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电力系统自动化 2016年第18期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志观点

负荷主动响应应对特高压受端电网直流闭锁故障的探讨1-6

摘要：特高压直流输电线路因其输电容量巨大,一旦发生闭锁故障,受端电网输入功率严重缺失,将给电网运行带来巨大冲击,目前的常规调度手段可能会切除大量负荷。频率响应负荷能够在频率偏低时快速主动减少用电或退出用电;电压响应负荷可通过母线电压的主动调整来改变负荷有功大小,帮助电网快速实现功率平衡。通过对频率响应负荷和电压响应负荷调节能力的事前评估和事中统计,并与拉限电策略的在线协调优化,可以减少事故情况下的负荷切除量。发电资源和负荷资源的统一调度可提高特高压直流故障后受端电网的频率稳定水平,仿真结果表明了发电和负荷协同调度策略的有效性。

电力系统自动化杂志学术研究

基于模型预测控制的微电网多时间尺度协调优化调度7-14

摘要：微电网多时间尺度优化调度是消纳间歇性分布式能源的有效技术手段,针对传统基于潮流断面信息的多时间尺度优化方案易出现机组调节响应不及时、计划跟踪误差较大等问题,提出了一种基于模型预测控制（MPC）的多时间尺度协调调度方法。在日前调度阶段,综合考虑电价峰谷差、储能寿命及可再生能源随机性,建立了以系统运行成本最低为优化目标的最优经济调度模型。在日内调度阶段,为应对可再生能源日前预测误差带来的联络线功率波动,同时为确保储能满足日运行能量平衡约束,提出了一种基于MPC的日内滚动优化校正策略。采用有限时间窗内的滚动优化调度代替传统单断面优化调度,提前感知未来一段时间内的可再生能源出力及联络线计划的变化从而对机组出力进行调整,同时结合时域滚动和系统实时状态的反馈校正,更大限度地消除了微电网中不确定性因素的影响,确保了日前计划的合理性及系统运行的稳定性。以某示范微电网为例,通过算例分析验证了所提模型及算法的有效性。

含高渗透率光伏发电并网型微网中的电动汽车优化调度方法15-23

摘要：针对含高渗透率光伏发电的并网型微网,研究了电动汽车与大规模光伏发电协同增效利用的方法,提出一种以提升光伏发电利用率为目的的电动汽车优化调度模型。为避免依托于中央能量管理系统的集中优化,发展了关联电动汽车交互功率与系统负荷信息、光伏出力信息的虚拟费用理论,在此基础上构造了电动汽车集群的非合作充放电博弈模型,并推导出博弈模型纳什均衡与集中式优化模型最优解的一致性,从而以分散自治的方式规避了集中式优化的弊端。在某办公楼区域光储微网的算例分析中,以光伏发电利用率、等年值成本为微网运行性能评价指标,验证了所述电动汽车优化调度方法的合理性、有效性。

基于分布式控制的电动汽车分层优化调度24-31

摘要：针对传统的集中式控制方式计算量大,电动汽车用户难以接受集中控制指令的问题,采用基于分布式控制的电动汽车充放电分层管理框架,适用于大规模电动汽车的优化调度。采取用户自主提交可接受充电计划集、本地运营商审核、配电网控制中心统一调度的方式对电动汽车的充放电行为进行管理。在对电动汽车的充放电负荷进行建模的基础上,分别建立电动汽车智能体最大化自身收益的车网互动优化模型、本地运营商最小化负荷峰谷差的优化调度模型,以及配电网控制中心的安全控制调度模型,兼顾各个层次的效益。以包含3个本地运营商的IEEE 33节点系统为例,对各个层次的行为及控制策略进行仿真,验证了所述分层管理架构的有效性。

基于虚拟同步发电机的多能互补孤立型微网运行控制策略32-40

摘要：以西藏措勤县多能互补孤立型微网示范工程为实例,首先,介绍了风力发电、光伏发电、柴油发电、蓄电池储能和水电的规模及组成。其次,重点分析了水电机组运行特性及基于虚拟同步发电机（VSG）控制的储能用电压源型逆变器运行特性,并对VSG同期并列装置及零起升压时间进行了优化设计,使其适应系统不同运行模式的要求。然后,详细给出了多微网系统的供电方式及其操作流程。最后,通过实际工程的运行考核,验证了所提控制策略的可行性与有效性。

采用二级热网电锅炉调峰的消纳弃风机理及经济性分析41-47

摘要：针对中国西北、华北、东北（简称＂三北＂）地区冬季供暖期弃风现象日益严重的问题,在研究电负荷特性、热负荷特性与风电场出力特性相关性基础上,结合电网调峰、热网调峰特点,提出二级热网配置电锅炉进行日调峰的消纳弃风方案。分析了方案的消纳弃风机理,研究了调峰电锅炉的启停控制策略,构建了基于二级热网电锅炉调峰的电热联合系统优化调度模型,并分析了方案的经济性。研究表明,该方案能在降低热电机组热负荷峰值、＂以热定电＂必发电功率的同时增加电网负荷谷值,从而为风电上网留出更大空间,提升风电消纳率,且能为整个电热联合系统带来经济收益。

