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
    • 海上风电产业在欧洲已发展了近30年,目前已成为欧洲最主要的可再生能源发电形式之一,在未来可再生能源的规划中占有非常重要的地位。海上风电场在20世纪90年代初从丹麦、英国、瑞典和荷兰最早开展示范,由最初几万千瓦的规模逐步增长到几十万千瓦,到目前已发展到上百万千瓦。在这个产业化的过程中,欧洲风电行业积累了很多设计、监管及运行的经验。文中针对欧洲风电场发展过程,首先对不同发展阶段产生的一些主要技术问题进行了回顾,然后重点讨论了电气设计中的几个主要问题,从电气设计角度对工程实践的一些经验进行了总结,最后对未来风电场发展及并网技术方向进行了展望。
    • 可再生能源高占比及特高压交直流混联电网的新形态对储能系统的功能有了更丰富而具体的要求。先进绝热压缩空气储能是实现电能大规模存储和提高电网运行水平的重要支撑技术之一。从电网实际需求及储能系统自身特性出发,文中提出一种基于盐穴储气的先进绝热压缩空气储能电站调相运行模式,在承担基本调峰任务的前提下,以微量的高压空气及热能损耗为代价实现对电网无功电压支撑的功能;建立了盐穴压缩空气储能电站释能环节的数学模型,模型中计及换热器和透平的变工况特性。仿真结果验证了盐穴压缩空气储能电站调相运行的合理性,灵敏度分析则为调相阶段的热量优化提供了参考。
    • 多端柔性高压直流输电技术可实现大规模可再生能源发电的多点汇集送出,通过接入和调控抽水蓄能(以下简称“抽蓄”)电站可进一步平抑可再生能源出力波动、匹配负荷侧需求。针对含新能源发电和抽蓄电站的多端柔性直流系统,采用生成场景集方法建立了考虑新能源发电出力不确定性的日前随机优化调度模型。该模型详细考虑了定速与可变速抽蓄机组运行约束和抽蓄电站库容约束,同时包含了计及柔性直流电网有功损耗的潮流约束。通过对柔性直流电网潮流约束二阶锥松弛,将所建立模型转换为以期望运行费用最小为目标的混合整数二阶锥规划问题,可求解获得日前优化调度方案。以中国张北柔性直流示范工程为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。
    • 中国云南省的电源结构以水电为主,水电消纳问题异常突出,且云南水电外送的受端调峰压力巨大。为充分挖掘云南电网“西电东送”通道潜力,最大限度消纳云南水电,同时响应多电网的调峰需求,文中构建了兼顾多电网调峰与水电消纳的跨流域梯级水电站调度的混合整数线性规划模型。模型采用目标权重法将多电网调峰问题转化成单目标问题,并通过调整各电网余荷距平绝对值的平均值权重,使得目标兼顾了多电网的调峰需求与水电消纳。同时,通过引入特殊顺序集约束,对最小持续时间约束提出了一种简易的线性化方法,此方法可应用于其他同类型的约束中。最后,以澜沧江干流与金沙江干流的18座水电站为例,验证了模型的可行性与有效性,结果表明所提方法可满足多电网调峰与水电消纳的需求。
    • 机器学习技术是助力能源转型、促进清洁能源消纳的重要工具。近年来,机器学习技术在电力系统中的应用已得到广泛关注。由于机器学习技术的“黑箱”特征,使其在可解释性、鲁棒性等方面仍有待提升,与电力系统高可靠性的运行要求存在一定矛盾,导致其实际工程应用滞后于理论研究。对于机器学习技术的实际应用情况,文中聚焦于北美地区配用电领域,从源、网、荷3个角度梳理了机器学习技术的典型工程实践项目,概述了每个项目的方法、效果以及从中得到的启示。进一步地,将以上项目归纳为态势感知、决策支持2个类别共计5个应用场景,并从工程实践角度分析了下阶段机器学习技术的研究方向。
