2014年国际大电网会议学术动态系列报道电力系统发展和经济性最新进展
摘要：介绍了2014年国际大电网委员会（CIGRE）年会,电力系统发展和经济性技术委员会（SC C1）的主要专题和论文,涉及的技术领域包括：改进资产管理方法提高系统和资产的性能;新系统方案和规划技术;考虑可再生能源不断增加的输电网投资等。风电场抵御连锁脱网能力评估及指标灵敏度分析
摘要：风电场连锁脱网事故影响了系统的安全稳定运行,因而梳理导致风电场连锁脱网的因素、综合评估风电场抵御连锁脱网的能力,进而提出针对性的改善措施是非常必要的。以双馈感应发电机（doubly-fed induction generator,DFIG）为例,分析了DFIG风电机组复杂的动态电压演变过程,提出了DFIG风电机组电压耐受曲线的概念,对风电机组连锁脱网的机理进行了分析。在此基础上,利用区间层次分析法（interval analytic hierarchy process,IAHP）,建立了各影响因素的多层次结构模型,用于评估风电场抵御连锁脱网的综合能力。同时通过边际指标值的灵敏度分析给出了一种相对关键性因素分析方法。最后通过算例分析验证了所提方法的有效性,并针对性地提出风电场的改善措施。低电压穿越过程中双馈风电机组虚拟电感暂态自灭磁控制
摘要：双馈式感应发电机（DFIG）由于其定子直接与电网相耦合,电网故障将引起定子磁链暂态,并会在转子侧产生电压和电流冲击。传统基于Crowbar的低电压穿越（LVRT）解决方案不仅没能充分利用变流器对DFIG的控制灵活性,而且也难以较好地适应当今不断提升的并网要求。而当前基于灭磁控制的暂态补偿策略多依赖于磁链观测技术,不仅算法较为复杂而且对电机参数具有较强的依赖性。对电网电压发生跌落故障时定、转子电磁暂态过程进行了深入分析和讨论,并依据其暂态电磁特性,提出了一种基于虚拟电感暂态自灭磁算法的LVRT控制策略。该策略不仅能够较好地抑制转子暂态电压冲击,最大限度地拓展可穿越的故障范围,充分发挥DFIG的控制灵活性,而且无需暂态磁链观测,简化了算法,具有较好的快速性和鲁棒性。11kW模拟机组的仿真和实验,验证了所提出的分析和设计的正确性和可行性。计及动态无功控制影响的风电汇集地区高电压脱网原因分析
摘要：回顾电网实际发生的某次风电机组高电压脱网事故典型特征,总结提出：研究导致事故深层原因应充分考虑风电场汇集地区动态无功补偿控制的影响。基于简单系统推导出计及风电场感性支路恒无功控制影响的无功功率—电压灵敏度表达式,从原理上阐明目前动态无功补偿装置所广泛采用的感性支路恒无功控制方式将导致大规模风电汇集地区电网无功功率—电压灵敏度增大,其增大的幅度取决于感性支路的初值,并最终指出风电场感性支路恒无功控制方式导致的无功功率—电压灵敏度增大是导致＂5·14＂风电大规模脱网的主要原因之一。最后,结合实际系统的典型案例进行了仿真验证。基于尾流效应的海上风电场有功出力优化
摘要：以海上风电场风速平稳和尾流效应影响距离远为背景,提出基于尾流效应的海上风电场有功出力优化方案,使风电场各机组有功出力之和大于传统单机最大风能捕获方案。挖掘风电机组有功出力和尾流效应的关系,给出基于有功控制的尾流定量调控方法,并建立了风电场有功出力优化模型;重点研究了基于现有计算资源实现控制策略的方法：根据尾流传播路径,对风电场进行分组,有效降低控制对象数;根据风电机组运行与有功控制特性,降低优化方程求解的搜索空间,抑制计算规模;通过数据拟合,降低优化变量数,将离散域优化问题转化为连续域优化问题,便于使用具有广泛公信力的优化算法。仿真结果表明,提出的方案能有效提升风电场功率,在不增加风电硬件设备投资的前提下,提高风电场效益。基于电压控制分区的发电机无功备用优化方法
