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电力系统自动化 2016年第16期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志学术研究

双馈风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰稳定性的影响1-7

摘要：含虚拟惯量控制的双馈风电机组与电力系统的动力学特性存在耦合关系，而锁相环的跟踪能力将直接影响虚拟惯量的控制输入量，因此，考虑虚拟惯量控制的双馈风电机组在锁相环作用下，对系统小干扰稳定性的影响成为亟需解决的问题。首先，计及双馈风电机组的转子电压、锁相环、虚拟惯量控制、转子侧变频器、风电机组机械部分等暂态特性，建立了考虑锁相环与虚拟惯量控制的双馈风电机组并网的互联系统小干扰模型。在此基础上，考虑到锁相环与虚拟惯量控制均会影响同步发电机振荡模态，采用解析的方法从机理上揭示了二者共同作用下系统的小干扰稳定性，即对于含虚拟惯量控制的双馈风电机组，锁相环主要通过影响虚拟惯量对系统的参与程度进而影响系统阻尼：锁相环比例—积分（PI）参数越小，虚拟惯量控制状态变量对区间振荡模态的参与因子越小，机电振荡模态阻尼比越大，这与不含虚拟惯量控制的双馈风电机组中锁相环对系统阻尼特性的影响相反。仿真结果验证了所建模型的合理性与分析结果的正确性。

计及 GSC 电流和控制策略的 DFIG 稳态故障电流计算模型8-16

摘要：电网故障情况下，双馈风电机组（DFIG ）的故障电流特性非常复杂，特别是 DFIG 的撬棒保护未动作时，其馈入电网的故障电流与其所采用的低电压穿越控制策略以及网侧变流器（GSC）特性等因素有关。为满足含 DFIG 的电网故障分析和保护整定计算的需求，针对 DFIG 的几种典型低电压穿越控制策略，分别建立了计及 GSC 电流影响的 DFIG 统一稳态故障电流计算模型，并通过数字仿真验证了所提出的故障电流计算模型的正确性。

基于转子动能控制的双馈风电机组频率控制改进方案17-22

摘要：针对传统转子动能控制的转速恢复过程对频率响应的不利影响，提出了一种基于转子动能控制的双馈风电机组频率控制改进方案。该方案通过引入恒定附加功率，使双馈风电机组在释放转子动能后稳定运行在较低转速，待系统频率恢复稳定后再进行转速恢复，从而达到改善频率响应特性的目的。基于 MATLAB／Simulink 搭建了含双馈风电机组的四机两区域仿真模型，并对所提方案进行了仿真验证。仿真结果表明，相比于传统的转子动能控制方法，所提出的改进方案能有效改善转速恢复对频率响应的不利影响，提升风电机组参与系统调频的效果。

采用混合高斯模型及边缘变换技术的蒙特卡洛随机潮流方法23-30

摘要：提出一种计及输入变量相关性的改进蒙特卡洛随机潮流方法。该方法针对系统输入变量多样性和随机性的特点，建立其混合高斯模型并根据测量数据进行参数估计。在蒙特卡洛仿真基础上，引入均匀设计抽样技术提高采样效率，并通过边缘变换和 Cholesky 分解产生具有相关性的输入变量样本。采用多重线性化手段在加快计算速度的同时减小潮流方程线性化引起的截断误差。对 IEEE 30和 IEEE 118节点系统的测试分析，验证了所提方法的准确性、快速性和有效性。

考虑维度重要性的电力系统可靠性评估拟蒙特卡洛方法31-37

摘要：针对拟蒙特卡洛方法在处理高维问题时其改进性的退化，提出一种基于维度重要性的电力系统可靠性评估的拟蒙特卡洛方法。首先介绍了拟蒙特卡洛方法的误差估计理论，分析了低偏差序列在维度增加时均匀性的退化现象。其次，推导了误差上界的方差分析分解形式，提出以维度重要性降序进行抽样的思路减小误差上界，并建立了量化维度重要性的数学模型。最后，建立基于维度重要性的可靠性评估的拟蒙特卡洛模型和交叉熵拟蒙特卡洛模型，并提出了评价计算值与其真值误差的精度指标。以 RTS79发电系统、292机发电系统和 RBTS 发输电系统为例，比较了文中方法和传统方法在计算失负荷概率（LOLP）和电力不足期望值（EDNS）时的精度指标。结果表明，所提出的方法在上述两种指标的计算上都具有更高的误差精度。

基于脉冲神经网络伪量测建模的配电网三相状态估计38-43

摘要：为了给配电网管理系统提供全面准确的实时数据，配电网三相状态估计显得尤为重要。针对当前配电网量测信息不足，提出了基于脉冲神经网络（SNN ）伪量测建模的配电网三相状态估计。该方法首先将实时和部分历史支路功率量测输入 SNN 进行伪量测建模，然后由高斯混合模型生成相应的量测误差，最后进行基于加权最小二乘法的配电网三相状态估计。理论分析和算例验证表明，所提模型不仅能够在正常通信时有效提高配电网状态估计精度，而且能在通信故障时保证估计精度在合理范围内，进而为配电网的运行控制提供参考依据。