    • 分布式能源与负荷聚合形成多能微网群连接至区域供热系统和上级配电网,构成区域电热综合能源系统。为保护多利益主体隐私并满足其利益诉求,提出了基于分布自治、集中协调设计架构的区域电热综合能源系统分层优化调度方法。在上层,计及多能流异质动态特性,提出了区域电热综合能源系统的动态经济调度模型;在下层,考虑用户柔性热需求和分布式光伏不确定性,建立了多能微网自治能量管理的机会约束模型。基于目标级联分析法将上下层解耦,层间仅需交换边界电功率和热功率,通过微网并行计算与层间迭代求解获得全局最优策略。算例结果证明,该方法能够在保证收敛性的前提下,为含多能微网群的区域电热综合能源系统提供高精度的多能互补优化调度结果。此外,对缩放因子进行灵敏度分析,讨论了算法误差来源并说明了算法最优性。
    • 随着非同步电源渗透率增加,电网的惯性逐步降低,扰动后电网的频率变化率变大,频率调控面临着巨大挑战。近年来,快速频率响应(FFR)的概念已被提出,并应用于一次调频之前,为一次调频响应争取时间,使低惯性系统在一次调频响应前不至于到达系统低频减载的频率阈值。文中从典型FFR资源、辅助服务产品设计、市场交易和应用实例等几方面总结了国外FFR市场开展现状。结合中国电网应对未来低惯性系统的调频需求,阐述了FFR技术的研究趋势,并为中国FFR市场建设提出了建议和展望。
    • 在基于模块化多电平换流器(MMC)的直流配电系统中,直流母线电压波动会在换流器内部激发环流。为了研究环流产生的机理,结合开关函数,对子模块电压波动和内部环流进行数学推导,得出环流幅值和频率的传导规律,并给出环流的解析表达式。为消除此环流的影响,基于快速全局最小二乘子空间旋转不变(TLS-ESPRIT)和比例积分-矢量比例积分(PI-VPI)设计了一种自适应环流抑制控制器。通过改变MMC调制函数来调节桥臂电压,使其跟随直流母线电压波动,从而实现环流抑制。在MATLAB/Simulink平台上进行仿真,结果验证了直流电压波动对MMC的影响机理的正确性,且所提控制策略将环流幅值抑制到原幅值的3.2%~4.5%。
    • 通过以智能软开关、能量路由器和智能功率/信息交换基站为代表的电力电子设备实现配电网的柔性互联,更好地适应多元源-储-荷设备的接入,将是未来智能配电网的演进趋势。从柔性互联智能配电网的概念阐述入手,详细介绍其核心柔性互联设备的拓扑结构及工作原理,分析柔性互联智能配电网规划设计、运行控制和故障自愈等关键技术的研究现状与难点,并对未来需要重点研究的技术领域和工程应用前景进行了讨论与展望。
    • 近年来风涝等极端自然灾害频发,灾后配电网生命线负荷的持续供电面临严峻挑战。针对台风灾害下配电网灾损难以准确评估、配电网恢复力与经济性难以兼顾的现状,结合台风历史数据与致灾机理,建立了同时考虑台风与暴雨的数据-机理联合驱动的台风下配电网故障率模型;针对极端灾害数据少、预测精度低的问题,利用φ散度获得灾害持续时间的条件风险价值(CVaR);将移动储能容量作为决策变量,利用纳什谈判方法构建配电网经济性和恢复力均衡模型,实现了对于恢复力和经济性的综合考虑。通过算例测试验证了所提策略的有效性。
    • 优先出版
    • |
    • 当期目录
    • |
    • 专辑论文
    • |
    • 学术争鸣
    • |
    • 过刊浏览
      全选
      • 施云辉, 郭创新

