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电力系统自动化 2017年第16期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志即插即用就地化保护专辑

继电保护面临的挑战与展望1-11

摘要：结合中国电网交直流混联、电力电子化、清洁能源接入等发展态势,分析了现代复杂电网故障特性发生的改变,提出了当前继电保护技术面临的形势与挑战,总结了继电保护技术发展需要坚持的原则,探讨了＂即插即用的就地化保护＂、＂优化配置的后备保护＂、＂智能化运维体系＂、＂三大继电保护技术支撑平台＂、＂直流控制保护＂、＂继电保护前瞻性技术＂等重点发展方向。

变电站即插即用就地化保护的应用方案和经济性比较12-19

摘要：针对智能变电站继电保护存在的系统可靠性降低、运维难度增大等问题,阐述了基于即插即用就地化保护装置的新方案,用于提升保护可靠性和整站经济性。首先阐明了保护装置即插即用的理念和就地化安装的设计思路,并通过与当前智能站架构的比较,体现出新方案安全高效的优势。然后介绍了单间隔保护及跨间隔保护的应用方案、涉及的关键技术和面临的挑战;并就变电站全寿命周期内各类经济因子的变更进行比较,体现出新方案在变电站设计、建造、运维等方面的经济优势。目前,即插即用就地化保护装置已处于全面挂网试运行阶段。

变电站二次设备就地化系统网络架构探讨20-26

摘要：针对变电站二次设备就地化背景下设备配置与通信网络面临的问题与挑战,首先提出了变电站二次保护控制设备就地化配置原则,并给出了单间隔保护、跨间隔保护、测控装置、公用采集控制终端等全站二次就地化设备配置方案。在此基础上,提出了基于并行冗余协议（PRP）的制造报文规范（MMS）/采样值（SV）/通用面向对象变电站事件（GOOSE）三网合一网络架构和不依赖交换机的全高可靠无缝冗余（HSR）环网两种变电站通信网络方案,并对其网络性能指标进行了量化评估和比对。

基于多HSR环网的分布式母差平台及关键技术27-34

摘要：保护设备就地化的难点之一是实现母线保护等跨间隔保护设备的就地化,文中在分析现有分布式母线保护特点的基础上,提出了基于多个高可靠无缝冗余环网的分布式母线保护方案和具体的软硬件平台实现架构。文中基于FPGA技术实现了环网报文时延的准确测量及补偿,并提出了不依赖于外部时钟的基于采样事件的采样同步技术。通过采用环网拓扑监视和弱配置管理等关键技术,实现了环网通信状态的实时监视以及子机终端的少配置、弱管理应用,提高了运行维护的方便性。最后,通过对该方案主要性能参数的实际测试,验证了该方案的可行性。

有限集中式就地化母线保护方案35-40

摘要：结合母线保护跨间隔的特点,提出了由基础保护系统加若干个扩展保护系统构成的有限集中分布式就地化母线保护方案。分别介绍了基础保护系统和扩展保护系统的功能,结合典型工程设计论证了每个保护系统的最优接入间隔个数,阐述了基础保护系统和扩展保护系统之间的通信方式及报文传输机制,提出了基于秒脉冲同步信号的采样同步原理,设计了基于标准端口定义的即插即用型航插的输入输出接口,给出了装置的站控层通信接口定义、过程层接口定义、装置的外观图及航插示意图,最后列举了有限集中分布式就地化母线保护的工程配置方案。

基于双向环网的变压器保护就地化实现方案41-45

摘要：为了实现变压器保护的就地化,提出了一种分布式解决方案,按开关配置就地采集及跳闸的保护子机,子机之间通过高可靠无缝冗余（HSR）双向环形高速网络交互数据,其中高压侧保护子机集成主后备一体化保护功能。在总体实现方案分析的基础上,着重论述了环网通信机制和采样同步机制。理论分析与实测数据表明,相比于现有的集中式变压器保护装置,所提出的分布式变压器保护在可靠性和快速性方面具有一定的优势。

基于功能纵向集成的无防护安装就地化线路保护46-52

摘要：针对常规变电站、智能变电站线路保护工程应用中面临的保护速动性、可靠性和运维方面的难题,提出了一种基于SOC芯片实现的功能纵向集成、无防护安装的就地化线路保护系统架构和技术方案。通过一体化设计,纵向集成单间隔合并单元、保护和智能终端功能,减少设备类型及数量,简化配置,减少信号中间传输环节,缩短保护动作时间,并为站域保护等站端设备提供数据采集和控制执行支撑。同时对就地化线路保护的站间同步采样、远方不停电传动、同期电压接入等关键技术进行了研究与分析。对就地化保护的关键性能进行测试实验和比对分析,实验结果验证了所述方案的有效性和先进性。