摘要：发电机无功备用对电力系统电压稳定和电压控制具有重要意义。提出了基于电压控制分区的区域发电机无功备用定义,该定义综合衡量了区域发电机无功备用对静态电压稳定和准稳态电压控制的价值以及无功备用的可供给性。分析了控制变量的特性和选取方式,建立了用于优化区域无功备用和区域电压水平的二次规划模型,提出了逐次分区优化求解算法。通过3节点系统算例验证了无功备用定义和控制变量选取方式的合理性。通过IEEE 118系统算例验证了优化方法的正确性和可行性,优化方案显著提高了区域无功备用量和电压稳定裕度,改善了电压水平。区域无功备用优化方法将高维的无功备用优化原问题简化为少量的低维区域优化子问题,具有较高的容错性和计算效率,可用于较大规模系统的发电机无功备用评估和优化。考虑风电源流关系的电网电压主导节点识别
摘要：大规模风电并网后的电压控制问题应从系统的角度统筹考虑,通过建立少量集中无功补偿与风电场分散无功补偿相协调的综合控制模式来解决,因此,集中无功补偿点的选择成为关键。基于网络源流路径关系,提出一种考虑风电场关联度的区域电网电压主导节点识别方法。该方法综合考虑了相对静态的电网结构和电网实际运行状态变化的影响,并采用网络源流路径双向电气剖分方法获取电网主要电气特征参数。利用上述参数,计算风电场关联度指标和电压主导节点评价指标,从而确定电压控制分区和主导节点。在修改后的IEEE 39节点系统中进行了仿真分析,结果表明所提出的方法能够较合理地确定电压主导节点。TM7综合考虑投资成本和经济收益的快速切回机组布点方案
摘要：随着大型火电机组快速切回（FCB）技术的成熟,将FCB机组作为大停电后黑启动电源的设想成为可能。规划FCB机组的布点位置,应兼顾工程实际。文中首先采用图论方法推导了最优布点方案的性质,证明已知活跃顶点个数的最优布点方案具有继承性。继而提出采用递推法对FCB机组布点方案进行寻优。然后,建立了FCB机组布点方案的经济效益指标,基于递推法计算结果,依据该指标筛选出同时满足安全性和经济性要求的FCB机组最优布点方案。算例分析结果表明,递推法较常规方法计算效率高、鲁棒性强。并且,结合经济性指标,得到的结果方案可作为实际系统黑启动电源规划的决策依据。电力系统可靠性评估中的改进拉丁超立方抽样方法
摘要：将拉丁超立方抽样方法与重要抽样方法相结合,提出了一种应用于电力系统可靠性评估的改进拉丁超立方抽样方法。该方法首先通过重要抽样改变原系统样本空间的概率分布,然后对新概率分布进行拉丁超立方抽样,降低了抽样方差,避免了系统正常状态的大量重复抽样。应用该方法对IEEE-RTS系统与IEEE-RTS修改系统进行可靠性评估,并与常规非序贯蒙特卡洛抽样方法和传统拉丁超立方抽样方法的结果进行了比较。比较结果验证了所提出的方法在保证一定计算精度的条件下,可降低抽样方差,提高抽样效率,并且可适用于高可靠性的系统可靠性评估。基于最小均方时延估计法的强迫功率振荡扰动源定位方法
摘要：当电网发生强迫功率振荡时,快速找到扰动源并将其切除,对保障电网的安全稳定运行具有重要意义。电网中强迫功率振荡引起的机电扰动会沿着输电线路在电网中传播,根据传播到不同位置的扰动波形具有时间延迟的特点,提出了一种利用最小均方时延估计法定位扰动源的方法。利用二次差分法检测强迫功率振荡起振后,通过计算关键母线频率出现扰动波形的时差和先后次序,分析扰动传播的顺序,从而确定扰动源的位置。该方法只需要广域测量信息,可以实现在线应用。四机两区域系统算例和华中电网算例均验证了该方法的有效性。VSC-MTDC系统直流电压自适应斜率控制策略
摘要：针对电压源型换流器多端直流系统,提出了一种直流电压自适应斜率控制策略。该控制策略考虑了换流站运行工况及功率裕度,将稳定直流电压的任务分配给多个换流站,保证了功率裕度较少的换流站分担较少的不平衡功率,功率裕度较大的换流站则承担较多的不平衡功率,实现了不平衡功率的合理分配,避免换流站在按照固定直流电压斜率运行时因满载无法对直流网络潮流变化进行响应的情况。最后在PSCAD/EMTDC中以一个四端柔性直流输电系统为例进行仿真,验证了所提出的控制策略的有效性。不平衡电网下脉宽调制整流器模型预测直接功率控制
