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电力系统自动化 2016年第13期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志观点

继电保护的柔性动作特性1-4

摘要：分析了传统继电保护特性的不足,提出了继电保护的柔性动作特性概念,即根据保护对象的故障特征采用多种判据确定动作特性。相比采用单一判据的继电保护刚性特性,柔性动作特性适用于故障特征不显著的情形。介绍了继电保护柔性动作特性的应用场合,包括变压器励磁涌流识别、距离保护振荡闭锁开放条件、高阻接地故障的速动性与准确性等,展望了继电保护柔性动作特性的应用前景。

电力系统自动化杂志学术研究

风电参与能量—调频联合市场的优化策略5-12

摘要：设计合理的市场机制,允许风电自行选择参与能量市场与调频市场,将有助于缓解系统调频压力,并提升风电自身收益。考虑调频资源的调频性能、按调频质量结算是调频市场的主要特征,而风电的调频性能指标受到其投标策略和风电出力的影响,是一个动态变化的参数。为此,文中开展了风电参与能量—调频联合市场的优化策略研究,提出了考虑调频性能指标与偏差惩罚机制的能量—调频联合市场机制。对风电的调频性能指标进行了建模分析,提出了调频性能指标的估值方法,建立了所提出市场机制下的风电最大收益模型,并给出了求解风电参与能量—调频联合市场的最优投标策略的方法。算例分析表明,调频性能收益是激励风电调频的重要因素,而在投标决策中精确地对调频性能指标进行动态估值,将有助于提升风电的预期收益。

单相光伏大量接入的三相不平衡配电网无功优化13-18

摘要：随着光伏发电等大量非全相运行的分布式电源（DG）接入,配电网固有的三相不平衡特征更加突出,传统无功优化方法因忽略了三相不平衡导致效果较差。文中提出一种三相不平衡主动配电网的无功优化模型,以系统负序电压最小和网络损耗最小为目标,考虑有载调压变压器、分组投切电容器、静止无功补偿装置等离散和连续控制变量,形成一个带有二次约束的混合整数二次规划问题。利用分支定界法处理该混合整数规划问题,将原问题松弛为多个不含离散变量的子问题,分别求得各子问题中设备的控制量,进而求得原问题的最优解。采用扩展的IEEE 33节点三相测试系统仿真计算,验证了所述模型和方法的有效性。

风电接入下基于AP聚类的无功功率—电压控制分区方法19-27

摘要：电网无功功率—电压控制分区是分级电压控制的基础。风电接入造成电网运行状态具有随机波动性,为获得能适应各种风电出力稳定的全网分区,考虑以节点间电气距离期望矩阵作为分区依据,采用先进的仿射传播（AP）聚类进行电网节点分区。由于PQ节点与PV节点响应过程不同,首先基于AP聚类对PQ节点进行分区;然后以PV节点为论域,在保证区域连通性和可控性的前提下实现PV节点归类至合适的PQ分区,最终完成全网分区。最后从聚类区内耦合性、区间解耦性以及分区电压控制灵敏度出发,定义分区质量评估指标,客观评价分区质量。仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性。

引入交叉熵与动态故障集的含风电大电网可靠性评估28-34

摘要：风电等新能源大规模并网对电力系统可靠性产生了重要影响。电力系统的不断发展、电气联系的逐渐加强,以及新能源的随机波动特性,使得基于蒙特卡洛模拟（MCS）的可靠性评估方法在高可靠性系统中的计算效率大大下降。提出一种基于链表动态故障集并将之与交叉熵（CE）结合使用的新算法,一方面通过CE优化构建系统元件的最优概率分布,减小方差变化,加快指标收敛;另一方面,以基于链表的动态故障集多级索引取代状态空间中重复状态调用最优潮流的过程,以此提高系统状态评估效率。对IEEE RTS-79发输电改进系统进行可靠性评估,并与原始MCS和CE对比,结果表明,新算法合理、有效;通过变更负荷峰值改变系统可靠充裕度,对比了不同可靠性水平系统下3种方法的计算效率。

电力市场环境下输电网混合性规划模型35-40

摘要：随着中国电力市场的发展与完善以及电网新技术的采用,电网规划尤其是输电网规划面临着新问题和新挑战。为了应对上述情况,文中在确定性规划准则和概率性规划准则的基础上,提出了一个在电力市场环境下应用于输电网中长期规划的多场景混合性规划模型。该模型整合了确定性规划准则和概率性规划准则的相关约束和参数,包括：柔性约束、投资费用、电力供应、购电费用、时间成本、故障发生概率、可靠性成本、期望缺供电量（EENS）以及缺电时间期望（LOLE）等。同时,通过定义多个场景来模拟电力系统的负荷水平,并考虑电力市场的因素,将输电网规划问题转为混合整数线性规划问题,通过直流潮流模型和商业优化软件CPLEX,寻找输电网最优规划方案。最后,通过与传统规划模型的对比和实际电网算例,验证了该模型的有效性、灵活性和经济性。

