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电力系统自动化 2016年第22期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志观点

继电保护检验新技术探索1-6

摘要：从保护不正确动作的路径因素模型出发,分析了现有继电保护检验手段存在的不足,提出高保真不停电检验新技术。研究了一种基于继电保护信息管理子站,利用保护实时运行信息实施远程监视和诊断的辅助平台,以及在不改变设备正常运行状态的条件下,开展保护及其跳合闸等回路检验检测的方法,并进一步阐述了不停电检验技术在消除检验死角、降低作业风险、提高检验效率以及不影响电网一次设备运行等方面的优势。最后,通过工程应用实例验证了高保真不停电检验技术的可行性与完备性。

电力系统自动化杂志信息能源系统

基于数据驱动方法的风电机组功率优化7-14

摘要：风电机组功率与风电产能息息相关,为提高风电产能及其收益,有必要对风电机组功率进行优化。应用前馈神经网络,从历史运行数据中挖掘风电机组功率与风速和控制量间的函数关系,进而提出逐点优化策略和聚类优化策略,用于实现风电机组功率优化,即在已知测量风速时,优化确定风电机组控制量,实现风电机组功率最大化。后者优化策略在前者优化策略基础上,应用K均值聚类方法聚类风速,从而降低优化计算复杂度,利于风电机组功率的实时优化。定义平均功率增益、功率增益百分比和功率增益概率三种指标用于测度功率优化效果。将两种优化策略应用至H56-850型风电机组,将优化后的风电机组功率与历史运行记录进行对比,结果表明,两种优化策略均可有效提高风电机组功率输出。此外,聚类中心数为5的聚类优化策略,能以较低的优化计算复杂度,达到与逐点优化策略相近的优化效果。

智能变电站配置描述模型多维度信息断面解耦技术15-21

摘要：分析了目前智能变电站中变电站配置描述（SCD）文件应用中存在的主要问题,为实现SCD配置文件的简化应用和优化管控,提出SCD模型多维度信息断面解耦思路,探讨物理解耦和逻辑解耦两种方式,分别阐述了面向通信访问点、间隔和业务的3种SCD解耦方案;重点分析通过系统配置描述（SSD）模型实现智能电子设备（IED）按间隔自动分组方法和跨间隔配置管控方法,实现SCD文件解耦形成多个间隔配置视图或间隔配置文件（BCD）。通过合理设计模型数据的业务识别规则来实现SCD文件按自动化、保护、电能量等不同业务解耦和分业务视图管理。文中还分别详细探讨了上述3种SCD模型解耦方案的实现和应用方式,用于指导厂家系统配置工具中模型解耦功能的开发和工程实施。

广域保护通信多路径路由选择的改进蚁群算法22-26

摘要：广域保护系统对通信过程中的实时性和可靠性都有严格的要求。目前满足广域保护通信系统的路由算法是在综合了时延和可靠性的要求下,计算一条最优主路径,而没有考虑在主路径链路或节点失效后的备用路径问题。针对此问题,提出了一种基于蚁群算法的多路径路由算法,用于计算满足广域保护通信要求的主路由和备用路由,以提高广域保护通信的可靠性。基于链路的时延和可用率改进蚁群算法的信息素,通过改进的蚁群算法可以在广域保护通信网络寻找到从源节点到目的节点之间的多条不同质量的传输路径。实验结果表明,通过所提出的多路径选择算法计算得到的多条路径都能满足广域保护通信系统对实时性和可靠性的要求。

电力系统自动化杂志学术研究

基于混合整数线性规划的风电场有功优化调度27-33

摘要：大规模风电并网背景下,风电场的有功优化调度对调度控制和电网安全运行至关重要。在风电场风速分布和风电功率有效评估的基础上,以风电机组的出力以及开停机状态为决策变量,考虑风电场弃风以及机组启停,建立了以风电场运行成本最低为目标的风电场优化调度模型。提出了风能利用系数的分段线性化方法,进而建立了基于混合整数线性规划的风电场优化调度模型。实际风电场的算例分析表明,该调度模型可在满足调度部门指令需求的前提下,给出风电场内最优的机组启停计划和出力安排,有效减少弃风及启停次数,降低风电场运行成本。

