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电力系统自动化 2017年第20期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志环球瞭望

国外典型电力市场交易结算机制及对中国的启示1-8

摘要：目前中国单一买方模式下与合同电量有关的偏差电量处理已成为交易结算中的一个难题。随着国内电力市场深化改革的启动,通过市场交易的电量比例不断增大、交易主体更加多元化,交易的品种和交易周期更加多样,这些又对电力市场的交易结算提出了更高要求,而目前缺乏有效的市场工具解决这些问题。为此,文中选取世界上3个代表性电力市场:英国、美国德州及北欧电力市场的交易结算机制进行对比分析,总结了3个市场中不平衡电量的结算方法及特点,并给出了针对中国电力市场不同阶段偏差电量结算机制的建议。

电力系统自动化杂志学术研究

基于智能软开关与市场机制的有源配电网阻塞管理方法9-16

摘要：随着高渗透率可再生能源和大规模灵活负荷的广泛接入,在市场环境下用户以实现自身利益最大化的电能生产或消费行为,将可能导致配电网潮流分布在时间及空间上的过度集中,从而出现阻塞问题。文中提出了一种基于智能软开关与市场机制的有源配电网阻塞管理方法。考虑市场环境下灵活负荷的响应特性,建立了基于智能软开关与电价机制的配电网阻塞管理模型,通过将直接控制手段与市场调节机制相结合来解决有源配电网的阻塞问题。采用PG&E 69节点算例对所提出的阻塞管理方法进行了分析与验证。结果表明,该方法可以有效解决配电网阻塞问题,且智能软开关对于缓解系统阻塞及降低阻塞费用有显著作用。

偏差电量考核机制下售电公司的最优经营策略17-25

摘要：电力市场的偏差电量考核机制是现货市场建立前的过渡性方案,有利于市场主体参与到公平竞争的市场交易中。为了更直观地体现电力市场偏差电量考核对售电公司经营策略的影响,基于参与广东月度竞价交易的电力用户的实际电量偏差率数据对2017年2月、3月偏差电量考核情况进行分析。在此基础上,建立偏差考核机制下售电公司的盈利模型,并以售电公司考核和补偿成本最小为目标提出考虑免考核电量的可中断负荷最优购买模型。文中设计如下3种模拟场景:(1)不捆绑负荷分别参与市场竞价;(2)捆绑得到总负荷参与市场竞价;(3)捆绑负荷参与市场竞价,并采用可中断负荷合同减少正偏差电量考核。3种模拟场景对售电公司运营策略的影响分析结果表明,第3种模拟场景下售电公司的盈利最大,为所推荐的最优经营策略。同时提出了用户侧月度偏差电量交易模式,以维持系统月度电量平衡。

基于自回归积分滑动平均模型的可转移负荷竞价策略26-31

摘要：研究了在较成熟的电力市场环境下,可转移负荷在日前市场和实时市场的最优竞价策略。在最优报价计算过程中,必须满足可转移负荷在截止时间内完成运行一定的电能消耗的约束条件。考虑到传统平均值短期负荷预测结果存在偏差,提出了一种基于自回归积分滑动平均模型的可转移负荷最优竞价策略,通过历史电价的变化特征估计模型的参数,从而预测第二天的日前电价和实时电价曲线,并以此为依据优化竞价策略。在此基础上,考虑功率限制,提出了基于贪心算法思想的电能竞价自动调整算法。通过实际电价数据进行计算,验证了此策略比单纯利用历史数据的期望值作为模型参数为购电者节省了更多购电费用,并能够有效完成竞价调整,以满足各个周期的功率限制。

