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电力系统自动化 2017年第06期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志信息能源系统

基于集合论的电网信息物理系统模型构建方法1-5

摘要：在分析电网信息物理系统（GCPS）逻辑结构的基础上,提出一种基于集合论的GCPS交互建模方法。通过剖析电力能量流与信息流的耦合方式,将GCPS定义为物理对象集合与信息对象集合之间的关系。分解GCPS为电源子系统和负荷子系统,从输入、输出和状态三方面描述其行为水平与状态结构水平,并建立子系统的网络结构图。在当前电网拓扑结构的约束下,采用＂纵向金字塔汇集、横向逻辑互联＂的组网规则,实现GCPS子系统的逐级耦合与互联,构建完整的GCPS架构。对典型测试系统的案例分析说明了GCPS模型的有效性和应用价值。

含光伏和蓄能的冷热电联供系统调峰调蓄优化调度6-12

摘要：冷热电联供（CCHP）系统的能源优化调度,可以有效提高终端用户的能源利用效率,缓解区域电网能源供需矛盾,促进分布式可再生能源的就地消纳,最大程度地实现区域电网的削峰填谷。建立了含光伏和蓄能的CCHP系统调峰调蓄优化调度数学模型,以最小化经济成本和电网供电方差为目标,引入权重系数,将多目标优化问题转化为单目标优化问题。针对光伏机组出力和负荷预测误差的随机性和不确定性,采用概率约束的形式表征其能量平衡方程。以天津中新生态城能源站CCHP系统为例进行算例分析,验证了所提模型的有效性和实用性。

考虑热负荷二维可控性的微网热电协调调度13-19

摘要：考虑到区域内用户的热、电需求,近年来以微型燃气轮机为核心的热电联供系统在微网中得到广泛应用。如何协调调度微网的供热、供电,是提高可再生能源吸纳率、降低微网热电联供成本的关键。文中从用户供热舒适度的模糊性、微网供热系统的热惯性角度考虑,提出采用室内热舒适度指标将热负荷需求由传统的曲线转换为区间,从而使热负荷在各时间点上具有弹性;同时以自回归滑动平均（ARMA）模型描述供热系统多时段间的耦合关系,使供热量在时间轴上具有一定的可调节性。文中将上述两个特性统称为热负荷的二维可控性。算例分析了考虑热负荷二维可控性后,微网在孤网/并网运行时微型燃气轮机运行平稳性、弃风/光、购/售电量等方面,结果显示所述方法可有效减少热—电刚性耦合,为实现微网中热—电的时间平移和优化匹配提供了一种新思路。

基于场景分析的风电场与电转气厂站协同选址规划20-29

摘要：电转气技术的出现为消纳风电等可再生能源的富余发电出力提供了新的途径。目前电转气厂站的投资和运行成本较高,因而单独投资建设电转气厂站的经济性就较差。在此背景下,以可再生能源（风力）发电公司为投资主体,探索风电场和电转气厂站的协同投资建设模式,建立风电场和电转气厂站的协同选址规划模型。首先,考虑电转气技术的特征,建立电转气厂站的数学模型。然后,以最大化投资净收益为优化目标,建立基于场景分析的协同选址规划数学模型,计及了电力系统和天然气系统的相关约束。在场景优化中,以历史风速时间序列为原始场景,引入一种密度聚类算法对众多历史数据进行聚类分析,以提高求解效率,从而缩减风电场出力场景。最后,采用AMPL/BONMIN求解器对所构建的风电场和电转气厂站的协同选址规划优化模型进行求解,并以修改的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统所构成的电力和天然气互联系统为例,说明了所提方法的可行性和有效性。

