半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 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。
    • 可再生能源的规模化接入增加了电-气互联区域综合能源系统中的不确定性,同时随着电力系统和天然气系统耦合程度的加深,耦合环节负荷的波动对整个电-气互联区域综合能源系统能流产生的影响日趋显著。首先,建立基于能源集线器模型的电-气互联区域综合能源系统稳态多能流计算模型;在此基础上,考虑可再生能源出力、电力系统负荷、天然气系统负荷和耦合环节负荷的波动性,并计及电力系统负荷和天然气系统负荷间的相关性,提出电-气互联区域综合能源系统中输出状态变量半不变量的计算方法;最后使用Cornish-Fisher级数展开法来拟合输出状态变量,得到输出状态变量的概率分布。在修改后的IEEE 33节点配电网络与天然气11节点网络耦合而成的电-气互联区域综合能源系统上进行算例分析,验证了所提方法的有效性、快速性和实用性,同时分析了耦合环节负荷不同波动水平和电力系统负荷与天然气系统负荷间相关性水平对概率多能流计算结果的影响。
    • 首先,比较了电动汽车交流充电系统中国方案与国际电工委员会(IEC)方案在物理接口、控制导引电路、连接确认电路、脉宽调制(PWM)占空比映射关系上的差异。然后,研究2种方案的技术分歧点,计算Case B连接方式中国方案与IEC type2方案公差叠加情况下物理接口的交叉耦合结果,分析可能带来的互操作性问题。最后,提出实现2种方案互操作性的标准修改建议以及中国交流充电系统国际标准化方案。
    • 当前电网对部分输电设备引入了基于代理的状态监测管理模式,但该模式存在单点故障安全隐患且严重依赖通信的高可靠性,分布广泛的配电设备也并不适用于此模式。即当前电力设备只执行功能不具备“智慧”,无法实现状态智能感知,不符合能源互联网需求。为此,阐述了“智能电力设备”概念,并全面详述了其智慧功能,包括自我传感、自我告警、自我状态分析、健康状态评估以及自我保护。该设备管理模式基于电力设备对自身的智能感知、状态分析与健康管理,使其具备自主思维,成为可与外界智能交互的独立个体,实现对设备的高效全面感知,适应电网智能感知与灵活运维的要求。此外,研究了支撑该模式的关键技术,包括传感技术、故障预测算法、故障诊断算法、设备退化模型、健康评估方法、通信方式与传输协议。最后,讨论了智能电力设备的运维管理。
    • 提出一种含分布式能源的配电网实时最优潮流分布式算法。首先,该算法在获取电压状态量的实时数据后,利用原问题的二阶泰勒展开对状态量进行一次修正,并将修正结果用于控制量的计算和分布式能源的功率控制,给出了该方法在连续执行后的可行性分析。然后,利用海森阵的稀疏特性,提出了海森阵元素的分解、并行计算方法和修正方程的分布式高斯消去法,从而实现算法的分布式求解。最后,通过算例分析验证了所提算法的可行性和有效性。
    • 电力电子装置在电力系统大量接入改变了电网故障特征,适用于同步机激励下电网的常规继电保护面临挑战。电力电子化电力系统故障暂态特征复杂、持续时间较短,限制了被动检测保护技术的应用和发展,利用电力电子设备的可控能力可以提高继电保护对故障的甄别能力。文中总结了控制与保护融合的探测式故障识别方法的关键技术,对能够实现主动探测的电力设备进行了分类,阐述了实现注入操作的可行性和注入探测信号的物理限制,最后探讨了探测式故障识别方法的应用场景,并给出了研究展望。
    • 针对纯能量市场难以解决发电机组的固定成本回收问题,国外电力市场已开展了建立容量市场的实践,以市场化机制形成对机组补偿的价格信号,保障发电容量充裕性。文中从容量市场机制设计的角度出发,在考虑市场成员策略行为的前提下,对引入投资决策的电力容量市场进行了建模与均衡分析。首先,描述了容量市场的基本机理,针对容量市场的投资决策问题建立双层均衡模型,上层模型为寡头主体的最优决策模型,下层模型为容量市场出清模型;其次,利用最优性条件将双层模型转化为单层模型,运用分段线性化等方法实现模型线性化,得到混合整数线性规划问题;最后,基于中国某省的实际数据进行算例分析,深入探究了市场主体的策略行为,揭示了寡头主体抬价时的过度投资行为及其影响因素,提出限制项目竞标自由度的策略行为规制方法并验证了该方法的有效性。
    • 随着能源结构与电力系统运行方式发生巨大变化,交互能源机制下的电力产消者优化运行研究得到了广泛关注。首先对电力产消者的类型、基本特性进行了分析与归纳,提出了电力产消者的典型运行框架,明确了不同运营商可能的功能与权责。随后,从电力产消者的资源灵活性预测模型、基于市场交易模型的协调策略、优化运行模型求解技术以及信息的采集、传输与处理4个方面对基于交互能源机制的产消者优化运行关键技术研究进行了概述与归纳。最后,考虑当前的发展趋势指出了存在的关键问题以及未来的研究发展方向。
    • 随着可再生能源并网比例持续提高,储能技术的发展受到广泛的关注。季节性储能作为新兴的储能方式,可以实现长时间以及广域空间范围内的大规模能量转移,是消纳高比例可再生能源的重要技术。文中介绍了季节性储能技术的典型类型与发展现状,总结了各种季节性储能的技术性能与关键特征,从季节性储能的建模、灵活运行分析、储能容量需求分析与效益评估、季节性储能优化规划、长-短期储能的协同运行与合理配置等方面综述了电力系统的季节性储能研究现状,从长时间尺度、多能源形式与跨空间范围3个层面分析了面向高比例可再生能源的季节性储能研究的关键科学问题与挑战,展望了未来在季节性储能精细化建模、协调规划、运行控制、综合能源市场等方面需要解决的重点问题,以期为未来研究提供参考。
    • 异步联网方式下的中国西南电网转动惯量显著减小,频率调节特性发生深刻变化,对自动发电控制(AGC)的动态品质要求更高。首先,利用离散傅里叶变换分析了区域控制偏差(ACE)的频域特性。然后,结合中国西南电网高比例水电、大规模外送的显著特征,分析了有功功率控制面临的新问题,建立了维持省级电网控制区有功功率平衡和电网频率稳定性的数学模型。提出了基于2层数字低通滤波的水、火电机组有功功率调节量分离算法,时间维度上实现不同响应时间和跟踪周期的水、火电机组互补协调控制。进而,通过考虑电网频率、ACE以及送出断面功率控制要求,空间维度上动态调整不同地理位置机组群的调用顺序和有功功率调节范围。最后,基于电力系统全过程动态仿真程序(PSD-FDS)验证了所提方法的有效性。
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      全选
      • 徐岩, 张荟, 马天祥, 要金铭