风电调度接纳成本的等电量顺负荷计算方法及分析32-37

摘要：风电接入电力系统运行需要平衡其间歇功率并产生相应的平衡成本,该成本计算复杂,对于大规模风电接入也是个重要的问题。研究和提出了'等电量顺负荷'量化计算方法,基于电力系统安全约束机组组合,优化全系统机组运行;通过构造风电顺负荷发电方式,对比分析得出风电平衡成本。详细介绍了该方法的计算原理和计算过程,分析了'等电量顺负荷'变换的经济学意义,建立了相应的数学模型和算法。以某省实际数据为例,进行了数值模拟分析和验证,对不同季节风电在不同接纳水平下的平衡成本进行了测算。

基于改进信赖域算法的孤岛交直流混合微电网潮流计算38-46

摘要：交直流混合微电网兼备交流微电网和直流微电网的优点,是未来具有发展前景的一种微电网形式。针对对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网,考虑分布式电源和分布式储能装置不同的控制方式,基于交直流互联变流器标幺化方法的自治运行控制策略,兼顾交流子系统和直流子系统之间的双向功率交换,建立了对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网潮流计算模型。为了提高现有潮流计算方法的收敛性,提出了信赖域半径收敛至0的改进信赖域算法求解上述模型。通过对12节点的孤岛交直流混合微电网的潮流计算,与BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)信赖域算法及牛顿—拉夫逊法进行了对比,验证了所提算法的有效性和鲁棒性。

电网对称故障下双馈风力发电机的虚拟同步控制策略47-54

摘要：将虚拟同步控制策略运用于双馈感应发电机(DFIG)变频器控制,可使DFIG为电网提供有惯量的频率与电压支撑。但现有虚拟同步控制策略主要关注DFIG对同步发电机机电动态特性的模拟,未考虑DFIG的电磁暂态过程。分析了基于虚拟同步控制的DFIG在电网对称故障下的电磁暂态特性,指出了现有虚拟同步控制策略存在的两大缺陷:无法完全模拟同步电机故障暂态下的电磁关系,且无法抑制转子过电流。提出了一种适用于电网对称故障的DFIG暂态电压补偿虚拟同步控制策略,即通过补偿转子控制电压的暂态分量来抵消或削弱转子暂态反电势对转子过电流的影响。通过仿真对比了现有虚拟同步控制策略与所提策略对DFIG的控制效果,证明了所提虚拟同步控制策略不仅具备更好的惯性支撑能力,同时可显著抑制DFIG转子过电流与电磁转矩暂态冲击,并对系统进行无功支撑,有效提高了DFIG不间断运行能力与电网故障恢复能力。

角形级联型STATCOM不平衡工况下的无功功率控制策略55-62

摘要：针对电压不对称工况下级联静止同步补偿器(STATCOM)的无功功率控制问题,提出一种适用于角形级联型STATCOM的柔性无功控制策略,通过改变正序和负序无功功率指令值的比例,能够在电压不对称工况下柔性地调节输出的正序和负序无功功率,改善公共连接点电压。结合应用于常规两电平的柔性无功控制策略与角形STATCOM电流控制指令求解方法,利用相量分解法,推导了电压不对称工况下的零序电流和相电流解析表达式,所提策略利用电压和电流瞬时值实时计算电流指令,具有较好的动态性能,同时根据推导的相电流表达式可以实时限制相电流幅值最大值,在提供无功功率的同时可以确保STATCOM运行在安全范围以内,提高了STATCOM的工程实用性。最后,仿真验证了所提方法的正确性和有效性。

基于经验小波变换的变压器振动信号特征提取63-69

摘要：为有效提取变压器振动信号特征,提出了一种基于经验小波变换(EWT)的信号特征提取方法。首先利用EWT方法将不同工况的变压器振动信号分别分解为若干经验小波函数(EWF)分量;然后计算各分量Hilbert谱,通过时频表示直观反映不同工况变压器振动信号的频率特征信息;最后计算不同工况振动信号各EWF分量与原信号的相关系数,并提取相关度高的分量,根据其能量构建信号的特征矢量,实现对不同工况变压器振动信号特征提取的量化处理。仿真试验表明,该方法能有效提取变压器振动信号特征,且根据提取的特征矢量能够正确识别变压器绕组所属的不同工况。

