2015年国际供电会议学术动态系列报道运行、控制与保护
摘要：2015年国际供电会议运行、控制与保护专业分会（CIRED S3）共录用141篇论文。此外,该分会还举办了2个圆桌会议,分别为＂低短路容量网络的保护系统＂与＂配电网运营商的系统运行服务责任＂。CIRED S3涉及的研究领域主要包括配电设备检修与状态评估、配电网运行管理、大停电预防与应急管理、低压配电网自动化、中压配电网自动化、高压配电网自动化、同步相量测量单元（PMU）、数据采集与监控（SCADA）系统和配电管理系统（DMS）、配电网通信、孤岛运行、配电网故障定位与接地故障保护、保护技术的应用、算法与仿真、故障穿越等。关注的热点问题主要包括中低压配电网自动化、配电网故障定位以及有源配电网的保护控制等。直流跨区互联电网发输电计划模型与方法
摘要：直流跨区输电为大范围资源优化配置和清洁能源跨区消纳提供了高效的物理平台。充分利用区域间电源结构互济、负荷特性互补的优势,可以有效挖掘电力资源跨区协调优化潜力、提升电网清洁能源消纳能力。为此,文中在兼顾现有国（分）、省两级调度模式的基础上,提出了以直流联络线功率为协调变量,区内优化、跨区协调的直流跨区互联电网发输电计划模式;建立了考虑直流调整灵活性、直流联络线日交易电量、联络线运行功率曲线阶梯化等实际运行要求的发输电计划模型;提出了以直流功率为引导变量的跨区边际机组识别方法,解决了上述大规模混合整数规划模型的求解效率问题。基于省网实际负荷曲线进行算例分析,验证了所提模式、模型、方法的有效性。山火灾害对电网故障率的时空影响
摘要：根据山火造成电力设备故障的途径和机理,建立输电线在山火灾害下的故障率修正模型,提出按电网故障率的时空分布预警防御算法。将山火信息与地理环境及气象信息相结合,预测山火的蔓延行为;动态评估线路闪络概率,预报输电线故障率的时空分布。使风险越大的潜在故障得到越高的关注度,提高电网停电防御系统对山火灾害的预警能力。基于连续马尔可夫模型的时变电力系统自适应控制策略
摘要：针对风电机组出力波动等时变因素导致电力系统运行工况变化较大的问题,提出了一种基于连续马尔可夫（Markov）模型的时变电力系统自适应控制策略。首先,构建含连续Markov时变电力系统模型的Lyapunov泛函,利用Dynkin引理,推导出具有H∞范数界γ的鲁棒随机稳定性定理。在此基础上,利用Schur补引理,考虑系统各子工况下稳态方差约束,推导出满足干扰衰减度γ和最小方差约束的鲁棒随机稳定线性矩阵不等式（LMI）,并将该LMI转化为线性目标函数的最小化问题求解各子控制器。然后,利用随机梯度法辨识系统工况,确定各子控制器加权系数,构造自适应控制策略。时域仿真表明,该控制策略有效避免了固定故障集无法与当前工况合理匹配的问题。基于最近电压稳定临界点的发电机无功备用优化方法
摘要：目前发电机的无功备用优化方法均基于固定的负荷增长方式,而当考虑负荷、新能源出力预测误差之后,这种优化方法无法有效评估最危险负荷增长方式下的无功备用水平。针对这一问题,文中提出基于最近电压稳定临界点的发电机无功备用优化非线性二层规划模型,上层问题在给定基态节点注入功率的情况下,将求取最近电压稳定临界点及对应的最危险负荷增长方式化为极限曲面二次近似和连续潮流校正的两层迭代格式,而下层模型则求解该最危险负荷增长方式下的无功备用问题,并将修正的基态节点注入功率返回上层模型。为证明该模型的有效性,首先在若干假设的前提下证明了最优解的存在性和充分必要条件,进一步分析表明所提方法可考虑节点负荷增长方式的不确定性,有效提升最危险负荷增长方式下系统的无功备用水平,提高系统的电压稳定裕度,保障系统的安全运行。电动汽车时序响应能力模型与控制策略
摘要：针对特定区域内的停驶电动汽车,研究了电动汽车负荷的主动控制能力。首先,根据停驶电动汽车的状态参量,建立电动汽车的状态矩阵;其次,将停驶的电动汽车进行状态分群,对其中处于可控状态的电动汽车的充电行为实施控制;最后,运用递推的思想计算得到可控电动汽车负荷裕度带,并且针对具体控制目标提出了相应的主动控制策略。在通信系统双向可靠的前提下,上层调度部门可以根据所建立的负荷裕度带,实时监控电动汽车负荷的利用裕度,从而达到利用电动汽车为区域提供负荷平衡的目的。居民用户智能用电建模及优化仿真分析