        优先出版日期:2021-09-17  DOI: 10.7500/AEPS20210421009

        摘要:随着分布式电源的规模化接入,传统配电网故障恢复策略逐渐难以适应实际需要。为此,提出一种含分布式电源的配电网故障紧急恢复与抢修协调优化策略。首先,在故障紧急恢复模型中引入典型负荷时变性需求模型,优先恢复需求度高的负荷。以抢修时间最短和社会经济损失最小为综合目标函数得到故障抢修模型。然后,研究故障紧急恢复与抢修协调优化策略,利用主网与孤岛协调控制进行故障恢复,通过改进粒子群算法得到最优抢修顺序。在抢修过程中,考虑负荷及时变性需求变化,调整故障紧急恢复与抢修最优方案,保证配电网可靠、快速恢复正常运行状态。最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性。

      • 杜夏冰, 郭春义, 赵成勇, 徐李清, 张加卿

        优先出版日期:2021-09-17  DOI: 10.7500/AEPS20210511002

        摘要:随着电网不断扩大与发展,电力系统出现了水电经高压直流输电系统外送的结构,为保障电网的安全稳定运行,有必要探索该系统是否存在多频段振荡风险。首先,文中建立了水电机组和高压直流输电2个系统的独立模型,并推导了其接口动态方程,进而建立了全系统状态空间模型,并验证了模型的正确性。在此模型基础上,采用特征根分析法对系统进行多频段振荡模态特征识别和影响分析。分析结果表明,外送系统存在超低频、低频、次同步振荡模态。其中,超低频振荡模态除了与水电机组调速器强相关以外,还与整流站定电流控制器弱相关,在高比例水电出力的场景易发生超低频振荡;低频振荡模态与锁相环强相关,锁相环控制参数在合理范围内变化,不会激发系统低频振荡模态;水电机组和高压直流输电系统间电气和多控制环节共同影响次同步振荡模态,当受端电网强度弱时,系统次同步振荡模态被激发,调整励磁增益和整流站/逆变站控制参数可以改善模态阻尼。

