半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 在配电网状态估计中,量测装置配置不齐全,通常引入伪量测来满足系统的可观性要求。考虑到量测数据有一定的误差以及伪量测与真实值之间可能存在偏差,配电网状态估计的量测和伪量测存在不确定性,这会影响配电网状态估计的准确性。文中提出了配电网状态估计的全局灵敏度分析方法,辨识影响状态估计精度的关键(伪)量测不确定性因素及其位置;利用稀疏多项式混沌展开计算全局灵敏度指标,以提高全局灵敏度分析的计算效率;建立了基于不确定性因素重要性排序的量测装置布点方法。采用IEEE 33节点配电网进行仿真,通过与常用方法进行比较,验证了所提方法的有效性。该方法克服了传统状态估计灵敏度分析方法的不足,能有效评估(伪)量测不确定性因素的交互作用对状态估计的影响;此外,基于全局灵敏度分析的量测装置布点方法能显著提高配电网状态估计精度。
    • 电池储能系统具有建设周期短、响应速度快、应用模式多样等显著优点,近年来建设规模不断扩大,在国家和地方政府的推动下,得到越来越广泛的应用。江苏镇江百兆瓦级储能电站自2018年7月投运以来,已参与电网调峰、调频、应急响应等多种辅助服务功能。针对江苏百兆瓦级电池储能电站,从其结构特点入手,研究分析储能电站在不同应用模式下的运行控制策略,并针对电站的响应指标和目前的运行情况进行测试分析,探索电网侧大规模储能电站的应用价值。
    • 当极端灾害引起大停电事故时,可协同多种电源和储能快速恢复重要负荷,提升配电网韧性。首先探讨多源协同故障恢复对配电网韧性的提升作用,然后以最大化负荷的加权供电时间及最小化总网损为目标,以各时段负荷状态、电源输出功率及线路投运状态为优化变量,考虑有限能量约束、运行约束和拓扑约束等,将多源协同的配电网多时段负荷恢复问题建模并松弛为混合整数二阶锥规划模型,并利用商业优化软件求解,得到最优恢复策略。最后,通过改进IEEE 13节点和IEEE 123节点配电系统标准算例和仿真验证了所提方法的有效性和优越性。
    • 在电力系统电磁暂态离线和实时仿真中,以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为代表的全控型电力电子器件常采用理想开关模型。IGBT器件在交直流变换器、直流断路器中获得了广泛的应用,器件的运行状态会对系统暂态过程产生影响,而系统的暂态过程也会增加器件的电压、电流应力,严重时可能造成器件损坏,进而影响整个设备及系统的安全可靠运行。基于理想开关模型的电磁暂态仿真无法准确模拟暂态过程中该器件的特性及其受到的应力。研究系统电路、器件及其控制之间的动态相互作用,就对电磁暂态仿真中IGBT准确建模提出了更高的要求。近年来,多种IGBT详细模型和解耦方法被提出,并被应用在离线及实时电磁暂态仿真中。得益于高性能计算设备的快速发展,详细模型可高效应用于含有大量IGBT器件的交直流系统仿真中。文中对不同类型建模方法进行归纳,分析其功能、计算复杂度和准确度,并详细介绍了系统解法、并行算法与仿真平台等方面内容。另外,还举例介绍了IGBT详细建模的应用场景,分析了在建模、系统解法、并行算法及应用领域等方面的难点与限制,并提出了相应的建议。
    • 随着可再生能源发电技术的成熟及安装运行成本的不断降低,分布式发电得到了快速的发展,并由此产生了大量的电力产消者。然而分布式发电由于容量小、波动性大、分布零散等特点,并不适合参与现行的电力市场。针对此问题,文中结合国外电力零售市场研究和中国分布式电力交易的实际情况提出了一种配电网层面下的分散式电力市场模式,并分别从市场定义、参与主体、交易方式、时间尺度、出清方式等方面进行了分散式电力市场的框架设计。然后,针对分散式电力市场交易平台难以建立的问题,研究了将区块链技术应用于分散式电力市场构建的可行性及交易实现流程。最后,分别从政策法规和市场建设要点2个方面分析了构建分散式电力市场需要注意的问题。
    • 气候变化已成为人类可持续发展面临的核心挑战,低碳能源转型已成为减缓气候变化的关键举措。碳减排是能源转型的关键效益之一,若能对其进行货币价值化评估,将有助于在统一货币量纲下,对不同能源转型目标和路径进行成本效益分析。分析了国际主流碳排放货币价值化评估方法,认为碳排放社会损失更适用于长期能源转型问题的评估。进而,对碳排放社会损失评估模型中社会经济、气候变化、损失评估、结果折现各子模块进行了详细介绍,并明晰了评估模型的不确定性来源。最后,选择典型评估模型对中国碳排放社会损失进行了试算,并对折现率这一关键参数进行了灵敏度分析,为能源转型方案碳减排效益货币价值化提供了评估思路。
    • 随着直流变流技术的发展,以及直流配电应用需求的增加,直流配电系统得到了广泛的重视与发展。中国国家标准GB/T 35727—2017《中低压直流配电电压导则》的制定,明确了直流配电的电压等级这一供电模式的核心要素,对直流配电的发展具有重要意义。介绍了标准制定的背景,对中压直流标称电压、低压直流标称电压、允许电压偏差范围等参数的选择依据进行了分析说明。提出以负荷距为指标的直流配电系统供电模式分析方法,将电压等级、允许偏差、线路参数、输送容量等进行联动,为直流配电系统供电模式的分析设计提供支持。
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      • 马瑞, 刘振磊, 贺平平, 禹海峰

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20190217002

        摘要:针对传统连续潮流方法难以适应大规模风电接入交直流互联系统的实际情况,提出了一种含风电交直流系统概率连续潮流计算方法。该方法在兼顾常规机组调频特性和负荷电压频率静特性基础上,进一步考虑风电出力随机性、直流控制方式和频率波动偏差约束,建立考虑电源调频和负荷电压频率静特性的含风电交直流系统概率连续潮流方程;通过其修正方程的雅可比矩阵,推导能反映频率波动、风电出力和控制方式等因素的负荷裕度灵敏度指标;基于统一迭代法,结合蒙特卡洛方法和预估-校正方法获取系统N和N-1状态时多场景潮流解和负荷裕度。最后,修改的IEEE 39节点系统算例仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

      • 安海清, 李振动, 岳娜, 华回春, 陈军法, 张国亮

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20190613006

        摘要:闪变包络线检测是分析电压波动与闪变的关键。IEC推荐的平方检测法在闪变低频段的包络线提取误差较大,不适合风力发电并网产生的电压闪变包络线提取。文中针对风电并网引起的电压闪变问题,提出了基于稀疏复原算法的闪变包络线提取方法。以电压闪变信号的极值点作为观测序列,根据闪变包络线低频段较平稳的变化特性,构造变频宽的离散余弦变换基,利用正交匹配追踪算法还原出最佳闪变包络线。通过对单一频率闪变、复合频率闪变、基波频率变动、谐波及噪声影响的电压闪变信号进行分析,表明了该算法提取闪变包络线的准确性。最后,通过对张北柔直电网中新能源风电场实测的电压波动信号进行分析,进一步验证了所提算法提取风电并网引起的电压闪变包络线的可行性与有效性。

      • 王灿, 杜船, 徐杰雄

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20191021006

        摘要:随着直流输配电系统的发展,直流系统对故障时故障电流抑制和清除的要求增加,采用直流断路器能够很好的解决清除直流故障时快速性、稳定性和经济性的问题。本文论述了直流断路器的发展现状,对近年来国内外提出的直流断路器拓扑进行归纳总结。在此基础上,就机械式、Z源结构、组合式、级联模块、器件组合型直流断路器拓扑以及直流断路器测试电路进行了详细讨论。文章论述了各个方面的拓扑原理、使用优点以及面临的主要问题,对同一方面所涉及的文献进行了归纳对比。最后,提出了直流断路器未来可能的发展方向及相关问题。

      • 杨玉莲, 齐林海, 王红, 苏林萍, 徐永海

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20190605007

        摘要:传统的数据缺失重构技术大多依赖数理统计方法和先验知识结合机理分析构建数学模型,但是配电网量测数据具有高维、时变、非线性特征,复杂度高、表征难度大,难以保证高精度重构。该文提出一种利用无监督生成对抗训练方式自主提取数据特征并结合双重语义感知重构约束实现数据缺失重构的方法。其中,基于2D-CNN(二维卷积)的重构模型和量测数据二维灰度图像化训练增强了模型泛化能力和稳定性。该方法无需先验知识的分布假设与显式物理建模,在保证数据特征提取最大化同时,有效提高了重构数据的精确性。利用实测数据验证了该方法在重构缺失数据上的有效性。

      • 程鑫, 许亮, 周姝灿, 刘正超, 林勇, 龚贤夫

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20190717008

        摘要:大规模新能源接入电网使得电源出力的不确定性超过了负荷需求的不确定性,电力系统概率潮流加大了运行部门的管理难度。针对这一问题,提出了一种基于新能源出力保证率轨迹灵敏度分析的储能配置方法。首先根据新能源出力的不确定性,建立了受考核元件的概率潮流越限方程。其次,以新能源出力保证率作为参数改变量,建立概率潮流的轨迹灵敏度分析模型。然后提出了使得概率潮流不发生越限储能容量配置策略,针对轨迹灵敏度较小的元件相关节点,计算储能功率需求和储能能量需求。最后,在我国南方某半岛地区实际电力系统进行了算例仿真,验证了所提方法的有效性,可为电网公司开展储能规划提供参考。

      • 蒋轶澄, 曹红霞, 杨莉, 费凡, 李晶, 林哲敏

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20190602001

        摘要:随着中国可再生能源市场的不断扩大,现有的固定电价制度(FIT)造成可再生能源补贴压力逐渐增大,可再生能源配额制(RPS)成为中国当前可再生能源制度转型的目标机制。首先,论述了政府补贴型、市场导向型2 类可再生能源激励制度的实施情况,并针对制度转型涉及的FIT 和RPS 机制展开比较分析。然后,综述了近年来RPS 机制总体框架、核心要素以及配套措施等方面的研究。接着,根据RPS 机制在各国实施情况和研究分析,综述了RPS 机制对市场主体行为以及电力市场和绿证市场整体表现的影响。最后,分析表明中国应分阶段地推进RPS 机制的实施,可考虑采用FIT-RPS 并行的双轨制,按发电企业类型和可再生能源种类差别性实施FIT 或RPS 机制,同时注意惩罚措施、碳排放交易等相应配套措施的建设。

      • 吴杭飞, 杨晓东, 张有兵, 杨宇, 潘红武, 黄晓明

        优先出版日期:2020-02-14  DOI: 10.7500/AEPS20190521001

        摘要:考虑到户用负荷的多样性、丰富性及用电随机性带给户用多微网系统互联运行的极大挑战, 对此提出一种基于事件驱动机制的自动需求响应策略。采用事件驱动机制,将户用微网的运行状况划分为不同的事件。根据事件驱动信号,结合价格激励与调度潜力引导负荷完成自身用电优化,以此实现自动需求响应。在此基础上,将能级概念引入能量共享模型中,通过对多微网系统中各个子微网的能级计算,决定微网间的交互功率,降低了网间与网内的耦合性,使得能量共享模型具有较低的复杂性。以某一户用多微网系统为例进行仿真分析,仿真结果表明所提算法能够有效降低户用多微网系统的运行成本,提高优化效率。

      • 肖白, 梁雪峰, 姜卓, 牛湘智, 牛强, 李介夫

        优先出版日期:2020-02-14  DOI: 10.7500/AEPS20190521008

        摘要:针对若直接使用元胞负荷实测数据中的年最大值进行城市电网空间负荷预测,则极有可能将测量、通信等误差造成的随机波动带入预测结果,而导致预测精度降低的问题,提出一种利用互补集合经验模态分解和游程检验技术确定元胞负荷合理最大值的方法。该方法通过分析I类元胞历史负荷数据,结合互补集合经验模态分解技术将各I类元胞负荷序列分别进行分解,每个I类元胞得到一组本征模态分量,采用游程检验技术对每个本征模态分量进行随机性检验,建立识别其中高频分量的判据,剔除刻画元胞负荷随机波动性的高频本征模态分量,对余下表征元胞负荷规律性与趋势性的本征模态分量进行重构得到主体分量,将主体分量最大值作为I类元胞负荷合理最大值,最后利用该合理最大值进行基于I类元胞的空间负荷预测,并通过网格化技术得到基于II类元胞的空间负荷预测结果。工程实例表明了该方法是正确有效的。

      • 龚锦霞, 刘艳敏

        优先出版日期:2020-02-14  DOI: 10.7500/AEPS20190321010

        摘要:针对智能电网和能源互联网中新一代人工智能建设,实现高比例可再生能源及时有效接入电网的问题,本文基于深度学习中的深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)方法进行主动配电网优化运行建模和求解。利用深度强化学习的快速数据处理优势,在优化变量连续变化环境下快速处理配网运行信息,直接给出高回报的优化方案。首先,构造了含多微网主动配电网优化模型的DDPG回报函数,使配电网的节点电压总偏差和线损最小,以及微网功率调节量变化尽可能地小以减小对微网运行的影响,同时维持联络线功率平衡以减小对配电网的影响。接着,分析了主动配电网优化控制的DDPG样本数据处理、回报函数设计、模型训练和学习过程。最终通过改进IEEE14节点算例仿真比较验证了DDPG方法的有效性和优化性能优势。

