微电网安全防御体系下电压分层分区控制
摘要：现有微电网安全防御体系缺少保护和紧急控制与微电网局部和全局电压控制的配合方案,无法保障故障后的电压质量。针对接入大量分布式电源(DG)、含多公共连接点(PCC)的公共微电网,提出了一种微电网安全防御体系下电压分层分区控制(HPVC)方案,HPVC基于电压控制型DG接收PCC区域控制器信号主动参与电压控制,以微电网保护动作完成故障切除时刻为界分两阶段完成:第1阶段控制区域孤岛形成前各分区PCC电压不超越相电压安全带,降低DG脱网几率;第2阶段实施具有相电压偏差反时限特性的自适应电压恢复控制,实现区域孤岛形成后各分区电压的平滑恢复,辅助微电网完成分区自愈及重新并网,解决了电压控制的"点—面"矛盾,实现了微电网安全防御体系下电压质量的全局综合优化。最后在Simulink中建立IEEE P1547.4典型微电网拓扑,仿真结果验证了该方案的有效性和可行性。考虑风电功率预测的分散式风电场无功控制策略
摘要：分散式风电接网模式可以解决集中式并网限电等问题,但对配电网传统运行模式带来挑战。为解决其经济稳定运行难题,提出了一种包含无功预测、无功整定、无功分配的三层新型分散式风电场无功协调控制策略。其中,无功预测层利用物理和统计方法组合预测单台机组未来无功输出能力;无功整定层针对有无无功补偿设备,提出风电机组基于电网无功缺额降出力的自身补偿和多时间尺度协调离散补偿设备、静止无功发生器(SVG)与风电机组共同补偿配电网无功需求方法;无功分配层基于风电功率预测无功功率信息,考虑风速波动性,按照优先级动态筛选风电机组,调节其输出功率以跟踪无功补偿指令。工程算例证明了所提策略可以有效提高电压支撑能力,减小风电场损耗。考虑嵌套断面约束的大规模集群风电有功控制策略
摘要：针对大规模风电场群分别接入电网不同断面的特点,提出了嵌套断面约束下风电场群的有功控制策略。根据风电外送断面裕度情况,将断面分为安全、预警和越限三种状态,结合各风电场的出力上调能力并针对外送断面的不同状态采用不同的控制策略计算风电场出力指令,从而在控制断面潮流的基础上最大化利用断面裕度。所提方法同时考虑了多重嵌套断面之间的协调和存在未投入自动发电控制风电场的过渡情况,指令周期内强制触发策略的设计也有效避免了断面越限。冀北电网的运行实践表明了所提控制策略在精确控制断面潮流、提高风电接纳能力方面的有效性。虚拟同步发电机的模型及储能单元优化配置
摘要：为了更好地将可再生能源接入配电网,针对并网逆变器的虚拟同步发电机(VSG)控制技术进行了研究。详细分析了VSG的数学模型和控制策略,在不同惯性和阻尼参数条件下,分过阻尼、欠阻尼和临界阻尼3种情况,提出了VSG附加储能单元优化配置的功率、能量和动态响应时间三大指标参数。结果表明:为了模拟同步发电机的惯性和阻尼,VSG需配置一定量的储能单元,其最小功率需求为所需要平抑的可再生能源波动功率的幅值,而其最小能量需求和动态响应时间均为与VSG惯性和阻尼参数相关的简洁表达式。最后,利用一台50kVA的VSG样机,验证了所提模型和控制策略的正确性和有效性。基于定子电流特征分析的双馈风电机组叶轮不平衡故障诊断
摘要：针对双馈风电机组叶轮不平衡故障诊断,提出一种基于导数分析的定子单相电流故障特征分析方法。首先,基于双馈感应发电机以及风力机传动链模型,详细推导了叶轮不平衡故障下双馈感应发电机定子电流的表达式,并获得其对应的故障特征频率。其次,为了凸显定子电流故障特征频率,基于导数分析思路,引入叶轮不平衡下定子电流故障特征定义及其表达式,提出基于定子单相电流的叶轮不平衡故障诊断方法。最后,建立考虑叶轮不平衡故障的双馈风电机组仿真模型,对机组在不同风速和不平衡度下的故障特征进行仿真分析。结果表明与直接对定子电流、叶轮转速进行频谱分析相比,所述方法能够有效地提取出叶轮不平衡故障特征,且通过监测特征频率幅值的变化情况,可以有效地判断出不平衡故障严重程度。计及静态安全分析熵特性的电力系统自组织临界过程仿真