统一潮流控制器附加阻尼抑制次同步谐振的理论与仿真44-48

摘要：随着串联电容补偿输电的推广应用，中国电力系统面临着严峻的次同步谐振（SSR）问题。针对 SSR 问题，文中基于采用电流控制模式的统一潮流控制器（UPFC），提出了一种 UPFC 附加阻尼控制抑制 SSR 的方法；首先选择了附加阻尼控制信号接入 UPFC 控制器的位置，然后设计了UPFC 附加次同步阻尼控制器（SSDC），并推导了其抑制系统 SSR 的机理，且所设计的 SSDC 采用了模态分离控制以达到抑制多模态 SSR 的目的。最后，综合利用复转矩系数和时域仿真的方法，对所设计的 UPFC 装置 SSDC 抑制 SSR 的有效性进行了分析和仿真。结果表明，所设计的 SSDC在有效抑制 SSR 的同时，不会影响系统和 UPFC 装置的正常运行。

市场模式下光伏用户群的电能共享与需求响应模型49-55

摘要：在光伏上网电价低于市电电价的环境下，光伏用户通过集群的方式实现电能共享，可以获得比单独运行更好的效益。为了使光伏用户群内各经济主体能实现有序的电能交易，提出了一种基于光伏电能供需比（SDR）的内部价格模型。在考虑经济性和舒适度的基础上，提出了用户参与需求响应（DR）的效用成本模型。由于内部电价是以各时段光伏用户群内的供需比为基础，用户之间针对电价的需求响应行为可构成非合作博弈，在证明该博弈问题存在纳什均衡解的基础上，提出了分布式优化算法对用户的纳什均衡策略进行求解。最后，通过实际算例验证了所提模型在减少用电成本、提高光功率互用水平上的有效性。

电力系统自动化杂志研制与开发

基于交替方向乘子法的电动汽车分散式充电控制56-63

摘要：大规模电动汽车的无序接入会对电力系统的安全、经济运行产生诸多不利影响。针对这些问题，建立了用户收益最大化及系统有功网损最小化的实时充电控制多目标凸优化模型。引入交替方向乘子算法，将集中式充电优化问题转换为分散式以设备为单位的子优化问题求解。每次迭代设备与相邻的交互信息点之间仅需交互少量信息，利于保护用户的信息安全，并能有效解决集中式控制策略引起通信要求高、计算开销大的问题。 IEEE 33节点、实际的119节点配电网系统的仿真结果表明：所提模型与集中式优化模型的计算结果一致，所提算法计算效率高、通信开销小，适用于滚动式实时调度。

适用于分段式动态无线充电的接力方法64-70

摘要：按动态无线充电技术设想铺设充电道路，给行驶中的电动汽车不间断地提供电能，为解决动力电池瓶颈问题提供了一种可行途径。为了降低线圈损耗和磁场泄露水平，充电道路采用分段式布局。但是分段式布局使得原边线圈数量增加，需要对原边线圈链供电管理进行实时调控。为此，提出一种基于副边主动激励探测的具有分散控制逻辑的接力方法，保证只对提出无线充电请求的电动汽车下方的原边线圈激励，实现精准定位和局域供电。该方法充分复用了原／副边功率线圈，无需增加额外的传感装置和集中信号线路。主动激励探测电路配置为串—串型补偿网络，并利用其频率分裂特性，增强探测信号强度，避免副边主动激励过流问题。同时设计了合理的接力控制流程，降低探测所需功率，避免原副边同时激励冲突。最后搭建了5∶1缩比尺寸的分段式动态无线充电演示平台，实现8个原边线圈的有效接力，验证了所提接力方法的可行性。

电动汽车无线充电混合补偿拓扑电路分析71-75

摘要：无线电能传输补偿方式直接影响输出电流、电压的增益特性，提出一种混合补偿拓扑电路，解决负载动态变化时输出电流、电压不稳定的问题，可应用于电动汽车恒流恒压无线充电电路。对拓扑电路原副边线圈建立等效松耦合变压器 T 模型，分析得出等效负载动态变化时可以实现恒流恒压输出的特性。构建仿真模型和试验台架，仿真验证电路分析的正确性。实验验证了在串／并补偿拓扑下副边稳流输出且原边逆变电流滞后电压，在串／串并补偿拓扑下副边稳压输出且原边逆变电流与电压同相。

双馈风电机组高电压穿越控制策略与试验76-82

摘要：针对风电的高电压脱网问题，介绍了主要风电并网导则对高电压穿越的要求，对比分析了双馈风电机组低电压和高电压的电磁暂态特性，论证了双馈风电机组1．3倍额定电压的高电压穿越过程全程可控的可行性。提出了一种基于双馈变流器动态无功控制的高电压穿越控制策略和风电机组主控系统与变流器协同控制完成高电压穿越的实现方法，避免了 Crowbar 或 Chopper 保护动作对高电压穿越特性的不利影响。在 MATLAB／Simulink 中建立了2 MW 双馈风电机组高电压穿越仿真模型，实现了高电压穿越全过程仿真；利用高电压发生装置，在2 MW 双馈风电机组上进行了高电压穿越现场试验，试验结果表明了理论与仿真分析的准确性及控制策略的有效性。