      • 杨娜, 刘敦楠, 刘明光, 叶彬, 马静, 李霄彤

        优先出版日期:2020-02-13  DOI: 10.7500/AEPS20190118007

        摘要:输配电价改革环境下电网企业的盈利方式发生变化。提升电网企业精准投资能力对电网企业未来发展具有重要意义。文中首先基于Logistic模型针对人均用电量指标分析地市发展阶段,并引入地市经济与电网发展的适应性进行结果修正。其次对输配电价动态调整机制进行分析,构建电网投资规划策略的评估模型及流程,以全部新建、全部扩建以及新建扩建并行三种典型模式设计电网差异化投资策略。最后,选取4个典型地市进行测算分析。结果表明:处于后快速发展阶段的地市应采取全部新建投资策略,处于饱和增长发展阶段的地市应采取全部扩建模式,处于快速增长发展阶段的地市其最优投资策略应进行具体分析。文中提出的考虑输配电价核定和地市发展阶段的电网差异化投资策略,可以在传统投资决策基础上,为省级电网在各个地市之间进行资源优化进行提供参考。

      • 李曼, 王冰, 曲立楠, 唐桢

        优先出版日期:2020-02-13  DOI: 10.7500/AEPS20190603011

        摘要:传统的光伏并网逆变器高电压穿越控制策略以削减有功功率为代价提高无功输出,难以平衡网侧电流和直流母线电压、抑制故障切除后电流和电压突变带来的暂态冲击。本文在分析高电压暂态功率特性的基础上,提出一种维持有功功率输出不变调整无功电流参考值的高电压穿越控制策略。首先,以小信号模型分析高电压暂态功率特性,得出高电压期间有功功率不变、网侧无功冗余是抑制电压恢复的关键的结论;而后,依据电网电压骤升幅度给出一种估算无功电流参考值的方法;在此基础上结合有功电流控制,讨论3种不同电网电压骤升幅度下并网逆变器的控制能力,分别给出相应的高电压控制策略;最后,仿真和实验验证本文所提控制策略的有效性。此控制策略根据电压骤升幅度自适应调节有功无功电流参考值,无需削减有功功率,快速、稳定地改善系统电压和电流。

      • 胡静哲, 王旭, 蒋传文, 丛昊

        优先出版日期:2020-02-13  DOI: 10.7500/AEPS20190611005

        摘要:考虑到碳排放重灾区居民的环境诉求,提出基于区域碳排放均衡性的综合指标碳排放权分配方案,以中国现行的基准法分配方案和发电厂所在区域的碳排放量为标准,根据熵值法进行碳配额分配。为了研究碳价对电力系统碳排放量的影响,建立了电力系统三阶段最优阶梯碳价模型,第一阶段为正常情况下的机组组合问题,第二阶段为寻找最差的N-1故障场景,第三阶段为最优阶梯碳价的求解模型,通过C&CG算法(Column and Constraint Generation, C&CG)和二分法求解。算例分析表明,在减排任务较小时,阶梯碳价能够以较少的碳交易成本控制系统碳排放量;基于综合指标的碳排放权分配方案在平衡区域碳排放差异性方面效果显著。

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      • 陈巧地, 张兴, 李明, 郭梓暄, 刘晓玺, 赵为

        优先出版日期:2020-02-13  DOI: 10.7500/AEPS20190612007

        摘要:为了保障安全及并网电能质量,基于并网逆变器的分布式发电系统需要具备孤岛检测功能。传统孤岛检测方法不适用于下垂控制并网逆变器,而现有适用于下垂控制并网逆变器的孤岛检测方法需要改变下垂特性且存在检测盲区的问题。为了解决上述问题,提出一种基于阻抗辨识的下垂控制并网逆变器孤岛检测方法。该方法在公共耦合点注入电压扰动,通过电压、电流扰动信号辨识阻抗,进而依据阻抗变化判定是否出现孤岛效应。利用谐波扰动注入放大孤岛前后特征量差异,提高检测灵敏性。另外,通过递归离散傅里叶变换提取扰动信号,提高了阻抗辨识的准确度和时效性。实验结果验证了所提方法的有效性。

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      • 张至美, 黄少伟, 梅生伟, 张雪敏, 江叶峰

        优先出版日期:2020-02-09  DOI: 10.7500/AEPS20190626005

        摘要:电网支路脆弱性评估是连锁故障分析和防治的重要步骤。现有的脆弱性指标存在物理意义不明、未充分考虑多重故障对于脆弱性的影响等问题。为此,文中首先构建了电网支路的合作博弈框架,根据博弈结果将故障链的后果合理分配到每个支路,并以此作为电网支路的脆弱性指标。该指标能反映电网支路故障对停电事故导致电网损失的贡献,物理意义明确。为解决多重故障链的损失不满足超可加性的问题,文中将合作博弈的多目标优化问题转换为集体理性与个体理性的两阶段优化模型,并分别使用遗传算法、线性规划求解。IEEE 39系统的算例分析验证了该指标的合理性。

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      • 李东东, 段维伊, 林顺富, 周波, 姚寅

        优先出版日期:2020-02-08  DOI: 10.7500/AEPS20190726003

        摘要:随着电动汽车数量的快速增长,充放电需求也日益增加,但基础设施的增长速度却较为缓慢,车多桩少的现状带来了充电桩分配不合理的问题。据此,结合市场实时需求提出一种基于用户引导的电动汽车-充电桩匹配策略。首先,从聚合商的角度建立分配函数并给出可用充电桩的信息;其次,从用户的角度建立择优函数确定可选充电桩的范围;最后,在实时电价的条件下通过更新补贴费用引导用户在待选范围内选择合适的充电桩充放电并有效参与市场平衡。仿真结果表明,在满足市场要求的前提下,该策略更好地兼顾了用户与聚合商的双向意愿,为充电桩的合理分配提供决策依据。

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      • 李晓栋, 张哲任, 徐政, 徐雨哲

        优先出版日期:2020-02-08  DOI: 10.7500/AEPS20190511001

        摘要:针对直流电网目前面临的2个关键性问题:直流潮流控制自由度不够和直流线路故障,文中提出了一种适用于直流电网的具备潮流控制功能的组合式高压直流断路器。首先,介绍了模块化多电平潮流控制器和混合式高压直流断路器的基本结构和工作原理。然后,提出了一种组合式高压直流断路器,介绍了它的基本结构、配置原则、控制方式和工作原理;基于单换流器直流侧故障分析模型,分析了组合式高压直流断路器处理直流线路故障的可行性。最后,在PSCAD/EMTDC 仿真平台搭建了四端柔性直流输电系统,分别对组合式高压直流断路器的直流潮流控制能力和直流故障处理能力进行了仿真。仿真结果表明:组合式高压直流断路器能够很好地控制直流潮流,并具有处理直流线路故障的能力。

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      • 黄伟, 柳思岐, 叶波

        优先出版日期:2020-02-07  DOI: 10.7500/AEPS20190521003

        摘要:本文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。

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      • 吴文传, 张伯明, 孙宏斌, 王彬, 杨越, 刘昊天, 蔺晨晖, 王思远

        优先出版日期:2020-02-05  DOI: 10.7500/AEPS20191030001

        摘要:大量分布式电源并网运行的主动配电网,若采用传统集中式的调控决策体系,面临控制敏捷性、系统可靠性、海量通信和信息隐私等问题。本文设计了 大量分布式资源并网运行的主动配电网,若采用传统集中式的调控决策体系,面临控制敏捷性、系统可靠性、海量通信和信息隐私等问题。本文设计了 “集群自律-群间协调-输配协同”的主动配电网能量管理与运行调控的体系结构,并开发了相应的系统。论文重点介绍了这种集群控制、多级协调的调控体系特点和关键技术:(1)主动配电网网络分析技术;(2)分布式集群调控技术;(3)考虑不确定性的配电网有功无功协调优化技术;(4)输配电网分布式协调调度技术。最后简要介绍了该系统在高比例分布式可再生能源配电网的应用效果,并对后续的研究进行了展望。

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      • 刘秋华, 袁浩, 杨争林, 樊海锋, 徐春雷

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20191108007

        摘要:辅助服务量化为对应额度绿色证书的方法可以激励辅助服务商为可再生能源的消纳提供服务的积极性。文中在分析可再生能源接入导致辅助服务额外增加的基础上,指出了现阶段辅助服务费用分摊方式的不公平性,提出了基于预测曲线偏差量减计原理的绿色证书计算方法,将可再生能源预测曲线与实际发电曲线的偏差量对应绿色证书数量用于补偿辅助服务,设计了调频辅助服务绿色证书量化分配的方法,讨论了补偿方法实施带来的效果和可能存在的问题。

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      • 杨冬锋, 姜超, 蔡国伟, 黄南天, 刘晓军, 黄征

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190731014

        摘要:在当前电热联系日渐紧密以及交直流微电网日益成熟的发展趋势下,以投资成本、CO2排放量以及换流损耗最小为优化目标,综合考虑微电网电/热功率平衡、自治能力等多种约束,提出了考虑电热耦合的交直流混合微电网电/热源双层优化配置模型。其上层为微电网内的各设备容量配置模型,下层是对微电网内各设备运行策略的确定,通过上下层的联合优化对微电网内各设备容量进行配置研究。对比不同规划场景,分析电热耦合对优化目标的影响,通过全年的设备出力和典型日的功率平衡曲线,说明了含电热耦合的交直流微电网供电/热的可靠性,最终验证了所述模型的合理性和有效性。

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      • 李晓华, 梁子鹏, 冯家伟, 张少凡, 曹杰, 丁晓兵

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190310003

        摘要:中国直流输电工程输送距离长、跨度大,与交流线路跨越的情况日益增多。电网出现了新的故障形式——交直流碰线故障,其故障特征及对继电保护的影响研究比较匮乏。对碰线故障的特征进行理论分析,基于详细直流工程 PSCAD/EMTDC 仿真平台搭建交直流同塔模型,对碰线故障引起的特征量及其影响因素进行研究,并分析其对交直流保护动作特性的潜在挑战。仿真结果表明:碰线故障引入的工频分量会使直流线路行波保护动作率降低;行波保护与交直流碰线保护在保护配合范围内存在动作死区;交流距离保护灵敏度下降。#$NL关键词:交直流交叉跨越;碰线故障;行波保护;交流保护;动作死区;灵敏度

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      • 王振浩, 赵家婧, 成龙, 刘婕, 李国庆

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190619009

        摘要:针对传统半桥型模块化多电平换流器(MMC)无法阻遏故障电流,以及现有具备故障清除能力的MMC故障清除时间过长的问题,提出一种具有直流故障清除能力的主动接地式MMC拓扑。在传统半桥型MMC基础上,在换流器各相上、下桥臂电感外侧增加电流转移支路,在换流器直流出口增加断流支路和能量吸收支路。当MMC直流侧发生双极短路时,断流支路能够有效地隔离断路器和直流线路,电流转移支路能够消耗交流电流和电感电流,能量吸收支路能够快速清除故障电流。文中对主动接地式MMC的拓扑结构及其实现故障隔离和清除的过程进行详细分析,给出了关键参数的设计和计算方法,并利用RT-LAB OP5607软件搭建双端和四端MMC仿真模型,对比分析可知,所提出的主动接地式MMC能够在十几毫秒内清除故障,在经济性和实用性方面具有很大的优势。

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      • 于国星, 侯睿, 汪任潇, 宋蕙慧, 曲延滨

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190603004

        摘要:为提高微网频率调节和功率优化性能,提出一种两层控制结构。为适应这一结构,初级控制由传统的功率-频率下垂改进为功率-增量因子下垂。二层控制采用一致性协议以分布式方式实现频率同步、频率无差、功率优化目标。此外,针对功率约束问题,分析发现只采用饱和器会导致频率无差和功率优化目标间的冲突,为解决这一冲突,提出相应的功率约束控制方法。通过Lyapunov直接法论证了所提控制策略在系统中的稳定性。最后,采用5节点孤岛微网仿真算例验证了所提策略的有效性。

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      • 郝金宝, 张勇军, 刘泽槐, 周来, 陈伯达, 陈家超

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190519002

        摘要:首先,本文提出了负荷聚合商调度架构,然后对分体式定频空调负荷进行分钟级的优化,得到每小时内空调平均负荷与始末时刻设定的温度差值之间的阶梯函数特性,并对该特性进行线性化,建立了适用于空调小时级调度的温差-功率模型。其次,根据空调温差-功率模型特性,提出了适用性的空调分组方法。接着针对配电区域内存在的多个负荷聚合商,本文提出了空调负荷聚合商非合作博弈的模型,并针对博弈收益函数中的控制变量离散化的问题,引入连续化的中间变量,建立了博弈的分层优化模型,给出了该博弈的分层优化存在唯一纯策略纳什均衡解的证明以及求解方法。最后通过算例仿真验证了本文所提方法的可行性。

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      • MA Wenzhong, ZHOU Guanyu, SUN Peng, SAILIJIANG Gulipali, ZHANG Zi’ang, DONG Lei