        优先出版日期:2022-01-27  DOI: 10.7500/AEPS20210311013

        摘要:在“碳达峰”的背景下,新能源的渗透率将进一步增加,电热联合系统的灵活性欠缺难以满足日益增长的新能源消纳需求。文中提出了一种基于分散协同多阶段鲁棒调度的电热联合系统灵活性增强方法,相比传统调度方法,可充分发挥多能源储能、电热转换设备等灵活性资源应对风电出力波动的作用。首先,对含多种灵活性资源的电热联合系统进行建模,基于盒式不确定集的风电预测出力假设,并考虑到电、热系统分属于不同运营商的场景,建立了分散协同的多阶段鲁棒调度模型。为了衡量调度模型的灵活性,提出了基于线性规划灵敏度分析的多种灵活性指标。然后,提出了基于“预估-矫正”的储能状态转移方程,保证模型的凸性。进一步提出了分散协同鲁棒对偶动态规划算法,仅需较少的信息交换即可实现模型的快速求解。最后,通过算例验证了所提模型在提升电热联合系统灵活性和保证风电消纳方面的有效性。

      • 王琦,李宁,顾欣,何国鑫,杨冬梅,陈严

        优先出版日期:2022-01-27  DOI: 10.7500/AEPS20210606002

        摘要:在电力市场深入改革的背景下,综合能源服务商既是直接为用户提供能源服务的能源主体,又是节能减排的重要载体,研究综合能源服务商的合作运行有助于促进区域综合能源系统的低碳经济。首先,提出双层协同优化运行的调控架构,通过顶层监管调动底层综合能源服务商参与碳减排的积极性,底层的各利益主体交互有限信息实现协同优化。其次,基于Nash议价理论,建立计及碳排放限额和惩罚系数的综合能源服务商合作博弈模型,挖掘综合能源服务商合作运行促进碳减排的潜力,并且兼顾个体利益和社会效益。然后,将所建的非凸模型分解为2个线性约束下的凸优化问题,即效益最大化子问题和能源交易支付子问题,进一步采用自适应交替方向乘子法求解上述问题。最后,通过算例验证了所提策略的有效性。

      • 陈丽娟, 刘丽, 周昶, 许晓慧

        优先出版日期:2022-01-26  DOI: 10.7500/AEPS20210627002

        摘要:能源转型大环境下,综合能源系统得到了快速发展,多能流耦合的运行模式增加了运行的复杂性。当出现随机因素扰动时,综合能源系统的安全稳定运行会遇到威胁。针对这一问题,文中提出了综合考虑运行风险与韧性的综合能源系统薄弱环节辨识方法。首先,引入了基于半不变量法的电-热-气耦合综合能源系统概率多能流计算模型,基于概率多能流,提出正常运行情况下的运行风险评估指标和评估方法。然后,针对极端灾害下的故障,从鲁棒性角度提出运行韧性评估指标。最后,综合考虑源荷随机变化和随机故障的不确定性扰动,提出风险-韧性双维度综合指标,判断综合能源系统的薄弱点。算例分析表明,所提计及风险和韧性的薄弱点辨别评估方法可以量化分析综合能源系统的薄弱环节,验证了所提方法的有效性。

      • 刘昊宇, 刘崇茹, 郑乐, 王群乔

        优先出版日期:2022-01-26  DOI: 10.7500/AEPS20210706007

        摘要:下垂控制凭借多站协同承担不平衡功率的优势,在多端柔性直流输电系统(VSC-MTDC)工程实践中广泛应用,其本质是改变直流电压实现直流潮流再分布来消纳不平衡功率,但直流电压偏离会影响系统安全经济运行。文中通过理论分析下垂控制方式下直流电压无差修正的不可行性,提出一种具备直流电压“准无差”调节能力的VSC-MTDC协同优化下垂控制策略,解决不平衡功率消纳引发的电压偏离问题。设计了附加直流电压控制器,自动调节功率参考值,改善动态过程中的直流电压。以扰动后电压源型换流器有功功率变化最小和直流电压距初始值最近为目标,优化下垂控制功率参考值增量,进行直流电压恢复。仿真研究表明,改进策略能平稳地实现以多个电压源型换流器功率变化最小为代价的直流电压全局最优调节,完成直流电压“准无差”修正。

      • 李雅婷, 唐家俊, 张思, 徐立中, 张智, 杨莉

        优先出版日期:2022-01-26  DOI: 10.7500/AEPS20210730005

        摘要:售电公司参与市场交易面临着负荷、现货价格及需求响应等多重不确定性,综合考虑多重不确定性因素并根据其特点进行建模有利于提高购售电决策的有效性。首先,提出分时电价下计及用电成本满意度和用电舒适满意度的可转移负荷响应优化模型;其次,考虑用户响应行为的不确定性,建立基于模糊隶属度函数和消费者心理学的可削减负荷响应模型;然后,分别采用概率密度函数和场景法对负荷和现货价格进行模拟,以预期利润和条件风险损失综合效用最大化为目标,建立包含购电组合、售电定价、可削减负荷调用及补偿等决策的售电公司综合决策与风险评估模型,通过模糊机会约束的等价转换将模型转化为确定性优化问题进行求解。算例仿真分析了风险偏好和不确定性因素对售电公司决策的影响,验证了模型的有效性。

      • 杨争林, 曾丹, 冯树海, 郑亚先, 冯凯, 邵平

        优先出版日期:2022-01-26  DOI: 10.7500/AEPS20210820001

        摘要:为深入探究电力市场运营、市场成员决策、电网调度运行之间的交互影响,建立了电力市场联合实验推演能力,构建了电力市场全景实验平台总体功能框架,系统性阐述了“双碳”目标下电力市场实验推演面临的主要挑战。提出实验推演场景的智能构建技术、多类型市场成员竞价决策行为模拟技术,从电力市场出清模拟在高性能智能出清算法、多市场耦合运营模拟、长周期连续模拟任务调度等方向,着重分析了需进一步突破的关键技术,提出了与电力市场运营模拟衔接的电网调度运行模拟技术以及市场运营大数据评估技术中的关键点。

