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电力系统自动化 2017年第03期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志观点

智能配电网优化调度设计及关键技术1-6

摘要：含多类型分布式电源和多样性负荷的智能配电网迫切需要优化调度以实现各种资源的优化配置,近些年配电自动化系统和信息系统的建设也为配电网优化调度的实现提供了基础。根据智能配电网实际需求,文中提出了配电网优化调度设计框架,以实现对智能配电网多种元素的全局优化调度。首先分析了配电网态势感知和配电网运行趋势分析两个配电网优化调度基础技术,然后提出了配电网优化调度的总体目标,给出了配电网优化调度的框架设计和基本功能,主要包括优化手段、优化内容、人工决策等方面,并分析了实现配电网优化调度的6项关键技术。

电力系统自动化杂志学术研究

采用自适应小波包分解的混合储能平抑风电波动控制策略7-12

摘要：采用蓄电池和超级电容构建混合储能系统以平抑风电场输出功率波动,实现风电平滑并网。首先,针对不同风电出力场景下风电功率的波动特性,结合风电并网波动标准和混合储能系统性能特点,实现风电功率的自适应小波包分解和储能初级功率分配,得到风电并网功率和混合储能初级功率指令;其次,在混合储能系统内部,根据超级电容的荷电状态,利用模糊优化控制对蓄电池和超级电容的功率指令进行二次修正,得到优化后的混合储能功率分配指令。算例分析表明,所提策略能够自适应地实现风电功率的最优分解和合理分配,确保混合储能荷电状态工作在合理区间,有效改善风电输出功率波动平抑效果,保证混合储能系统长期稳定运行。

计及历史数据熵关联信息挖掘的短期风电功率预测13-18

摘要：对风电功率历史数据进行关联信息挖掘,将有助于提高短期风电功率预测的准确度和计算效率。为解决风电功率预测模型的输入、输出变量的相关性冗余问题,尝试采用了一种基于信息熵和互信息的熵相关系数指标,旨在量化评估不同历史日风电样本与待预测日参考样本间的复杂非线性映射关系,并与线性相关系数、秩相关系数、欧氏距离指标进行了对比研究。同时,设计了一种BP神经网络改进模型,通过亲密样本筛选、隐含层结构寻优、网络权重赋初值等环节,克服了传统预测模型的训练数据冗余度大、收敛速度慢问题,提高了预测模型的泛化能力和计算效率。对某风电场实测数据的算例分析表明,所提出的方法在改善短期风电功率预测性能方面具有应用可行性。

基于虚拟惯量的风电场黑启动频率协同控制策略19-24

摘要：在传统黑启动电源匮乏的电网中,采用风电场作为黑启动电源是一种有益的尝试。风电场采用虚拟惯量控制方式可避免风电机组转速与频率解耦导致的频率支撑能力不足问题,从而有效提升风电场作为黑启动电源过程中的系统频率稳定性。通过对风电场黑启动场景下传统虚拟惯量策略的适应性分析,文中提出了一种新的频率协同控制策略。首先,针对实际工程背景提出了一种以柴油发电机作为配套小容量支撑电源的风电场黑启动方法,并分析了风电场黑启动的关键问题及其过程。其次,通过附加功率外环控制和跟踪曲线切换控制在不同启动阶段的柔性切换,且辅以桨距角参与调节的频率响应策略,提出了一种基于虚拟惯量的频率协同控制策略。最后,通过PSCAD仿真验证了所提策略的合理性和先进性。

应用网络流理论的停电系统恢复路径混合整数线性优化模型25-32

摘要：停电系统恢复路径优化是一个组合优化问题,其计算规模随着系统规模的扩大呈指数级增长,加快恢复路径搜索速度是当前研究的热点之一。考虑到现有研究中的连通性约束尚未解析表达,使停电系统恢复路径优化问题难以建模为混合整数优化模型。为此,通过构建停电系统的单源多汇网络,以节点投运状态和线路流量作为决策变量,基于流量注入和到达节点间路径连通的基本原理,分别设定网络中各节点的流量守恒约束和容量约束,解析表达了网络连通性约束;在此基础上,将目标函数转换为线性表达形式,建立了恢复路径优化的混合整数线性优化模型,并采用CPLEX求解最优恢复路径。IEEE标准系统和江苏电网系统的仿真结果表明,基于所述模型的路径优化方法能够有效提高最优恢复路径的搜索速度。

基于虚拟控制单元与启发式搜索的线路过载紧急控制策略33-38

摘要：为了快速消除由潮流转移引起的线路过载,给出了基于虚拟控制单元与启发式搜索的紧急控制策略。首先,引入虚拟控制单元的概念：节点的出力调整量等于最大线路过载量时,能够完全消除线路过载的控制单元。然后,给出了最优可控单元的双层搜索策略：第一层,通过设置合理的阈值,筛选减载能力较强的控制节点对构成优先控制单元集;第二层,综合考虑控制单元的减载效果和消除过载能力,给出了基于虚拟控制单元的启发式搜索步骤,得到优先控制单元集中的最优可控单元。若所选的阈值范围内无法找到可控单元,则适当扩大第一层搜索范围,依次类推,直至得到满足要求的控制单元。考虑正常线路冗余量约束来计算调整量,避免了潮流校验。经过一次调整后,依据灵敏度关系修正线路潮流与节点的最大可调整出力,提高控制速度。IEEE 30节点系统的仿真验证了所提算法的有效性。