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190411002

        摘要:直流断路器是多端柔性直流输电系统(Multi-terminal VSC-HVDC, MTDC)清除直流故障的关键设备。目前大多数直流断路器系统需要串联直流电抗器以限制故障电流变化率,而大容量直流电抗器与线路串联会抑制直流系统的阻尼,降低MTDC系统的稳定性。文中建立了含直流断路器的VSC-MTDC系统的小信号数学模型,并使用模态分析方法分析了影响系统稳定性的主要因素;针对断路器系统导致的稳定性问题,设计了基于H∞混合灵敏度理论的阻尼控制器以改善系统的弱阻尼特性。在Matlab/Simulink中搭建了四端VSC-MTDC模型进行仿真分析,时域仿真和特征值分析结果证明所提控制方法可以有效抑制直流系统振荡,提高系统稳定性,且相较于其他传统阻尼控制器,更适合系统存在较强扰动和不确定性的情景。

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      • 张学广, 张雅阁, 方冉, 陈列, 徐殿国

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190216002

        摘要:针对弱电网条件下双馈风电机组的并网稳定性问题,本文提出了一种基于电网电压扰动补偿的双馈风电机组改进控制策略。在同步旋转坐标系下建立了双馈风电机组包括转子侧变换器和网侧变换器的统一阻抗模型。基于所建立的阻抗模型分析了并网点电压扰动到控制器输出的传递关系。分别在转子电流环和网侧电流环引入了电压扰动补偿项对变换器进行改进控制,并通过广义奈奎斯特判据证明了该方法能有效提高弱电网条件下双馈风电机组并网稳定性。分析得到基于并网点电压扰动补偿的转子侧和网侧改进控制器能很好的改善双馈风电机组的阻抗特性,从而提高其在弱电网条件下的稳定性。最后,通过仿真验证了所提改进控制方法的有效性。

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      • 李宝琴, 吴俊勇, 邵美阳, 张若愚, 郝亮亮

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190528009

        摘要:为了进一步提高电力系统暂态稳定的预测精度以及给出更精细化的评估结果,将深度学习与电力系统暂态稳定相结合,根据故障切除后发电机功角“轨迹簇”特征,提出一种基于集成不同结构的深度置信网络(deep belief network,DBN)的精细化电力系统暂态稳定评估模型。该模型的基分类器DBN能够有效地利用深层架构所具有的特征提取能力,充分挖掘出输入特征与暂态稳定评估结果之间的非线性映射关系。在新英格兰10机39节点系统上的实验结果表明,该方法不仅优于浅层学习框架,也比部分深度学习模型的性能更加优越。除此之外,该集成DBN算法不仅有较高的预测精度,而且可以有效地评估系统的稳定裕度和不稳定程度等级;在部分PMU信息缺失以及含有噪声时,表现出较强的鲁棒性。

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      • 吴永斌, 王素娥, 熊连松, 张东辉, 许昭

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190308009

        摘要:以光储一体化并网发电系统为研究对象,利用多时间尺度建模的思想,聚焦于影响系统频率动态特性的主要时间尺度—直流电压时间尺度,建立了用于系统惯量阻尼特性分析的直流时间尺度动态模型。在此模型的基础上,利用电气转矩分析法从物理机制层面上分析了影响系统惯量效应、阻尼能力以及同步特性的主要因素及其作用规律。研究结果表明:系统的动态特性由其控制参数、结构参数以及稳态工作点参数共同决定。直流电压母线控制环中的比例控制器、积分控制器分别影响系统的惯性效应和同步特性;储能装置中的频率下垂控制主要影响系统的阻尼能力;工作在最大功率点跟踪模式的光伏变流器则无法影响系统的动态特性。此外,系统的动态特性还受到线路阻抗、直流母线电容等结构参数以及系统交/直流母线电压等级、稳态运行功率(功角)等稳态工作点参数的共同影响。仿真和实验结果验证了上述分析结论的正确性。

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      • 楼贤嗣, 马光, 郭创新, 王橹裕

        优先出版日期:2020-01-17  DOI: 10.7500/AEPS20190429011

        摘要:针对电网运行面临的多重不确定风险,本文从风险发展时序特征和电网运行调控模式的角度分析了风险协调控制的必要性。基于风险协调控制的观点,提出了一种计及中短期、日前、实时和事故后四个阶段的电网运行全过程风险协调控制体系,详细阐述了各阶段的风险优化模型、控制措施和协调策略,提出了五层式软件架构方案,讨论了支撑系统应用的关键技术。最后介绍了全过程风险协调控制体系在浙江电网的初步实践情况。理论分析和工程实践的结果表明,本文所提出的全过程风险协调控制方法能够适应现有的“三公”调度体制,统筹协调各阶段的调度控制决策,实现电网运行风险的逐级跟踪与滚动调控。

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      • 李振, 盛万兴, 杜松怀, 李鹏华, 王建华

        优先出版日期:2020-01-16  DOI: 10.7500/AEPS20190812008

        摘要:向负载供电及接纳分布式电源是柔性配电装备的重要功能之一,因此柔性配电装备端口控制至关重要。文中针对柔性配电装备交流端口电压控制问题,在虚拟同步发电机控制基础上,对三相进行独立控制,通过级联准比例-谐振电压外环、电流内环提高其动态性能。进而以单相为例,详细分析柔性配电装备交流端口输出电流对电压的影响,并提出电流前馈控制策略,保证负载变化、分布式电源接入等变化过程中交流端口电压的稳定。利用阻抗建模方法分析交流端口的输出阻抗,并根据广义奈奎斯特判据验证柔性配电装备交流端口向负荷供电及接纳分布式电源时的稳定性。通过仿真和相关实验验证了所提控制策略的有效性和正确性。

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      • 魏能峤, 周念成, 罗永捷, 王强钢

        优先出版日期:2020-01-15  DOI: 10.7500/AEPS20190626004

        摘要:柔性直流电网短路故障电流上升迅速,直流换流站过电流耐受能力不足,使得直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)必须动作速度快和开断能力强,而故障限流器(fault current limiter,FCL)能在故障识别后快速投入限流,可降低对DCCB的要求。文中通过分析FCL的工作原理,获取故障下含FCL的柔性直流换流站等效电路;对不同阻抗类型的FCL故障电流和电压应力计算,分析其随故障限流阻抗参数变化的特征,提出理想限流阻抗并分析其特征;提出以DCCB分断电流和FCL成本为优化目标的限流阻抗参数优化方法。在PSCAD/EMTDC中进行仿真对比,验证了文中电压应力计算,优化模型的正确性。该优化方法能够有效选取限流阻抗在FCL最大电压应力和故障电流约束下的最优参数。

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      • 胡长斌, 王海鹏, 罗珊娜, 周京华, 史运涛, 马瑞

        优先出版日期:2020-01-15  DOI: 10.7500/AEPS20190805002

        摘要:摘要:针对直流微电网中母线电压控制问题,设计一种基于鲁棒扰动观测器的动态补偿控制策略,完成DC-DC变换器的电压补偿。首先在直流微电网系统架构的基础上对母线电压波动进行理论分析,其次建立直流微电网系统的DC-DC变换器状态空间数学模型,得到控制系统的输入输出关系。根据鲁棒双互质分解和尤拉参数化稳定控制器理论,对所提出的基于鲁棒扰动观测器控制架构进行证明,应用模型匹配理论反向补偿电流扰动所产生的输出值。通过线性矩阵不等式方法(LMI)求解电压环补偿控制器Q(s),并根据DC-DC变换器的动态结构图设计电流环补偿控制器H(s)。半实物仿真结果表明,该架构能够在不改变原系统结构参数的前提下,提升DC-DC变换器的动态性能,抑制负载投切、功率波动以及交流侧负载不平衡等引起的直流母线电压波动,增强系统的鲁棒性。

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      • 郑涛, 吴琼, 吕文轩, 李瑞, 徐烈

        优先出版日期:2020-01-15  DOI: 10.7500/AEPS20191114003

        摘要:柔性直流配电网中直流故障易引起系统过流,严重威胁电网的安全运行。基于FBSM-MMC的柔性直流配电网大多利用MMC闭锁来切断故障电流,但其闭锁会导致整个直流配电网的短时停电,降低了供电的可靠性,迄今尚无有效的解决方案。对此,本文提出一种基于FBSM-MMC主动限流控制的柔性直流配电网保护及故障隔离方案,该方案共包含三个阶段:故障发生后首先利用MMC主动限流控制将换流器输出直流电流限制在1.2倍额定电流附近(阶段一),进而根据各条线路两端直流电流是否具有同步性过零特征实现故障线路的识别(阶段二)。在此基础上,进一步提出基于直流断路器与快速机械开关协同配合的故障隔离方案(阶段三)。通过断开故障关联的直流断路器,并控制相应换流站的输出直流电流降低为0,使得故障线路上的机械开关亦能快速开断,从而实现故障隔离。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了四端柔性直流配电网模型,通过大量仿真验证了本文所提保护及故障隔离方案的可行性。

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      • 沈珺, 柳伟, 李虎成, 李娜, 温镇, 殷明慧

        优先出版日期:2020-01-15  DOI: 10.7500/AEPS20190521007

        摘要:针对微电网中分布式电源下垂一次控制产生的系统频率和电压静态偏差问题,提出了一种基于强化学习就地反馈方法的分布式二次优化控制,利用本地信息可兼顾频率恢复和电压调整的需求。首先,针对微电网经济性、频率电压控制需求和各分布式电源综合性能(环境效益、经济效益、技术效益),定义了本地奖励,协调多微电网的频率恢复和电压调节;其次,针对电网实际运行情况,在满足供需平衡的同时,使用多智能体强化学习算法对全局奖励反馈优化修正,使各分布式电源协同出力渐近消除频率偏差,保证微电网的稳定运行;最后,通过实例验证了所提出控制的有效性和适应性。

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      • 赵成勇, 宋冰倩, 许建中

        优先出版日期:2020-01-14  DOI: 10.7500/AEPS20190626003

        摘要:柔性直流电网网架结构与运行方式多样,多种电力电子设备之间存在强耦合关系,其故障特性复杂,协调控制困难,对故障电流进行积极主动地控制仍然面临着很大的挑战。论文基于柔性直流电网故障电流发展机理,对交直流电网故障特性作了对比和总结,说明了柔性直流电网故障电流主动控制的必要性和可能性;确定了柔性直流电网故障电流主动控制方案的基本原则;总结了国内外研究成果,根据选择性原则和抑制原理对主动控制方案进行了分类;以几种典型方案为例,分析了不同类型主动控制方案特性,并在PSCAD/EMTDC中进行了仿真验证,对不同主动控制方案的特性进行了对比和总结。结果表明,通过源侧和网侧设备协同配合进行故障电流的主动控制,具有良好的发展前景。

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      • 李亚楼, 孙谦浩, 孟经伟, 穆清, 张星

        优先出版日期:2020-01-14  DOI: 10.7500/AEPS20190715001

        摘要:混合型模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的高效电磁暂态仿真是研究相关技术的重要基础。然而,由于多种子模块可以被采用,且每种子模块中均包含了大量的开关,混合型MMC的详细电磁暂态模型将严重降低其仿真效率。鉴于此,文中基于开关函数的定义与电容器件的动态特性,对多样性子模块的串联结构进行了统一的动态平均化等值,并根据等值后的动态模型,提出了一种适用于直流电网高效电磁暂态仿真的混合型MMC统一外特性模型以兼顾直流电网对仿真精度及效率的双重要求。同时,所提统一模型具有良好的可移植性以满足其作为研究工具的修改便利性要求。基于ADPSS仿真软件,通过与基于分立元件的详细模型进行对比,验证了所提统一外特性模型的仿真精度与效率。

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      • 张福轩, 郭贤珊, 汪楠楠, 田杰, 卢宇, 董云龙

        优先出版日期:2020-01-14  DOI: 10.7500/AEPS20190225001

        摘要:大容量新能源电能采用孤岛方式通过双极柔性直流系统送出具有广阔的应用前景。文中对存在的非故障极过负荷和直流过电压情况下的功率盈余特性进行了分析,提出了分组交流耗能电阻方案,分别设计了送端换流器故障和直流过压下的功率盈余控制策略,通过分组交流耗能电阻的精确投切避免功率盈余引起双极柔性直流系统停运。通过四端柔性直流电网实时数字仿真器(RTDS)和EMTDC仿真系统,对提出的2种功率盈余控制策略进行验证。仿真结果表明,所提策略能够实现功率盈余工况下的故障穿越,避免故障范围扩大。

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      • 李博通, 杨昕陆, 李斌, 吕慧婕

        优先出版日期:2020-01-14  DOI: 10.7500/AEPS20190418004

        摘要:故障的快速隔离与恢复是保障直流配电网供电可靠性的关键问题,利用具有故障自清除能力的换流器和隔离开关配合实现故障电流的阻断与隔离是直流配电网的重要发展方向之一。文中从继电保护与故障定位、故障隔离及故障恢复3个方面,针对采用阻断型换流器的直流配电网故障处理技术的研究现状进行了归纳和总结,梳理了采用阻断型换流器的直流配电网故障处理技术存在的问题和难点,并对该研究方向的关键技术发展趋势进行了展望。

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      • 李岩, 黄豫, 龚雁峰, 潘旭东

        优先出版日期:2020-01-14  DOI: 10.7500/AEPS20190425008

        摘要:针对对称单极结构的MMC型柔性直流输电系统,深入分析了直流侧单、双极短路的故障电流演变规律,从而揭示了非故障极充电和波过程是分别导致单、双极短路故障过电压的主要原因。然后,以一个三端柔直电网为例进行仿真验证,并重点分析了不同因素对过电压的影响。研究结果表明,故障电阻对过电压峰值影响较大,而换流站闭锁、接地方式、线路保护等因素的影响较小。最后,对单、双极故障过电压进行了总结和对比分析。

