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电力系统自动化 2017年第17期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志观点

基于标准化金融交割曲线的现货市场建设路径设计1-8

摘要：中国新一轮电力体制深化改革正如火如荼地开展,加快建设电力现货市场已成为后续的重要任务。基于中国现货市场建设存在的众多现实制约因素,探讨了目前建设现货市场的核心目标与模式选择问题,从＂发用电双方竞争关系形成＂的角度出发,设计了电力现货市场的＂三阶段＂建设路径,提出了一整套中长期交易电量在现货市场上的执行、分解与结算方法。所提出的路径设计有利于抓住现货市场建设的核心目标快速起步,实现现货市场与中长期电量交易的兼容与协调运行。最后,从用户侧和发电侧两端分别对所提出的市场机制给出了算例分析,并分析了不同用电行为的市场主体的结算特点,体现了该结算方案有利于用户响应系统调峰需求,实现激励相容的资源优化配置的特点。

电力系统自动化杂志学术研究

利用暂态能量流的超低频振荡在线分析与紧急控制方法9-14

摘要：发电机原动系统阻尼转矩系数为负是导致超低频频率振荡的重要原因,退出负阻尼机组的一次调频可增加系统阻尼平息振荡,因此紧急控制的关键是在线评估机组原动系统阻尼。文中提出了利用暂态能量流的超低频频率振荡在线分析与紧急控制方法,将低频振荡分析中的暂态能量流法拓展应用至超低频频率振荡分析,证明了能量流法与阻尼转矩法在分析原动系统阻尼时的一致性,根据现有广域测量系统数据情况,提出了原动系统阻尼转矩系数的在线评估方法,以及超低频频率振荡紧急控制的流程。仿真结果验证了文中方法的有效性,为超低频频率振荡的在线防控提供了技术手段。

微电网孤岛运行混合储能自适应控制策略15-21

摘要：蓄电池/超级电容器混合储能系统综合了超级电容器高功率密度和蓄电池高能量密度的优势,是储能技术未来发展方向之一。针对平抑微电网直流母线电压波动的应用需求,研究了蓄电池/超级电容器混合储能系统,建立了微电网孤岛运行状态混合储能系统等效电路模型。为充分保证混合储能系统整体性能,提出一种主从双环结构自适应控制策略,系统依据所设置的不同开环截止频率,对母线功率波动进行自适应响应,完成上层的功率自适应调节并使之平衡。针对负载电流不易测量的问题,提出基于扩张状态观测器的方法对其进行虚拟测量。仿真分析结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。

计及负荷储能特性的微网荷储协调联络线功率波动平抑策略22-28

摘要：以微网整体参与市场交易为背景,计及直接控制负荷的储能特性,提出采用电池储能和直接负荷控制（DLC）协调的微网联络线功率波动平抑策略。将DLC视为储能资源的调控行为,建立基于负荷储能特性的DLC模型。在此基础上,以经济效益最大为目标,考虑DLC作用,基于两阶段随机规划优化微网短期交易行为。以经济性和不影响用户用能体验为原则,提出考虑负荷运行状态的微网联络线功率波动完全平抑方案。最后,通过仿真算例验证了所提策略的有效性。

变尺度时间窗口和波动特征提取的短期风电功率组合预测29-36

摘要：精确的风电功率预测对保障大规模风电接入电网后电力系统的安全稳定运行具有重要意义。其中,风速的随机变化是引起风电功率波动和影响风电功率预测精度的最主要原因。针对该问题,提出一种基于变尺度时间窗口和波动特征提取的短期风电功率组合预测方法。首先,通过多重分形谱分析不同天气类型下的风速特征。然后,根据当前风速的特征量采用变尺度滑动时间窗口算法,动态地进行特征提取,由提取结果对风电历史数据进行分类,在此基础上选择特定参数建立对应的功率预测模型。为使模型在功率大幅度波动时刻的预测结果更加精确,提出了基于频谱分析的修正方法。最后,将不同天气类型下的功率预测结果与修正结果进行时序组合。算例结果表明,所述变尺度时间窗口与波动特征提取相结合的短期风电功率组合预测方法可有效提高风速波动剧烈的风电场的风电功率预测精度。