      • 薛宇, 任永峰, 胡志帅, 何晋伟, 方琛智, 祝荣

        优先出版日期:2022-01-26  DOI: 10.7500/AEPS20210826002

        摘要:为提高分散式风电应用场景中直驱-双馈混合风电系统在非理想电网电压下的运行特性,提出了应用九开关变换器型统一电能质量调节器实现混合分散式风电系统柔性故障电压穿越的方案。围绕九开关变换器控制,在分析九开关变换器直流侧电压共用关系的基础上,研究了适用于九开关变换器的三次谐波注入调制方式,提高了直流电压利用率;利用电压补偿和电流补偿,针对九开关变换器直流侧电压需求不同期的特点,设计了依据电压故障程度动态分配调制比限幅的策略。通过在电网电压对称跌落、不对称跌落和谐波工况下对上述方案的仿真分析,验证了九开关变换器优化直驱-双馈混合分散式风电运行特性的可行性。

      • 郭泰, 刘忠, 王彬, 符杨, 潘昭光, 孙宏斌

        优先出版日期:2022-01-26  DOI: 10.7500/AEPS20210112001

        摘要:标准化是实现综合能源系统多管理主体信息交互的必要途径。与传统电力系统相比,综合能源系统标准化存在多能流耦合、运行场景更加复杂、设备种类繁多且特性各异等技术挑战。借鉴电力系统标准化的经验,设计了“单质能流层-多能耦合层”两层综合能源系统模型架构,以适应不同的运行场景;提出了类电力系统的异质能流标准化建模方法,实现了单质能流的源网荷结构化建模;提出了基于聚合-派生的多能流耦合设备标准化建模方法,兼顾了各种能量耦合设备的共性和个性特征;研发的标准化模型生成模块已集成到园区综合能源管理系统,并在某北方园区在线使用,实现了冷热电气多能流系统模型的标准化表达与信息交互。

      全选

      2022年第46卷第3期

        >观点
      • 李刚,李银强,王洪涛,谢庆,黄文琦,侯佳萱

        2022,46(3):1-13, DOI: 10.7500/AEPS20210804001

        摘要:知识图谱具有良好的知识表达能力和解释性,是人工智能领域的一个重要分支,将其应用于电力设备健康管理,可有效整合设备全生命周期的数据,形成以知识为导向的新型运维管理模式。首先,文中系统地梳理了开放领域知识图谱构建方法,针对其中的关键技术和难点问题进行了详细阐述,并结合电力设备健康管理知识图谱的特点,论述了知识图谱的构建过程;然后,结合现有工作,明确了知识图谱在电力设备健康管理中的应用场景,并分析了当前健康管理领域对知识图谱技术的需求;最后,对未来知识图谱在能源电力设备健康管理中的应用前景做了展望。

      • >学术研究
      • 冯昌森,张瑜,文福拴,叶承晋,张有兵

        2022,46(3):14-22, DOI: 10.7500/AEPS20201011005

        摘要:随着光伏发电在微电网中的渗透率不断提高,其发电出力的不确定性和时变性为微电网的经济运行带来了挑战。在构建经济调度模型时,就需要适当模拟不确定变量并相应地发展高效求解算法。在此背景下,文中提出能够有效计及不确定性因素的深度强化学习算法,以实时求解微电网的优化运行问题。首先,采用马尔可夫决策过程对微电网优化运行问题进行建模,用实时奖励函数代替目标函数和约束条件,利用其与环境互动,寻找最优策略。其次,借助贝叶斯神经网络对不确定的学习环境建模,进而在马尔可夫决策过程中有效考虑状态转移的随机过程。为此,提出双深度期望Q网络算法,通过考虑状态转移的随机性,优化一般深度Q网络算法的Q迭代规则,显著提高算法的收敛速度。最后,采用算例验证了所提模型和算法的有效性。