      • 朱茂林, 刘灏, 毕天姝, 谢永胜, 赵俊博

        优先出版日期:2021-09-17  DOI: 10.7500/AEPS20210228003

        摘要:近年来,基于同步相量测量单元(PMU)量测数据的发电机动态状态估计得到广泛研究。然而,现场运行的PMU受多种因素的影响,可能导致作为状态估计输入量的发电机机端电压或电流量测相量存在不良数据,对状态估计产生影响。针对该问题,提出了一种考虑输入量不良数据的发电机动态状态估计方法。在输入量不良数据对动态状态估计影响分析的基础上,该方法利用发电机状态量受动态方程约束不能突变的特性,提出了基于指数平滑的状态量预报方法,将该预报值与发电机动态方程预报值进行比较,提出了输入量不良数据检测方法。进一步,检测到不良数据后用指数平滑预报值代替动态方程的预报值,提出了基于最小二乘法的输入量校正方法。仿真算例结果表明,所提方法能有效抑制输入量不良数据对发电机动态状态估计的影响,提高动态状态估计算法的鲁棒性。

      • 蒋海玮, 徐永海, 何志轩, 陶顺, 常潇, 王金浩

        优先出版日期:2021-09-17  DOI: 10.7500/AEPS20210407007

        摘要:在考虑电力系统不同类型元件参数取值具有不确定性的前提下,提出一种电力系统潜在并联谐波谐振监测点的优化配置方法。首先,基于谐波谐振模态分析介绍了并联谐波谐振可观性的相关概念;然后,根据不同类型元件参数的随机模型,应用谐波谐振模态分析法和蒙特卡洛法,构建了概率性谐振监测矩阵;进而,定义并量化了谐振可观性指标和可观性-成本权衡因子,并在此基础上提出了谐波谐振监测点优化配置方法。该方法可以使配置方案在所需监测装置数满足投资成本限定的条件下,实现谐波谐振可观性和投资成本经济性两者之间的协调优化。最后,基于IEEE 30节点测试系统对所提方法进行了仿真分析,并将所提方法与传统方法得到的配置结果进行了比较,验证了所提方法的合理性与优越性。

      • 段晶, 李勇, 张振宇, 李巍巍, 蒋林, 李磊

        优先出版日期:2021-09-17  DOI: 10.7500/AEPS20210416001

        摘要:非侵入式负荷监测技术可以引导用户合理安排用电时间,从而减少电量消耗。其中,由于状态的连续可变性,连续变化(Type-Ⅲ)型负荷的辨识一直是非侵入式负荷监测中难以解决的问题之一。针对Type-Ⅲ型负荷的辨识难题,提出了基于深度卷积神经网络(CNN)和隐马尔可夫模型(HMM)的非侵入式负荷辨识算法。首先,根据互信息理论进行负荷特征选择;然后,利用残差神经网络作为深度CNN的基本架构,提取负荷多维特征并实现Type-Ⅲ型负荷的初辨识;最后,为了解决CNN辨识结果中存在的状态断点问题,采用HMM完成负荷辨识结果的连续性优化。在复杂的工商业运行环境中,对具有代表性的Type-Ⅲ型负荷数据进行了算法训练和验证,结果表明所提算法能有效辨识Type-Ⅲ型工商业负荷的运行状态。

      • 黄煜, 徐青山, 夏元兴, 岳东, 窦春霞

        优先出版日期:2021-09-13  DOI: 10.7500/AEPS20210126008

        摘要:大规模风电接入增加了电网发生输电阻塞的概率。为克服确定性阻塞管理方法在应对系统随机扰动上的不足,基于考虑阻塞风险的机会约束规划条件,提出一种计及风电不确定性的传输备用自适应量化方法,构建了包含自适应传输备用的双层随机调度模型。该模型将线路传输备用纳入上层的机组组合模型中,针对下层的经济再调度问题,采用改进点估计法求得线路实时潮流的统计分布特性,并将结果返回上层模型以动态调整备用需求大小。同时,基于下层模型的Karush-Kuhn-Tucher最优条件,将双层优化结构合并为单层,并最终转化为便于求解的混合整数规划问题。最后,通过IEEE RTS-24节点测试算例验证了所提模型和方法能够有效缓解传输阻塞,提高风电消纳和备用可用性。