      • 薛士敏, 刘存甲, 李蒸, 陆俊弛, 朱晓帅

        优先出版日期:2020-01-14  DOI: 10.7500/AEPS20190529006

        摘要:目前,直流微网的保护方案大都依赖于线路两端直流断路器的快速开断能力与通信设备的可靠性,然而现阶段直流断路器成本高昂,且线路两端通信将会大大增加直流微网的建设运行成本。基于以上背景,文中以四端环形直流微网系统为研究对象,提出了一种基于控保协同的单端测距式保护技术。该方法分为故障控制与保护实施2个阶段。在故障控制阶段,通过改变电压源换流器(VSC)自身以及外加可控元件的主动控制策略,使直流线路故障电流为零;在保护实施阶段,基于采用主动控制后VSC直流侧输出电压的周期性(20 ms)与电力电子元件的可控性,构建VSC与故障点的唯一回路,然后基于传统R-L算法即可实现单端无差故障定位,接下来会出现线路电流持续过零,在此基础上,通过快速隔离开关实现故障隔离。该方法基于控保协同思想,消除了环网系统单端故障测距中对端电流的干扰,且线路两端无需配置直流断路器,仅利用快速隔离开关与故障控制策略进行时序逻辑上的相互配合即可实现故障隔离。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建四端环形直流微网系统模型,验证了该控制和保护方案的有效性。

      • 黄昕昱, 张家奎, 徐千鸣, 褚旭, 王逸超

        优先出版日期:2020-01-14  DOI: 10.7500/AEPS20190730005

        摘要:针对多端直流输电系统线路潮流控制自由度不足的问题,提出一种模块化直流潮流控制器,其采用模块化结构,便于多线间拓展,具备直流故障限流能力。首先,介绍了模块化直流潮流控制器的拓扑结构,建立了其等效电路模型,阐述了潮流控制和故障限流原理。然后,分析了模块化直流潮流控制器在潮流控制模式下的桥臂功率转移特性,研究了基于交流环流的桥臂功率平衡机理。在此基础上,提出了模块化直流潮流控制器的潮流分配控制和功率平衡控制方法,并详细说明了其在故障限流模式下的控制策略。最后,在PLECS仿真软件中搭建三端直流输电系统,验证了模块化直流潮流控制器在潮流分配、潮流反转、功率阶跃、故障限流等工况下的有效性。

      • 郝亮亮, 李伟杰, 王卓雅, 顾亚旗, 王光

        优先出版日期:2020-01-13  DOI: 10.7500/AEPS20190729015

        摘要:柔性直流电网作为支撑高比例可再生能源接纳的有效手段,已经成为电网发展的重要方向。双极短路故障是直流线路发生的最严重故障,目前一般通过在s域内列写直流系统状态方程,然后再基于拉式反变换求解故障电流,亟待提出短路电流的工程实用计算方法。为此,以张北柔性直流电网为研究对象,首先分析了直流线路双极短路的故障特性及耦合机理。在此基础上, 将故障线路靠近阀侧的两端分别看做二端口,分析了故障电流与二端口两侧电压的关系。其次基于正、负极线路二端口电压变化不大的思想,将环形直流电网简化为两端网络或开式网络,得到故障线路电流的实用计算方法,不再需要求解高阶的拉氏反变换而直接得到故障电流。最后,通过与电磁暂态仿真结果的对比,验证了实用计算方法的可行性与高效性。

      • 宋钊, 舒德兀, 严正, 罗潇

        优先出版日期:2020-01-13  DOI: 10.7500/AEPS20190805005

        摘要:为了准确地仿真大规模交直流系统的动态特性和各个元件之间的相互影响,亟需一种高精度、高效率的仿真方法。为解决该问题,本文提出了基于时频坐标变换的大规模交直流系统多模态仿真方法。该方法中,直流系统采用时频变换模型进行建模并划分到频移子系统。该方法可以在保证精度的前提下采用更大的步长进行仿真,仿真效率明显改善。进一步,本文优化设计了频移子系统与电磁子系统之间的接口模型,即多模态接口传输线模型。该接口模型可同时反映动态过程的瞬时值波形和相量值波形。最后,采用国内实际某含有四端柔直系统的大规模交直流的案例测试证实了方法在仿真效率和精度上的优势。

      • 李彬彬, 张玉洁, 张书鑫, 赵晓东, 徐殿国

        优先出版日期:2020-01-13  DOI: 10.7500/AEPS20190730002

        摘要:高压大容量DC/DC变换器作为未来直流电网中的关键设备,近年来成为了国内外关注的热点。文中通过将晶闸管和半桥子模块进行有机组合,提出了一种混合式DC/DC变换器拓扑,通过闭锁子模块和晶闸管实现高低压侧短路故障阻断功能,且具有低成本、高效率的优点。对该拓扑结构的工作原理、故障保护机制、控制策略、参数设计和经济性等方面进行了分析论证。最后,搭建了MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果验证了该拓扑和控制策略的可行性。

      • 崔亮节, 孙毅, 刘耀先, 文亚凤

        优先出版日期:2020-01-13  DOI: 10.7500/AEPS20190225006

        摘要:负荷监测是智能用电的一个重要环节,针对现有低频非侵入式负荷分解方法需要较多先验信息,且对功率相近或小功率负荷的辨识精度较低的问题,提出了一种考虑分时段状态行为的非侵入式负荷分解方法。首先对负荷设备的功率数据进行聚类分析,构建负荷状态模板。提出一种不需要指定时间段个数的负荷典型行为时间段智能寻优方法,分时段提取负荷状态行为规律,构建负荷行为模板。在传统功率特征的基础上,综合考虑概率和时间两个维度,将分时段状态概率因子(time-phased state probability factor,TSPF)作为负荷新特征引入目标函数,通过多特征遗传优化迭代实现负荷分解。最后,在公开数据集上验证了方法的有效性和准确性。

      • 李国庆, 边竞, 王鹤, 孙云鹤, 王振浩

        优先出版日期:2020-01-13  DOI: 10.7500/AEPS20190607003

        摘要:直流电网故障电流抑制已成为相关领域必须面对且亟待解决的重要问题之一。现有的故障抑制方法大多采用单一元件,为充分抑制故障电流的上升速率与峰值,文中提出了综合直流电抗器和电容型限流器特性的故障抑制及优化配置方法。首先,基于模块化多电平换流器的故障等值电路,从抑制原理和动作时序2个角度分析了安装故障限流器的必要性;其次,计算分析了电感和电容对故障电流的抑制特性,并将等值电路和求解方法推广到直流环网中,以故障电流和直流电抗器为目标构建了优化配置模型;最后,将优化结果应用于PSCAD/EMTDC仿真模型中,与仅使用直流电抗器相比,该配置结果可进一步减小40%的故障电流且并未延长故障切除时间,验证了综合使用直流电抗器与电容型限流器能够大幅度减小故障电流,降低直流断路器的开断容量。

      • 李振动, 安海清, 樊小伟, 杨大伟, 杨敏祥, 张建坡

        优先出版日期:2020-01-13  DOI: 10.7500/AEPS20190715003

        摘要:摘要:对称双极柔性直流输电系统相比单极系统输电容量更大、可靠性更高,因此逐渐被应用于实际工程中。针对双极系统模块化多电平换流器交直流出口接地故障,研究了换流器闭锁后的电压电流暂态特性,并推导了故障分量的数学解析式。研究结果表明,交流出口发生单相接地故障时,换流器闭锁后非故障相上、下桥臂分别出现了过电压和过电流现象,并且交流侧电流出现直流偏置导致故障相短路电流不存在过零点。直流出口发生单极接地故障,换流器闭锁后桥臂短路电流主要由交流系统注入的稳态电流和上下桥臂电抗间衰减的环流构成。针对交流出口发生单相接地故障这一特殊的故障特性,提出了一种选相跳闸保护策略,解决了故障电流不存在过零点时交流断路器无法正常断开的难题。最后搭建了张北四端环网结构柔性直流电网仿真模型,仿真结果验证了换流器出口故障特性分析的准确性以及所提选相跳闸保护策略的有效性和可行性。

      • 李国庆, 刘先超, 张嵩, 姜涛, 陈厚合, 李雪

        优先出版日期:2020-01-13  DOI: 10.7500/AEPS20190601001

        摘要:基于三线双极结构的高压直流输电(three wires bipole structure based high voltage direct current,TWBS-HVDC)系统能够较大程度地发挥直流线路的输电能力,是一种实现交改直和线路增容改造的有效方式。针对TWBS-HVDC系统与双极直流系统在接线形式上的差异,本文提出了一种适用于TWBS-HVDC的直流侧短路故障电流计算方法。首先基于MMC暂态等效电路建立TWBS-HVDC在不同直流侧故障发生至线路直流断路器动作阶段的暂态等效模型。以暂态等效电路中独立回路数和动态元件阶数为标准,将所有直流故障归纳为3类,分析推导各类故障下的状态方程,通过求解状态方程中系数矩阵的特征值和特征向量得到故障电流解析表达式。最后在MATLAB/Simulink数字仿真平台中,搭建两端TWBS-HVDC模型进行仿真验证,结果验证了本文所提TWBS-HVDC直流侧短路故障状态方程求解法的准确性和有效性。

      • 刘硕, 苏建徽, 赖纪东, 张健, 汪海宁

        优先出版日期:2020-01-10  DOI: 10.7500/AEPS20190408002

        摘要:电压增益-频率特性的求解是LLC谐振变换器设计的关键。变换器中整流电路存在的非线性使变换器具有多种工作模式,而电压增益-频率特性与工作模式密切相关。PO模式是一种有利于减少变换器开关损耗的断续工作模式,但在该模式下,变换器的增益频率特性计算烦琐,难以求解。文中基于子区间分析法,分析了PO模式下LLC谐振变换器的工作特性,推导了简洁易算且精度较高的电压增益计算公式;依据变换器整流电路的非线性特征,给出了解析且简洁的断续工作模式功率边界条件及PO工作模式功率边界条件表达式。搭建了LLC谐振变换器的仿真模型和实验样机,仿真和和实验结果证实了所提出的电压增益公式及工作模式边界条件的正确性。

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      • 徐方维, 王川, 杨洪耕, 徐琳, 赵劲帅, 王杨

        优先出版日期:2019-12-27  DOI: 10.7500/AEPS20190824004

        摘要:现有分散式多谐波源责任量化方法均采用谐波源等值电路(常用诺顿等效模型)的外部端口电流(统称为“谐波源端口电流”)来计算该谐波源对关注母线的谐波贡献度。由于谐波源端口电流受基尔霍夫定律约束,只要电网中某谐波源端口电流发生变化,所有谐波源对关注母线的谐波贡献度会随之改变,但该电流通常是谐波源和背景谐波耦合作用的结果,由此计算的谐波贡献度不能真实反映该谐波源的发射水平。基于此,文中运用谐波源电流本身而非谐波源端口电流来计算谐波贡献度,所提方法直接计算各谐波源对关注母线的谐波电压矢量贡献,而无须求解各谐波源对关注母线的谐波转移阻抗,减少了误差累积效应,可更为公平合理地反映各谐波源责任。仿真和实验算例验证了所提方法的有效性和准确性。

      • 李斌, 王晨阳, 何佳伟, 叶仕磊

        优先出版日期:2019-12-24  DOI: 10.7500/AEPS20190418012

        摘要:为消除了常规限流电抗对直流系统运行稳定性和直流断路器断流速度的不利影响,桥式限流型固态断路器实现了兼具自适应故障限流与断流的优异性能,但其桥电路中的直流偏置电源存在无过流保护和电源容量与投资成本相对较高的缺陷。针对桥式限流型固态断路器,文中设计了一种基于三相半波整流电路的直流偏置电源,提出了偏置电源参数选取和电压整定方法,有效减少了电力电子器件数量,实现了偏置电源过流保护电路,降低了偏置电源设计容量和制造成本。样机实验和仿真算例证明了所提出的自适应限流型固态断路器的偏置电源的优势。

      • 冯卓诚, 万凯遥, 姜彤

        优先出版日期:2019-11-30  DOI: 10.7500/AEPS20190301001

        摘要:为实现静态电压稳定边界的快速准确计算,提出了一种基于渐近数值方法拟合静态电压稳定边界的算法。算法对电压崩溃点处的方程组进行分析,得到了静态电压稳定边界高阶偏导数的通式。基于渐近数值方法,分析了拟合误差与边界范围的关系。方法一方面避免了传统方法的多次潮流计算,耗时降低且有更高的精度,另一方面,计算高阶偏导数时可复用已有系数矩阵的因子表,计算量小。给出了基于算法的相关应用。最后将IEEE118节点系统作为算例,验证了本算法的有效性。

      • 王艺博, 蔡国伟, 刘闯, 郭东波, 汪鹏, 朱炳达

        优先出版日期:2019-11-19  DOI: 10.7500/AEPS20190409006

        摘要:动态电压恢复器(DVR)是串接于电源与负荷之间用以实现快速补偿系统电压波动的电力电子装置。针对传统基于电压源型逆变器的DVR存在的储能设备所带来的问题以及基于脉宽调制(PWM)型直接式AC/AC变换的DVR所存在的换流、飞跨电容电压平衡等问题,文中提出了一种基于双极性直接式AC/AC变换的单相DVR。该DVR所使用的PWM型AC/AC变换拓扑具有输入、输出共地特点,同时,该DVR能够在较为简单的控制策略下实现系统电压的双极性调控且其在运行过程中有效解决了换流问题。为了验证所提出的DVR的工程价值,在理论分析的基础上,搭建了1 kW的实验平台对其合理性与有效性进行了验证。