      • 苏粟,李玉璟,夏明超,汤小康,韦存昊,梁方

        2022,46(3):23-32, DOI: 10.7500/AEPS20210629005

        摘要:提出一种基于时空耦合特性和深度学习模型的充电站运行状态预测方法。首先,基于充电站历史运行数据和所在区域的交通通行速度数据集,利用k-means聚类方法将充电站划分为不同类型,分析充电站运行状态在时间上的特性;建立单个充电站的“偏移量-交通-时间”三维矩阵模型,深度挖掘充电站运行状态与周边交通状况在时间和空间上的耦合相关性。其次,将充电站状态与交通状况的时间滞后相关特性进行空间重构,利用卷积神经网络进行特征提取,通过长短期记忆网络进行时间序列预测,构建基于Keras深度学习框架的充电站运行状态多步预测模型。最后,以20个充电站的真实运行数据进行验证,并与多种预测算法进行对比,结果表明,所提方法具有较高的预测精度。

      • 王蓓蓓,胥鹏,王宣元,张浩,宁卜

        2022,46(3):33-41, DOI: 10.7500/AEPS20210622002

        摘要:需求侧资源的多样性、分散性使得小范围示范工程采集的响应模型很难推广到大容量客户群体,文中拟基于小样本需求响应数据完成需求响应特性泛化建模及其大规模潜力推演工作。首先,构建响应随机参数的分布鲁棒模糊集。其次,基于主成分分析法挖掘小样本用户用电与其响应死区拐点与饱和区拐点的关系,采用共性与个性结合的方式实现大规模泛化过程中一般用户响应关键参数的获取,最终实现基于小样本数据的大规模需求响应潜力推演。算例表明,所提需求响应潜力量化方法充分考虑了用户响应的随机性,对行业共性特征及用户个性特征都进行了较好刻画。研究成果一方面可支撑针对示范工程范围内小样本用户的需求响应特性精准建模,另一方面可支撑对未来场景下大容量客户群体的响应能力推演评估。

      • 刘苏,黄纯,李克明,侯帅帅

        2022,46(3):42-49, DOI: 10.7500/AEPS20210510006

        摘要:针对低压配电台区拓扑结构中相别关系错误的问题,利用台区配电变压器低压侧相电压序列和用户电压序列的相似性,提出了一种基于自适应分段云模型的单相用户相别辨识方法。首先,利用云模型的数字特征刻画电压序列的数据分布;然后,利用自适应分段云模型算法自适应地确定电压序列的分段总数以及每个分段的起始时刻和结束时刻;最后,计算电压序列分段云模型的相似度,确定用户与台区配电变压器的相别关系。该方法不受台区拓扑结构和负荷变化的影响,具有通用性;与现有相似性算法相比,该方法针对台区配电变压器三相电压很接近的情况相别辨识结果区分度更好、准确率更高。算例仿真和实例分析验证了所提方法的有效性。

      • 唐捷,杨银,刘斯亮,张勇军,李钦豪,羿应棋

        2022,46(3):50-58, DOI: 10.7500/AEPS20210318006

        摘要:针对基于历史负荷建模的台区相序调整不足及调相后供电状态时长不能保证的问题,从数据驱动角度提出了基于改进支持向量机(SVM)超短期负荷预测的台区相序在线优化方法。首先,采用变分模态分解将预测对象的历史负荷分解成多个子序列,对每个子序列采用改进的SVM进行预测,预测模型中引入自适应权重机制改进最小二乘SVM的性能,以过滤数据噪声对结果的影响,提高预测准确度;然后,对智能换相开关负荷支路建立最小三相不平衡度、最少换相次数、最长相序维续时间的多目标优化模型,从第3代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)求解的Pareto最优解集中选取一组满意解作为决策者的相序自动调整方案;最后,以中国广东电网某台区为例进行分析,并与其他方法对比验证了所提方法的有效性。

      • 王增平,相禹维,王彤

        2022,46(3):59-66, DOI: 10.7500/AEPS20210428008

        摘要:沿海地区台风暴雨灾害频发,极易引发输电线路倒塔、断线等事故。为此,针对110 kV输电线路提出一种同时考虑台风暴雨灾害下倒塔与断线事故的评估方法。首先,分别建立台风与暴雨荷载模型,刻画台风风场中任意位置的风雨荷载;其次,对110 kV线路不同的输电塔型分别建立有限元模型,考虑风雨荷载的相关性,分析风雨荷载下线路和铁塔的动力响应;接着,基于结构可靠性理论,推导倒塔、断线概率表达式,研究不同塔型、用途、风向角等因素对倒塔的机理影响,分析电网薄弱环节,评估台风暴雨灾害下110 kV线路倒塔与断线事故;最后,仿真采用中国某地区实际电力系统和真实台风数据,验证所提方法的适用性。