      • 黄明增, 文云峰, 苟竞, 江涵, 胥威汀, 李婷

        优先出版日期:2021-09-13  DOI: 10.7500/AEPS20210305006

        摘要:现有基于数据驱动的电力系统最大频率偏移预测方法忽略了样本分布不均匀对最大频率偏移预测的影响,其预测精度仍有进一步提升空间。为此,文中提出一种计及频率偏移分布与惩罚代价的最大频率偏移预测方法。采用多源信息融合方法从系统运行信息中提取关键特征子集,避免维度爆炸问题。然后,构建级联轻梯度提升机,并在其损失函数中加入惩罚敏感机制,以使级联轻梯度提升机训练时根据频率偏移样本的分布概率及保守预测的惩罚代价自动修正样本损失值。基于IEEE 118节点标准系统的仿真结果表明,所提方法具有优异的预测精度和抗噪性能。

      • 马鑫, 尚毅梓, 胡昊, 徐杨

        优先出版日期:2021-09-13  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可达99.71%,而且适用于电力系统多特征故障识别。

      全选

      2021年第45卷第17期

        >区块链技术在电力系统中的应用
      • 于洁潇,于丽莹,杨挺

        2021,45(17):1-10, DOI: 10.7500/AEPS20210122001

        摘要:电力物联网(PIoT)智能终端安全机制是当前能源互联网发展的难点与热点。信任管理是提高终端攻击防御能力的关键环节,但目前已有方法缺少对信任参数的安全存储和多元评价主体的相关研究。文中提出一种基于区块链的电力物联终端信任共识方法,能够评估终端可信度并应对多种恶意攻击。首先,基于联盟区块链设计PIoT信任共识系统架构,增强信任参数的可靠性。其次,基于Beta分布建立多元信任评价主体机制,用熵值为不同评价主体分配动态权重,得出更准确的综合信任值。然后,提出5条共识机制准则和记账权选择机制,深度融合区块链技术与信任管理方法,为电力终端安全提供双重保障。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。

      • 李军祥,王宇倩,何建佳,朱李婷

        2021,45(17):11-19, DOI: 10.7500/AEPS20201115001

        摘要:建立合理、有效的微电网电力市场交易机制来激励分布式清洁能源并网,是实现微电网运营多方共赢、经济环保的重要途径。针对微电网交易环境中的现有问题,提出了基于区块链技术的电力交易模式以改进微电网电力市场。介绍了微电网电力交易模式及其数学模型,以量化区块链技术对交易主体决策的影响。由于系统内部主体存在产权独立性,且市场中电价、电量竞标存在先后行动次序,应用Stackelberg博弈理论求解市场各主体在追求目标最优时电价和电量的交互策略。仿真结果表明:微电网基于区块链技术整合利用了分布式资源和设备,促进能源结构清洁化转型;供需双方都作为独立节点参与电力市场,区块链交易平台信息的公开透明提高了参与主体用电决策的精准性和经济效益。

      • 赵丙镇,陈智雨,闫龙川,王栋,玄佳兴,蒋慧超

        2021,45(17):20-26, DOI: 10.7500/AEPS20200925020

        摘要:能源互联网的建设使得电力网络愈加开放,网络信任风险日益加剧,亟须一种兼具隐私保护和监管功能的区块链交易方案,以保证能源互联网交易的安全性及可控性。为解决传统区块链应用模式难以同时兼顾交易数据隐藏和监管这2个方面的不足,提出了一种可监管的区块链交易隐私保护模型。该模型采用概率公钥加密算法实现区块链交易用户真实身份的隐藏;利用承诺方案和零知识证明技术实现交易金额的隐私保护;借助基于身份的加密体制实现监管者对区块链交易的监督,大幅降低了存储、计算和密钥管理压力。系统应用分析表明,所提出的方案具有简单和实用的特点,能够满足业务应用的要求。