摘要：自组织临界理论和熵概念在电力系统连锁性故障及复杂性分析方面已取得重要应用。结合相关研究成果,提出了基于N-1安全校核的支路开断风险熵指标,并将其应用于基于PSASP/UPI程序的多运行状态断面混合仿真平台,实现了对电力系统的静态安全风险评估及慢动态演化趋势研究。7机10节点系统的算例仿真结果表明,与传统的潮流熵指标相比,文中提出的指标在反映各支路静态安全宏观风险大小和微观异构性方面更具优势,有助于定量评估电网安全风险点和薄弱环节。计及特高压输电线路影响的自组织临界电网风险评估方法
摘要：基于自组织临界性理论,在快过程分析中考虑电压控制,通过潮流优化计算和序贯蒙特卡洛模拟,对含特高压输电线路电网的连锁故障情况进行了较为全面的仿真分析。应用相关风险指标对停电风险进行了量化评估。根据系统自组织临界平衡过程,推导出在支路潮流与容量增长平衡建立时日均故障线路数与电网负荷增加率、支路恢复系数以及支路总数的关系,然后通过算例分析说明对电网应用自组织临界性理论进行风险评估的结果与负荷发展水平密切相关。最后应用改进后的自组织临界方法对含特高压输电线路的某区域电网进行停电风险评估,验证了研究工作的有效性。通信光缆故障对电力网连锁故障的影响
摘要：连锁故障研究在应对突发的大面积停电方面具有重要意义,而传统连锁故障研究很少考虑信息网通信光缆对电力网连锁故障的影响。从信息网边的角度出发,在直流潮流模型下,通过建立信息网对电力网连锁故障影响模型,并以IEEE 30节点系统为例,研究了通信光缆遭受随机故障和不同信息网拓扑结构对电力网连锁故障的影响。仿真结果表明,由于信息网的引入,电力系统脆弱点增多,导致大停电的风险增加,随着信息网中通信光缆故障规模的增大,信息网对电力网连锁故障的影响强度由强变弱,直至稳定。同时,信息网网络拓扑结构对电力网连锁故障影响显著,信息网更宽的度分布增加了电力网的脆弱性,在规则网络中,信息节点的度越大,通信光缆故障对电力网连锁故障的影响越小。基于测量参数的距离保护运行风险分层评估方法
摘要：距离保护的正确工作对电力系统的安全稳定运行意义重大。针对目前距离保护失效概率难以准确反映保护原理、难以计及保护之间配合关系对失效概率的影响且计算方法较为复杂等不足,首先结合阻抗继电器的动作特性,提出了基于启动截距和测量截距的距离保护失效概率计算方法。其次,通过确定保护失效的后果和风险评估指标,进一步制定了距离保护风险评估的详细流程。最后,以IEEE 3机9节点系统为例,分析了其距离保护原理性失效风险。分析结果表明,该方法能有效适应智能电网要求,可准确计算继电保护系统的失效概率和运行风险,并可发现保护系统的部分潜在风险。基于广度优先法的多支路连锁切除潮流转移快速搜索算法
摘要：提出了有功转移系数的概念,利用直流潮流法推导了发生多线路连锁切除时的有功转移系数。当电力系统发生多线路连锁切除故障时,通过采用图论中的广度优先搜索算法,按层遍历与切除支路距离较近的各级线路并计算它们的有功转移系数,能够快速搜索出受潮流转移影响较大线路所构成的输电断面,并成功解决了对潮流反向增大线路漏选的问题,本算法不需要进行大量矩阵运算,也不需要对全网进行拓扑搜索。最后采用标准IEEE 30节点系统进行了仿真计算,验证了该算法的可行性和有效性。考虑风电特性的送出线路过载控制方法
摘要：风电送出线路不满足N-1安全约束时,任意一条线路跳闸都会导致其他线路出现过载。针对集群式风电并网的特点,首先分析风电机组低电压穿越(LVRT)能力、风电短时出力波动对传统过载控制方案的影响,并提出针对性建议。在此基础上,进一步提出考虑风电出力变化趋势的过载切机方案,通过数值方法分析各风电场的出力变化趋势,动态优化选择切机对象,使得切机措施更加高效,减小风电送出线路再次发生过载的概率,从而保障风电外送通道的安全性。电网不对称故障下光伏逆变器预测控制方法
摘要：以光伏并网逆变器在电网不对称故障下的控制策略为研究对象,建立了并网逆变器在电网发生不对称故障时的数学模型,并对功率特性进行了分析,进而提出了电网不对称故障下基于模型预测电流控制的光伏并网逆变器控制策略,并在PSCAD/EMTDC平台上分别进行了以抑制有功功率波动为目标和抑制负序分量电流为目标的仿真实验。研究结果表明,模型预测电流控制方法能够使逆变器的输出电流迅速地跟随参考电流指令,具有良好的动稳态特性。在电网不对称故障下,不需要电网电流进行相序分解便可以实现对各序电流的有效控制,能够抑制三相电网电压不对称所引起的有功功率波动和负序电流,该方法控制算法简单,数字信号处理实现容易,在光伏逆变器的控制中具有工程价值。求解特定消谐变换器开关角度的并行完备算法