应用近似动态规划算法求解安全约束随机动态经济调度问题34-42

摘要：针对大电网安全约束随机动态经济调度（DED）问题的求解时间太长,提出了应用近似动态规划算法快速求解不含抽水蓄能电站电网的安全约束随机DED问题的方法。建立了随机DED问题的虚拟存储器模型,以系统的正旋转备用容量作为存储变量,构建系统相邻时段的状态转移方程,并考虑了各输电线路和断面的安全约束。以风电场日前功率预测曲线为基础,通过拉丁超立方抽样产生风电场出力的误差场景,并逐一场景递推求解每个时段的二次规划模型以对各个时段的值函数进行训练,形成收敛的值函数,再代入预测场景求解以获得最终的优化调度方案。该方法实现了对随机DED模型各个场景和各个时段的解耦求解,将一个大规模优化问题分解为一系列的小规模优化问题,有效提高了对大电网随机DED模型的求解速度。以某一实际省级电网为算例,通过与场景法和鲁棒优化调度方法的比较验证了所提出模型和求解方法的正确有效性。

基于集群响应的规模化电动汽车充电优化调度43-48

摘要：大规模电动汽车（EV）的充电需求和充电负荷分布将呈现出规律性,从群体的角度对EV进行优化调度,可以降低问题的维度,提高优化计算的效率。基于区域EV的集群响应特性,建立了以负荷峰谷差最小化为目标的EV群体充电概率分布模型。在此基础上,根据EV群体对充电电价的灵敏度,建立EV集群响应的实时电价模型,通过电价对EV的充电行为进行有序引导,从而实现电网的＂移峰填谷＂策略。以典型的区域配电网负荷数据为例,验证了文中EV充电优化调度方法的有效性。最后,对EV群体响应实时电价的灵敏度,以及不同灵敏度下EV群体和商的节省成本进行讨论。

考虑碳排放权的低碳电力调度及收益分摊49-55

摘要：低碳化已经成为当前电力发展的重要目标,而利益格局的剧烈调整是影响低碳转型的最大阻力之一。文中对低碳电力调度的公平性问题进行了研究,建立了考虑碳排放权约束的低碳调度模型。在论证机组碳排放求偿权的基础上,应用加总分配方法,解决了碳排放权的初始分配公平性的争议。对机组碳排放权的合作博弈机制进行了研究,并且对合作减排和非合作减排下的机组运行情况进行了对比,建立了基于Shapley值的碳排放权收益分摊模型。研究表明通过合作减排机制,可以更好地优化系统运行,平衡各方利益,减少低碳调度转型阻力。研究还发现,如果减排目标过于激进,将造成发电成本剧烈上升,甚至需要减负荷运行。最后,结合算例表明了所述模型的有效性。

基于主从博弈的发电商与大用户双边合同交易模型56-62

摘要：在开放的电力市场环境下,双边合同交易的竞争不仅包括合同签订双方即发电商和大用户之间的竞争,还包括多个发电商之间为获得更多的发电量而产生的合同电价的竞争。在此背景下,文中构建了计及多个发电商与多个大用户之间的双边合同交易的主从博弈模型。其中发电商的目标是通过与其他发电商进行非合作博弈,从而确定最优合同报价以使其通过双边合同售电的利润最大;而大用户则根据发电商的报价及预测的现货电价来选择其购电策略,从而使其购电成本最小。对主从博弈的纳什均衡解的存在性进行了证明并给出了博弈纳什均衡解的求解思路。算例结果表明博弈的参与者,即发电商和大用户都因参与博弈而受益。