      • >学术研究
      • 王强钢,田雨禾,王健,胡方霞,周念成

        2021,45(17):27-34, DOI: 10.7500/AEPS20201203003

        摘要:电动汽车通过充电桩的变流器接口接入配电网,变流器的无功功率调节能力有助于改善配电网电压分布和运行效率。文中提出一种计及充电站无功补偿的配电网日前-实时协调优化模型。首先,建立了以配电网运营成本最小为优化目标的日前优化模型,确定充电站日前有功功率、电容器组投切和有载调压挡位。再根据日前优化结果和电动汽车实时数据,建立配电网与充电站分层协调的电动汽车有功和无功功率实时优化模型,其中为确保每台电动汽车离开时能够达到目标荷电状态,考虑电动汽车前一时刻荷电状态的影响动态调整其当前荷电状态边界。最后,通过IEEE 33节点系统测试验证了所提模型的有效性。

      • 李梦菲,杨欢,赵荣祥,董宁波,陆翌,王朝亮

        2021,45(17):35-42, DOI: 10.7500/AEPS20201204010

        摘要:为抑制系统干扰对多端柔性多状态开关(FMS)直流侧电压及交流侧输出功率的影响,提出一种基于模糊逻辑的新型协调控制策略。文中设置定直流电压控制端口与下垂控制端口,从直流电压稳态偏差和系统稳定时间入手,分析不同工况下系统对下垂系数的需求;之后,设计出一种基于模糊逻辑的可变下垂系数,可根据直流电压的偏差大小及其变化趋势实时改变,以加快系统稳定过程,避免下垂系数设置不当对系统控制性能的影响;最后,在MATLAB/Simulink平台中搭建了基于模块化多电平变流器的四端口FMS模型,通过与传统协调控制策略的仿真对比,验证了所提策略的有效性。

      • 彭克,王琳,李喜东,刘发英,张浩,贾善翔

        2021,45(17):43-50, DOI: 10.7500/AEPS20210329005

        摘要:针对直流配电系统的高频振荡现象,以下垂控制的辐射状直流配电系统为研究对象,建立了电压源型换流器、直流线路和恒功率负荷的频域模型,进一步建立了直流配电系统的频域降阶模型。推导了频域下系统参数对高频振荡频率影响的解析式,分析了下垂控制系数、直流线路以及负荷参数变化对系统振荡频率的影响,发现下垂控制器和恒功率负荷的负阻尼特性易引发高频振荡。据此,文中提出了基于线路参数的前馈补偿下垂控制方法和改进虚拟电阻的控制器设计方法,并对补偿前后系统的稳定性进行了比较。通过频域、时域仿真验证了理论分析的正确性以及所提方法的有效性。

      • 朱瑛,郭雅慧,王志聪

        2021,45(17):51-60, DOI: 10.7500/AEPS20201022004

        摘要:由风速变化引起的功率波动会对电力系统的稳定性以及风电系统变流器的可靠性等产生负面影响。文中基于风力发电机2种典型的功率平滑控制策略,即改进最大功率点跟踪控制和功率反馈控制,分别建立了从风速到输出功率、电磁转矩和转速的传递函数。然后,分析了风力机的稳定运行条件,合理设计了风力机稳定运行下变流器的控制器优化参数。此外,通过绘制系统的根轨迹以及分析随机风速下系统的Nyquist曲线和Bode图来进一步验证参数设计方法的合理性和可行性。最后,基于MATLAB/Simulink建立了永磁直驱风力发电系统仿真模型,检验所提出的控制器设计参数的效果。通过验证可知,优化设计下的参数能最大程度地跟踪功率、减小功率波动,同时保证风力机转速的稳定性。

      • 王方洲,刘开培,秦亮,陈满,朱蜀,杜一星

        2021,45(17):61-69, DOI: 10.7500/AEPS20201109003

        摘要:变速抽水蓄能和直驱风电联合运行系统中存在多种电力电子装置,且运行工况复杂,亟须对该类系统的稳定性进行深入研究。在构造双馈感应电动机小信号模型时,把双馈感应电动机转速作为变量,并引入水泵水轮机小信号模型,建立了d-q-0坐标系下联合运行系统的宽频段阻抗模型;同时对不同工况、不同参数下的系统稳定性进行了相应的分析。分析结果表明:系统在快速转速控制方式下稳定性受电气侧参数影响更大;对于变速抽水蓄能机组与直驱风电机组,前者锁相环阻尼比的减小会增大后者锁相环阻尼比的稳定域,二者控制器积分参数间也存在一定程度的耦合。最后,通过仿真验证了理论分析的正确性。