基于混合整数二阶锥规划的动态无功优化方法37-42

摘要：动态无功优化对提升电力系统的安全经济运行水平有着重要意义。然而,它是一个多时段紧密耦合的非凸非线性混合整数规划问题。为高效、高精度地求解该问题,文中提出了基于混合整数二阶锥规划（MISOCP）的动态无功优化方法。该方法通过将非凸的交流潮流方程近似转化为凸的二阶锥约束及采用一般不等式约束等效替代绝对值约束,在高精度地反映交流潮流物理规律的同时,将原非凸的混合整数规划问题转化为凸的MISOCP问题,从而大大降低了求解的复杂度。通过求解MISOCP模型,能够高效地得到动态无功优化的高精度解。基于IEEE-30节点系统和IEEE-118节点系统的算例分析验证了所提出方法的有效性和鲁棒性。

基于仿射最小路法的含分布式电源配电网可靠性分析43-50

摘要：大规模风电和光伏发电以分布式电源形式接入电力系统,提高了配电网可靠性评估的复杂度。针对分布式电源输出功率的随机性问题,建立了基于马尔可夫过程的发电机多容量状态模型以模拟出力波动。在此基础上,为克服区间最小路法过于保守的不足,提出了可以有效缩减区间范围的仿射最小路法,该算法既考虑了配电网元件及负荷的原始参数不确定性,也计及了不确定变量之间的相关性。以IEEE-RBTS母线6配电系统为例,分析瞬时故障对配电网可靠性的影响,并对所提出的模型和算法的合理性进行验证。结果表明,仿射最小路法相比于区间最小路法,在可靠性指标计算方面具有更高的精准度,并且在系统不确定性越大时区间缩减效果越明显,为实际工程中的可靠性评估及系统规划设计提供了有力依据。

计及可靠性的跨地区交易统一输电定价模型51-59

摘要：结合中国跨地区输电交易、电力体制及价格政策环境,构造了输电系统可靠性影响的评估指标,建立了计及可靠性的跨地区交易统一输电定价模型。该模型包括二层结构：一是深入分析输电成本,提出了长期边际输电可靠性成本的计算方法,基于电网使用程度和长期边际输电可靠性成本,构建了计及可靠性的用户输电定价模型;二是综合考虑输电线路的投资及可靠性贡献,建立了电网运营商输电收益分配模型,构造并引入了过度投资惩罚基金的经济激励模型。该模型采用统一定价机制,克服了多级叠加和点费率定价不能清晰反映跨区域交易对电网的使用份额的不足,定价公平,结算简单透明;可靠性分量的引入能够为市场成员提供输电阻塞的经济信号,有效引导输电投资和使用。IEEE 57节点算例验证了其有效性与合理性。

基于多指标效能分析的分布式潮流控制器选址定容优化策略60-65

摘要：针对统一潮流控制器的推广受制于其可靠性及制造成本的问题,分布式潮流控制器（DPFC）应运而生,文中详细论述了DPFC的拓扑结构与工作原理,并对DPFC的特点及优势进行了分析。考虑到DPFC在电网中的安装位置及接入容量会直接影响其控制效能的发挥,制定了基于多指标效能分析的DPFC选址定容两阶段优化策略。首先,基于DPFC对系统潮流均衡的影响程度确定最优安装地点,然后再应用经济性成本/效益分析进行容量的优化。在IEEE 30节点系统中进行DPFC的优化配置以验证策略的可行性与有效性,仿真结果表明DPFC接入系统后能够有效改善电网多方面的效能。