      • 代倩,吴俊玲,秦晓辉,张健,张彦涛,陆润钊

        2022,46(3):67-74, DOI: 10.7500/AEPS20210630010

        摘要:局部区域内的新能源大规模集中开发会造成严重的弃电问题,配置一定规模的储能装置可显著减少弃电。文中基于时序生产模拟软件和概率统计分析方法研究了考虑新能源发电不确定性和弃电率约束的局部断面储能容量配置问题。首先,介绍了主流的时序生产模拟软件的算法框架;基于该软件在考虑新能源出力的不确定性下获取局部区域断面的弃电曲线。然后,考虑弃电率限制,利用恒功率法确定储能的初始配置规模,再对断面弃电时长进行累积概率统计分析以得到储能最佳时长;进而对储能进行优化配置,得到满足弃电率约束的储能最佳配置规模。最后,针对中国西北某省实际电网进行了算例分析,并对储能配置规模与新能源装机占比和新能源利用率开展敏感性分析,验证了所提方法在求解方面的便捷性。

      • 缪书唯,蒋晨,李丹,柯其志

        2022,46(3):75-84, DOI: 10.7500/AEPS20210316004

        摘要:准确的风速仿真是研究含风能发电系统的重要且基础步骤。为此,提出基于互转换Ornstein-Uhlenbeck过程的风速仿真模型,该模型可产生任意时间步长的仿真风速样本,将其与时序Monte Carlo模拟法结合,提出仿真时间步长可变的含风能发电系统充裕度评估方法。然后,采用某观测站的实测风速样本验证所提模型,结果表明,模型产生的不同时间步长仿真风速样本具有与实测风速样本类似的概率分布特征和自相关特征。应用充裕度评估方法评估含风能IEEE-RTS发电系统充裕度,结果表明,期望失电频率对仿真时间步长的敏感度高于期望失电持续时间和期望失电量对仿真时间步长的敏感度,较大的仿真时间步长将导致对期望失电频率的过低估计,充沛的风能资源可增大风电场并网的充裕度效益。

      • 薛花,田广平,扈曾辉,王育飞,杨兴武

        2022,46(3):85-95, DOI: 10.7500/AEPS20210430006

        摘要:针对采用传统矢量控制的模块化多电平变换器(MMC)在电网发生单相短路时易发生系统运行失稳的问题,从能量角度出发,提出形式简单、稳定性较好的无源一致性控制方法。以电网不平衡情形下正序电流期望轨迹快速跟踪与负序电流快速抑制为第1目标,通过建立MMC端口受控耗散哈密顿模型,求取不影响全局能量耗散的“无功力”,简化无源性控制器设计,实现全局能量在期望平衡点处达到最小,闭环控制系统全局渐近稳定。以提升正、负序dq轴电流期望轨迹跟踪的同步性为第2目标,将当前相与相邻相的并网电流期望轨迹跟踪误差作为状态误差引入无源性控制律,提出无源一致性控制方法,实现正、负序dq轴电流期望轨迹跟踪的同步达成。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明:所提方法在系统单相短路故障分别与直流侧电压阶跃变化、有功功率波动、MMC参数摄动同时发生时具有良好动静态性能、宽稳定域和强鲁棒性。

      • 刘鸿鹏,刘佳耕,张伟,陈继开,曹云峰

        2022,46(3):96-104, DOI: 10.7500/AEPS20210601001

        摘要:近年来,同调等值方法被广泛应用于大型系统的动态等值中,得到的降阶模型能够准确反映系统的动态响应,其中,代表性的慢同调算法具有对故障位置和严重程度不敏感等优点。然而,由于模型限制及准确性差的问题,使得传统慢同调算法难以应用于分布式发电网络中。为此,提出了一种适用于下垂控制并网逆变器网络的慢同调与聚合方法,依据奇异摄动理论建立慢同调模型并分析阻尼的影响,以解决下垂控制逆变器网络的适用性问题。同时,将模糊C均值空间聚类算法用于模态矩阵的空间向量,以达到准确识别同调电源的目的。最后,应用聚合方法建立降阶模型,并通过对10台并联逆变器的仿真验证了所提方法的有效性。