电力系统自动化杂志学术研究

光伏发电功率持续时间特性的概率分布定量分析30-36

摘要：随着光伏发电渗透率在电力系统中的快速增加,电网的规划和调度过程中均有必要对其进行精细化的考虑。但光伏发电功率具有较强的随机性,对其稳态功率特性的描述需要采用概率统计手段。首先根据光伏出力运行点及其波动限值定义了光伏出力状态,然后针对光伏出力维持在某一状态不变的时间长度进行了定量研究,提出了光伏发电功率持续时间分布的概念。基于德国和中国实测数据的分析表明：光伏出力的持续时间分布存在明显的双峰值特征,适合采用逆高斯分布和广义极值分布函数进行加权混合拟合;双峰值特征表明,光伏发电可能在局部云层扰动下出现快速功率波动,从而只能在数分钟内保持出力状态不变,也可能在天气条件良好时跟随日地运动缓慢变化,其出力可维持某一状态长达数小时。所述研究可用于光伏发电功率调度控制过程中测量和决策周期的选定、光伏电站输出波动限值检验等,进而为输电系统中设备的设计选型提供重要的参考依据。

计及负荷聚合商调度优先权的独立微网双层实时调度模型37-43

摘要：在消纳新能源实时波动功率时,负荷聚合商的用电风险特性可能带来用电高峰缺电、频率失稳及降低电能质量等威胁,甚至影响微网的可靠运行。以负荷聚合商的协调控制为手段,建立基于调度优先权的独立微网双层实时调度模型。在宏观层,根据负荷聚合商的用电风险特性,建立用电贡献度和用电置信度评价指标量化风险,分别从主、客观两个角度结合应用层次分析法和熵权法,综合评估各指标权重确定调度优先权,微网运营商即可制定满足微网具体要求的各负荷聚合商实时调度计划。在微观层,为降低消纳宏观层实时波动功率时负荷聚合商响应的不确定性,针对负荷聚合商工作时间和用户经济水平的差异,分别提出可中断时间补偿度和消纳分摊权,建立总负荷聚合商利益最大化优化消纳分摊策略。最后,以某地区的实际微网为例,分析验证了模型的科学性和有效性。

含电动汽车的虚拟电厂鲁棒随机优化调度44-50

摘要：随着电动汽车和分布式电源接入电网的比例不断提升,虚拟电厂为有效解决电动汽车、分布式电源并网提供了新思路。由于可调度充放电的电动汽车数量和分布式电源出力存在明显的不确定性,因此虚拟电厂优化调度时必须考虑这些不确定性。在此背景下,采用场景模拟技术处理风电出力的不确定性,形成经典场景。针对可调度电动汽车数量的随机性与不确定性,利用鲁棒优化方法建立了原模型的对偶模型,构建含电动汽车的虚拟电厂鲁棒随机优化调度模型。算例分析证明了所提模型具有实用性和有效性,在优化调度模型中考虑不确定性的影响,可减小实际日运行成本,提高优化策略的鲁棒性。结果表明鲁棒系数和置信水平影响了日运行成本,通过合理制定燃气轮机等常规机组的发电计划可以减小日运行成本。

基于SUNDIALS的有源配电网随机动态仿真方法51-58

摘要：随着分布式电源在配电网络中的渗透率不断提高及用电需求的日益增长,分布式电源及负荷具有的随机特性对配用电侧的安全可靠运行带来了新的挑战。为此,文中提出了一种考虑随机扰动影响的有源配电系统动态仿真方法。首先,根据分布式电源及负荷的随机特性,建立了光辐照度、风速、负荷波动的随机动态模型;其次,基于SUNDIALS提出了有源配电网随机动态仿真方法;最后,在中低压有源配电系统算例中进行了测试和验证。该方法与确定性仿真方法相比能够反映配电系统的不确定性,得到更真实的仿真结论。此外,利用SUNDIALS与并行计算策略,在满足了仿真数值精度的同时,提高了仿真效率。