基于不对称双子模块的混合MMC及其直流故障自清除能力66-71

摘要：柔性直流输电技术及能源互联网的迅速发展,大大拓展了电力电子变流技术在电力系统输配电领域的应用。由于柔性直流输电架空线路较常出现瞬时性故障,研究了具有直流故障自清除能力的不对称双子模块结构。首先,详细阐述不对称双子模块的拓扑结构、工作原理和控制方法。在此基础上,详细分析不对称双子模块的直流故障自清除能力,并具体分析计算了不对称双子模块的损耗。然后,针对不对称双子模块损耗高于半桥型模块化多电平换流器（MMC）的问题,提出不对称双子模块和半桥子模块组成的混合MMC系统结构,并给出了两类模块个数的配置原则。最后,利用MATLAB/Simulink仿真软件给出直流侧瞬时故障情况下混合MMC系统的仿真波形,验证了混合MMC系统的直流故障自清除能力。

电力系统自动化杂志研制与开发

统一潮流控制器系统串联变压器保护设计72-77

摘要：串联变压器是统一潮流控制器（UPFC）系统的重要组成部分。其原边绕组直接串入电力系统,变压器设备特性和运行方式同常规电力变压器有很大不同,需要提供专用的保护方案。文中从串联变压器的特性和运行方式出发,提出了串联变压器保护需要考虑的特殊问题。针对其特殊性提出了完整的串联变压器保护配置方案,并给出了适用于串联变压器的专用保护判据。最后使用实际工程参数建立实时数字仿真（RTDS）模型。仿真结果表明,文中理论分析正确,所提出的保护方案和判据可靠有效。

柔性中压直流配电网线路保护方案78-86

摘要：针对＂手拉手＂多端柔性直流配电系统的中压直流线路,设计了基于通信系统和直流断路器的继电保护方案。首先,介绍了柔性直流配电系统的配置和中压直流系统的故障特性;其次,针对系统危害较大的极间短路故障和小电阻接地故障,依靠电流量信息,根据每一保护安装处的线路电流状态矩阵,设计了能够识别故障类型和故障区间、在5ms内隔离故障的速动保护;针对系统可能出现的大电阻接地故障情况,设计了以电压不平衡量作为启动判据,根据同一保护安装处的正负极不平衡电流状态矩阵,实现故障定位和故障隔离的后备保护;并针对可能出现的保护拒动或通信装置失灵现象设计了第一级远后备保护和第二级远后备保护;还考虑了保护系统和控制系统的配合以保证非故障区域的正常供电。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提保护方案的有效性。

基于自定义差分电流的MMC-HVDC输电线路纵联保护87-93

摘要：为可靠检测模块化多电平换流器型高压直流（MMC-HVDC）输电线路故障并实现故障选极,提出一种纵联保护新原理。基于MMC-HVDC系统自身特点,综合使用两端换流站不同极线路电压量和电流量构造保护特征量——自定义差分电流。分析研究表明,直流侧故障时的自定义差分电流绝对值明显大于系统正常运行和交流侧故障时的自定义差分电流绝对值;直流侧正极接地故障、负极接地故障和双极短路故障时自定义差分电流正负性不同。根据此特征,构造纵联保护判据来识别直流侧故障并完成故障选极。仿真结果表明,该原理在一定故障条件下可快速可靠地识别直流线路故障并实现故障选极。

基于补偿原理的MMC-HVDC系统不对称故障控制策略94-100

摘要：为提高模块化多电平换流器型高压直流输电（MMC-HVDC）系统交流侧发生不对称故障时控制系统的运行特性,研究了电网发生不对称故障下的负序电流抑制和直流电压稳定的控制策略。针对双序内环电流控制系统需要进行电压电流的旋转变换且d轴和q轴之间存在耦合的问题,设计了二阶复数滤波器对电网电压的正负序分量进行提取,并采用电压补偿原理对提取出来的负序分量设计了负序内环电压控制器,对双序内环电流控制器进行了有效的改进,简化了控制系统的结构。为实现不对称故障下直流电压的稳定,基于模块化多电平换流器（MMC）低频连续模型,在不对称故障下推导出桥臂功率和子模块电容电压中均含有二倍频的负序波动分量和二倍频的零序波动分量,进而设计了二倍频零序补偿控制器。在PSCAD/EMTDC中搭建了上述控制器,仿真结果表明所提出的控制策略可以有效抑制负序电流、稳定直流母线电压。