防止输电断面连锁过载的快速控制算法39-45

摘要：切除过载支路可能会引发相关输电断面内连锁过载,应在过载保护延时动作时限内,采取快速控制措施消除过载。文中保护对象为断面整体,保证降低断面整体潮流的同时断面内无支路过载。现有改进算法的综合灵敏度计算或忽略正常支路,或仅为过载线路及接近极限线路灵敏度的代数和,不能更为合理地体现节点消除断面整体过载的能力;且其节点优先级划分及调整节点对选择、调整量约束条件仍不完善。文中继承了现有综合灵敏度算法的总体思想并加以改进,认为综合灵敏度应为断面内过载支路与正常支路灵敏度的加权和,以此对控制节点进行分类和排序;划分节点优先级时综合考虑节点对支路的灵敏度及断面的综合灵敏度;根据反向等量配对法选择调整节点对时增加＂保证断面整体安全＂原则,且增加平衡机出力的处理避免越限;完善调整量约束条件,加入潮流反向约束避免调整量过大时潮流反向增长。对某省电网系统的仿真计算表明了算法的快速有效性。

引入功率微分项下垂控制的微电网小信号稳定性分析46-53

摘要：微电网一般采用下垂控制实现功率分配,但易产生受扰振荡。在下垂方程中引入功率微分项能够有效抑制振荡。建立了引入功率微分项前后的微电网系统的小信号模型,对比分析了控制参数与线路参数变化对系统小信号稳定性的影响,总结了控制参数的选择方法。并进一步地进行了灵敏度分析,研究对比了微电网中各逆变电源状态变量对系统低频模态的参与程度,以及线路参数变化对参与因子的改变。得出结论：线路长度或阻抗比增加为系统提供阻尼,且越靠近该线路的逆变电源获得的阻尼越大;且使用下垂控制时,系统特征根对各逆变电源的主导性更易改变。最后,通过不同工况下的仿真验证了建模、分析与结论的正确性。

低碳背景下基于展开型表述的随机生产模拟54-60

摘要：低碳背景下,清洁能源大规模并网后对系统低碳效益的影响越来越受关注,而常规生产模拟无法精确地对其做出评估。为此,借鉴展开型表述形式提出了一种富于结构性的随机生产模拟。该方法首先以同一时刻风速分布特性作为风电机组输出功率典型场景的选取依据,构造风电展开型表述模型;其次在保留负荷时序性基础上引入机组加载率,结合概率计算全面分析常规机组的启停因素,进而评估清洁能源并网对系统低碳效益的负面影响。同时在算法中,考虑了机组计划停运工况,保证模拟的合理性,并采用均摊舍入法减缓系统状态数的爆炸增长。通过算例分析进一步表明了所提模型和算法的正确性与优越性。

短时间尺度用电行为相关性分析网络模型61-69

摘要：用电行为短时间尺度相关关系是用户精细化管理与智能配用电的重要决策基础。建立了针对短时间尺度用电行为相关性的网络化分析方法。首先,由描述短时间尺度用电功率序列间相关性的皮尔逊相关系数构造用电行为相关矩阵,为减小随机用电行为与测量误差等无序噪声信息对相关矩阵的影响,引入随机矩阵理论对相关矩阵进行去噪,并提出利用特征值谱熵的正则化修正方法。然后,基于相关矩阵构建了相关矩阵分阶与同级网络序列,提出了基于社团结构的相关性聚类方法与基于最小树的相关性等级结构挖掘方法;定义了量度用电相关性的拓扑指标,从而构造了用电行为相关性聚类分析与等级分析的网络模型,并就模型的典型应用场景进行了讨论。最后,通过实例数据验证了上述去噪方法、相关性分析网络模型及指标的有效性。

考虑地域差异的配电网空间负荷聚类及一体化预测方法70-75

摘要：针对基于智能算法的负荷密度指标法对样本依赖性强且在各地实际应用困难的不足,提出一种考虑地域差异的配电网空间负荷聚类及一体化预测方法。该方法首先通过大量调研得到分布在不同地区、分属不同类型的负荷样本及所处地区信息;然后利用基于日负荷曲线的负荷分类校验及精选方法对所有调研样本进行分类精选;再根据区域分类、负荷分类对精选样本构成的全样本空间进行两级划分,得到分层级子样本空间;最后根据待测地块的属性信息对子样本空间进行匹配,选取与其最相似的子样本空间作为训练样本,构建支持向量机模型预测各地块的负荷密度,进而得到电力负荷的空间分布。工程实例分析表明了该方法的实用性和有效性。