基于广义多项式混沌方法的电力系统时域仿真不确定性分析59-65

摘要：电力系统时域仿真不确定性分析主要研究电力系统中不确定性因素对时域仿真结果的影响,为分析不确定情况下系统的暂态稳定性提供重要依据。提出一种基于广义多项式混沌方法的时域仿真不确定性分析方法。该方法近似认为变量在任一时刻与随机因素之间存在多项式关系。求解时首先获取最优的正交多项式基函数,对随机输入变量及待求变量实施多项式逼近,并基于Galerkin法,通过投影运算将描述系统暂态过程的随机方程转变为相应的确定性方程。求解该方程,可得待求变量的多项式逼近系数,进而获得相关变量在任一时刻的统计特征及概率分布。单机无穷大系统和IEEE 9节点系统算例验证了所提方法的有效性。

针对双馈感应风力发电机的PSASP与PSS/E仿真一致性分析66-71

摘要：风电大规模并网对电力系统数值仿真提出了更高的要求。含风力发电机组的系统动态行为仿真一致性对电网运行控制和安全决策产生重要影响。构建了仿真一致性评估指标体系,提出了一种基于蒙特卡洛模拟的仿真一致性评估方法;从模型构造上对PSASP和PSS/E中的双馈感应风力发电机模型进行对比分析;通过典型算例,详尽评估了两种软件在不同风力发电机渗透率情况下的机电暂态仿真一致性。研究表明,随着风力发电机渗透率的提高,两种软件的仿真一致性逐步变差。

考虑火电对空气质量影响的机组检修计划与电能分解方法72-79

摘要：火电厂排放的大气污染物对人居环境的影响与其时空分布特性有关。文中基于人居环境空气质量指数（AQI）,通过对火电机组污染物排放和扩散特性的分析,建立了评估火电污染物对人居环境影响程度的指标——AQI影响系数。在检修期备用容量满足导则等要求的前提下,提出了一种根据影响系数排序结果确定机组检修计划的方法,以及一种考虑现有各月AQI分布的火电机组年度合同电能分解方法,在优化重点月份AQI分布的同时兼顾能耗指标考核要求。算例表明,所提出的方法简便有效,能够调控火电机组AQI贡献值的年度分布状况,并可缓解重点月份空气污染程度。

电力系统自动化杂志研制与开发

适用于半波长线路的贝瑞隆差动改进算法80-85

摘要：介绍了一种适用于半波长线路的贝瑞隆差动改进算法。该算法使用线路1/6,1/2和5/6这3个点作为贝瑞隆差动保护的参考点,分别计算3个参考点的贝瑞隆差流幅值,然后累加3个差流幅值除以2,可以近似得到故障点的实际短路电流。该算法解决了传统贝瑞隆差动保护应用于半波长线路时计算值受参考点影响的问题。EMTP仿真表明,该方法可以很好地计算出故障点的故障电流,适用于半波长输电线路。

基于序增量功率电流方向追溯电压暂降源的方法86-91

摘要：电压暂降已经成为最受关注的电能质量问题之一。提出一种基于序增量功率电流方向追溯电压暂降源的方法。首先以电流、电压互感器的同名端确定一个监测点的正参考方向。监测点的正序增量功率电流为正,三相对称电压暂降源位于监测点正参考方向的相同方向,即下游,反之则在上游;监测点的负序增量功率电流为正,三相不对称电压暂降源位于监测点正参考方向的相反方向,即上游,反之则在下游。仿真及实验室模拟测试都证明：所提出的追溯电压暂降源的方法能准确地追溯辐射式配电网中由各种电网故障引起的电压暂降源。该方法计算简单、运算量小,适合于单片机完成,可嵌入在继电保护器中,由保护器完成电压暂降源的追溯。