      • 姚昊天,向月,刘俊勇

        2021,45(17):70-78, DOI: 10.7500/AEPS20201129002

        摘要:在分布式电源(DG)协同规划过程中,配电网运营商与多投资主体共同投建分布式电源。为了满足配电网安全运行及隐私保护的需求,如何实现配电网运营商与多投资主体的利益均衡是当前亟须解决的问题。针对这一问题,文中提出一种基于过网费动态更新的分布式电源多主体协同规划方法。首先,分别构建了配电网运营商和多投资主体的DG规划决策模型,提出了基于过网费动态更新的多主体协同规划趋优引导策略。然后,基于多主体协同规划框架,提出了基于交替方向乘子法的过网费分布式动态更新方法,引导多投资主体的分布自治决策过程。最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性。

      • 杨寅平,曾沅,秦超,王成山

        2021,45(17):79-88, DOI: 10.7500/AEPS20201225003

        摘要:现阶段中国电源结构仍以火电机组为主,以提高火电机组调节能力的方式来实现可再生能源消纳仍是当前电网主要的选择。文中构建了一个基于区间优化的火电机组灵活性改造模型。在经济性方面,针对火电机组在深度调峰阶段发电成本大幅上升引起单位发电成本大幅波动的现象,以全场景优化方法实现了多个场景的运行费用优化,并给出了综合经济性更优的方案。在潮流适应性方面,考虑到需要灵活性改造的电网中通常含有高渗透率的风电,模型中以全场景优化方法来处理高渗透率风电下的潮流不确定性,从而提供潮流适应性更优的方案。在模型的求解中,采用了多领头群优化算法和多属性决策方法,以确保所获取方案的综合经济性最优并能够最大限度地满足用户需求。最后,通过算例分析验证了所建模型的有效性。

      • 边晓燕,孙明琦,董璐,杨兴武,崔勇,林顺富

        2021,45(17):89-98, DOI: 10.7500/AEPS20200812002

        摘要:为缓解大规模分布式能源接入主动配电网带来运行和备用的压力,有必要充分挖掘各灵活性资源以应对各种不确定性。文中提出一种计及灵活性聚合功率下的日前-日内两阶段分布式经济调度模型。首先,建立虚拟电池模型对主动配电网多种分布式灵活性资源集群聚合,基于闵可夫斯基和约束空间叠加法获取可调节聚合功率域,并以此为约束衔接日前-日内调度。其次,在日内实时滚动阶段提出计及灵活性聚合功率的输配电网分布式协调优化调度模型。更进一步,将一致性算法和调频控制结合,提出一种一致性调度控制策略对各个聚合等值集群进行灵活性聚合功率下经济调度模型的完全分布式求解。最后,算例验证了所提方法的有效性,调度部门在获取各分布式资源集群下主动配电网最优功率分配方案的同时,可以得到弹性备用功率区间和可调节功率域,帮助调度人员充分利用各种灵活性资源修正日前计划,有效应对各种不确定性因素。

      • 李坤,周来,张勇军,刘轩,李桂昌,黄国权

        2021,45(17):99-107, DOI: 10.7500/AEPS20200814008

        摘要:在没有先验拓扑连接关系的情况下,基于数据分析法的低压拓扑识别准确率无法量化评估。为此从数据分析法所需的量测数据质量着手,提出了一种根据高级量测体系(AMI)量测质量评价出数据分析法识别结果可信度的方法。首先,通过剖析基于二次规划的数据分析法的工作原理,推导数据质量对识别准确率的影响机理。其次,从数据完整性、数据差异性和数据时间尺度 3个方面出发,建立与识别准确率关联的数据质量评价模型,量化了所需数据的质量。然后,以数据质量评价分数和相应的拓扑识别准确率为训练样本,搭建可根据AMI量测质量评价出数据分析法识别准确率范围的模型。最后,以中国广东省3个典型低压台区的数据构建测试集,验证了所提模型的有效性和实用性。