海上双馈风电机组开路故障容错重构技术83-89

摘要：为了降低海上风电场的度电成本，避免可及性差导致的维护困难，提出一种海上双馈风电机组开路故障的容错方法。首先，根据开路故障的位置特点给出不同的硬件重构方案。然后，针对转子侧变流器单相开路故障，优化故障后的三相四开关变频器调制信号，同时加入直流电压偏差，补偿故障引起的直流电容电压波动。仿真与实验结果表明，发生单相开路故障后，通过软、硬件容错技术可实现无冗余配置下的非备份式容错运行，提高机组的可用率。

基于辅助电路的 MMC-HVDC 直流故障处理策略90-97

摘要：直流线路故障是基于模块化多电平换流器的高压直流输电（MMC‐HVDC）系统必须解决的关键问题。文中提出一种基于辅助电路的直流故障处理策略，即双向晶闸管与开关型零损耗限流装置相配合的保护方案。首先分析了直流故障电流自然衰减的直流保护原理及现有方案的缺陷，进而提出采用双向晶闸管代替背靠背晶闸管集中配置在交流侧的方法来简化其控制回路；通过与开关型零损耗限流装置相配合，并对限流电抗器进行合理设计，能够使保护在不增加运行损耗的同时具有快速抑制短路电流的能力，降低清除直流故障时对交流系统长时间的冲击。此外，进一步提出相应的故障检测及恢复策略。最后，基于 PSCAD 仿真平台验证了所述保护方案的有效性。

计及故障重构的配电网量测系统鲁棒性配置98-104

摘要：针对网络重构对配电网状态估计精度的影响，在分析量测饱和特性的基础上，提出了一种量测系统的鲁棒性配置方法。该方法综合考虑不同故障重构后的多种网络结构，利用马尔可夫链确定其运行概率，并作为权重引入鲁棒性量测配置的数学模型中，利用蒙特卡洛算法模拟量测系统引起的误差。 IEEE 33节点配电系统和美国 PG＆ E 69节点配电系统的仿真结果表明，所提出的鲁棒性配置方法可兼顾多种网络结构，并有效提高配电网状态估计的精度。

基于高低频段暂态信号相关分析的谐振接地故障选线方法105-111

摘要：针对谐振接地系统在相电压过零点附近发生单相接地故障时选线灵敏度不足的问题，提出一种基于高低频段馈线零序电流与母线零序电压导数的相关分析故障选线法。系统故障后健全线路的阻抗在高低频段均呈电容特性，而故障线路的阻抗在高频段呈电容特性，在低频段呈电感特性。由此可知，健全线路零序电流与母线零序电压导数的相关系数在高频段和低频段相等，其差为零；故障线路在低频段含有衰减直流分量，该频段内零序电流与母线零序电压导数的相关系数很小，而高频段的相关系数数值较大，两者差值较大。根据这一特点构成故障选线判据。该方法物理意义明确，能提高相电压过零点附近的选线灵敏度，在其他故障状态下也能准确选线。大量仿真结果验证了该方法的有效性。

基于零序电压比率制动的小电阻接地系统接地保护112-117

摘要：配电网高阻接地故障发生概率较大，对于小电阻接地系统，现场普遍采用的固定整定值零序过电流保护方法容易拒动。分析单相接地故障电气量特征发现，无论区外故障还是区内故障，保护安装处零序电流幅值与零序电压幅值成正比，且均随故障点接地电阻增大而减小。据此提出零序电压比率制动接地故障保护新原理，其核心是根据零序电压大小产生成比例的电流制动量，自适应调整零序过电流保护定值。该方法兼顾了低阻接地故障和金属性接地故障时的保护灵敏度与高阻接地故障时的保护可靠性，可将系统耐高阻能力提高到1000Ω，仿真验证了算法的可行性。

基于谐波阻尼的双馈感应发电机定子谐波电流抑制改进策略118-124

摘要：通过建立电网电压谐波下双馈感应发电机（DFIG ）的数学模型，分析了电网电压谐波对DFIG 性能的影响，以抑制定子电流5次和7次谐波为目标，在转子电流内环采用比例—积分—谐振（PIR）调节器的基础上，引入定子谐波电流闭环控制策略，避免了常规谐波抑制策略转子电流指令计算对发电机参数的依赖。随着定子谐波电流环 R 调节器增益系数的增大，对定子电流中的谐波抑制越明显，但是抗扰动能力下降，通过引入谐波阻尼控制，在最大限度抑制定子电流谐波的基础上增强了系统的抗扰动能力，提高了系统的鲁棒性，加快了系统的动态响应。并从稳态特性和动态特性角度分析了参数变化对系统的影响。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。