频域谐波分析算法的新解释及其推广70-77

摘要：在电力系统谐波分析的频域方法中,加汉宁窗插值算法应用较为广泛,其某些实现具有相似结构,只是选取的插值点数不同。为深入理解其内在本质,文中利用汉宁窗和矩形窗之间的关系,将已有的两种加汉宁窗算法转化成未加窗的等价形式,找出其中规律,并将其推广到通用的未加窗p点插值算法。在推导过程中,首先建立了多分量信号的未加窗离散傅里叶变换(DFT)值的近似模型,接着利用此近似模型分析出算法系数所需满足的两个条件,最后设计了满足条件的一组系数。当插值点数p为4或5时,所提算法等价于已有的两种加汉宁窗算法;p的最小允许值为3,此时算法具有最高的频域分辨率,并且不存在对应的基于汉宁窗的等价形式。结合改进后的DFT递推公式,所提算法所需计算量仅和插值点数p呈线性关系,因此能够大幅降低计算量,并为电网信号提供实时估计。仿真部分比较了算法采用不同插值点数p时的表现,实验部分将算法应用于三相电机电流信号的实时估计。

电力系统自动化杂志研制与开发

业务与硬件融合的智能电网调度控制系统健康度综合评价78-83

摘要：为及时掌握智能电网调度控制系统的实时运行状态,针对其业务繁多、业务层级关系复杂、业务与硬件紧密耦合、工作方式特殊的特点,提出了一种多业务与硬件融合的健康度分层优先评价方法。首先,在对调度控制系统的业务层级关系进行梳理的基础上,结合优先级分层原则构建了系统定向指标框架;其次,以数据采集与监控(SCADA)系统核心应用为例,建立了一套融合业务健康度、硬件健康度、一主多备工作机制的系统层次化评价指标体系;然后,采用层次分析法并结合专家经验确定指标权重、制定评价标准;最后,采用加权平均和并接系统计算两种方法,实现系统健康度的综合评价。以现场实时采集数据为基础,通过实例验证表明,所提出的评价指标体系及方法易于实现,能较为全面、准确地反映智能电网调度控制系统的实时运行状态。

复杂配电自动化系统可靠性计算及设备布局规划84-91

摘要：为了准确有效地评估配电自动化系统实施效益,提高配电自动化系统规划水平,进行了复杂配电自动化系统可靠性分析,建立了计及故障段内定位时间的复杂配电系统分区可靠性计算模型。基于馈线多向树结构,分析了不同终端配置情况下的故障处理逻辑,计算了区域用户停电时间和系统停电时间,同时计及设备计划检修的影响。在可靠性分析的基础上,针对开关及二次设备混合优化难题,提出'最大比效益增量'法,通过两种优化目标完善架空、电缆线路开关和二次自动化设备的选型、数量和安装位置,为配电自动化系统规划提供参考。

动态条件下同步相量测量装置的数字滤波器及计算优化92-96

摘要：随着广域测量系统对同步相量测量装置动态性能越来越严格的要求,数字滤波器在装置中的应用趋于复杂。为了提高精度,往往要采用多个滤波器互相配合完成计算。针对智能变电站的同步相量测量装置给出了详细的滤波器设计方案。有限冲激响应(FIR)滤波器级联离散傅里叶变换(DFT)会带来非常大的运算量,给嵌入式装置带来计算压力,为此推导出了FIR滤波器级联DFT后的滤波系数公式。利用该公式离线计算出滤波器级联后的滤波系数,能大幅减少计算量,解决滤波器级联带来的运算量大的问题。理论分析和实际测试表明,采用所述方案后,测量精度能够满足相关标准的要求,且大幅减轻了装置的计算负担。