就地化故障录波系统设计与关键技术53-57

摘要：文中深入探讨了智能变电站就地化故障录波装置整体方案和路线,以＂装置小型化、就地化、标准化＂为总体原则,通过二次设备就地无防护安装和功能集成,实现装置小型化、就地化;通过航空插头接口标准化,实现装置＂更换式检修＂;给出了一、二次设备拓扑连接规则定义和模型化描述,实现录波数据专家远程诊断。所提方案统筹考虑变电站二次设备故障录波整体需求,适用于相关技术标准体系建设,对加快完成设备研制及开展各种恶劣工况下的220 k V及以上变电站工程挂网试运行具有积极意义。

就地化IED在开关场无防护安装的接地及抗干扰方法58-63

摘要：针对就地化智能电子设备（IED）在开关场无防护安装时面临的接地及抗干扰问题,介绍了传统变电站二次等电位地网的设计及IED的接地方法。分析了就地化IED在开关场无防护安装时需要面对的复杂电磁兼容环境和需要解决的具体问题,提出了分布式开关场二次等电位地网的设计思路。详细阐述了就地化IED及其外部线缆在开关场无防护安装时的接地方法、就地化IED增强抗干扰能力的设计方法。厂内试验结果验证了所提方法的可行性。

电力系统自动化杂志学术研究

电力系统一次调频过程的超低频振荡分析64-70

摘要：实际系统中多次发生一次调频过程不稳定导致的超低频频率振荡事件,在机理和表现上与传统的低频振荡存在显著区别。超低频频率振荡属于频率稳定的范畴,单机单负荷系统是研究该问题的最简系统。基于单机单负荷系统研究了超低频频率振荡的振荡频率、阻尼、振荡表现等关键特征。解析推导了简化模型下的振荡频率和阻尼并分析其影响因素。引入伯德图方法分析详细模型下的振荡频率和阻尼,幅值交接频率、相角裕度分别与振荡频率、阻尼比对应。证明了阻尼转矩法在分析原动系统阻尼特性时的适用性。采用相量图方法说明超低频频率振荡中机械功率的振荡幅度大于电磁功率。

基于相轨迹MLE指标的暂态功角稳定在线辨识71-79

摘要：为实现暂态功角稳定的快速预判,提出一种利用动态系统最大李雅普诺夫指数（MLE）对相平面中转速差—功角差轨迹特性进行分析的暂态功角稳定在线辨识方法。首先,介绍了MLE稳定判断原理及求取方式。其次,以单机系统为例,从物理机理上严格分析了不同场景下转速差—功角差相轨迹变化特性与暂态功角稳定之间的关系。进而,在利用递推最小二乘算法改进MLE求取方式的基础上,结合相轨迹特性自动优选参数,给出了无需传统方法中预先确定MLE符号观测窗口的暂态功角稳定判据,形成在线辨识方法。最终,利用双机等值思想将方法推广到多机系统。仿真算例验证了方法的正确性与有效性,方法对一摆、多摆稳定判断问题均有效,并对发电机分群结果有较强的容错能力。

单三相混合供电制式多微网联网路径搜索及源荷储恢复策略80-87

摘要：配电网供电恢复后,为实现多微网内各区域自治系统稳定及快速有序地并入配电网,提出一种考虑稳定性和联网时长的单相/三相（简称单三相）混合供电制式多微网联网路径搜索算法及源荷储恢复策略：基于单三相混合供电制式多微网图论模型,将联网路径搜索转换成最小生成树问题,利用改进Prim算法进行最短路径搜索;联网完成后,通过基于混合整数规划的粒子群算法,将多微网区域自治时被切除的次要负荷、被限制的新能源出力以及储能电池的电量进行集中式恢复。基于DIg SILENT的单三相多微网仿真平台对所提算法进行仿真验证,证实了所提算法的有效性和实用性。

主动配电网源荷协调多目标阻塞调度88-95

摘要：随着电动汽车的规模化发展,其所具备的灵活充放电时间转移能力,使得电动汽车充放电秩序的选择成为影响主动配电网出现负荷尖峰的一个重要因素,大量电动汽车无序集中用电,甚至会引起网络阻塞。文中基于中国电力市场的实际情形,结合电动汽车群充放电的柔性与主动配电网中可控分布式电源发电出力的灵活性,将电动汽车群、可控分布式电源,以及从大电网的购电量作为调度对象,以电动汽车群充放电费用最少和系统发电成本最低为目标,提出一种充放电服务费调整策略下的主动配电网源荷协调多目标阻塞调度模型。算例验证表明,所提出的阻塞调度策略可降低系统阻塞效应、提高电网运行安全性和经济性。