摘要：随着居民用户智能家电普及率的不断提高,实现智能用电优化已成为电力需求侧管理的重要研究内容。通过对居民用户智能家电的用电起始时间、用电时长、用电时段数的设计,并结合智能家电的用电特征及电价机制,给出了一种以用电费用最小为目标的智能用电优化方法。该方法同时考虑了用电起始时间、结束时间和允许的最大中断次数等约束条件。通过算例中电价机制及智能家电约束对用电安排影响的仿真分析,验证了该方法可有效减少用电费用及降低居民用户用电负荷峰值;同时探讨了在实时电价机制及更灵活的家电中断约束下,智能用电优化效果更为显著。考虑历史排放赤字的电力初始碳排放权公理化公平分配方法
摘要：公平性是电力碳排放权无偿分配的首要问题,而如何考虑历史排放赤字的影响往往是分配是否公平的焦点之一。为此,建立了基于Shapley值的历史排放赤字分摊模型,解决了历史排放赤字在减排年份的分摊问题,并对分配模型进行了公理化处理。根据＂谁引起、谁负责＂的原则,建立了历史排放赤字在各机组间的分摊模型,解决了历史排放赤字对不同机组排放求偿权的削减问题。进一步地,通过分配方法的一致性约束,建立了考虑历史排放赤字的初始碳排放权分配模型。此外,通过对自主参与分配机制下博弈行为的研究,证明了博弈均衡的存在性,并给出了考虑历史排放赤字分配模型的匿名性、有效性和单位选择无关性的证明,对公平排序性进行了讨论。最后,通过电力碳排放权分配的算例表明,所提方法可满足公平分配的基本要求,且易为各方所接受。可选择两部制电价定价模型及其方法
摘要：以制定315kVA容量及以上工业用户包含两部制电价、容量电价、电量电价等共8个可选择选项的电价菜单为背景,研究并给出了其定价模型优化方法。首先,采用邮票法结合用户用电修正指标对各电压等级输配电成本进行分摊。然后,在各电压等级下,分析用户用电量和容量的负荷特性指标,按照用户支付电费最少的原则,预判用户对基本电价、容量电价的选择。接着,设计两部制电价可选择选项的预判条件,根据此条件和前面预判结果建立线性方程进行求解,计算得到可选择电价目录。最后以某省用户数据为依据对模型进行验证,结果表明该模型既保证了总费用的回收又保证了预判用户所在类别电价为最经济电价。具有不对称故障穿越能力逆变型新能源电源故障电流特性
摘要：新能源电源大规模接入电网背景下,电网故障特征发生根本性改变,电网继电保护正面临新挑战。由于新能源电源故障特性与其所用变换器控制紧密相关,而变换器具体采用的控制策略随生产厂家不同而不同,一般也不公开,所以这些因素使得揭示新能源电源短路电流特性成为难题。针对逆变型新能源电源（IIREG）,提出了基于并网逆变器与直流卸荷电路协调控制的故障穿越策略,确保IIREG穿越不对称度100%的故障。以此为基础,分析逆变器控制策略与IIREG短路电流特性间关联规律,进一步从理论上推导出了不依赖逆变器控制结构及参数的IIREG稳态短路电流计算公式。最终,采用硬件在环实验,验证了所提故障穿越策略与IIREG稳态短路电流表达式的有效性和正确性,同时通过分析故障类型、位置及所接电网短路容量水平对IIREG故障电流特性的影响,揭示了IIREG与常规同步电机相比的差异。这为含IIREG电网继电保护适应性分析及配置整定研究提供理论支撑。双馈风电机组多机并联运行的短路电流特征及其机理
摘要：双馈感应发电机（DFIG）输出短路电流在组成、大小和衰减时间上与同步发电机区别较大,使得目前DFIG的故障暂态分析已成为风电并网研究的热点。然而,现有研究多以DFIG的单机并网系统为对象,由于风电场、风电机群集电系统的网络化特征,单个DFIG的暂态特性并不足以表征大量机组共同作用的整体性特征。对多个DFIG并联运行时短路电流较单机并网运行时的区别及其产生机理进行研究。基于三相电路空间矢量的基尔霍夫定律和元件特性方程的分析,通过推导DFIG的短路暂态过程,构建了DFIG单机和多机并联运行时工频、直流和转速频率分量的矢量等效电路,进而推导了DFIG短路电流及其相关性的解析式,分析了DFIG多机并联运行下短路电流的变异规律,并通过仿真验证了理论分析的正确性。基于故障分量的微电网保护适用性