      • 祖国强, 肖峻, 穆云飞, 朱晓辉, 姚瑛, 季大龙

        优先出版日期:2019-11-19  DOI: 10.7500/AEPS20190617001

        摘要:我国城市电网正逐步发展为智能配电网,系统运行环境将更为复杂。配电系统安全域(DSSR)是指导配电网安全运行的新理论,本文考虑智能配电网的两个主要元素——分布式电源(DG)和需求响应(DR),从传统的负荷视角研究DSSR。首先,分析含DG和DR的配电系统安全性特点,给出相应的数学表达式,然后建立考虑DG和DR的DSSR数学模型。其次,通过观测算例电网的DSSR的二维截面图像,分析DG、DR对DSSR的作用机理,并基于此给出系统规划运行的指导建议。本文提出的DSSR的负荷视角与现有调度人员习惯一致,对于仍以负荷供电为主、DG和DR服务为辅的城市配电网,可作为实用的安全运行分析工具。

      • 梁得亮, 柳轶彬, 寇鹏, 蔡生亮, 周堃, 张明康

        优先出版日期:2019-11-04  DOI: 10.7500/AEPS20190507007

        摘要:智能配电变压器是智能电网快速发展背景下构建新一代配电网的关键部件。结合新能源分布式发电、交直流混联配电网的发展趋势,文中分析了智能配电变压器的主要功能,指出实现智能配电变压器的关键在于利用电力电子技术使配电变压器具备丰富的控制功能。在此基础上,分析指出电力电子变压器(PET)与混合式配电变压器(HDT)是智能配电变压器的两类可选方案。对PET与HDT的工作原理进行说明,列出基于PET,HDT及扩展型HDT的智能配电变压器的几种典型应用电路,并对其特点进行定性分析。基于一种具体的配电网应用场景,从工作原理、可靠性、经济性、可控性等方面对基于PET与HDT的智能配电变压器进行对比,并定性给出当变换功率比重增大时二者各项性能的变化规律。最后分析了智能配电变压器未来的发展趋势。

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      • 龙凯华, 李笑倩, 李子明, 谢小荣, 蔡巍, 黄金魁

        优先出版日期:2019-11-01  DOI: 10.7500/AEPS20190408013

        摘要:为了保证模块化多电平换流器(MMC)不闭锁退出运行,需要限制直流短路电流的上升速度。MMC的主动限流控制能够通过减少电容放电时间实现短路电流的限制,并且不产生额外成本,是一种新型限流方案。目前的直流短路电流计算方法无法体现MMC主动限流控制带来的故障电路结构和参数变化。文中提出一种考虑MMC主动限流控制的直流短路电流计算方法。通过引入电容放电状态占空比参数来体现主动限流控制对直流短路电流的影响,基于状态空间平均法建立直流短路电流的状态方程,给出直流短路电流的时域解析表达式。基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证所提计算方法的有效性。

      • 谢季平, 张文, 杨浩

        优先出版日期:2019-10-31  DOI: 10.7500/AEPS20190403005

        摘要:与传统特高压直流单层接入方式相比,分层接入方式从电网结构上改善了交流系统对多馈入直流系统的接纳能力和电压支撑能力,在潮流分布与控制上更加灵活、合理。为了充分利用分层接入直流系统快速功率调节能力,避免或减少中长期电压失稳过程中切负荷造成的经济损失,文中提出一种特高压直流分层接入下的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,基于直流分层接入系统准稳态模型,推导了不同直流控制方式下换流母线电压对分层接入直流逆变器传输功率的灵敏度解析表达式,并建立交直流系统电压轨迹预测模型。综合考虑直流电流和高、低端逆变器熄弧角的调制,基于预测轨迹构建协调电压控制的滚动优化模型,对直流分层注入功率和交流系统各电压控制手段进行协调控制。对山东电网规划系统的仿真分析表明,所提方法能够有效协调直流传输功率在交流电网中的分配,提高了系统电压稳定性并减少了切负荷损失。

      • 张验科, 刘源, 纪昌明, 张佳新

        优先出版日期:2019-10-30  DOI: 10.7500/AEPS20190411007

        摘要:在梯级水电站水库群短期发电优化调度过程中,通常忽略或简化上下级水库之间水流时滞的影响,将上级水库出库流量直接作为下级水库的入库流量,当两库之间距离足够大时,就会降低短期发电优化调度方案的制作精度。为了规避水流时滞的影响,基于线性空间原理,建立了上级水库的出库流量、区间入流、下库水位所构成的空间与下级水库的入库流量空间的映射函数,并综合应用数据挖掘中的人工神经网络、Kmeans和Relief方法对其进行求解,构建了考虑水流时滞的梯级水电站水库群短期发电优化调度模型。应用于雅砻江流域锦官电源组短期发电优化调度的算例分析表明,所建立的模型能够提高短期发电优化调度方案制作的精度,充分发挥水能资源利用效益,为实际调度工作提供了参考。

      • 王守相, 郭陆阳, 陈海文, 邓欣宇

        优先出版日期:2019-10-21  DOI: 10.7500/AEPS20190625010

        摘要:针对使用单一设备特征进行负荷辨识存在的局限性,提出了一种基于特征融合与深度学习的非侵入式负荷辨识算法。通过分析设备的高频采样数据提取了V-I轨迹图像特征与功率数值特征。利用人工神经网络的高级特征提取能力实现了V-I轨迹图像特征与功率数值特征的融合。以复合特征作为设备新的特征训练BP神经网络进行非侵入式负荷辨识。最后使用了PLAID数据集对算法辨识效果进行了验证,并对比了不同分类算法对特征融合的有效性与负荷辨识能力。结果表明本算法利用了不同特征之间的互补性,克服了使用V-I轨迹特征无法反映设备功率大小的缺点,从而提高了V-I轨迹特征的负荷辨识能力,并且在嵌入式设备中的运算速度为毫秒级。

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      • 赵乙潼, 王慧芳, 何奔腾, 徐伟娜

        优先出版日期:2019-10-21  DOI: 10.7500/AEPS20190507001

        摘要:为提高用户侧电池储能投资与运行的经济性,降低用户用电成本,提出了用户侧电池储能配置优化及运行调度滚动优化方法。首先,分析了用户加装储能的收益以及储能运行的约束,然后构建了储能配置优化模型、储能月前和日内运行滚动优化模型,并用CPLEX求解器进行求解。在构建模型时加入了储能性能约束,能有效减少储能运行时充放电状态之间的转换次数,延长储能寿命。在月前优化中,确定一个预测的月需量防守值;在日内滚动优化中,构建了储能日运行分段优化模型及月需量防守值更新模型,实时更新日负荷数据及月需量防守值,进行滚动优化,不断修正负荷预测误差影响。最后,对一工业大用户进行算例仿真,验证了所提优化模型的有效性。

      • 孙玉巍, 武承杰, 付超, 张帅, 高振

        优先出版日期:2019-10-18  DOI: 10.7500/AEPS20190513001

        摘要:电力电子变压器是交直流混合配电网的关键设备,为提高级联式电力电子变压器轻载运行效率,文中结合混合脉宽调制技术非均衡特性,提出一种基于功率主动非均衡控制的效率优化策略。通过输入级级联H桥变换器在混合脉宽调制下的损耗分析以及隔离双向DC/DC变换器的损耗分析,建立了级联式电力电子变压器运行效率模型,据此分析各单元功率非均衡分配以提升整体运行效率的可行性。对混合脉宽调制下各单元功率稳定运行范围进行了推导,并提出适用于系统轻载效率优化的功率主动非均衡控制策略。最后,通过实验对所提控制策略与传统功率均衡控制进行了对比验证,结果表明所提功率非均衡控制可降低轻载条件下的系统损耗,提高电力电子变压器整体效率。

      • 张雪垠, 徐永海, 徐少博, 肖湘宁

        优先出版日期:2019-09-04  DOI: 10.7500/AEPS20190328001

        摘要:中压多电平换流器常采用模块化结构,可应用于交/直流配电网。配电网电压较低,换流器子模块数较少,常采用载波移相脉冲宽度调制(carrier phase shift pulse width modulation, CPS-PWM)提升等效开关频率。建立CPS-PWM模型是换流器系统级建模的基础。调制环节非线性,常分析其基波。现有CPS-PWM基波近似模型以桥臂等效开关频率为准,在不对称规则采样下模型延时偏低、误差较大。本文以子模块为基础,通过子模块输出叠加建立了零阶保持器(zero order holder, ZOH)经纯延时近似、不近似以及纯延时环节经Padé近似的三种形式CPS-PWM基波近似模型,更准确的反映了CPS-PWM的频率特性。仿真研究验证了理论分析的正确性。

      • 米阳, 宋根新, 宋元元, 袁明瀚, 符杨, 王成山

        优先出版日期:2019-09-03  DOI: 10.7500/AEPS20190108003

        摘要:交直流混合微电网群作为多个交流、直流子微网的互联系统,其稳定运行依赖于合理的功率管理。如何发挥子微网的自治特性、实现子微网间功率互动支撑是交直流混合微电网群功率管理的关键问题之一。针对孤岛交直流混合微电网群,提出一种多级功率管理策略。该策略包含两部分:多级功率分配控制策略和多级功率互动管理策略。通过功率自治级、功率互助级和功率平衡级,实现系统功率的合理分配。考虑系统互联通信正常和通信故障两种运行情况,设计系统多级功率互动管理策略,保证孤岛交直流混合微电网群的供电质量,并减少系统不必要的功率互动损耗。该多级功率互动管理仅在事件触发时刻进行数据交换,减少了系统信息交换量,降低了系统对通信网络的要求。最后,通过MATLAB/SIMULINK仿真平台验证了所提控制策略的有效性。

      • 杨景旭, 羿应棋, 张勇军, 莫一夫, 黄廷城, 谢小瑜

        优先出版日期:2019-08-30  DOI: 10.7500/AEPS20190303007

        摘要:针对电动汽车并网配电网运行风险分析问题,提出带有放大系数的损失严重度,以分布熵来度量配电网状态变量分布不确定性引起的风险,利用损失严重度对分布熵进行加权以建立加权分布熵,基于加权分布熵建立了电压风险指标和潮流风险指标,以元件重要度对加权分布熵进行加权求和来评估网络的电压风险和潮流风险,并综合两类风险建立了配电网运行风险综合评估指标。最后,以接入风电和光伏的改进IEEE 33节点配电系统为例,通过动态概率潮流仿真计算分析了加权分布熵相对于传统风险指标的优越性以及运行风险综合评估指标的合理性,并研究了运行风险随电动汽车负荷的接入位置和容量的变化情况,从而验证了本文所提指标和模型的有效性。

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      • 朱永强, 张泉, 刘康, 王植, 王福源

        优先出版日期:2019-08-27  DOI: 10.7500/AEPS20190227008

        摘要:为解决交直流混合微电网因微源出力变化、负荷变化和储能装置因荷电状态导致充放电功率发生变化等引起的功率波动问题,本文提出一种混合微电网分段协调控制策略。针对孤岛状态下的混合微电网,分析了混合微电网的典型拓扑和各运行模式下的功率关系。采用标幺化的方法得到了可表征混合微电网整体运行状态的特征量,根据该特征量的变化量对控制策略进行分段,对各段控制的工作原理进行了详细的分析,具体研究了在不同控制段中各变流器的相互协调;针对可能出现的网间交换功率振荡以及ILC运行模式频繁切换问题,对动作判据进行了补偿。最后,在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型,仿真结果表明,在不同工况下各变流器均可迅速做出响应,保证系统的稳定运行。

      • 袁洪涛, 韦钢, 张贺, 罗志刚, 胡珏

        优先出版日期:2019-08-27  DOI: 10.7500/AEPS20190509008

        摘要:提出一种综合考虑电动汽车充换储一体站与主动配电网的优化调度模型。基于快充用户行驶行为特点、城市道路速度-流量实用模型分别建立快充站和换电站模型,并结合梯级储能集成为一体站模型。在含有风机、光伏、微型燃气轮机和一体站接入的主动配电网中建立优化调度模型,并将模型转化为混合整数二阶锥模型求解。使用基于模型预测控制的多时间尺度优化调度策略实现对配电网日前调度、日内滚动调度和实时反馈校正,减少了分布式电源和负荷的预测误差对配电网运行的影响。以某市公交线路实际道路情况为例,验证了本文提出的优化调度策略具有能够满足电动汽车充电负荷需求、抑制功率波动并降低配电网运行维护费用的优势。

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      • 李广, 薛永端, 杨帆, 徐丙垠

        优先出版日期:2019-08-20  DOI: 10.7500/AEPS20190127009

        摘要:配电网的物理模拟日益受到重视,其中传输线常使用Π形等效电路链形网络模拟,如何经济且有效地搭建传输线模型十分重要。给出了无损耗Π形电路链形网络在不同级联数目时的输入阻抗表达式,明确其与无损耗均匀传输线之间相频特性的差异。分析了Π形电路链形网络与无损耗均匀传输线之间特性阻抗的幅频误差,发现当工作频率接近或超过前者对后者模拟的上限频率时,二者出现本质上的差异,且任意频率与上限频率之比仅与特性阻抗误差有关。以链形网络中每节Π形电路均工作在其首次谐振频率以内为前提,可确定特性阻抗合理的误差范围,进一步得到适合配电网?形电路链形网络的合理级联数目。通过对典型传输线参数计算及仿真,验证该方法的合理与有效。