      • 王德昊,王颖,曹荣章,张凯锋

        2021,45(17):108-116, DOI: 10.7500/AEPS20200904006

        摘要:近年来随着中国电力体制的改革,大量售电商参与到电力市场之中。对于部分售电商而言,其可能存在一定的市场影响力,投标行为会对市场出清电价产生影响,进而影响到自身的投标策略。考虑到售电商自身的投标策略对市场出清电价的影响以及出清电价本身的不确定性,文中将市场出清电价分布与价格配额曲线(PQC)相结合,建立了基于PQC的市场出清电价的分布模型,进而建立了售电商在电力市场的投标行为优化模型。同时,研究了不同市场供求关系下对应的出清电价分布情况对售电商投标策略的影响。算例表明,对比不同情况下售电商的最优投标策略,基于PQC的方法可以使售电商更好地适应市场并合理地调整投标策略。

      • >研制与开发
      • 许彦平,黄越辉,李湃,耿天翔,李峰

        2021,45(17):117-125, DOI: 10.7500/AEPS20210127009

        摘要:随着新能源发电占比以及参与市场交易的比例不断扩大,新能源发电的随机性和波动性导致现行按照电量平衡、电力校核的中长期交易电量分解方法难以适用于高比例新能源电力系统。文中提出了一种计及交易优先级及电力平衡约束的新能源中长期交易电量优化分解方法。首先,从新能源长时间出力曲线构建、交易电量协调优化分解和多场景模拟计算等方面提出满足新能源随机波动性的中长期交易电量协调优化方法。然后,以促进高比例新能源消纳为目标,计及交易优先级建立基于时序仿真的新能源中长期交易电量优化分解模型,实现新能源年度交易电量分解到月。最后,以中国西北地区某省级电网为例开展实例分析,结果表明所提方法可以确保分解结果的合理性和可执行性。

      • 樊强,赵西贝,赵成勇,许建中

        2021,45(17):126-133, DOI: 10.7500/AEPS20201230004

        摘要:直流断路器(DCCB)的造价和体积与其开断电流大小密切相关。文中从降低DCCB的开断电流层面出发,设计了适用于半桥模块化多电平换流器(MMC)故障限流的自适应限流控制器。通过在直流故障工况下调整MMC直流电压和子模块电容电压参考值,可自动快速限制故障电流发展速度。采用数学解析的方法对自适应控制器的限流原理进行了分析。在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建四端柔性直流电网进行仿真验证。仿真结果表明:相比于无任何限流措施的控制方案,自适应限流控制可有效降低断路器的开断电流,明显减少避雷器吸收的能量,同时可加快故障后的系统恢复。

      • 杨兴武,杨帆,薛花,江友华,鲍伟,张建文

        2021,45(17):134-142, DOI: 10.7500/AEPS20200925013

        摘要:近年来,模型预测控制因其原理简单、控制方式直接、多目标控制容易实现等优点被广泛应用于模块化多电平换流器(MMC)。但当前的模型预测控制方法主要存在开关频率不固定、各模块功率损耗不均衡、平均开关频率较高等问题。文中提出一种基于占空比调制的模型预测控制方法。首先,根据交流输出电流和环流的控制目标,利用MMC离散数学模型,逆向推导得到桥臂电压差与电压和的参考值,并将其直接换算为上下桥臂投入模块数的占空比。然后,利用载波进行调制并结合所提子模块电容电压平衡方法,实现了MMC定频控制。所提方法无须对目标函数进行遍历寻优和权重系数调节,计算量低且与子模块数量无关,容易实现子模块故障容错。最后,仿真和基于StarSim软件的实验验证了所提方法的有效性和正确性。

      • 丁红旗,马伏军,徐千鸣,韩蓉,周发云,郭鹏

        2021,45(17):143-152, DOI: 10.7500/AEPS20201102008

        摘要:模块化多电平换流器(MMC)因具备模块化、调度灵活等优势得到广泛应用。然而,逆变工况下,MMC子模块上下管绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的损耗分布不一致,导致子模块内各器件的寿命差异大,而系统可靠性取决于寿命最低的器件,因此,子模块器件的可靠性将严重威胁到换流器的安全可靠运行。为此,文中提出了一种MMC子模块IGBT损耗优化控制策略。所提策略可以在不影响输出外特性的同时,改善子模块内部器件的损耗分布,提高系统的可靠性。具体而言,分析了模块内部损耗不平衡产生的机理,并通过在调制信号中叠加修正量的方式,减小子模块上下管IGBT的损耗偏差,实现了结温均衡。最后,通过损耗优化的数学证明及热-电联合仿真和器件寿命计算,验证了损耗分析的正确性及所提损耗优化控制策略的可行性。

