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电力系统自动化 2017年第18期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志环球瞭望

美国调频辅助服务市场的调频补偿机制分析1-9

摘要：合理的补偿机制是调频辅助服务市场正常运行的重要保障。为进一步促进调频资源的优化配置,美国调频辅助服务市场引入了基于调频效果的补偿机制。文中对比分析了美国宾夕法尼亚—新泽西—马里兰州、加利福尼亚州、纽约、新英格兰和中西部电力市场区域的最新调频补偿机制,包括补偿结算规则、调频里程与调频性能指标的计算方法等。最后,结合当前国内电力体制改革的现状提出建立调频辅助服务市场和调频补偿机制的相关思路和建议。

电力系统自动化杂志学术研究

电力系统碳排放流的递推算法10-16

摘要：碳排放流理论为电力系统中碳排放责任的分摊提供了新的视角。基于节点碳势计算中的邻接特性,文中提出了电力系统碳排放流的递推算法,论述了递推算法的基本原理及计算过程。然后,分析对比了递推算法和已有的直接算法的特点和适用性,并进一步将二者结合,提出了碳排放流的协同计算流程。最后,以简单电力系统为分析对象,具体说明了所提递推算法的递推过程。并以IEEE 24节点系统和挪威2 383节点系统为例,测试了递推算法在实际电力系统应用中的有效性。

安全域视角下的有功安全校正优化控制方法17-24

摘要：传统基于灵敏度的电力系统有功安全校正控制方法多建立在相互孤立的线路负载率指标上,在处理多支路潮流越限时可能存在调节反复、低效的问题。文中将安全域理论应用于安全校正控制,分析了传统方法存在问题的原因,并通过对系统当前运行状态在高维空间中各方向上的安全距离进行整体评判,给出了最优控制的指导向量。在此基础上,提出了安全距离灵敏度指标,对各发电机组根据其安全距离灵敏度及实际调节能力进行反向配对,按所得的机组操作序列选择机组对,代入校正控制的线性规划模型中进行求解。IEEE 39节点系统和某地区电网算例的仿真结果表明,文中提出的有功校正控制方法切实可行,尤其在处理多支路过载时更加直观、高效,并且能兼顾系统中其他支路的安全裕度,避免反复调整。

基于多智能体一致性协议的微电网分层分布实时优化策略25-31

摘要：经济运行、频率和电压控制及系统稳定性是微电网实时控制的主要内容。基于多智能体系统一致性协议,提出了一种分层分布的实时优化策略。首先,在仅考虑分布式电源出力约束的条件下,应用一阶一致性实现对分布式电源有功出力的控制,优化运行成本;其次,针对下垂控制特性,提出了一种新的二阶一致性协议,用于实现分布式电源功率的精确控制;最后,应用一致性协议实时协调分布式电源的下垂参数,实现了系统频率和电压的优化。通过Lyapunov直接法对所提策略进行稳定性分析,证明系统是渐进稳定的。仿真分析及结果验证了所提策略的有效性。

考虑重构的含可再生能源配电网电压控制模型与算法32-39

摘要：风电、光伏等分布式电源高渗透并入10kV中压配电网,将导致系统运行经济性与电压质量等问题,若不加以有效管控,则难以充分消纳可再生能源。为实现可再生能源接入下配电网电压安全的主动管控,提出兼顾配电网结构灵活性与电压调节资源能力的机会约束双层优化模型。模型上层以配电网动态重构为手段,确保长时间尺度内的经济运行原则;下层以馈线自动调压器控制策略为对象,实现局部支路电压水平优化。为提高算法效率,利用二阶锥法松弛潮流约束,并采用库恩—塔克（KKT）条件将模型等效转化为单层决策模型。算例结果表明,所提方法通过主动重构技术协调局部电压调节资源,可实现可再生能源接入下配电网的电压安全运行控制。

考虑发电机控制装置的低频振荡定位及识别方法40-45

摘要：负阻尼振荡和强迫功率振荡是两种典型的低频振荡,发电机的控制装置包括励磁系统和调速系统是振荡的两大能量注入源,其引发振荡的机理有本质的区别。因此,准确定位和识别振荡源对采取合理的抑制措施,提高系统稳定性有较大的参考价值。提出了一种根据发电机控制装置对系统阻尼的贡献以及强迫扰动源的相移特性进行振荡源定位及识别的方法。首先,深入到发电机励磁系统和调速系统,提炼出两种振荡下其内部电气量响应的一般规律;其次,在此基础上提出低频振荡源定位和识别判据;然后,进一步根据定位和识别判据原理,采用经验模态方法分解得出了判据指标的计算方法;最后,给出了发电机控制装置振荡源定位及识别方法流程。实际算例验证了所述方法的可行性和有效性。