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      • 赵成勇, 李帅, 张继元, 李嘉龙, 许建中

        优先出版日期:2019-07-31  DOI: 10.7500/AEPS20190128005

        摘要:随着直流输电系统电压和容量的提高,对直流故障快速清除隔离的要求越来越高。作为清除直流故障的有效方案之一,高压直流断路器(Direct Current Circuit Breaker,DCCB)技术还不够成熟,限制了其在工程上的应用。本文提出了适用于直流电网故障清除的低成本直流故障清除方案,对半桥型模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)进行了局部的改造以使其具备故障清除操作的能力,使得线路上的故障电流能够被低成本故障隔离单元迅速隔离,随后建立和分析了故障隔离过程中的等效电路,设计了故障隔离动作时序,并分析了该方案的器件使用量,最后建立了仿真和实验模型。仿真和实验结果证明了该方案的有效性。

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      2020年第44卷第3期

        >观点
      • 曹炜, 张甜, 傅业盛, 姚颖蓓, 陈思远

        2020,44(3):1-10, DOI: 10.7500/AEPS20190429015

        摘要:随着新能源和高压直流输电等非同步电源的增多,电网同步惯量降低,进而带来电力系统频率特性的显著变化。同步调相机作为同步机具备惯性响应,可为系统提供短时频率支撑。文中首先介绍了同步调相机惯性响应原理及与同步发电机的相互作用。然后,以同步调相机的惯性响应应用为切入点,梳理了国外电网在改善电网惯性响应和频率特性方面所做的工作,包括电网同步惯性水平、提高同步惯量的措施、同步惯性对同步电网频率响应的影响等方面。最后,结合国外电网研究经验,分析了华东电网是否有必要应用同步调相机增强电力系统频率支撑,并提出了相关建议。

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      • >能源转型与电力支撑
      • 陈泽兴, 林楷东, 张勇军, 陈伯达, 苏洁莹

        2020,44(3):11-23, DOI: 10.7500/AEPS20190613001

        摘要:基于燃气轮机和电转气(P2G)双向耦合的电-气互联系统(IEGS)是实现高比例可再生能源消纳、提升终端能源利用效率的重要载体。首先,基于电力-天然气流传输特性的对比,阐述了IEGS的内涵及其优势。其次,介绍了IEGS中耦合新设备——P2G的技术原理和建模方法。进一步,围绕IEGS能流建模求解和优化运行调度2个维度,总结综述了相关技术的研究进展。关于优化运行调度的研究进展,主要从基础调度模型、计及系统随机性、计及能流差异性、计及运营管理机制、模型非线性处理方法等5个方面展开论述。最后,对未来IEGS建模和运行优化的研究进行了展望。

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      • 牛启帆, 武鹏, 张菁, 程浩忠, 曾奕, 杨建林

        2020,44(3):24-31, DOI: 10.7500/AEPS20190425002

        摘要:以燃气机组和电转气(P2G)设施构成的电力-天然气耦合系统提高了不同能源系统的互动性。为实现规划年耦合系统的安全经济运行,文中提出了以年投资成本、年运行成本之和最小为目标的考虑P2G的电-气耦合系统优化规划方法。该优化方法可得到规划年燃气机组、P2G厂站、电力线路、燃气管道的投建状态和典型日燃气机组、P2G厂站的最优出力。然后,基于所提方法对7节点天然气和9节点电力系统进行不同场景的建模计算。最后,免疫算法解算结果表明,P2G厂站位置的合理规划可降低天然气网络管道的建设成本,燃气机组和P2G厂站的出力调整可降低系统的运行成本。

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      • >学术研究
      • 孙利, 陈武, 蒋晓剑, 潘鹏鹏, 张珂

        2020,44(3):32-39, DOI: 10.7500/AEPS20190404005

        摘要:多端口能量路由器是整合光伏、储能以及电动汽车充电桩的有效拓扑结构。在不同端口进行能量路由时,涉及多工况运行,无缝工况切换是一大难点。在能源互联网框架下,采用分层控制,使得能量路由器在电网调度、并离网、电动汽车接入切除等工况下都能够协调运行,从而实现工况的无缝切换。微网控制层采用集中式控制,维持各工况下系统整体能量平衡,既能与上层调度层交互,响应调度;也能与下层本地控制层通信,即采样各端口的状态信息,计算储能、充电桩的充放电电流给定值。本地控制层中光伏、电压源型变换器端口采用分布式控制,降低通信带宽;储能、充电桩端口采用所提的基于电流跟踪的新型下垂控制方法,精准传输所需功率,并控制直流母线电压稳定。最后,通过MATLAB仿真验证了所提统一协调控制策略的有效性。

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      • 胡丽萍, 孙英云, 王春斐, 蒲天骄, 陈乃仕, 孙珂

        2020,44(3):40-48, DOI: 10.7500/AEPS20190319005

        摘要:针对多台电力电子变压器构成的交直流混合系统中,电力电子变压器端口运行模式复杂,组合多样的问题,提出了一种基于广义交直流下垂控制的电力电子变压器运行策略优化组合方法,在保证系统安全运行的同时保证可再生能源的充分消纳。广义交直流下垂控制可通过控制系数的调整来近似端口运行模式的切换,避免了在非线性规划模型中引入整数变量,有效降低了模型的复杂度。在此基础上,建立了考虑可再生能源不确定性的电力电子变压器运行策略鲁棒组合优化模型,并进一步采用双层优化方法对所提模型进行求解,算例仿真结果证明了该方法的有效性与可行性。

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      • 魏春, 徐鉴其, 陆海强, 王金跃, 张有兵

        2020,44(3):49-55, DOI: 10.7500/AEPS20190120006

        摘要:直流微电网的控制目标是保证直流微电网的电流分配精度和减小直流母线电压偏差,以维持系统的功率平衡。传统的下垂控制不能同时满足这2个控制目标。利用分布式二次控制框架,文中提出了一种改进的基于离散时间交互的直流微电网控制策略,包括了连续电压控制和离散电流控制,在保证电流分配精度的同时减小了直流母线电压偏差。不同于其他已提出的控制方法,文中所提方法只需要在离散时刻采样电流平均值信息,降低了通信负担。在MATLAB/Simulink软件上搭建了系统仿真模型,仿真验证了所提策略的有效性。

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      • 杨京, 王彤, 毕经天, 李琰

        2020,44(3):56-65, DOI: 10.7500/AEPS20190128009

        摘要:风电功率波动会导致电力系统运行点变化,为有效提高次同步振荡阻尼控制的适应性,文中采用直驱风电机组附加控制的方法设计了一种次同步振荡鲁棒阻尼控制器。首先,基于状态空间模型利用含区域极点配置的混合H 2/H 控制方法抑制由随机扰动引起的电力系统次同步振荡。将不同运行点作为凸多面体的顶点构建凸多面体模型,以适应风电输出波动引起的系统运行点大范围变化,提高控制器的鲁棒性。然后,利用线性矩阵不等式求解状态反馈矩阵,设计次同步振荡鲁棒阻尼控制器。最后,利用接入2台直驱风电机组的4机2区系统作为测试系统进行时域仿真。仿真结果表明,基于凸多面体的鲁棒阻尼控制器不仅能够为系统次同步振荡模式提供足够的阻尼,并且在风电功率在较大范围内变化的情况下,控制器也具有较好的控制效果。

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      • 刘昊邦, 马辉, 熊致知

        2020,44(3):66-73, DOI: 10.7500/AEPS20190401006

        摘要:随着新能源在电力系统中的渗透率逐渐增加,系统对频率的支撑能力越来越差,为系统配置虚拟惯量是解决支撑问题有效的途径,有效分配虚拟惯量是一大难点。针对该问题,提出基于Voronoi图插值法对虚拟惯量进行优化分配。建立电力系统中虚拟惯量的数学模型,通过李雅普诺夫直接法判定系统稳定性并以其判定矩阵的二范数作为综合评价性能指标,分析多个影响因子相互作用对系统频率稳定性的影响。利用Voronoi图重心内插法寻找配置惯量最优解,通过仿真对优化结果进行验证,仿真结果表明相较其他传统方法,应用该方法对虚拟惯量进行配置,结果较精确,计算速度较快,能够更有效地利用虚拟惯量,提高系统频率稳定性。

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      • 徐成司, 董树锋, 吴金城, 韩荣杰, 寿挺, 李建斌

        2020,44(3):74-82, DOI: 10.7500/AEPS20190520010

        摘要:为科学指导区域综合能源系统中能源站的建设数量、位置以及供能管线布局,研究了考虑区域综合能源系统拓扑特性的能源站和管线规划方法。首先总结了区域综合能源系统的拓扑特性,根据城市规划方案和地理信息系统获得可供选择的能源站站址和管线通道。进而基于能流平衡约束和热网特性建立能源系统的拓扑描述模型,以初期投资建设和后期运行成本最小化为目标,建立能源站和供能管线布局规划模型,并利用正交多项式逼近等方法对优化模型进行合理的简化处理。算例分析结果表明所提方法可得到更为经济的规划方案。

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      • 张睿祺, 董晓明, 王孟夏, 杨明, 王勇

        2020,44(3):83-88, DOI: 10.7500/AEPS20190619007

        摘要:以大规模风电远距离传输并网为研究背景,考虑环境因素对新能源传输通道载流规律及其机械性能劣化影响的同步作用,将电热协调理论与线路老化失效模型有机结合。首先,提出了基于电热耦合和全寿命周期成本的新能源承载线路最大允许温度评估模型,为电网的新能源消纳能力及其运行绩效提供评价依据。模型依据多种最大允许温度设定方案,连续化处理环境变量值,基于架空导线热惯性方程模拟线路全年电气和物理状态参量的变化。然后,统计各温度区间的持续时间并依据输电线路老化失效模型预估线路全寿命周期性能演化。基于故障率模型计算线路全寿命周期成本,在单位风电接入收益固定的前提条件下建立输电线路投资年平均利润与线路最大允许温度的函数解析表达,从而实现年平均利润最大化目标。最后,通过实际场景算例分析验证所提模型的有效性,及其对提高系统运行经济性和安全性的作用。

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      • 刘洪, 郑楠, 葛少云, 徐正阳, 郭力

        2020,44(3):89-97, DOI: 10.7500/AEPS20190312010

        摘要:针对主动配电系统的分布式电源与网络结构协同规划过程中难以同时考虑它们在运行环节交互作用的问题,提出了一种考虑多主体利益均衡及规划运行交替优化的数学模型和求解算法。首先,建立了分别以分布式电源和配电网各自成本效益最优为目标并内嵌需求响应与运行策略的3层优化框架及数学模型;其次,提出了基于拓扑等效原则的网络结构简化方法,并结合网架生成过程中拓扑结构变化特征的深入分析,提出了基于破圈法的单联络网络快速生成方法,制定了与之相结合的粒子群优化算法的编/解码方案;再次,基于网供负荷特性和用户需求响应意愿,提出了有源配电网动态分时电价优化方法及运行策略,并建立了内嵌精细化运行的源网协同规划求解流程;最后,通过算例验证了所述方法的合理性和有效性。

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      • 赵洪山, 闫西慧, 戴湘, 文海艳

        2020,44(3):98-104, DOI: 10.7500/AEPS20190516005

        摘要:居民电热水器(EWH)因其功耗与日负荷模式高度相关且占家庭负荷比重高等特点,在需求响应(DR)市场中极具潜力。识别住宅侧EWH集群的负荷模式及量化其参与DR的灵活性有助于电网运营商制定合理的调控策略。首先,对居民EWH不同时间类型下的负荷模式(用电事件的起止时间和用电时长)建立了概率统计模型。然后,提出了一种基于负荷印记和功率块极值的无训练过程的非侵入式负荷提取(NILE)算法,其可自动分离不同额定功率的EWH负荷。最后,建立了电价激励的DR模型以优化EWH的负荷模式,根据其在优化前后使用行为的变化情况量化其灵活性。此外,在真实数据集上验证了所提算法的有效性,并基于分离的负荷数据在不同情况下量化了EWH集群参与DR的灵活性。

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      • 姜婷玉, 鞠平, 王冲

        2020,44(3):105-113, DOI: 10.7500/AEPS20190325008

        摘要:大规模聚合空调负荷可通过需求响应改变其聚合功率,在削峰填谷、平衡新能源波动和提供辅助服务等方面可以发挥重要作用。建立能够描述空调负荷聚合特性的模型对电网调度而言具有实际意义。相较于对独立空调负荷模型的广泛研究,针对空调负荷聚合模型的研究相对滞后且建模时对参数的要求较高。文中以调节空调温度设定值的方法为基础,在考虑室外环境温度变化和用户调节行为随机性的背景下,基于状态队列模型的思路建立了简化的空调负荷聚合功率模型,能够有效减少调度时计算量和实时通信压力。通过仿真分析验证了该模型在电网应用中的准确性和可行性。

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      • 王毅, 谷亿, 丁壮, 李松浓, 万毅, 胡晓锐

        2020,44(3):114-121, DOI: 10.7500/AEPS20190424013

        摘要:提出一种基于经验模态分解-模糊熵和集成学习的电动汽车充电需求预测方法。该方法通过经验模态分解将电动汽车充电需求时间序列分解成相对简单的分量。为了避免分量数量过多导致计算繁琐和误差累积,首先利用模糊熵计算各分量的复杂度,并对分量进行叠加合并得到一系列子序列,减少分量数量;然后对不同频率的子序列,分别使用长短期记忆神经网络和支持向量机作为基学习器进行预测;最后采用Stacking集成学习策略,将基学习器预测结果与天气数据和分解前的充电需求时间序列数据组成特征集,经过一个全连接神经网络的学习得到最终预测结果。基于中国西南某城市中某一区域的电动汽车充电需求真实数据进行单步和多步预测实验,并与其他算法进行了对比,证明了所提方法的可靠性。