光伏电站接入对多机电力系统低频振荡的影响分析63-70

摘要：为了研究光伏电站接入对多机电力系统低频振荡的影响,综合考虑并网光伏电站的动态模型,详细推导并建立了含光伏电站的多机系统状态方程及其线性化模型。在此基础上,选取两区四机系统作为分析案例,采用模式分析法,针对光伏电站接入后系统转动惯量改变和转动惯量保持不变两种典型分析场景,研究不同接入点及不同渗透率情况下光伏并网对于电力系统低频振荡的影响,并通过时域仿真法验证了模式分析的正确性。仿真结果表明：光伏电站不会产生新的低频振荡模式。在转动惯量改变和保持不变的两种场景下,光伏电站的接入对于系统低频振荡的影响存在显著差异,取决于其接入位置与接入容量。最后,通过特征值灵敏度分析,验证了光伏电站不同接入位置、接入容量对于区间低频振荡模式的影响。

基于相关场景聚类的发输电联合扩展规划71-76

摘要：电源规划和输电网规划是相互影响的,为应对电源和输电网联合规划,建立了多场景发输电联合扩展规划模型。该模型把支路分为已有支路和待选支路,并分别建立直流潮流方程以使得发输电联合扩展规划成为混合整数线性规划问题,其求解可使用成熟的混合整数线性规划软件。发输电联合扩展规划中负荷和风电的场景确定需要考虑相关性和空间分布特征,提出了保持相关性的负荷风电场景聚类方法。最后,通过在MATLAB平台上编写计算程序,使用标准Garver-6节点和IEEE RTS-24节点系统算例验证了所提方法的有效性,并通过对比说明了负荷空间分布对发输电联合扩展规划的影响。

提高光储柴独立微网频率稳定性的虚拟同步发电机控制策略77-85

摘要：针对由间歇性可再生能源、柴油发电机组（DGS）和蓄电池储能系统构成的独立微网,提出一种提高系统频率稳定性的虚拟同步发电机（VSG）控制策略。首先,建立DGS在同步旋转坐标系下的数学模型并分析其输出电压与频率的阶跃特性;其次,在理论分析VSG控制与微网频率稳定性关系的基础上,将同步发电机的转子运动方程、一次调频特性及无功调压特性引入储能变换器（ESC）的控制中,使ESC具有虚拟惯性与阻尼;然后,利用MATLAB/Simulink仿真软件对比针对ESC采用传统电流控制、下垂控制及VSG控制时负载阶跃条件下的系统频率响应特性;最后,建立一套包含2台VSG及1台DGS并联的独立微网实验平台,实验结果验证了所述控制策略的正确性与有效性。

电力系统自动化杂志研制与开发

应用于输电线路单端测距的高阻接地故障电弧模型分析86-92

摘要：高压输电线路高阻接地故障大多伴随电弧放电,传统基于实时计算的Cassie、Mayr等电弧微分方程模型,数值求解中每一时刻电弧电压都由上一时刻多参数迭代得到,难以直接应用到继电保护和故障测距中来。现有分析一般将电弧考虑为静态纯阻性元件或稳态电弧电压方波模型,而丧失了最富有价值的动态特性。针对该问题,文中面向输电线路单端高阻接地故障测距需求,基于描述空气放电本质的汤逊原理,利用电子的定向运动来表达电弧电流;利用电弧空间中电场和电子崩运动的耦合关系描述电弧电压与电流的函数关系,建立了输电线路单端测距用的高阻接地故障动态电弧模型。该模型克服了传统电弧微分方程计算复杂、难以直接为保护和测距应用的缺陷,对后续高阻接地故障检测、保护与测距研究奠定了基础。