大规模电动汽车集群分层实时优化调度96-104

摘要：为解决电动汽车的大规模实时优化调度问题,根据接入电动汽车不同的期望充电完成时间,将其划分为若干个不同优先级的电动汽车集群,在满足车主充电需求、配电网安全运行的同时,建立了考虑电动汽车充放电的大规模集群实时优化调度模型。该调度模型主要分为两个层次：首先,采用灰狼优化（GWO）算法对上层调度进行求解,从而获得各个电动汽车集群的充放电策略;然后,利用提出的能量缓冲一致性算法,制定出集群内的各辆电动汽车的底层充放电策略。仿真算例表明：所搭建的集群优化模型能明显降低电动汽车的大规模实时优化调度难度,同时,GWO算法和能量缓冲一致性算法在求解电动汽车的大规模优化调度问题上,更具有实用性和快速性。

基于频率偏差的跨区电网交易偏差电量责任判定及定价方法105-110

摘要：跨区电网电力交易中,偏差电量及其合理定价是交易结算中亟需解决的重要问题,直接关系到交易各方的经济利益和公平性。文中提出一种基于频率平均偏差的跨区交流电网偏差电量责任判定模型及定价方法,构建了用于联络线偏差电量责任判定的＂米＂区图。电网交易中心在各交易日通过电网调度和关口电量表调取相关数据,获取区域间分时间段统计的实际交换电量,并计算该时段中频率偏差平均量和偏差电量,根据该交易日各时段频率平均偏差及电量偏差的运行点在＂米＂区图中所处的8个不同区位判定该时段偏差电量责任方,并确定相应责任程度等级,然后根据偏差电量责任方和责任程度确定不同的惩罚电价,日清月结,进而实现对跨区电网交易合同电量与偏差电量的差异化定价和分开结算。通过实际算例分析验证了方法的有效性。

基于权值评估的Lyapunov时滞稳定判据改进方法111-116

摘要：在含有时滞环节的电力系统稳定性分析中,基于Lyapunov稳定理论和线性矩阵不等式（LMI）技术的时滞稳定判据被广泛采用。然而,这类判据往往存在计算量大、计算效率低的问题,尤其在高维系统中计算效率迅速降低,亟需寻求科学手段来提高判据计算效率。对此,文中借助数值计算方法,分析了Lyapunov函数各构成项随时间的变化规律及各项占函数的权值,进而提出一种通过权值计算来甄别Lyapunov函数冗余项的有效方法。通过剔除冗余项,减少了判据的待求变量数,在不影响判据保守性前提下,有效提高了计算效率。最后,通过典型二阶时滞系统和3机9节点时滞系统分别对两种Lyapunov时滞稳定判据进行简化改进,验证了文中方法的有效性。

多时滞不确定电力系统的改进时滞依赖鲁棒稳定判据117-122

摘要：针对现代电力系统中存在的传输信号延时问题,综合考虑实际系统中的多时滞耦合和不确定参数,给出适用于多时滞不确定电力系统的改进时滞依赖鲁棒稳定判据。其中Wirtinger不等式放缩技巧的应用和松散项的引入能够降低结果的保守性,特别是一些必要松散项的引入与Schur补的结合,可有效处理系统中的不确定参数。最后,分别以典型二阶时滞系统、单机无穷大时滞电力系统和WSCC 3机9节点电力系统为例,借助MATLAB中的线性矩阵不等式工具箱,对所提方法进行校验分析,得到系统所能承受的时滞稳定裕度。结果显示所提方法可以对含有不确定参数的多时滞电力系统进行有效的鲁棒稳定性分析,并且结果的保守性也得到了显著降低。

电力系统自动化杂志研制与开发

基于路径描述的馈线分区N-1可装容量计算方法123-129

摘要：评估馈线供电能力是保障馈线可靠运行的重要手段。文中提出了一种基于路径描述的馈线分区N-1可装容量计算方法。首先,将同一电压等级配电网以自动/手动开关装置为边界划分馈线分区,视为负荷节点;采用所有负荷节点及其所有可能供电路径的集合描述配电网拓扑结构。随后,以路径状态为变量,建立了馈线N-1安全校验的0-1线性规划模型。针对电网营销部门的实际数据需求,以路径状态和馈线分区可装容量为变量,进一步建立了用于馈线分区N-1可装容量计算的混合整数线性规划模型。最后,以某省会城市实际运行的某一10 k V馈线组为例,验证了所提算法的实用性和有效性。