摘要：目前关于脉宽调制（PWM）整流器模型预测控制（MPC）的研究主要集中在平衡电网条件下进行,在电网不平衡时采用MPC进行控制的研究比较鲜见。为此,文中提出一种适用于电网不平衡下PWM整流器控制的模型预测直接功率控制（MPDPC）,其控制目标是消除输入有功功率的二倍频脉动并保证网侧电流正弦。相比传统的MPC,该方案仅在原有功率参考值的基础上增加一个补偿值即可实现。该功率补偿值的获取无需坐标旋转变换和电网电压电流的正负序分解,具有原理简单、容易扩展和鲁棒性好等优点。仿真和实验结果验证了所提出的MPDPC在电网不平衡时的有效性和可行性。基于改进加权公平队列的变电站局域网通信队列调度策略
摘要：智能变电站通信网络中以太网技术的发展为智能变电站的数据共享提供了更为有效的途径。局域网通信队列调度策略作为其中的关键一环,其重要性也日益凸显。针对智能变电站中现有的优先级调度策略所存在的不足,对传统的加权公平队列（WFQ）算法进行了适当的改进,并在此基础上提出了一种适用于智能变电站的局域网通信队列调度方法。以典型的智能变电站为例,通过OPNET软件建立了通信网络模型,并对所提的调度策略进行了仿真。仿真结果表明,在紧急情况下,所提的智能变电站综合局域网通信队列调度策略可在保证高优先级队列服务质量的同时改善低优先级队列的延时特性。自律分散的多维度电网薄弱环节跟踪及分析系统设计与实现
摘要：设计并实现了一种基于自律分散系统模型的多维度电网薄弱环节跟踪及分析系统。首先,介绍了基于自律分散模型的软件设计理念,并设计了基于定时轮循和数据驱动的柔性计算控制逻辑;其次,设计了分层解耦管理框架并实现了功能模块的标准化设计和管理;接着,给出了多维度电网薄弱环节跟踪及分析系统的设计方案;最后,使用该设计方案实现了电网安全稳定运行薄弱环节跟踪及分析系统和电网电能质量薄弱环节跟踪及分析系统。案例分析表明,所设计自律分散电网薄弱环节跟踪及分析系统对薄弱环节定义、分析方法、数据来源和结果展示等维度多样性具有较好的适应性。一种基于空心线圈的电流测量新方法
摘要：提出了一种基于空心线圈的电流测量新方法,通过在导线周围空间按一定规则布置的空心线圈组来测量电流。分析了单个线圈感应电压与单相导线电流的关系。分别提出了单相和三相电流的测量方法并进行了仿真。制作了实际的空心线圈组,并进行了电流测量实验。对线圈安装过程中可能存在的位置偏差对测量精度的影响进行了仿真分析。仿真和实验结果验证了该方法的正确性。分级式可控高压并联电抗器控制部分短路判别新原理
摘要：介绍了分级式可控高压并联电抗器的原理结构,分析了控制部分短路故障对各控制支路的电流的影响,得出短路点所在控制支路及下级控制支路电流发生显著变化的结论,并提出如下保护方案：通过实时采集电流计算流过各辅助电抗器的电流值,分析以辅助电抗器的理论电流值作为基础的故障电流定值制定方案,两者比较构成故障电流判据,实现对故障进行判断并判别故障位置的作用。RTDS试验结果反映了此保护具有以下特点：不仅能对控制部分的短路故障进行快速判断,而且能对短路故障发生的位置进行区分,故障判据灵敏、短路故障覆盖范围广且定值易整定。高渗透率微网多功能电能质量控制器
摘要：由于微网中独特的双向潮流控制,频繁出现的过电压和过电流现象,以及大电网和微网之间的谐波高渗透率,使得微网的电能质量问题比传统大电网要严重得多。同时因微网容量不大,安装多种电能质量控制器不经济,为了满足高渗透率下微网电能质量的要求,文中提出一种多功能电能质量控制器。该多功能电能质量控制器可以灵活调节微网和传统电网的潮流,限制故障电流和进行软启动,抑制微网谐波高渗透率。文中分析了该电能质量控制器的原理、系统控制策略等。构建了一套三相实验系统,实验结果证明了该多功能电能质量控制器的有效性。单相有源电力滤波器直流侧电容与电压波动关系分析及设计
摘要：并联型有源电力滤波器（PAPF）直流侧电容是其正常运行所必需的能量储存设备,其大小直接影响到PAPF的谐波补偿效果。针对单相PAPF直流侧电容与电压波动关系这一问题,通过瞬时功率流分析得到对直流侧电压波动有影响的功率分量,并在特定的负载条件下对该功率分量进行积分得到电容能量波动精确值,推导出在一定补偿容量和电容电压波动幅值下电容容量的数值。仿真和实验结果证实了该方法的正确性和可行性。