多桥换流器高压直流输电送端谐波不稳定分析与抑制46-52

摘要：针对多桥换流器高压直流输电系统送端换流站不同工况直流偏磁下谐波不稳定问题,基于单桥6脉波换流器的开关函数和调制理论,考虑换流变压器的叠加特性,得到不同工况下多桥换流器数学模型。在此数学模型基础上,分析了谐波在交直流侧的相互调制,推导出了不同工况下多桥换流器的谐波放大倍数及谐波不稳定的定量判据,并且综合分析影响判据的多种因素,提出了通过合理设计交直流系统阻抗以及合理安排系统的运行工况从而提高系统谐波稳定性的有效措施。最后,在PSCAD中构建了多桥换流器高压直流输电系统电磁暂态仿真模型进行验证,仿真结果验证了所述措施的正确性与有效性。

基于非参数回归分析的工业负荷异常值识别与修正方法53-59

摘要：工业负荷数据记录了用户的用电模式以及电量需求水平等重要信息,但是会因为干扰而导致记录数据中掺杂有异常值。针对上述问题,文中提出了利用非参数回归理论对工业用户负荷异常值展开辨析和更正。首先,考虑负荷数据时序相关特性,采用统计模糊矩阵分类法,对工业用户负荷进行用电模式分类,将负荷数据分为基础用电模式数据集和特殊用电模式数据集。然后,利用基础用电模式数据集,考虑各时刻的负荷数值分布情况,通过非参数回归分析方法提取中心负荷向量,进而构造异常数据域,对负荷异常值进行识别。最后,在常规加权均值法的基础上,引入负荷水平映射关系,完成对负荷异常值的修正。算例采用实际工业负荷数据进行测试,结果表明了所提方法的准确性。

基于初始波头广域传输路径的行波定位单元优化配置60-66

摘要：提高定位装置利用率缩减成本是广域行波测距研究的重点之一。行波传输路径与故障位置有关,文中将网络中的所有线路预设为故障支路,并考虑故障位置分别为线路两端部分的严重情况,将复杂网络简化为不含环路的网络,进而分析初始波头的传输路径,从而求取公共配置集。考虑了线路退出运行的情况,基于配置集合建立约束条件,利用基于模拟退火的粒子群优化算法求取最优配置方案。该方案能够保证系统中任意位置出现故障均能够被观测,同时结合D型行波法和组合测距算法,有效降低广域测距定位单元配置数目。仿真结果证明了配置方案可行性。

电力系统自动化杂志研制与开发

基于阻抗特性的IIDG孤岛保护与故障穿越协调运行方法67-73

摘要：针对逆变型分布式电源（IIDG）的孤岛保护和故障穿越两种功能存在的运行冲突问题,提出一种基于公共连接点（PCC）阻抗特性的IIDG孤岛保护和故障穿越协调运行方法。基于PCC等效阻抗的传递函数解析模型,分析并网和孤岛运行状态下的阻抗特性。根据孤岛和电压暂态扰动情况下PCC阻抗的变化特征实现了同一逆变器中孤岛和电压暂态扰动现象的同步检测,从而正确执行孤岛保护与故障穿越两种功能。算例表明,所提方法可以有效辨识孤岛和电压暂态扰动现象,协调IIDG的孤岛保护和故障穿越两种功能,对已有的故障穿越和动态无功支撑方法具有较好的兼容性,有利于IIDG主动参与电网调节,更好地适应在配电网中的高渗透并网。

面向微网群的多端口电流源变流器共模电压抑制仿真74-79

摘要：研究了一种基于电流源的多端口变换器,并将其应用于微网群的互联。针对微网群系统共模电压较高,易造成电机绝缘损坏、电磁干扰、通信故障、保护误动作等问题,提出一种改进的综合空间矢量调制策略。首先,对零矢量的冗余开关状态进行优选,抑制零矢量作用产生的共模电压尖峰。然后,研究变流器不同矢量排序方案对系统共模电压的影响,提出一种优选的排序策略,进一步降低无序的矢量排列造成的共模电压尖峰。最后,在MATLAB/Simulink环境下搭建含多端口电流源的微网群仿真模型,并针对所提综合调制策略进行仿真分析,结果证明了该调制策略的可行性和对共模电压抑制的有效性。

基于全局同步脉宽调制的电容高次谐波电流抑制方法80-88

摘要：随着微电网中逆变器渗透率的不断提高,由电力电子器件产生的高次谐波对微电网设备造成了不利影响,其中,当多台逆变器并联运行时,其产生的高次谐波除了注入逆变器自身的交流滤波电容外,还会注入其他并联逆变器的交流滤波电容产生高次谐波电流随机叠加现象,影响电容寿命。提出一种基于全局同步脉宽调制技术的逆变器电容电流谐波抑制方法。首先,对多并联运行逆变器的电流谐波注入电容机理进行了分析,并提出了利用全局同步脉宽调制方法抑制电容高次谐波电流的基本原理和方法。其次,推导出适用于各种运行状态下电容电流谐波和脉宽调制波相位差之间的数学表达式。然后,根据逆变器类型选择适当的数学模型,对数学模型进行求解并获得脉宽调制最佳相位差。通过仿真分析对所提方法进行了验证。