电力系统自动化杂志研制与开发

以厂站为粒度的电网模型中心构建方法76-82

摘要：针对现有电网模型中心建设模式中存在系统异构、模型交互效率低、交互过程自动化水平不高等问题,文中提出一种基于厂站粒度的电网模型中心构建方法。通过研究基于厂站粒度的电网模型交互技术和按需模型服务机制,解决调度系统间模型中心建设中存在的模型融合、交互效率、安全性,以及模型分区维护方面存在的问题。文中通过实际电网系统的案例,验证了以厂站为粒度的电网模型中心构建方法能够对模型中心建设中的模型交互效率、模型质量、自动化维护水平等方面进行改善和提高,解决异构调度系统接入模型中心存在的问题。

并行稀疏系统直接求解库SuperLU_MT在状态估计中的应用83-88

摘要：利用基于超节点LU分块分解算法、列消去树和多核多线程并行计算原理的并行稀疏系统直接求解库Super LU_MT实现电力系统状态估计,主要在求解迭代方程、不良数据检测辨识环节调用Super LU_MT实现加速。通过对电气与电子工程师协会（IEEE）测试系统以及实际电网算例验证,表明通用的并行稀疏系统直接求解库适用于电力系统状态估计,能够获得较显著的并行计算效果,在多核计算机上缩短了状态估计的计算时间。

改进粒子群优化算法及其在电网无功分区中的应用89-95

摘要：提出一种改进粒子群优化算法并将其应用于电网无功分区,以复杂网络社团结构理论为基础,建立以电气距离为权重的电力系统加权网络模型,以模块度为标准量化地评价无功分区的划分质量。改进粒子群优化算法采用了新的粒子编码方式与位置更新方式,提高了以模块度为目标函数的启发式算法的收敛速度并减少了存储空间。通过改进粒子群优化算法得到的无功网络具有较强的区域解耦特性,分区内部电气联系紧密,区域之间联系稀疏,无功分区结构合理。该算法在IEEE 39节点系统、IEEE 118节点系统及大型电网的应用结果表明了该算法的合理性及有效性。

基于微分补偿环节虚拟惯性的虚拟同步发电机控制策略96-102

摘要：针对常规基于一阶环节虚拟惯性的虚拟同步发电机（VSG）并网运行时输出功率控制动、稳态特性存在矛盾的问题,提出了基于微分补偿环节虚拟惯性的VSG控制策略,该控制策略在常规VSG控制结构前向通道加入微分补偿环节,从而在保证输出功率稳态控制精度的同时,加快了动态功率响应速度,增加了系统阻尼,有效减小了储能单元动态过程的功率冲击。仿真和实验验证了所提方案的有效性。

基于多变流器控制的可靠供电岛接入拓扑及其控制策略103-109

摘要：提出了可靠供电岛方案,描述了其在保障可靠供电、高质量供电以及促进配电网智能化方面的优越性。以双电源、双负荷可靠供电岛为研究对象,首先给出了方案的拓扑结构,提出了控制策略,并建立了其数学模型。理论分析表明,该控制策略普适于可靠供电岛运行于不同工况,具体控制时仅可控量设定数值不同而控制策略无须切换。其次根据所提控制策略,详细设计了岛内各变换器的控制方式。最后在不同工况下仿真验证了可靠供电岛功能的可实现性,进一步表明了基于所提控制策略的可靠供电岛方案在保障可靠供电和高质量供电方面的有效性。

单相DC/AC逆变器大信号快速建模仿真方法110-116

摘要：基于并网及离网单相全桥逆变电路,提出并验证了包含控制及调制电路在内单相逆变器大信号模型快速建模仿真方法。理论计算方法可以获得单相逆变器环路设计所需大信号数学模型,用于指导控制器设计;脉宽调制开关模型平均建模方法充分保留了原始电路结构（如桥臂中点及电路接地点等）,有利于充分观察内部电路及端口电压电流特征,尤其适合多变换器组合的系统级仿真。可以预测的是,所提方法不受电路拓扑及控制方法限制,具有较好的普适意义。

分数阶相位补偿在无电容电流传感器并网逆变器中的应用117-121

摘要：利用电容电流进行有源阻尼时需要增加电流传感器,不但增加系统的硬件成本,也增加了系统的复杂性和故障率。文中提出利用电网电压和入网电流估算出电容电流,再利用估算电流进行有源阻尼。由于数字控制器估算出电容电流和原来连续系统的电容电流存在延迟,若直接用估算电流进行阻尼策略,不但影响控制器的阻尼效果还会影响系统稳定性。为了获得满意的阻尼效果,在估算的电流基础上进行分数插值相位补偿。通过仿真和实验对该方法进行验证,结果表明用补偿后的估算电流进行阻尼可以实现良好的阻尼效果。