摘要：结式消元法在求解特定谐波消除脉宽调制变换器的开关角度时会遇到中间表达式膨胀耗尽内存的问题,为此文中提出基于多项式插值的方法,将结式行列式的展开转化为插值点计算和线性方程组求解2个步骤,并给出了该方法并行实现的主要流程。计算结果显示此方法能够有效避免中间表达式膨胀的问题,所能求解的开关点数大幅提升。针对开关点数为6的变换器,给出了全调制比范围内的开关角度,实验结果验证了所求开关角度的正确性。电力线载波通信中电网结构参数对信道容量的影响
摘要：提出了一种基于传输线理论的信道容量简化算法,在高带宽利用率条件下将信道容量解耦成几个独立的部分,分别用于研究传输距离、单根分支线对信道容量的影响及分支线之间的耦合效果。通过对无分支结构的电力线信道容量分析,提出了信道容量的简化算法及其适用条件。将分支线对信道容量的影响,分解成了对分支线长度及所接负载影响的研究,通过对部分典型负载特征的分析,讨论信道容量对负载的敏感性。利用统计方法研究了分支之间的耦合效应,当电力网中分支相距较远时,该耦合效果可以忽略不计,则信道容量可以看作与传输距离和分支线数量呈线性关系。仿真结果表明,该简化算法与传统计算方法具有较好的一致性,可用于分析不同网络结构对电力线传输性能的影响和信道容量的快速估计。基于EtherCAT的GOOSE网络可靠性与实时性研究
摘要：针对现有通用面向对象变电站事件(GOOSE)网络在可靠性和实时性方面受到交换机数量及性能限制,且存在广播风暴的问题,提出用以太网控制自动化技术(EtherCAT)替代现有GOOSE网络中的交换式以太网技术,并以某智能变电站220kV GOOSE网络为例,详细阐述了基于EtherCAT的GOOSE网络组网原理。在可靠性方面,运用生成树算法,计算和分析了两种不同技术背景下GOOSE网络的可靠度,分析结果验证了EtherCAT可以提高GOOSE网络的可靠性。实时性方面,采用OPNET软件对基于交换式以太网技术的GOOSE网络进行建模和仿真分析,并搭建了基于EtherCAT的GOOSE网络实验平台,利用网络分析仪对其进行GOOSE报文传输时延测试,测试结果表明该网络能够满足IEC 61850标准的实时性要求。SM2加密体系在智能变电站站内通信中的应用
摘要：现有的安全体系公钥算法大多采用RSA算法,无法保证数字化变电站通信报文的安全传输。针对此问题,提出了一种基于IEC 62351通信协议的身份认证机制,并结合国产商用密码SM2密码体系针对通信报文的安全传输问题提出了解决方案。分别以D2-1型变电站全站星形网、环形网及带冗余的双环路通信网络出现母线故障的场景为例,对面向通用对象的变电站事件/采样值(GOOSE/SMV)报文数字签名时间进行了定量计算,并通过OPNET软件对扩展报文进行了通信延时仿真,得到了3种网络结构在100 Mbit/s和10 Mbit/s带宽下的最大传输延时。仿真结果表明,该方案可有效满足变电站通信报文安全性和实时性需求。智能变电站ICD模型文件数字签名设计及应用
摘要：分析了当前智能变电站工程建设中信息模型存在的问题,提出了智能变电站智能电子设备(IED)能力描述(ICD)模型保护的数字签名方案。首先,研究了基于CRC32校验码的模型文件文本保护方法;其次,研究了模型特征信息数字签名的保护方法,重点阐述了ICD模型特征信息定义、特征信息抽取及文本化处理、数字签名信息设计等内容;最后,研究了数字签名验证功能。开发了对应的系统功能软件,部署应用于智能变电站工程建设中。有源配电网中性点接地方式的选择问题
摘要：中性点接地方式选择是配电系统的基础问题,对于分布式电源(DG)大量接入的有源配电网,其接地方式将由主网和DG共同决定,单相接地故障电流和过电压等问题也将更为复杂,需要重新审视。文中给出了有源配电网中主网和DG接地方式可能的组合;针对DG并网、脱网不同运行状态以及接地故障后主网线路保护、孤岛保护等不同故障处理阶段,分析了可能面临的接地方式与故障电流、过电压等转变问题;提出了接地方式已确定的现有配电网中DG接地方式选择以及脱离现有配电网条件约束的有源配电网接地方式选择的基本思路,为有源配电网中性点接地方式技术的研究和应用作初步探讨。