      • 杨向真,孔令浩,杜燕,苏建徽

        2021,45(17):153-160, DOI: 10.7500/AEPS20201215009

        摘要:针对双重移相控制的双有源桥(DAB)变换器存在的电流应力和回流功率问题,建立了电流应力和回流功率的权重优化函数,其设计原则为保证电流应力抑制效果并同时减小回流功率。分析了权重因子的优化选取过程,从而获取2种工作模式下DAB变换器的内、外移相比。为了改善DAB变换器输出电压的动态响应性能,提高负载适应性和鲁棒性,提出了基于动态矩阵控制的电压预测控制方法。最后,结合StarSim实时仿真机和DSP芯片搭建了DAB变换器的半实物实验平台,实验结果验证了所提控制策略在提高DAB变换器电压动态响应性能、抑制电流应力和减小回流功率方面的有效性和正确性。

      • 邱继浪,何英杰,焦乾明,刘进军

        2021,45(17):161-170, DOI: 10.7500/AEPS20200810002

        摘要:针对中点钳位型三电平逆变器在光伏并网系统中存在的漏电流和中点电位不平衡的问题,文中对漏电流产生的机理和影响中点电位的因素进行了分析。针对已有调制策略存在的不足,在已有调制策略的基础上,对传统调制策略下的调制扇区进行重新划分,并在此基础上选择合适的开关序列,得到一种新型的大中小矢量调制策略。文中所提调制策略的共模电压变化幅值低、直流电压利用率高、输出电压的总谐波畸变率低,且能够对中点电位进行有效控制。最后,通过仿真和实验,将所提策略与传统调制策略在漏电流抑制和中点电位控制等方面进行对比,验证了所提调制策略的有效性。

      • 高飘,郑晓冬,晁晨栩,邰能灵,杨增力,王晶

        2021,45(17):171-179, DOI: 10.7500/AEPS20210122004

        摘要:直流线路保护是多端柔性直流输电技术发展的关键,直流限流电抗器提供的边界条件为故障保护算法的设计提供便利。文中将限流电抗器的压降特性和相邻线路的分流特性相结合,提出一种基于边界暂态能量的多端柔性直流线路的保护方案。保护方案利用线路两端边界的暂态能量比的差异性识别区内外故障,并利用正负极的暂态能量比来进行故障选极。保护方案实现简单,双端数据无须同步且动作时间短。仿真结果表明,该方案在不同的故障场景下均能可靠进行故障识别和故障选极,耐受过渡电阻能力强,具有较强的抗噪声能力。

      • 汪光远,杨德先,林湘宁,李正天,童宁

        2021,45(17):180-188, DOI: 10.7500/AEPS20201113008

        摘要:针对柔性直流配电网现有保护手段应对高阻接地故障灵敏性较差的问题,提出一种基于深度置信网络(DBN)的柔性直流配电网高灵敏故障辨识策略。该策略利用DBN的特征提取能力对正负极暂态电压时域波形数据进行特征提取,以进行故障辨识。利用仿真采集样本数据对DBN进行训练,获取模型最优参数,形成适用于直流配电网故障辨识的DBN模型。基于PSCAD/EMTDC仿真平台对模型性能进行测试。测试结果表明,所提辨识策略对于高阻接地故障具有较好的灵敏性,并且具有较强的泛化能力。

      • >综述
      • 侯宇,王伟,韦徵,邓小君,姬秋华,王彤

        2021,45(17):189-198, DOI: 10.7500/AEPS20200710003

        摘要:输电线路动态增容技术可提高现有输电系统的传输效率和传输容量,以适应日益增长的电力需求和新能源整合需要。然而,电力系统安全稳定运行对输电线路动态增容结果的可靠性提出了极高的要求。针对线路增容可靠性问题,分析了输电线路数据采集技术的主要限制因素,分类比较了不同感知分析方法的优势和不足,对比了几种输电线路动态增容系统应用架构,并举例介绍了现阶段输电线路动态增容技术在实际工程中的应用情况。分别从数据采集技术、感知分析技术、系统应用架构和工程实践4个方面指出了现有输电线路动态增容技术的研究重点以及存在的局限性,并据此指出了未来的研究方向。