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      • 丁仁杰, 沈钟婷

        2020,44(3):122-131, DOI: 10.7500/AEPS20190321005

        摘要:提出了基于精确模态阶数-指数型衰减正弦神经网络(EMO-EDSNN)的电力系统低频振荡模态辨识方法。首先,通过奇异值分解估计模态阶数。在关键的定阶问题上,采取EMO定阶方法,综合考虑了奇异值变化规律和奇异值本身大小2个因素,能够克服人为选取阈值的不足,提高阶数估计的准确性。然后,通过建立EDSNN将参数估计问题转化为优化问题求解。以输出信号和实测信号的平方误差最小为目标,并采用自适应的Levenberg-Marquardt算法训练神经网络收敛后,一次性计算出所有模态参数。最后,进行了数值信号仿真、EPRI-36系统仿真和实测信号仿真。仿真结果表明,所提方法能够快速准确地实现模态参数辨识。

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      • 李彬, 贾滨诚, 孙毅, 祁兵, 景栋盛, 奚培锋

        2020,44(3):132-138, DOI: 10.7500/AEPS20190428002

        摘要:由于电力行业的特殊性,承载其业务传输的电力通信网的可靠性逐步受到了重视,随着电力通信网架建设不断完善,网络逐渐表现出垂直分层化的特点,使得跨层联合保护成为可能。文中针对电力通信网设计了一种基于网络编码的跨层保护策略(CLPBNC)。在IP层利用网络编码为链路提供保护,在光传输网中利用预置圈恢复链路故障,并研究跨层联合保护的条件,进而提高保护效率。仿真结果表明,CLPBNC可以有效降低保护冗余度,提高保护效率进而优化网络的整体性能。

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      • 单华, 王骞, 袁超, 章存建, 梅睿, 骆钊

        2020,44(3):139-146, DOI: 10.7500/AEPS20190123009

        摘要:抽水蓄能电站具有调相辅助服务功能,为电网稳定运行提供可靠支撑。首先,针对电力市场环境下未对抽水蓄能电站的调相服务进行补偿分析的现状,为客观衡量抽水蓄能电站调相服务质量及均衡电网企业与抽水蓄能电站的收益,文中设计了无功的“两部制”电价的调相服务补偿机制。其次,基于Stackelberg博弈理论构建了抽水蓄能电站调相补偿模型,并证明了Nash均衡解的存在性和唯一性。最后,以江苏溧阳抽水蓄能电站为例进行仿真分析,得到了均衡解下的博弈双方收益。算例表明电网企业的无功补偿费用与调相服务的类型有关,通过无功电价的制定,可提高抽水蓄能电站与电网企业双方的收益,激励抽水蓄能电站提供调相服务,并对无功出价和调相补偿提出了建议。

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      • >研制与开发
      • 张稳, 盛万兴, 杜松怀, 贾东梨, 康田园

        2020,44(3):147-153, DOI: 10.7500/AEPS20190520009

        摘要:灵活地分析和运用配电网多源异构数据,进行配电网故障的准确预测和潜在风险扫描,对实现配电网高效精准的运行分析决策很有意义。文中介绍了一种基于海量数据的配电网运行分析系统的整体架构和功能设计,通过应用实例展示了系统各模块的功能和运行分析结果。该系统集成电网地理信息、营销业务应用和配电自动化等系统数据,采用改进的机器学习算法和薄弱点辨识方法,扩展了目标配电网数据相关性分析、故障风险等级预测和薄弱点辨识的功能,有利于相关部门有针对性地提出相应技术和管理手段进行配电网运维检修工作,提高了现有配电网分析系统的科学性和实用性,为最终实现配电网运行分析的信息化、智能化、精益化奠定了基础。

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      • 聂峥, 章坚民, 傅华渭

        2020,44(3):154-161, DOI: 10.7500/AEPS20190524005

        摘要:低压配电网是电力物联网(EPIoT)最核心应用场合,智能低压配电网应实现向电力物联网的自然延伸。为此,现有低压配电网数据采集与自动化系统要发展成云-边缘节点-边缘设备的体系架构,而作为核心边缘节点的配变终端(TTU)必须具备快速迭代能力,以实现新旧多种业务的边缘融合和云边协同。为此,首先对支撑边缘节点的容器技术等关键技术进行了分析;然后提出配变终端边缘节点化和容器化的关键实现技术,包括硬件平台、软件架构、容器部署及交互、容器管理和云边协同等。最后,新增一种提出的低压回路监测终端(CTU),对配变终端新型应用场景进行了设计,从而论证了配变终端边缘节点化和容器化的必要性。

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      • 苏运光, 罗俊, 熊浩, 范青, 吴海伟, 陈连杰

        2020,44(3):162-166, DOI: 10.7500/AEPS20190404002

        摘要:厂站接线图因设备类型多、接线复杂以及各地方有自己接线图绘制习惯,难以自动生成高可用性且符合用户绘制习惯的厂站接线图。文中提出了基于电力系统图形描述规范CIM/G的拓扑分析方法,对存量图形进行特征识别与特征提取,建立图形特征库,利用图形特征实现厂站接线图的自动生成方法。文中给出了生成江苏连云港某220 kV厂站图案例,验证了基于存量图形拓扑分析的厂站接线图自动生成方法的正确性和有效性。

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      • 高英瀚, 唐芬, 刘京斗, 肖琦, 吴学智, 李相俊

        2020,44(3):167-175, DOI: 10.7500/AEPS20190330002

        摘要:LCL型并网变流器常采用同步旋转坐标系下基于变流器侧电感电流的并网控制,但LCL型滤波器和数字延迟的dq轴模型均存在轴间耦合,制约了并网性能,且随着开关频率降低,性能恶化更为明显。针对该问题,文中在建立LCL型并网变流器复矢量模型的基础上,对并网变流器耦合特性和传统解耦方案进行分析。针对现有方案的不足,提出了一种基于相位补偿和虚拟阻抗优化的LCL型并网变流器改进控制策略,通过零极点图详细分析了虚拟阻抗对系统耦合程度及系统阻尼特性的影响,进而给出了确定3个参数优化值的方法。最后,仿真和实验结果表明,与现有方案相比,所提策略能够实现对系统耦合程度及阻尼特性的独立控制,有效实现解耦并改善系统动态性能。

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      • 徐辰华, 伍建松, 刘斌, 陈延明, 陆益民, 吕智林

        2020,44(3):176-184, DOI: 10.7500/AEPS20190512006

        摘要:传统的单极性与双极性单相逆变调制方法的推演是基于直流母线电压为理想恒定直流量的前提。在实际的单相系统中,交直流功率的耦合使得单相逆变器直流母线电压含大量二倍交流电压频率的纹波分量。若采取传统逆变调制,二次纹波分量又使得交流输出侧的三次谐波含量增加,影响交流输出侧的电能质量。文中采用双重傅里叶变换从理论上对输出电压的谐波特性进行评估,从而提出了一种在直流侧电压高二次纹波率条件下的单相逆变器谐波削弱调制方法。利用基于三阶广义积分器的增强型锁相环提取直流母线上的二次纹波分量,并通过在逆变调制系数中注入相反二次分量的方法,达到削弱输出侧三次谐波,降低交流总谐波畸变率的目的。最后,通过实验验证了所提主动调制方法的合理性和可行性。

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      • 孙伟, 余浩, 杨建平, 高博, 汪玉, 秦少瑞

        2020,44(3):185-193, DOI: 10.7500/AEPS20190124005

        摘要:在基于无线传感器网络(WSN)的智能电网数据采集与通信的应用中,通信可靠性是WSN的关键技术指标。提高发射功率会增加通信的信号强度和可靠性,但同时会导致节点间相互干扰增加。针对这一矛盾,基于自适应模型预测控制的方法,研究智能电网中WSN发射功率优化问题。依据无线通信链路路径损耗模型分析了影响智能电网无线通信信噪比的主要因素,并构建了系统状态空间模型;通过实时估计信噪比随机波动置信区间下界对系统期望信噪比给定进行补偿,并基于模型预测控制的算法,优化求解节点发射功率;最后,通过仿真软件将所提算法与自适应传输功率控制(ATPC)算法及势反馈控制(PFC)算法进行对比分析,并采用WSN硬件平台对算法进行测试。结果表明,所提出的自适应模型预测控制算法可以在保证智能电网无线通信可靠性条件下,降低由节点发射功率较大导致的相互干扰。

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      • 张鹏, 王玮, 徐丙垠, 贾明娜, 梁栋, 张圣鹏

        2020,44(3):194-200, DOI: 10.7500/AEPS20190624006

        摘要:电流互感器取能电源在母线大电流时存在发热问题,影响电源的使用寿命。为此,文中提出了一种基于自适应功率输出控制的电流互感器取能电源设计方法。在分析电流互感器取电原理的基础上建立了电流互感器取能线圈的负载等效模型,推导了线圈的输出功率与母线电流的关系。通过控制双向晶闸管的通断达到控制取能线圈功率输出的目的,保证了电源在大电流时不发热。给出了该自适应功率输出控制电路的实现形式,通过建立其等效模型,推导了导通角与母线电流的关系。试验表明,依据所提设计方法制作的电源样机可在宽电流范围内工作在低热耗状态,验证了所提方法的可行性。

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      • 黄新波, 章小玲, 张烨, 杨璐雅, 刘成, 李文静

        2020,44(3):201-210, DOI: 10.7500/AEPS20190122004

        摘要:输电导线作为承担电能传输任务的重要部件,及时发现其本体缺陷对指导维修避免重大电力事故的发生具有重要意义。考虑到无人机巡检中输电导线背景的复杂性和导线表面缺陷检测的困难度,提出一种基于径向基概率神经网络的输电导线缺陷状态识别方法。首先,依次采用加权色差法、最大类间方差法以及形态学滤波实现复杂背景下输电导线的准确分割。其次,将分割出的导线区域等距划分为10个导线子图像,通过Gabor滤波器获得输电导线8个角度、5个尺度的40幅纹理增强子图像,提取各个子图像的粗糙度、对比度和方向度3个纹理特征量,结合特征方差比筛选出10个强纹理特征;最后,将10个强纹理特征量作为径向基概率神经网络的输入,完成输电导线缺陷状态的识别。实验结果表明所提方法可以实现复杂背景下输电导线快速分割与缺陷状态的准确识别,为无人机巡检中输电导线的运行状态检测提供了新的思路。

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      • >工程应用
      • 索之闻, 李晖, 蒋维勇, 刘增训, 许德操

        2020,44(3):211-219, DOI: 10.7500/AEPS20190823003

        摘要:目前中国在运行直流工程普遍采用传统控制模式,当直流功率和电压波动时可能引起直流离散调压设备的频繁动作,直接影响了直流工程的运行可靠性。针对降低直流系统离散调压设备动作频次的技术需求,首先分析了高压直流输电系统离散调压设备动作的影响因素;基于此,考虑分接开关、交流滤波器和动态无功补偿的协调,分别对直流传统定熄弧角和定直流电压控制模式进行了改进,提出了直流运行电压在选定功率区间内随直流功率变化;然后分析了所提策略的影响,并给出了相应优化建议;最后基于直流主回路计算和电磁暂态仿真,对上述分析进行验证。结果表明,所提策略能够有效降低直流系统离散调压设备的动作频次。

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      • 肖白, 李攀攀, 姜卓, 施永刚, 焦明曦, 王徭

        2020,44(3):220-228, DOI: 10.7500/AEPS20190823002

        摘要:针对如何通过精准投资来实现农村电网的高效改造问题,提出一种基于梯级组合评分的农村电网精益化改造方法。首先梳理农村现状电网存在的主要问题,分别定义相应的评价指标及配套计算公式,对各问题的严重程度进行分级处理,设置每个评价指标的梯级评价标准,构建能充分反映农村电网薄弱环节及其严重程度的评价指标体系;然后,根据指标值确定有改造需求的设备,并将其作为评估对象,按照评价指标的评分标准对评估对象进行评分,采用基于指标相关性的指标权重确定(CRITIC)法确定各项评价指标之间的权重,计算评估对象的综合评分,完成对评估对象的梯级组合评分;最后,按照综合评分大小进行降序排列,对评分排序靠前的设备优先进行改造。实例分析证明了该方法的正确性和有效性。

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      • >综述
      • 刘晟源, 林振智, 李金城, 赵昱宣, 章博, 杨莉

        2020,44(3):229-239, DOI: 10.7500/AEPS20190402008

        摘要:态势感知概念最早在太空和网络安全领域被提出,并被引入电力系统领域,近年来国内外学者对态势感知在电力系统的应用进行了广泛讨论。在此背景下,将电力系统实时运行状态辨识、发展趋势预测、态势可视化技术分别与Endsley定义的态势感知中的三大要素——“觉察”“理解”“预测”相映射,并将电力系统广域控制与风险调度对应于态势感知中的“决策行动”。接着,将上述内容依次展开,分别对电力系统事件监测、电力系统事件辨识、电力系统风险预测、态势可视化技术、广域控制和风险调度分别进行综述和分析,介绍现有方法的思路。最后,给出电力系统输电网态势感知目前研究的不足,指出人工智能和大数据技术是未来解决电力系统态势感知的研究方向。