基于占空比预测与零极点结合的LCL型逆变器延时补偿方法89-94

摘要：LCL型并网逆变器数字控制中延时环节对系统稳定性的影响不可忽略。分析发现,网侧电流数字单环鲁棒性不足,需要采用额外的有源阻尼方法增强阻尼,但传统的数字电容电流反馈有源阻尼方法带来了内环数字延时,使电容电流内环等效虚拟电阻不再保持纯电阻特性,增大了系统保持稳定的难度,因此提出一种预测占空比结合零极点补偿控制延时的方法。通过预测控制算法得到占空比和增加零极点,有效地补偿了系统数字延时,消除了采样计算等产生的一拍延时和零阶保持器产生的半拍延时,使系统在有源阻尼方法下能有效地起到增强阻尼的作用。算法设计简单,系统稳定性加强。仿真和实验验证了所提方法的有效性和可行性。

NPC三电平逆变器最优化虚拟电压矢量控制95-102

摘要：三电平逆变器的中点电位不平衡不仅使开关管的电压应力增加,还会导致输出电流的谐波畸变率增高。因此,三电平逆变器的中点电位平衡控制一直是国内外学者的研究热点。以中点钳位型（NPC）三电平逆变器作为研究对象,提出了一种最优化虚拟电压矢量中点电位平衡控制方法。该方法首先以三电平逆变器固有的有限个离散电压矢量为基础,构造出连续的虚拟电压矢量。然后以参考电压和中点电位平衡为控制目标定义代价函数,此代价函数可以灵活方便地控制逆变器的综合性能。由最优化方法求解出使代价函数值最小的虚拟电压矢量,即为控制参考电压和中点电位平衡的全局最优解,此方法不仅可以保证输出电压有较好的跟踪效果,还具有较强的中点电位平衡能力和抗干扰能力。仿真和实验都对此进行了有效的证明。

模块化多电平换流器子模块故障快速诊断方法103-110

摘要：为了提高模块化多电平换流器（MMC）的可靠性,当故障发生后,需要迅速检测并定位子模块故障。分析了故障诊断存在的快速性问题,提出了一种快速的故障诊断方法。故障检测采用基于改进的预测模型的方法,通过比较桥臂电流预测值与测量值的差值是否大于阈值来判断故障,故障定位采用比较子模块电容电压斜率的方法来判断故障,可以快速地定位多个子模块故障,且无需外加传感器,结构简单易实现。最后,搭建了MMC仿真和实验平台,验证了该方法的可行性。

计及信息不确定性的风电机组健康状态实时评估方法111-117

摘要：运行工况识别作为风电机组状态监测与健康管理领域的重要环节,往往受到不确定信息以及高速实时数据流的影响,造成健康状态评估难以有效实施。在此背景下,文中提出一种基于Spark流式处理的健康状态实时评估方法。首先,采用大数据分析技术实现风电机组运行工况的空间划分;然后,在充分考虑风电机组监测信息不确定性的情况下,结合数据采集与监控（SCADA）历史运行数据,对基于高斯云模型和高斯云变换的健康状态评估模型进行训练,并以健康指数作为风电机组健康状态评估的指标。最后,将该评估方法应用在中国北方某风电场1.5 MW风电机组故障前的健康状态评估中。算例分析结果表明,该方法可监测到风电机组健康状态的变化趋势,初步实现了故障的早期预警。

计及样本容量合理性的风电功率预测考核算法118-123

摘要：在风功率预测误差服从正态分布的基础上,首先,提出了在给定置信水平、最大允许误差下最小样本容量的计算方法,以及在给定误差范围、样本容量下估计值置信水平的计算方法。其次,针对典型显著性水平、误差范围进行分析,论证了当样本容量较小时,样本统计指标置信水平低,无法代表总体指标。最后,提出了计及样本容量合理性的日前风电功率预测准确率考核算法,实际算例表明,所提考核算法更科学合理,避免了不合理的考核罚款。

风电场尾流分布计算及场内优化控制方法124-129

摘要：对于已建风电场,减少尾流效应,提高风电场整体输出功率,是风电场优化控制的目标之一。文中分析了风电机组状态参数变化与输出功率、尾流分布间的耦合关系,建立了尾流与风轮交汇面积的计算方法,以及多台风电机组尾流的叠加模型。针对不同来流风向及来流风速下风电场尾流分布的不同,提出了一种风电场尾流分布计算方法,用于计算每台风电机组位置处的风速;基于该尾流分布计算方法,以风电场整体输出功率最大为目标函数,轴向诱导因子为优化参数,粒子群算法为优化算法,建立风电场优化控制模型。以丹麦Horns Rev风电场为研究对象,进行计算分析,结果表明：风电场尾流分布计算方法能够准确计算风电场尾流分布,风电场优化控制方法能够提高风电场整体输出功率。