风电经架空柔性直流输电线路并网的交直流故障穿越技术48-55

摘要：针对永磁同步风电机组远距离大规模并网的问题,研究了采用半桥型模块化多电平换流器（MMC）和直流断路器（DCCB）进行架空直流输电的并网方案。但架空线路故障率高,在发生直流侧故障、网侧交流故障时,基于MMC的高压直流（MMC-HVDC）系统保护装置会动作,导致MMC闭锁,不能不间断运行。为解决MMC-HVDC穿越交、直流故障的问题,基于DCCB和耗散电阻,提出了一种MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越方案。在故障发生后,通过设计DCCB风电场侧MMC降压协调控制策略,以及高压直流侧耗散电阻和风电场侧制动电阻间的控制策略和配合方案,实现了MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越。最后,通过PSCAD/EMTDC下的多组仿真,验证了上述交直流故障穿越方案的有效性和正确性。仿真结果表明,所设计的穿越方案能够使MMC-HVDC系统在不闭锁MMC的前提下,安全穿越故障期;在故障清除后,系统快速恢复到正常运行状态。

基于闭环阻尼转矩分析法的电力系统稳定器参数整定56-60

摘要：阻尼转矩分析（DTA）法中的DTA灵敏度系数表征了电力系统稳定器（PSS）传递函数的变化对系统模态的影响,真正得到的是开环状态下的数值,而闭环情况下的数值更有意义。提出了闭环DTA的概念及其计算方法,在此基础上提出了一个新的灵敏度指标并指出其应用场景,即PSS闭环参数设计和运行方式变化时PSS参数的在线调整,最后通过两区四机系统和大电网的算例证明了闭环DTA指标及其应用的正确性和可行性。

单铝层导线输电网电热协调潮流模型及其解法61-67

摘要：受钢芯磁滞和涡流损耗作用,单铝层导线交流电阻随电流呈明显的非线性变化,但当前电热协调潮流模型忽略了线路电阻与电流的关系,对结果精度造成了影响。为此,文中以LGJ120/25单铝层导线为对象,搭建了相关实验平台,对不同温度和电流条件下的导线交流电阻进行了实测,结合参数估计方法建立了计及电流变化影响的交流电阻修正模型。在此基础上,将线路电流作为电力系统潮流状态量,提出了针对单铝层导线输电网的电热协调潮流模型及其解耦计算方法。算例结果表明,对于含单铝层导线的高压输电网而言,所提模型能得到更为准确的电热协调潮流计算结果,有效避免线路运行温度裕量被高估的现象,减少线路过载风险,为单铝层导线输电网的安全、经济运行提供依据。

主动配电网可靠性评估源荷模型改进及并行处理68-75

摘要：随着主动配电网节点数及分布式电源种类与数量的增多,基于蒙特卡洛模拟法的主动配电网可靠性评估结果愈加依赖于分布式电源与负荷的可靠性模型,且计算复杂度会急剧增加。针对此问题,文中首先建立了考虑更多随机因素的光伏发电系统与风电机组随机输出模型、计及负荷反弹效应的多状态负荷模型,并就主动配电网协调控制优化特性建立了用于系统运行状态判定的储能—负荷协调控制模型。然后,为降低上述模型引入与时序蒙特卡洛模拟法对计算耗时的影响,提出和设计了结合多机与多核并行的可靠性评估并行处理方案,建立了并行计算任务分配环节的数学模型与一维搜索求解算法。最后,通过算例验证了基于并行计算的主动配电网可靠性评估方法的有效性与优越性,在极大减少计算时间的同时,能与串行计算持有一致的收敛速度与评估精度。

电力系统自动化杂志研制与开发

基于省级数据的电力发展水平动态综合评价方法76-83

摘要：电力发展水平的量化综合评价对准确认识地区电力发展的特点和趋势具有重要意义。对电力发展水平的评价指标体系、动态综合评价方法和评价结果分析进行研究。建立电力发展水平评价的三级指标体系,从经济能源协调度、发电水平、用电水平、供电水平和电力发展潜力5个方面刻画地区电力发展水平。提出考虑主观权重约束的改进投影寻踪方法建立静态评价模型,将模糊专家评价和权数非独裁条件以约束形式嵌入投影寻踪模型,实现主观专家意见和客观数据信息的结合;利用时序信息熵确定时序加权向量,将各时间断面的静态评价模型集结,建立电力发展水平动态综合评价模型。以1994至2013年全国30个省、市、自治区的数据为样本,通过横向、纵向对比二级指标评价值和电力发展水平综合评价值,分析中国电力工业发展的地区差异、特点及潜力。