送端系统对交直流系统输送功率极限的影响101-105

摘要：分析了直流输电系统整流侧连接于不同强度交流系统的运行特性,研究了定电流控制下整流侧的功率输送极限。通过分析功率曲线和换相角曲线,指出了送端系统在额定电流控制下能够保证稳定运行,并且发现受换流器换相角的限制,整流侧系统强度越小,直流输电系统整流侧的输送能力越弱;提出了电流调制裕度和短路比之间的关系,指出了能够保证一定功率提升裕度的送端系统最小短路比。通过进一步分析参数变化对电流调制裕度和短路比之间关系的影响,指出在相同的短路比下,换流变压器参数的选取（额定容量和等效电抗等）对送端系统输送功率极限有较大的影响。

协调经济性及电压稳定性的受端系统紧急负荷控制优化方法106-112

摘要：特高压直流逆变站闭锁后,应在确保受端系统安全稳定的前提下尽量减小紧急控制的经济代价,同时,为了使逆变器尽快恢复正常运行,控制后的系统还需要提供足够的无功支撑,为此提出了一种协调经济性及电压稳定性的受端系统紧急负荷控制优化方法。首先,讨论了事故发生后受端系统的动态响应,提出根据电压薄弱性指标识别受端系统的若干电压薄弱节点,将其电压跌落量的平方和作为电压稳定性指标;然后,计算控制方案对应的负荷损失及事故罚款,将两者之和作为经济指标。为克服分段优化问题的求解困难,首先将分段的事故罚款曲线进行了近似光滑处理;然后,在考虑频率、电压及潮流等约束条件的基础上,以经济性、电压稳定性指标的加权和最小为目标,构建紧急负荷控制优化问题的数学模型,并应用原对偶内点法快速求解;最后,以含高压直流输电的IEEE 10机39节点系统为例,对算法进行了验证。结果表明,协调经济性及电压稳定性的优化控制可在不增加经济代价的前提下,改善控制后系统的电压稳定性,有助于逆变站恢复运行。

计及用电行为聚类的智能小区互动化需求响应方法113-120

摘要：针对复杂智能用电环境下智能用电小区的多用户日负荷需求响应问题,提出一种考虑用户用电行为聚类的互动需求响应方法。首先,以智能小区用户的基本负荷、可调度负荷、电动车负荷和储能装置负荷为约束条件,建立电网负荷波动最小优化目标的需求响应模型;然后,阐述了提出的智能小区互动化需求响应方法,将需求响应模型求解过程分解为电网侧子响应和用户侧子响应的协作互动过程;最后,基于用户侧用电行为聚类分析,采用行为矫正的混合粒子群优化算法实现需求响应模型的互动化方法求解。实验中与分时电价下的响应算法及无用户聚类的集中响应算法对比,其结果表明所提方法通过聚类分析与互动化策略能够在优化结果和算法性能方面优于对比方法。

考虑容量及电压约束的高压配电网可靠性快速评估算法121-127

摘要：鉴于目前高压配电网可靠性评估研究较少,文中提出一种考虑容量及电压约束的可靠性评估快速混合算法。基于高压配电网分区供电特点,将大规模电网转换为多个小规模电网;提出将线路允许电压损耗转化为相应的容量约束,之后的算法不再考虑电压约束;提出基于虚拟初始闭环潮流的元件冗余容量进行容量约束保守校验,快速筛选出部分不受容量约束的故障状态。该算法将网流法引入高压配电网可靠性评估,利用最大流模型进行容量约束详细校验,并采用消圈法进行最小切负荷快速计算。算例结果表明,在满足工程计算精度情况下,高压配电网分区策略加上保守和详细容量校验可减少计算量,具有实用价值。