基于网络结构的暂态势能分布机理分析41-47

摘要：深入研究暂态能量在网络中的分布变化规律,可以为电力系统稳定预测,电力系统脆弱环节的识别,以及电力系统的监测、控制装置在网络中的合理布点提供依据。文中通过分析等值两机系统受扰动后支路相角差、电压以及暂态势能的分布变化规律,揭示三者之间的内在联系,并从几何角度证明了支路相角差的变化与网络结构的关系。分析显示,支路势能的分布与相角差的变化是吻合的,在系统受扰动后而使其功角逐渐拉开的过程中,能量并不是均匀或按比例地分布在各支路中,而是随着稳定程度的逐渐恶化,越靠近振荡中心,单位长度电抗暂态势能分布越多,稳定裕度越小。当系统失稳时,包含振荡中心的支路暂态势能分布趋于无界;而所有不包含振荡中心的支路,其势能分布均为有界。对于多机系统网络,能量的散播仍主要取决于网络的拓扑结构和参数。仿真结果验证了所提方法的正确性。

商业用户电能采暖替代技术选型的边界条件论证48-54

摘要：商业用户电能替代主要是电采暖替代传统燃煤锅炉供暖,主流技术选型有二：一是夏季用冷水机组（WCU）制冷、冬季配置蓄热式电锅炉（HSEB）供暖系统;二是采用兼具供暖、制冷功能的地源热泵（GSHP）系统。为掌握两类系统适用的边界条件,在建立成本模型和运行约束条件的基础上,提出一种以两类系统成本偏差最小为目标、直接求解边界条件的优化模型。对天津市综合性办公楼用户群测算边界条件并做摄动分析,结果表明：对特定地区特定用户群,决定两类系统适用性的边界条件参量是夏、冬季最大冷/热负荷比值和利用小时数;拉大峰谷价比或在大昼夜温差地区HSEB＋WCU系统更具经济优势,抬高需量电价或对无热水需求的全天供暖/制冷用户则选择GHSP系统有利。

并网型交直流混合微电网优化配置分析55-62

摘要：考虑到目前直流负荷逐步增加的现状,以及交直流混合微电网的发展趋势,文中建立了以降低单位发电成本、换流损耗,提高自平衡率为目标的并网型交直流混合微电网多目标优化配置模型。并针对该模型,提出了相应的交直流混合微电网运行控制策略。采用实际工程数据,通过改进非劣排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行了求解。得到了不同直流负荷比例下的交直流混合微电网优化配置结果,以及直流负荷比例增加对优化配置的影响,并将结果与传统交流微电网进行了对比,验证了所提出的优化配置模型和方法的合理性和有效性。

电力系统自动化杂志研制与开发

应用卡尔曼滤波的离散无功设备动作非拓扑预判方法63-70

摘要：自动电压控制系统中,离散无功设备动作前需要预判该设备动作是否会导致母线电压违反电压约束条件。针对传统的非拓扑法和拓扑法的不足,提出了一种新的非拓扑预判方法。首先基于两个基本假设,推导了离散无功设备动作引起母线电压变化量的非线性模型,并进一步简化成线性模型;在此基础上证明了现行规范推荐方法是该线性模型的特例;同时,为了克服因综合阻抗不精确而引起的精度降低和实用性问题,结合地调电网实际状态的物理特点,应用卡尔曼滤波提出了一种仅利用最近一次离散无功设备动作信息来递推估计电压变化量方法。最后,通过调度员潮流仿真和不同场景下的现场实测数据验证了该方法有效性。

基于换流角的桥臂交替导通多电平换流器电容电压控制71-76

摘要：桥臂交替导通多电平换流器（AAMC）的桥臂由多个全桥子模块和带有反向并联二极管的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）串联,通过上下桥臂轮流导通来输出多电平的正弦波。如何维持AAMC子模块电容电压稳定是AAMC研究的难点。从桥臂能量平衡的概念出发,建立了在特定角度进行上下桥臂换流实现桥臂子模块电容电压控制的能量平衡方程,提出了换流角的计算方法。通过桥臂最大导通电压的研究,提出了两个换流角的解与无功功率的互补特性。依据无功方向优化选择换流角,有效降低了桥臂最大导通电压,减少了桥臂所需子模块的数量。通过换流角与电容电压耦合机理研究,提出了局部线性化的电容电压一阶模型,以此为基础提出了换流角前馈与比例—积分（PI）控制相结合的电容电压控制策略,既提高了控制响应的快速性,又保证了电容电压的稳定性。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了基于换流角的子模块电容电压控制方法的有效性。

组串式LC型光伏逆变器并网谐波环流及其抑制策略分析77-84

摘要：组串式LC滤波型三电平并网逆变器并联入网结构广泛用于光伏发电系统中,其非隔离特性可导致逆变器之间差模谐波环流问题。为分析谐波环流的影响因素和具体形态,首先在理想情况下建立了差模谐波环流模型,得出谐波环流与功率器件开关暂态的关系,以及环流谐波峰峰值与各逆变器不同步的载波交错角度和电网矢量角度的关系,并考虑非理想情况下寄生参数对谐波环流的影响。在此基础上,分别分析3种典型的环流抑制方案对模型中输出环流的影响,得出各方法的优缺点和适用范围。