基于SVG功率因数调节的光伏电站集中孤岛检测法92-97

摘要：传统的主/被动式孤岛保护法应用于光伏电站孤岛检测时存在孤岛检测死区。文中首先分析孤岛前后电压和频率的变化情况,以及传统主动孤岛检测法应用于光伏电站时的失效机理,提出基于静止无功发生器（SVG）的集中防孤岛保护策略。根据光伏电站集中无功补偿的结构特点,在光伏电站低有功功率输出可能与本地负载功率匹配时,控制SVG输出的无功功率使得功率因数小幅波动,导致光伏电站系统输出的无功功率与本地负载消耗的无功功率不能匹配,以此来集中检测光伏电站的孤岛。理论分析和仿真验证结果证明该方法可以无死区检测孤岛。

盲区小的燃料电池并网系统孤岛检测方法98-104

摘要：为保护系统及人身安全、保障用户供电质量,燃料电池并网系统必须具备孤岛检测功能。文中提出一种检测速度快、盲区小的新型孤岛检测方法——ASMS_Q法。该方法对滑模频率偏移法进行改进,在偏离工频较大区域加入加速增益,并结合q轴无功电流扰动法,在电网断开后,进行更快速地频率扰动,使其超出正常范围,达到过/欠频保护。而且电网正常工作时,给电网注入扰动量很小,对逆变器输出电能质量没有影响。在Qf-f0和Qf0-Cnorm坐标系下,对比分析了ASMS_Q法及两种传统方法的盲区。仿真和实验结果表明,ASMS_Q法比传统的主动式检测方法盲区更小,检测速度更快,适用于高品质因素的负载。

适用于双馈风电系统的九开关型统一电能质量调节器105-112

摘要：为减小电压谐波、电压跌落与骤升、电压不平衡等电能质量问题对双馈感应发电机（DFIG）风电系统的影响,在对多种统一电能质量调节器（UPQC）拓扑结构研究对比和九开关变换器建模分析的基础上,提出一种应用于双馈风电系统的九开关型UPQC方案。在对UPQC电压、电流补偿单元运算电路建模的基础上,设计相应的控制策略。按照电网工况,设定谐波电流补偿、轻度电压补偿、重度电压补偿3种工作模式,优化UPQC运行方案。仿真与实验结果表明,九开关型UPQC可以有效治理电压、电流谐波,消除电压偏差与相位跳变,提高DFIG机端电能质量,使机组可以在多种故障电压工况下实现柔性故障穿越。

模块化多电平换流器分极控制策略113-121

摘要：现有模块化多电平换流器（MMC）主流控制为基于dq旋转坐标系的直接电流控制方式,该控制将MMC的上、下桥臂施行对称统一的控制,导致换流器直流侧必须严格对称运行,对此文中提出了MMC完整的换流站级分极控制策略,在保证联结变压器二次侧无直流偏置的前提下,有效地改善了MMC直流侧不对称运行时的运行特性。通过对MMC交流侧与直流侧间的功率传递关系的推导,设计了一种基于直接电流控制思路的MMC分极控制策略,该控制策略可以灵活、独立地控制上、下桥臂分别输出的有功功率和无功功率,兼具一定的环流抑制效果;提出电压偏置率定义,通过对控制指令的修正与配合,可以在一定换流器结构下实现联结变压器二次侧无直流偏置的前提下MMC-HVDC系统直流侧的不对称运行,且同时可以明显降低直流侧不对称故障时直流母线的过电压水平;最后基于PSCAD/EMTDC搭建了两端11电平MMC-HVDC系统模型,仿真结果验证了所设计分极控制策略的正确性,以及对于桥臂环流的抑制效果、对于直流侧不对称运行特性改善的有效性。

输配电网高级应用协同运行关键技术分析122-128

摘要：输配电网业务融合是地区电网调度运行发展的趋势。文中针对目前输配电网自动化系统独立建设的模式,分析了输配电网协同运行和分析计算的业务需求,提出了输配电网高级应用协同运行的整体架构,并在此基础上对输配电网统一建模、拓扑分析、潮流计算、风险评估以及故障处置等方面的关键技术进行了分析。