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      • 辛耀中, 石俊杰, 周京阳, 高宗和, 陶洪铸, 尚学伟, 翟明玉, 郭建成, 杨胜春, 南贵林, 刘金波

        2015,39(1):2-8, DOI: 10.7500/AEPS20141008024

        摘要:首先回顾了中国电网调度自动化系统的发展历程,然后阐述了智能电网调度控制系统的总体结构,接着总结了智能电网调度控制系统取得的主要技术创新与应用成效,包括特大电网的可观测性大幅提高、特大电网的可控制性得以加强、多调度中心协同运行和在线安全预警的能力大大提升、电网运行的经济性和新能源消纳的能力持续提高、电网调度抵御重大自然灾害和集团式网络攻击的能力显著增强等。最后,展望了智能电网调度控制系统需要进一步研究的关键技术。

      • 王锡凡, 王碧阳, 王秀丽, 邵成成

        2014,38(17):4-13, DOI: 10.7500/AEPS20140324013

        摘要:为响应“低碳”经济,海上风电作为一种优质可再生能源,在当前的环境压力和未来的能源危机情况下将得到大力发展。文中对海上风电系统的结构及其优化规划方法进行了归纳。首先,介绍了海上风电场选址、集电系统结构、输电系统并网方式;然后对其可靠性评估方法进行了详细讨论。在此基础上阐述了海上风电系统优化规划的模型与算法。最后,对海上风电优化规划的研究方向提出了建议。

      • 薛禹胜, 赖业宁

        2016,40(1):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20151208005

        摘要:大能源思维将电力视为能源生产与消费全流程中的枢纽环节,藉此推动上游一次能源的清洁替代与下游终端能源的电能替代,支撑能源的可持续发展。大数据思维将各种数据资源从简单的处理对象转变为生产的基础要素。这两种思维的融合,使电力大数据成为大能源系统广泛互联、开放互动及高度智能的支撑,包括:广域多时间尺度的能源数据及相关领域数据的采集、传输和存储,以及从这些大量多源异构数据中快速提炼出深层知识并发挥其应用价值。作为两篇论文中的开篇,在演绎大数据基本概念、结构类型及本质特征的基础上,归纳电力大数据的特点。针对综合能源,通过基于数学模型的因果型数据、无因果关系的统计型数据以及参与者博弈型数据的融合,构建信息能源系统的知识挖掘平台。其续篇将讨论信息能源系统,并通过若干案例,反映大数据思维对提高大能源经济性与可靠性的贡献。

      • 卫志农, 余爽, 孙国强, 孙永辉, 王丹

        2013,37(21):196-202, DOI: 10.7500/AEPS20130513006

        摘要:虚拟电厂(VPP)是分布式能源并网管理的一种有效形式,也是智能电网的重要组成部分,尤其受到欧洲发达国家的重视。在过去的十余年时间里,欧盟/欧洲各国开展了很多关于VPP技术的研究与试点项目,这些项目既各有侧重,又构成一个完整的体系。文中着重于VFCPP项目、Power Matcher VPP项目、FENIX项目、EDISON项目和WEB2ENERGY项目,对欧洲的相关VPP研究项目进行了介绍和总结,并提出了VPP在未来发展过程中仍需解决的主要问题。

      • 程时杰

        2013,37(1):3-8, DOI: 10.7500/AEPS201209150

        摘要:分析了储能技术在电力系统发展和变革中的地位和作用,对各种类型储能技术的基本原理、技术特点、发展现状、存在的主要问题及需要突破的关键技术等进行了较全面的综述,提出了针对规模化应用储能技术的评价指标。在此基础上,分析了不同储能技术的发展和应用前景,并预测了其发展的路线图。

      • 余贻鑫, 刘艳丽

        2015,39(2):1-5, DOI: 10.7500/AEPS20141204007

        摘要:智能电网发展的各个阶段,从基础科学和工程技术的研究直到开发、示范和运行都会出现障碍。指出其中关键性的障碍,可以明确如何才能最大限度地发挥其潜能,从而为国家提供广泛的社会效益和经济效益。为此,梳理出发展智能电网所面临的11个关键的挑战性问题,强调指出:计量科学和技术以及标准的制定是需要优先发展的重点领域,多学科交叉合作是发展智能电网的必然选择,法律框架和监管、市场设计以及管理改革是智能电网成功实施并获取应得效益的基本保障。

      • 陈旭, 张勇军, 黄向敏

        2016,40(1):143-151, DOI: 10.7500/AEPS20150330005

        摘要:为适应高渗透率、大规模分布式电源的接入,主动配电网成为当前及未来智能电网研究的趋势。文中综述了主动配电网背景下分布式电源接入、需求侧管理和拓扑结构等因素对配电网电压分布和电压稳定性的影响;从集中控制和分散控制两个方面总结了主动配电网的无功电压控制方法。结合当前研究现状的分析,总结了各种因素影响下主动配电网的无功电压控制研究中存在的一些问题和不足,指出了主动配电网无功电压控制研究中亟待解决的几个问题。

      • 赵俊华, 董朝阳, 文福拴, 薛禹胜

        2017,41(4):1-11, DOI: 10.7500/AEPS20160813002

        摘要:以多能源互补协调、“信息—物理—社会”系统深度融合为特征的大能源系统正在出现。因此,急需对面向能源系统的数据科学及大数据挖掘理论与技术开展深入研究。在此背景下,初步探讨了数据科学及其在大能源系统中的应用。首先介绍了数据科学的基本理论,并着重讨论了统计学习理论及数据质量理论的重要性。接着,介绍了深度学习、转移学习和多源数据融合等大数据挖掘技术的新进展。最后,对数据挖掘技术在能源系统中的应用现状做了简单回顾,并展望了未来能源系统数据挖掘研究中值得关注的若干问题。

      • 秦文萍, 王鹏, 韩肖清, 刘志娟

        2014,38(1):28-33, DOI: 10.7500/AEPS20130529009

        摘要:无功功率与系统电压稳定及电压崩溃现象密切相关,其对系统稳定运行具有重要意义。然而,在传统可靠性评估中,很少计及无功功率的影响。文中分别从有功和无功功率两个角度对电力系统可靠性进行研究。在评估中,考虑了有功和无功功率短缺以及由于系统故障引起的电压扰动问题,在事故后采用三级切负荷技术来确定有功和无功功率对电力系统可靠性的影响,并找出最经济的方法来缓解网络参数越限问题。

      • 鞠平, 刘咏飞, 薛禹胜, 李洪宇, 孙黎霞, 周海强

        2017,41(1):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20160530011

        摘要:随机性广泛存在于自然、工程和社会系统中,电力系统也不例外。20世纪70年代左右,电力系统研究逐渐考虑随机性,但偏重于稳态随机问题,而动态问题研究仍然是确定性的。近年来,新能源发电与电动汽车等的广泛接入,给电力系统动态带来不可忽视的随机性。为此,文中提出电力系统随机动力学的研究框架,聚焦电力系统在随机因素作用下的动态问题,包括电力系统的随机动力学模型、随机动态响应、随机稳定性、随机安全性、随机优化控制,并给出研究建议。

      • 夏妍, 李庚银

        2017,41(13):22-29, DOI: 10.7500/AEPS20161123004

        摘要:配电侧电力市场的建立需要依托配电网内各类资源和电网的友好互动,因而需要科学的激励机制来引导。为此,文中提出了激励配电侧用户与电网日前互动的模式。依据激励相容原理,提出了一种合理有效的电价机制,厘清了配电网内弹性用户对容量节约效益的贡献;依托输电侧日前市场,设计了用户参与配电侧日前互动的架构、过程及结算;基于分散决策思想,模拟了配电网用户自主响应、多轮博弈的日前互动模型。算例表明,文中所述机制能公平分摊互动产生的成本和效益,深度激励用户与配电网的友好互动,促进配电网有效资产利用率的提升,实现配电网与微电网协同运行、互利共赢。

      • 董朝阳, 赵俊华, 文福拴, 薛禹胜

        2014,38(15):1-11, DOI: 10.7500/AEPS20140613007

        摘要:以化石能源集中式利用为特征的传统经济和社会发展模式正在逐步发生变革,而以新能源技术和互联网技术为代表的第三次工业革命正在兴起。作为第三次工业革命的核心技术,能源互联网力图结合可再生能源技术与互联网技术,推动分布式可再生能源的大规模利用与分享,促进电力、交通、天然气等多种复杂网络系统的相互融合,最终实现改变能源利用模式,推动经济与社会可持续发展的目的。在此背景下,展望了能源互联网的发展前景,并试图建立其基本的研究框架。首先,给出了能源互联网的初步定义,并概述了能源互联网的基本架构及其组成。随后,针对广域内分布式设备的协调与控制、电力系统与交通系统的融合、电力系统与天然气网络的融合、信息物理建模及安全等几个核心问题,探讨了能源互联网研究中可能面临的主要挑战。

      • 卢志刚1 ,谢晓伟2 ,李学平1

        2012,36(7):86-91, DOI:

        摘要:为确定复杂环网保护配合中的最优断点集,引入了4个指标作为最优断点寻找的评判依据,建立了寻找最优断点集的数学模型。基于细菌群体趋药性算法的基本原理,提出了计算最优断点集的新方法。较已有的计算断点集方法,所述方法可以快速地找出最优的最小断点集。算例分析证明了该方法的有效性和实用性。

      • 王业磊, 赵俊华, 文福拴, 薛禹胜

        2015,39(21):1-10, DOI: 10.7500/AEPS20150623001

        摘要:电转气技术(P2G)的出现让电力系统和天然气系统间的能量双向流动成为可能,促进了气-电网络的深度融合,也为解决间歇性可再生能源发电出力的波动性问题提供了新途径;P2G技术使天然气和电能间具有相互可替代性,使多能源市场的联系更加紧密,是未来多能源系统的重要支持技术。在此背景下,针对包括P2G的多能源系统的市场均衡问题,首先采用近年来发展起来的能源中心建模方法对集成了P2G设备、储气装置、燃气机组等多种能源转换装置的多能源系统进行建模。之后,在博弈论的框架下,研究了各个能源中心同时参与多个能源市场时的市场均衡问题,建立了确定市场均衡点的优化模型,并适于采用并行算法求解。最后,采用一个4节点能源中心测试系统和澳大利亚维多利亚州气电联合系统为例对所提出的模型与方法进行了仿真验证。

      • 高辉,李怀良,翟长国,陈良亮

        2013,37(1):186-190, DOI: 10.7500/AEPS201207057

        摘要:为了提高电动汽车动力蓄电池能效,增加电动汽车的启动功率,设计了一种电动汽车用五自由度主动悬浮控制的磁悬浮飞轮电池储能系统,阐述了系统的悬浮控制原理,并结合一种数字比例-积分-微分(PID)控制算法建立了该磁悬浮飞轮径向单自由度传递函数。仿真分析了该传递函数的频谱特性及飞轮转子的运动轨迹曲线,实现了对磁悬浮飞轮电池样机30000r/min的旋转实验。实验结果表明:该磁悬浮飞轮转子可以高速稳定旋转,具有良好的储能能力;可以辅助电动汽车原动力蓄电池工作,有助于提高原动力电池的充放电性能以及延长原动力蓄电池的使用

      • 李鹏, 黄河, 吴小辰, 黄媚, 杨银国, 李凌

        2014,38(1):127-133, DOI: 10.7500/AEPS20130712005

        摘要:电网的安全稳定标准是电网规划和运行的基本准则,中国电网自20世纪80年代以来执行《电力系统安全稳定导则》,对不同严重程度的故障分级设防,为电网高速发展期间保持安全稳定发挥了重要作用。2011年国务院颁布的《电力安全事故应急处置和调查处理条例》,从负荷损失的角度提出了新的要求,电网公司需重新审视目前执行的安全稳定标准。文中介绍了西方主要发达国家电网执行的安全稳定标准,将其与中国的标准进行比对分析,指出中国下一步修订《电力系统安全稳定导则》需要重点学习和借鉴的内容。

      • 许洪强, 姚建国, 南贵林, 於益军, 杨胜春, 翟明玉

        2018,42(1):1-7, DOI: 10.7500/AEPS20170518001

        摘要:随着特高压交直流互联电网的建设、新能源的发展,以及电力市场改革的深化,中国电网运行特性发生了深刻的变化,进而对电网调度控制能力提出了更高的要求。根据电网调度控制运行的业务特点,未来调度控制系统应采取分布和集中相结合的应用功能部署模式。概述了未来电网调度控制系统应用功能的三大新特征,即全局、快速、准确,分析了实现上述应用功能新特征的技术要素,并指出了在模型、数据和管理等方面亟需开展的基础工作。

      • 杨挺, 赵黎媛, 王成山

        2019,43(1):2-14, DOI: 10.7500/AEPS20180706005

        摘要:推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳安全高效的能源体系,需要发展更加智能的新一代电力系统及综合能源系统。人工智能(AI)是当前最具颠覆性的科学技术之一,在计算智能、感知智能和认知智能方面具有强处理能力。人工智能技术在电力系统和综合能源系统中的应用,将改变能源传统利用模式,促进系统进一步智能化。文中主要从人工智能概述、电力系统及综合能源系统对人工智能的需求,以及人工智能在能源领域中的应用几个层面进行综述和分析,最后对人工智能在电力系统及综合能源系统中应用所面临的挑战进行了分析和展望。