      • 李富盛,林丹,余涛,王克英,吴毓峰,杨家俊

        2022,46(3):105-112, DOI: 10.7500/AEPS20210211001

        摘要:高频电气数据是提高电网态势感知准确度、监测水平和辅助服务质量等的数据基础之一,但是,传统重建算法难以实现高精度的数据重建。因此,文中利用改进生成式对抗网络将低频电气数据重建为高频。通过将时序数据转化为电气图像,实现神经网络方法对电气图像特征的高效提取。利用基于深层残差网络的生成器和改进的残差块结构,提高生成器的特征学习能力。此外,生成器损失函数考虑真实样本与生成样本在低维或高维特征的差别。以公开数据集为例进行算法验证,验证结果表明,相比于传统重建方法,所提方法具有更高的峰值信噪比、结构相似性和更低的平均绝对误差、平均绝对误差百分数,以及更高的高频细节还原度、重建精度,能够对不同数据集实现泛化。

      • >研制与开发
      • 贾科,杨彬,刘浅,郑黎明,毕天姝

        2022,46(3):113-120, DOI: 10.7500/AEPS20201117007

        摘要:随着高比例电力电子设备和高比例新能源的接入,未来电力系统需要全时域量保护以应对系统复杂的故障特征。系统级故障暂态分析作为时域量保护的研究基础具有重要意义。鉴于逆变型电源(IIG)的受控特性,系统级故障暂态解析需应对机组输出电流的动态相位换算和多机系统方程高阶求解2个挑战。文中提出一种基于IIG暂态电流回代的系统级故障暂态解析方法。通过分析机组输出功率与端电压相位间的动态关系,实现了IIG暂态电流向统一参考系的动态相位换算;对系统方程进行暂态修正从而避免了高阶运算;在此基础上,网络节点暂态电压可由各机组暂态电流线性求解,进一步得到故障点及全网暂态电流的时域精确解。仿真验证结果表明,所提方法可实现较为精确的系统级故障暂态解析。

      • 朱琳,赵学深,郭力,李霞林,邓占锋,王成山

        2022,46(3):121-128, DOI: 10.7500/AEPS20210622004

        摘要:由于各换流器间存在动态交互作用,使得中压直流(MVDC)配电系统的控制参数设计比单台换流器时困难得多。首先,针对系统中换流器的电流控制环、电压控制环和下垂控制环,依次分别建立了计及换流器间动态交互的开环和闭环传递函数,并且所建传递函数零极点的个数与单台换流器独立运行时完全一致。然后,提出了一种计及换流器间动态交互的MVDC配电系统控制参数设计方法,该方法能够从系统动态稳定性的角度定性定量设计控制参数。该设计方法通过部分零极点的相互抵消,利用一对共轭主导极点准确设计系统动态特性,并在较宽频率范围(如10~50 Hz)内均有效。最后,在电力电子仿真软件PLECS中对所提传递函数和控制参数设计方法进行了仿真验证。

      • 陈田田,李银红

        2022,46(3):129-136, DOI: 10.7500/AEPS20210420009

        摘要:针对柔性直流电网线路行波保护在长线故障下难以兼顾速动性和耐受过渡电阻能力的问题,提出了一种基于电压折射波幅值正负差异的两段式行波保护方案。首先,通过分析故障行波在线路上的传播过程,推导了各折反射波的表达式,得出了区内外故障下线路端口电压折射波幅值的正负差异特性。然后,基于该特性,提出了两段式行波保护方案,以传统行波保护判据构成保护第Ⅰ段,采用端口电压幅值及回升时间构成行波保护第Ⅱ段。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,验证了该保护方案的有效性。

      • 王尊贤,武守远,栾晓明

        2022,46(3):137-146, DOI: 10.7500/AEPS20210313004

        摘要:谐振接地系统的高阻接地故障由于消弧线圈和接地阻抗作用,故障电气量较微弱,故障检测与选线困难。通过对高阻故障的暂稳态特征以及故障线路对地支路的瞬时和永久性改变的分析,总结出健全线路和故障线路对地电容参数的瞬时变化规律及特征。进而构造表征故障前后各线路对地电容参数变化的虚拟能量分量,并分析虚拟能量变化率的变化规律。最后,提出了利用线路虚拟能量变化率峰值占比来确定故障线路的判据,并用于设计故障选线方法。所述方法在保证选线正确的同时,扩大了检测范围并增强了抗三相不平衡干扰的能力,仿真结果和现场实测数据验证了方法的准确性与可靠性。