基于同步量测的谐振接地系统高阻接地故障区段暂态定位93-99

摘要：谐振接地系统高阻接地故障发生概率较大,检测难度高,现有暂态分析及暂态区段定位方法不适合用于高阻接地故障。利用消弧线圈与系统对地电容间并联谐振的独特作用,分析了谐振接地系统高阻接地故障暂态零序电流与暂态零序电压的变化规律。研究发现,故障点下游各检测点暂态电流与暂态电压近似正交,而故障点上游检测点暂态电流还包含了与暂态电压成正比例的故障点暂态电流。利用同步量测单元采集的故障信息,计算各检测点暂态电流在暂态电压上的投影,若相邻检测点暂态电流投影分量之差超过一预设门槛,则该区段为故障区段,否则最末检测点下游区段为故障区段。所述方法完善了小电流接地故障暂态分析与暂态区段定位技术,数字仿真验证了该方法的可行性。

基于状态估计的风电机组液压变桨距系统故障检测100-104

摘要：液压变桨距系统是风电机组的高频故障部件之一,对其进行早期故障检测,可以有效地提高风电机组运行的可靠性,减少不必要的经济损失。风电机组所受环境因素干扰较多,而基于数据的故障检测方法易受这些因素的影响造成误报警,并且故障分离较为困难。因此,本文提出基于状态估计的方法对风电机组液压变桨距系统进行故障检测。首先,构建风电机组液压变桨距系统的状态空间模型及其状态观测器,利用液压变桨距系统模型的实际输出与状态观测器输出产生残差;其次,将残差的均方根作为残差估计函数,并配合自适应阈值进行决策。最后,以液压变桨距执行机构故障和节距角传感器故障为例,通过仿真验证了该方法的有效性。

适用于单/双回线的双端非同步故障测距方法105-110

摘要：单/双回线之间存在线间互感、跨线故障等特征差异,严重限制了单回线测距原理在双回线路中的应用。文中提出了一种适用于单/双回线的双端非同步故障测距方法。首先基于单回线网络结构,利用双端电压幅值比推导出双端非同步的故障测距方程。然后从双回线的网络结构和非对称参数着手,基于星角变换和六序变换原理分别建立单/双回线之间的联系桥梁,使基于单回线所提测距原理在双回线测距中能得以应用。仿真验证表明所提方法继承了双端工频测距法的优点,且无需双端数据同步,在单/双回线全线环境下均具有较高的测距精度,适用范围广。

考虑直流电流上升及交流电压下降速度的换相失败分析111-117

摘要：针对目前换相失败研究仅考虑电压降低以及考虑直流电流变化理论研究的不足,在经典关断角表达式的基础上,考虑整流侧、逆变侧以及直流线路运行参数,建立了完整的换相失败分析数学模型。该模型计及了交流电压下降对直流电流上升的影响,将交流电压和直流电流解耦,得到关断角与换流母线电压的单一关系表达式,并在此基础上推导了导致换相失败的临界换相电压值和临界电压下降速度。同时,对故障后电压下降速度与故障严重程度和无功补偿容量之间的关系进行了理论推导,电压下降速度随故障严重程度呈非线性加速下降趋势,在前几个换相过程中电压下降幅值越大,换相失败发生的可能性越高。PSCAD/EMTDC算例仿真结果验证了所提方法的准确性。

无锁相环三相DC/AC变流器直接功率预测控制118-124

摘要：以三相DC/AC变流器为研究对象,给出了一种无锁相环直接功率预测控制方法,能实现对并网功率的无差拍控制,并且为降低锁相环对控制性能的影响,实现无锁相环控制。根据采样控制导致的两拍延时,采样控制频率为载波频率两倍,精确计算得到下一拍的变流器状态量,然后针对给定功率参考值根据公式直接计算得到三相变流电路的输出。推导得到控制系统设定的频率与电网频率的偏差对所提出控制方法的性能没有影响,论证了无锁相环的可行性。最后构建了三相并网变流器Simulink仿真模型和实验样机,利用Simulink中的Embedded Coder模块实现控制系统仿真模型到DSP硬件控制系统C语言程序的转换,通过仿真和实验验证了控制方法的有效性。