基于频率自适应改进型梳状滤波器的并网锁相环技术97-104

摘要：将梳状滤波器应用于并网锁相环技术中。针对梳状滤波器锁相环(CF-PLL)动态响应慢的缺点,引入校正环节,得到改进型梳状滤波器锁相环(ICF-PLL)。基于ICF-PLL的s域模型,提出了ICF-PLL调节器参数的整定方法。为提高ICF-PLL对电网频率变化的抗扰动能力,提出一种基于频率自适应改进型梳状滤波器的锁相环(FAICF-PLL)和其数字实现方案。仿真和实验结果表明,FAICF-PLL在电网电压发生频率脉动、相角变化、畸变谐波和不平衡跌落时均能准确地跟踪电网电压相位,具有良好的稳态和动态性能。

超高压输电线路直流融冰过程中接地故障定位技术105-111

摘要：直流融冰技术是解决超高压输电线路覆冰问题的有效方法。由于融冰过程中冰水的掉落易导致输电线路的单相接地故障,研究了融冰线路的故障定位方法,以保障融冰过程的顺利进行及融冰设备的安全运行。首先对直流融冰系统的组成及整流器拓扑结构、控制策略进行了介绍并搭建了融冰系统的详细仿真模型。针对定电流控制方式下直流融冰线路的单相接地故障,通过对沿线电压分布的深入分析,提出了基于贝瑞隆模型的直流融冰线路接地故障定位方法。利用PSCAD/EMTDC仿真软件对融冰线路故障进行了仿真验证,结果表明该方法能够实现融冰线路接地故障的快速准确定位。

基于电流积分的HVDC系统阀短路故障分类与定位方法112-117

摘要：为实现高压直流输电(HVDC)系统阀短路故障的快速有效处理,提出了一种基于电流积分的阀短路故障分类与定位方法。定义六脉动换流器电流路径中的'交流截面''上桥臂截面'和'下桥臂截面',计算出采样窗内流过各截面的电流积分,以其大小关系为判据,区分交流侧相间短路、桥臂短路和直流出线短路3种典型阀短路故障类型;针对桥臂短路故障,进一步计算出采样窗内各交流支路和其对应桥臂支路的电流积分差值,定位故障桥臂。基于CIGRE模型的仿真结果表明,该方法能快速分类与定位阀短路故障,且不受故障时刻、噪声和采样窗长的影响。

欠定分离机制下基于特征滤波的居民负荷非侵入辨识算法118-125

摘要：通过非侵入采集模式下电流信号的欠定求解实现了负荷分解,获取了各独立负荷的完整电流,在负荷分解基础上实现了状态辨识。利用居民用户的负荷操作习惯将难以求解的欠定问题优化建模,转化为一维欠定问题,将求解模型建立为单位时间间隔仅从采集信号中分离两路信号。依据电流频域信号的稀疏性通过两步迭代收缩阈值算法得到最优解,使每个投入运行的负荷均可独立分解。通过先验方式获取用电网络各负荷的特征电流形成特征滤波器组,对分解电流进行频域滤波,通过对滤波后频率分量的量化判决实现负荷辨识。利用实际采集的用电数据验证了算法的有效性,能够有效实现负荷分解,并准确判断负荷状态。

模拟直流发电机特性的储能变换器控制策略126-132

摘要：直流微电网的变换器均通过电力电子变换器接入直流母线,而电力电子变换器缺少惯性和阻尼作用,负载功率突变会引起变换器端口电压电流的振荡,给直流母线带来较大的冲击,影响微电网的稳定性。文中参考虚拟同步发电机在并网逆变器控制中的应用,提出了一种模拟直流发电机特性的储能变换器控制策略,使储能变换器具有直流发电机的端口特性,并建立小信号模型,利用阻抗比判据分析了其小信号稳定性。仿真和实验证明所提控制策略可以增强储能单元维持直流微电网内功率平衡的能力,提高直流微电网的供电质量。