      • 海正刚,郭春义,展瑞琦,叶全,赵成勇

        2022,46(3):147-155, DOI: 10.7500/AEPS20210401005

        摘要:为提高传统直流输电系统抵御换相失败的能力,改善系统故障期间的动态特性,提出了一种基于晶闸管型全桥子模块(T-FBSM)的复合型电网换相换流器拓扑,在故障期间可以通过控制工作模式的切换同时实现换相电压的补偿及直流电流增长的抑制,从而提高换相失败的免疫能力。研究了T-FBSM与换流阀的协调控制策略,并设计了T-FBSM电气参数。最后,在PSCAD仿真环境中设置不同仿真案例,验证了所提新拓扑的电压、电流应力及换相失败抑制效果。仿真结果表明,所提复合式电网换相换流器拓扑协调控制策略及所设计的T-FBSM电气参数合理、有效,同时所提拓扑可以有效降低换相失败概率,并可改善系统的恢复特性。

      • 朱仁龙,周小平,罗安,洪乐荣,夏海涛,邓凌峰

        2022,46(3):156-163, DOI: 10.7500/AEPS20210324005

        摘要:提前触发控制是降低高压直流输电系统换相失败发生概率的一种重要方法,精准的提前触发是该方法抑制换相失败的关键。根据换相电压时间面积理论,提出了一种基于换相电压时间面积预测的换相失败抑制方法。该方法不仅计及了故障后直流电流的变化,还通过换相面积的测量间接计及了故障后换相角以及等效换相电抗的变化。同时,该方法具有较清晰的物理意义,不需要通过复杂的参数整定来提升换相失败抑制性能。最后,以PSCAD/EMTDC中CIGRE标准模型作为测试模型,在不同故障下验证了所提方法的有效性。

      • 廖志娟,冯其凯,吴凡,姜陈慧,夏晨阳

        2022,46(3):164-174, DOI: 10.7500/AEPS20210517004

        摘要:针对目前宇称时间(PT)对称磁耦合无线电能传输(MC-WPT)系统的物理原理、参数条件及其与常用工作模式的区别等方面认识不全面的问题,首先基于振动学理论对PT对称MC-WPT系统进行建模分析,明确其实质为实本征态工作模式,并建立了实本征态系统的一般参数条件。进而从实本征态角度,对比分析了基于运算放大器实现和基于逆变器实现的PT对称系统的物理原理,证实基于运算放大器实现的PT对称系统物理原理为自激振荡系统,具有自选频率特性,而基于逆变器实现的PT对称系统本质上是强迫响应系统,工作频率由逆变器给定。在此基础上,将PT对称系统与目前MC-WPT系统常用的几种工作模式包括零相角模式、美国麻省理工学院(MIT)提出的共振耦合模式、复本征态模式进行了对比分析,得到了各种工作模式的特性及优缺点。

      • 马鑫,尚毅梓,胡昊,徐杨

        2022,46(3):175-183, DOI: 10.7500/AEPS20210308004

        摘要:为增强深度残差收缩网络对变压器故障特征的学习能力从而提高故障识别精度,文中研究构建了故障特征气体向量配合改进的深度残差收缩网络来识别变压器故障。首先,构建可变软阈值函数消除恒定偏差的影响,利用快速回溯算法加快阈值确定速度的同时确保输出结果的完整性。然后,提出带可变权重的交叉熵函数降低误识别对网络精度的影响,并将构建的特征气体向量作为网络输入,保证网络学习并识别更多故障因素的特征。最后,以过热故障和电弧放电故障为样本的实验结果验证了该方法的有效性。与传统方法相比,所提方法的识别精度高,而且适用于电力系统多特征故障识别。

      • >综述
      • 王冲,王秀丽,鞠平,邵成成,李洪宇

        2022,46(3):184-199, DOI: 10.7500/AEPS20210531004

        摘要:在“碳中和”及“碳达峰”的背景下,高比例可再生能源电力系统将成为未来电力系统发展的一个重要趋势,同时外界极端环境日趋多变多发,电力系统随机因素日益增加,将对系统的经济、安全、稳定运行产生重大影响,需要根据随机因素的不同特征研究分析其对系统的影响以及应对的措施。从随机变量以及描述方程的角度,将电力系统随机问题分为随机稳态问题、随机动态问题、随机事件问题3类。面向这3类随机问题,分别介绍其问题描述,归纳其分析方法。针对电力系统随机稳态问题,从随机特征分析及随机决策问题2个角度综述和探讨了含随机性的电力系统稳态分析方法;针对电力系统随机动态问题,从振荡、安全和稳定3个方面综述和探讨了随机性对系统动态的影响;针对电力系统随机事件问题,从概率分析和马尔可夫分析2个方面综述其分析方法。最后,对新能源的概率预测、强随机性下的系统规划运行、低惯性下的抗干扰能力、随机动力学、极端气候对新能源的影响进行了研究展望。