多负载无线电能传输系统耦合机理特性分析84-90

摘要：针对无线电能传输系统中存在一个电能发送端同时为多个负载端提供电能的实际需求问题,对多负载系统的功率、效率之间的互相转化机理及定量关系进行了研究。首先,定义广义失谐因子、广义耦合因子、初次级电阻比例因子和负载阻抗比例因子,据此建立多负载系统的理论模型,推导出电压增益、输出功率增益和传输效率的基本特性公式。其次,研究了广义失谐因子、广义耦合因数、初次级阻抗比例因子及负载阻抗比例因子对多负载系统电压增益、输出功率增益和传输效率影响的一般化规律。最后,设计开发了无线电能传输实验系统,验证了理论分析的正确性。研究结论为分析与设计多负载无线电能传输系统提供了一定的理论依据。

一种带电磁屏蔽的绕组混合绕制非接触变压器91-96

摘要：非接触变压器的耦合系数是影响感应式无线电能传输系统效率的关键因素。为提高非接触变压器的耦合系数,同时尽量减小其体积重量,提出由平面绕组和垂直绕组构成的绕组混合绕制的非接触变压器。然而垂直绕组的引入使得变压器外侧增加了一个新的漏磁路径。为抑制该漏磁,提高耦合系数,选择金属铝进行电磁屏蔽。通过磁路分析给出了屏蔽层的最佳长度公式。最后,为验证变压器有效性及优化方法正确性,制作了一个新型变压器并进行对比实验。与现有变压器相比,在10 mm气隙下,变压器耦合系数从0.523提高到0.583,尺寸从90 mm减小到73 mm。

电动汽车多导轨无线供电方法97-101

摘要：针对单段长导轨供电方式会降低电动汽车无线供电系统的稳定性和效率的问题,提出了多导轨供电模式的电动汽车无线供电方法,输电导轨采用多级并联的方式连接在输电母线上,电动汽车行驶到某段输电导轨上方时,该输电导轨处于工作状态,其他输电导轨处于待机状态。文中详述了系统的基本原理,并通过实验结果验证了方法的有效性,结果进一步表明所述方法保证了能量拾取端的功率等级,同时降低了导轨的通电长度,并降低了导轨损坏对系统稳定性及导轨损耗对系统效率的影响。

分布式光储直流供电系统非线性平滑可微控制方法102-108

摘要：针对分布式光储直流供电系统变流装置传统拓扑占空比调节方式约束电压输出范围的问题,提出四相交错式变流器的设计架构,有效拓宽输出电压范围,同时抑制光伏输出电压波动。系统拓扑中,光伏单元四相交错升压变流器设计改进的极值搜索法,实现光伏输出的最大功率点跟踪,提高光照阶跃变化情况下系统的快速性和稳定性;储能电池四相交错双向变流器设计非线性平滑可微控制方法,实现光储最优协调控制,确保存在负载突变或控制参数摄动的情况下,系统依然能够保持直流母线电压平稳,输出功率平滑。仿真与实验结果表明：较传统的比例—积分（PI）控制方法,所提出的非线性平滑可微控制方法具有结构简单、自由度宽、稳态误差小、系统稳定性好等特点。

三相电压源型换流器故障耐受能力分析与评估109-115

摘要：三相电压源型并网换流器由于含有大量电力电子开关器件及相应控制环节,是一种强非线性系统。在交直流混合系统中受到电网侧故障或直流侧负载变化等扰动影响,大容量换流器将产生复杂的响应行为,给电网带来难以预计的影响。文中考虑电网中三相电压暂降的典型故障,基于平均模型分析了三相电压源型换流器电流环的非线性特性。在此基础上,根据李雅普诺夫稳定性判据分析了故障前后换流器的稳定性,并以故障深度和故障持续时间为指标对换流器故障耐受能力进行评估。最后,通过并网系统的逐周期仿真验证了理论分析和计算的有效性。

用于级联H桥整流器均压的新型多维空间矢量调制策略116-121

摘要：针对级联H桥整流器的直流电容电压不平衡问题,提出了一种带均压功能的新型多维空间矢量调制策略。通过分析系统输入电流的方向、交流参考电压所在区间,以及模块直流电容电压、平均电容电压间的大小关系,选择最优的工作模式矢量,即使在模块负载差异较大甚至是某模块空载的恶劣情况下,均能快速、准确平衡系统各模块直流电容电压,并保证输入电流的高度正弦、功率因数可调。文中详细阐述了最优工作模式矢量的选择原则与方式,并总结出了一种简单可行且适用于任意模块数的级联H桥整流器的最优工作模式矢量选择算法。仿真与实验结果证明了所提出的新型均压策略的有效性。

考虑频变特性的直流线路故障行波精确计算方法及应用122-128

摘要：输电线路参数存在频变特性,若在直流输电线路故障行波暂态计算中将其等效为固定不变的常数,则必然会导致计算误差增大。为此,文中基于叠加原理提出了适用于任意波形的时序波阻抗矩阵,以描述行波电压和电流间时域的频变关系;此外,利用双指数波对行波波形进行拟合,以获取更高的计算精度。在此基础上,将所提出的方法应用于直流线路故障测距,提出了一种考虑直流线路频变特性的故障定位新方法。基于PSCAD/EMTDC的实际直流工程算例的大量仿真测试表明,所提行波暂态计算方法能有效计及直流线路参数频变特性,对暂态行波的计算更精确,进一步提高了故障测距精度。