制和环流抑制。所提方法不仅省去了权重因子的繁杂设计过程,且无须循环计算所有开关状态,简化了循环预测次数,还可确保2N+1电平输出;同时,提出了一种基于预测分组排序的子模块电容电压平衡控制方法,可有效降低电压排序次数和开关频率,从而降低控制器的计算量。最后,搭建了模块化多电平换流器平台,验证了所提方法的正确性和有效性。

      • 邹同华,高云鹏,伊慧娟,徐长宝,夏睿,吴聪

        2020,44(15):156-162, DOI: 10.7500/AEPS20191231003

        摘要:针对传统风电机组风速-功率异常运行数据处理清洗时间长、模型复杂的问题,提出一种基于Thompson tau-四分位法和多点插值的异常数据处理算法。首先,对切入风速与切出风速间等于或小于零的异常功率数据点予以剔除,通过划分风速区间,采用Thompson tau-四分位法对异常运行数据进行分段精细化清洗,降低异常点辨识的模型复杂度;然后,通过四点插值细分算法对清洗后的异常数据进行重构,获得完整的风速-功率有效数据;最后,以风电机组实际风速-功率数据为算例进行对比分析。结果表明所述方法实现简单、效率更高,尤其在临近风电场数据缺失、异常、不可用情况下,所提出的重构方法能有效提高重构数据质量,且重构效果更优。

      • 陈强,王建,熊小伏,王强钢,龙毅

        2020,44(15):163-171, DOI: 10.7500/AEPS20191214007

        摘要:大规模风电集中并网时,送出通道发生N-1故障,可能会导致输电线路和升压变压器过载,而现有的过负荷保护和稳定控制策略无法适应这种短时潮流过载,需要切除大量风电机组,不利于风电消纳。论文分析了电力设备安全过载能力的关键参数及安全边界,确定了送出线路和变压器的长时过载区域与短时过载区域。依据设备的安全过载能力,提出了适应风电场集群并网的输电通道紧急过载运行策略,包括基于长时过载区域的重载告警和基于短时过载区域的风电切机与设备温升越限跳闸。测试结果表明,所提紧急过载运行策略具有可行性,能够充分挖掘输电通道的过载能力,在保障输电通道安全运行的前提下,提高风电外送能力。

      • >工程应用
      • 岳涵,邵广惠,夏德明,孙铭泽,刘洋,王克非

        2020,44(15):172-179, DOI: 10.7500/AEPS20200304004

        摘要:直流闭锁等扰动引起的送端电网过电压,已成为限制直流输送能力和新能源消纳的主要约束。基于±800 kV扎鲁特—青洲(简称鲁固)特高压直流弱送端电网,结合扎鲁特换流站调相机工程和东北电网系统保护建设,提出了协调换流站滤波器(电容器)、调相机及换流站近区同步机组的过电压抑制策略。一方面,电网稳态运行时,充分利用换流站及其近区调相机和同步机组补偿阀组消耗无功,减少滤波器(电容器)的投入量,从而降低直流闭锁滤波器(电容器)滞后切除引起的暂态过电压。另一方面,调相机和同步机组无功输出增大,为抑制直流闭锁潮流大规模回退引起的稳态过电压提供了充足的回降无功备用。最后基于鲁固特高压直流送端电网验证了策略的有效性。

      • 王珍珍,孙丹,温树峰,王永福,卜强生

        2020,44(15):180-183, DOI: 10.7500/AEPS20191128005

        摘要:首先结合标准对IEC 61850控制模型的定义和实现进行研究,对比了实际应用与标准定义,说明了对其测试的必要性;其次将IEC 61850-7-2和IEC 61850-8-1第2版中控制模型部分内容与第1版进行分析比对;然后着重分析IEC 61850-10第2版相对于第1版有较大差异的测试用例,剖析测试的新要点;最后通过工程应用中的探索,针对典型问题,讨论了相关测试要求及解决方案。