摘要：微电网具有潮流双向流动、并网孤岛运行时故障电流差别大以及拓扑结构灵活多变的特点,给微电网的保护带来了很大的挑战。基于故障分量原理的保护相较于其余的保护方法具有明显的优势,但微电网中的大多数微电源经逆变器接入电网,其故障特性主要受控制策略影响,不同于传统的同步发电机,现有的故障分量分析方法已不再适用。因此,分析故障分量保护在含逆变型分布式电源（IIDG）的微电网中的适用性十分必要。文中主要针对IIDG在恒功率控制策略下的等效模型,建立含多个IIDG的微电网故障附加网络,比较同一母线上的故障线路与其余馈线的正序电流故障分量,从幅值和相位两个角度对故障分量原理进行了分析,并在PSCAD软件中对微电网模型进行了仿真,验证了分析的正确性。基于电位系数矩阵的同塔双回直流输电线路故障选线方法
摘要：围绕同塔双回直流输电线路的故障分析与故障选线方法,基于麦克斯韦静电耦合理论,根据线路与杆塔的详细参数,考虑架空地线分段接地的特点及近端故障时滤波电容的影响,推算同塔双回直流输电线路的电位系统矩阵,并通过相模变换将线间静电不平衡耦合转换为线路各模量的电压变化量。进一步考虑地模与线模电压行波的传播特性差异,通过定义模电压变化比率以消除过渡电阻的影响,从而提出一种同塔双回直流输电线路的定量故障分析方法。基于所述故障分析方法,根据不同故障的边界条件进行特征分析,提出故障选线判据和定值整定方法。利用PSCAD/EMTDC构建同塔双回直流输电系统模型,通过全面的故障仿真分析,验证了所述方法的正确性,结果表明该故障选线方法不受过渡电阻的影响,能准确、灵敏地判定各种复杂故障类型。考虑电池组不一致性的储能系统建模及仿真
摘要：在当前电池组建模中,往往忽略内部参数差异,将其简化为单体进行仿真。但是,对于电池储能系统,其规模较大,内部单体参数往往差异明显,需要考虑不一致性建模。通过对电池单体和电池组进行循环寿命测试,研究电池老化过程中参数的变化规律。在此基础上,搭建了适合于储能电站优化设计、控制策略参考的考虑不一致性的电池储能系统的详细模型,并将该模型应用于储能系统平抑风电波动的仿真。仿真结果显示,详细模型能够比简化模型提供更优的控制参考。具有CO_2负排放的风电高温储能系统模拟
摘要：风能的反调峰特性使得弃风现象较为严重。针对该情况,提出了CaO高温储能耦合生物质发电厂消纳风电的方法,有望实现风电的规模化储存和CO2负排放,并构建了CaO储能耦合生物质发电并捕集CO2的系统模型;此外,基于Aspen Plus软件平台对系统的热力性能进行了模拟,分析了碳酸化炉接入位置对系统储电效率和CO2捕集量的影响。同时,结合对碳酸化炉和CaCO3煅烧炉的灵敏度分析,得到了最佳工作条件下的集成系统储电效率和消纳单位风电的CO2捕集量。支持全业务运作的电力用户与发电企业直接交易平台设计
摘要：作为国内首套支撑电力用户与发电企业直接交易全业务流程的技术支撑平台,文中介绍了该平台的设计目标,从业务架构、功能架构、数据架构、技术架构4个方面阐述了平台的设计架构,分析了多品种交易管理、发电计划等进度滚动编制、多电量成分统一结算、基于维度分解的数据交互等平台关键技术。该平台已在国家电网全国统一电力市场建设中得到实际应用,支撑包括山西、安徽、甘肃等试点省在内的20余个省大用户直接交易的开展。变压器空投导致相邻元件差动保护误动分析及防范措施
摘要：现场发生多起变压器空投导致相邻正常运行的发电机、变压器以及线路差动保护误动的事故,严重影响电网的安全稳定运行。结合现场录波数据与数字仿真,考虑励磁涌流、和应涌流以及互感器饱和等影响因素,文中对差动保护误动的原因展开研究,指出励磁涌流导致的互感器饱和是差动保护误动的主要原因。在此基础上提出了投入谐波闭锁判据、改进比率制动特性等防范措施。现场录波数据和仿真试验结果验证了所研究结论的正确性及应对措施的有效性。基于气象信息和熵权理论的降温负荷估算方法
摘要：空调数量增长和极端高温天气使得夏季降温负荷大幅增长,已成为最大负荷屡创新高的重要原因。为了更准确估算降温负荷大小,提出一种基于气象信息和熵权理论的降温负荷估算方法。该方法采用全年最大负荷日负荷曲线与不含降温负荷的基准负荷曲线对应相减后取最大值,从而得到年最大降温负荷。在计算基准负荷曲线时,以气温、相对湿度、降水量等多种气象为轴建立气象坐标系统,通过确定基准气象象限以筛选无降温负荷的基准工作日;根据基准工作日的日最大负荷与气温、相对湿度、降水量等气象信息的相关系数,利用熵权理论确定各基准工作日负荷曲线相对基准负荷曲线权值。最后,利用广州市2009至2013年负荷数据及气象数据估算广州市年最大降温负荷。