家庭光储系统中单相光伏逆变器蓄电池输入时并网运行控制85-92

摘要：当原有的户用式光伏并网发电系统升级为家庭光储系统时,单相光伏并网逆变器需在储能电池等电压源输入条件下仍能正常并网运行。首先,建立了光伏阵列与锂电池组等效电路数学模型,分析与验证了在电压源输入条件下,两级式单相系统的二次纹波污染比光伏阵列输入条件下严重的现象。然后,通过分析两级式单相系统中的交直流耦合机理与Boost电路数学模型的建立,提出一种电流双反馈式纹波电流抑制措施。采取基于广义三阶积分的纹波提取与直流侧中间电压纹波的陷波抑制算法优化系统并网运行控制,并利用MATLAB对控制系统进行仿真分析与计算。最后,搭建了5kW并网实验系统,通过实验结果验证了所提控制策略的有效性与实用性。

谐波畸变电网下的单相同步旋转坐标系锁相环93-99

摘要：锁相环技术是并网变流器的核心技术之一。针对传统单相同步旋转坐标系锁相环在畸变电网下锁相精度差的问题,提出一种基于离散傅里叶变换（DFT）的高精度锁相环技术。基于DFT的锁相技术的核心问题是如何准确获取电网频率,将DFT和单相同步旋转坐标系锁相环相结合,利用DFT的优异选择性滤波性能和相角变换性质,从畸变电网信号中准确提取基波和生成虚拟正交信号,在同步旋转坐标系提取电网频率,实现DFT的频率自适应,最终无静差、高精度跟踪电网相位。仿真和实验结果表明,所提出的锁相环对电网电压的畸变谐波、直流偏置误差和电网频率脉动等有很好的适应性,在各种电网条件下,均能准确地跟踪电网电压相位,验证了该锁相方法的有效性和优越性。

高压输电线路直流融冰装置故障特性及过流保护100-106

摘要：直流融冰是解决高压和超高压输电线路覆冰问题的关键技术手段,而直流融冰装置的保护原理及方案是保障融冰线路和系统安全可靠运行的关键技术支撑。文中介绍了直流融冰系统及其保护配置,分析换流器过流保护在选择性上存在的不足。通过对直流融冰装置中换流变及换流器等各处短路故障特性的深入分析,提出了一种新型的过电流保护判定逻辑及动作策略,使过电流保护区分不同位置的故障并提高了动作可靠性。利用PSCAD/EMTDC仿真软件对各类故障进行仿真测试,并验证了新型保护策略的可行性。

智能变电站站域保护控制装置的研制107-113

摘要：站域保护控制装置通过通信网络实现全站的模拟量、开入量、开出量的全景信息共享获取,实现全站的保护和控制功能。文中重点介绍了基于全站功能集成的站域保护控制装置的硬件实现和软件实现。针对变电站改建和扩建带来的模型升级和功能扩展问题,采用＂搭积木＂组合方式实现智能电子设备能力描述（ICD）模型的灵活扩展,采用平台软件与应用软件模块解耦方式实现功能的可灵活裁剪。文中应用哈希算法对网络流量进行抑制,提出基于合并单元采样序号自学习调整秒脉冲宽度的方法,以及采用单一数据源失步不闭锁保护的方法。同时,提出基于全站主接线拓扑结构闭锁的简易母线保护、合闸于故障的加速保护和变压器死区保护联跳各侧的保护方案,优化装置的后备保护功能。通过对装置的动模、数据流量等测试结果表明,站域保护装置能够满足智能变电站的保护要求,证明其在智能变电站应用中的实用性和可靠性。

电力系统自动化杂志信息通信技术及应用

电力骨干光传输网络的动态波道均衡路由波长分配算法114-120

摘要：提出一种电力光传输网络中基于业务的路由波长分配（RWA）算法。算法设计旨在解决复杂电力光传输网络拓扑下,多业务等级请求路由波长分配问题。首先根据复杂网络拓扑情况与业务请求状况,完成业务请求合并与对跨域业务的路由选择;其次依据域内与域间优先级设定策略,完成业务请求优先级设定,并按照优先级顺序,采用分组波长分配算法完成波长分配。仿真结果表明,算法在处理大规模复杂网络拓扑、多业务等级路由波长分配问题上,有效降低了网络请求阻塞率,提高了光传输网络资源利用率。

智能变电站的密钥管理方法121-127

摘要：密钥管理是保障智能变电站信息网络安全的关键,其难点在保证密钥安全性基础上建立符合变电站实际的高效方法。针对变电站信息交换范围和关联程度,提出一种轻型化的分层密钥分配方法,以减轻密钥管理中所需的通信和运算负荷。根据控制中心、变电站和智能电子设备的运算和存储能力优化任务分配,详细介绍了密钥的生成、分配、更新与销毁等核心内容,并分析所需运算和通信开销以及各参与方的密钥保存数量。