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电力系统自动化 2017年第22期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志观点

环境协同的电力系统调度运行：内涵与展望1-9

摘要：中国是当今世界大气污染最严重的国家之一。大气污染治理是中国建设生态文明、实现绿色发展的迫切要求。电力行业是重要的减排控制源,缓解电力行业导致的大气污染具有重要的战略意义和现实意义。然而,传统电力系统调度运行往往没有充分考虑环境因素的影响,以及电力系统运行中产生的污染物排放对于环境的影响。为此,文中提出与环境协同的电力系统调度运行（简称环境协同调度）,从环境协同的污染物排放控制和环境敏感的可再生能源消纳两个方面提炼了环境协同调度的内涵,综述了国内外相关研究进展,总结了中国已开展的环境协同调度工作实践,构建了环境协同调度研究思路,展望了环境协同调度领域的主要研究方向。

电力系统自动化杂志学术研究

多机系统超低频振荡分析与等值方法10-15

摘要：实际电力系统中多次发生的超低频频率振荡在振荡形式及机理上与低频振荡存在显著区别。在多机系统中对超低频频率振荡问题进行了分析。超低频频率振荡中,所有发电机转速同调变化,系统频率整体振荡。提出一种适用于超低频频率振荡分析的系统等值方法,将多机系统等值为单机单负荷系统进行分析,提高计算效率。各发电机原动系统的阻尼转矩相互解耦,和电磁功率中的阻尼转矩加和后共同影响系统阻尼比。研究结果可为实际系统超低频频率振荡的分析与控制提供指导。

风电采用MGP并网的小干扰建模和阻尼特性16-25

摘要：针对高比例新能源给电网带来的低惯量和弱阻尼问题,提出新能源同步机的并网方式,即新能源驱动同步电动机—同步发电机（MGP）后并网。详细阐述了MGP的小干扰建模方法。首先,分析MGP的功角关系并考虑励磁系统动态,建立包含自动电压调节器和电力系统稳定器的小干扰模型,指出MGP存在阻尼转矩叠加效应。然后,考虑双馈风机状态变量,建立其与MGP对接的完整的小干扰状态方程。在此基础上,推导了基于K系数的动态特性和转矩分量表示法,揭示MGP的阻尼转矩叠加效应的本质是双励磁耦合特性。最后,基于模型建立单机无穷大算例,对比了MGP和传统机组的小干扰稳定特性;在双馈风机采用传统和MGP两种并网方式下,研究了双励磁耦合特性对风机主导的振荡模态的影响。结果表明,提出的小干扰建模方法可以准确反映MGP系统的双励磁耦合特性,该特性能够有效提升阻尼转矩分量和改善系统振荡模态。

基于稳态特性的特高压半波长与直流混联系统电压无功控制26-32

摘要：基于半波长输电系统准稳态模型,建立了特高压半波长与直流混联系统,即通过直流线路异步联网的系统间接入半波长输电线路的系统方程,结合直流线路滤波器投切、送受端无功补偿装置等,研究了半波长输电线路两侧端口处系统电压和无功特性,提出了半波长不同送电功率和直流运行功率变化时基于系统的稳态潮流特性的特高压半波长与直流混联系统的送受端联合电压无功控制方案,分析了不同送电功率和负载功率因数情况下半波长输电线路的电压和电流分布特性,以及直流运行功率变化对半波长输电系统潮流电压的影响。

半波长输电线路调谐电路接线形式及零序回路补偿33-39

摘要：通过研究不同的补偿方式对半波长沿线电压分布的影响,以期获得理论上较为理想的半波长补偿方式。通过电路模型推导指出要完整模拟三相输电线路的传输,需要同时考虑线间回路与零序回路的补偿。在此基础上提出了带零序补偿的调谐电路简化模型。通过比较自然半波长线路、带零序补偿与不带零序补偿的调谐半波长线路在带载、空载与非全相运行等状态下的沿线电压幅值分布,指出线路正常运行时,不带零序补偿的线路沿线电压分布呈现零序回路与线间回路的叠加,与自然半波长有明显的差异。因此,带零序补偿的调谐回路能够更好地模拟自然半波长线路特性。

考虑非对称运行和受端分层接入的特高压直流潮流建模40-47

摘要：特高压直流（UHVDC）系统运行方式不同,导致潮流建模中两侧约束方程和直流变量不同,需区别对待。在分层接入模式下,逆变侧连接系统参数和运行工况不同的两个交流电网,同一极高低端换流器参数需独立设定。文中建立了含UHVDC的交直流电网潮流模型。区分对称运行和非对称运行方式,基于每种运行方式下系统的对称性,确定独立直流变量,推导变流器等值功率,建立潮流约束方程。分层接入模式下,根据系统容量和两受端电网的传输功率重新划分UHVDC的运行方式,建立其潮流模型。推导不同功率转移方案下直流系统参数的变化,对比其对电网潮流的影响。通过两区域IEEE RTS-96测试系统,验证了所提模型的可行性和正确性。

计及换流器损耗与电压下垂控制的交直流系统最优潮流算法48-55

摘要：提出一种考虑换流器精确损耗与电压下垂控制的交直流系统最优潮流计算方法。基于计及换流器精确有功损耗的电压源换流器（VSC）换流站一般模型,建立了多端柔性直流互联交直流系统的最优潮流数学模型,推导了不同控制方式对寻优变量设定和等式约束构建的影响。针对电压下垂控制换流器交流侧有功功率与换流器损耗之间的＂耦合＂问题,提出了一种下垂控制VSC交流侧有功功率的计算方法。进而,在分析雅可比矩阵构成的基础上,采用步长控制原对偶内点法实现了模型求解。最后通过改进的IEEE 30节点算例仿真,分析了换流器损耗、电压下垂控制方式对最优潮流计算的影响,验证了所提方法的有效性、准确性和适用性。

基于改进模型预测控制的微电网能量管理策略56-65

摘要：微电网中分布式电源出力具有间歇性、波动性等特点,并且负荷形式多样,分布式电源和负荷的不确定性会导致微电网能量优化的不确定性。为了更好地解决上述问题,提出了一种基于改进模型预测控制（MPC）的双层多时间尺度微电网优化策略。传统MPC优化中某些模型参数固定,难以及时处理系统中的突发扰动;并且传统MPC的单个优化周期时长有限,难以处理一些与时间相关或影响优化结果全局性的复杂约束。根据微电网中不确定性因素及复杂约束提出MPC的自适应改进,能更好地适应微电网设备投切灵活、发电功率受外界影响大等特性,更好地保障系统的鲁棒性与优化的精确性。基于日前计划优化出未来的能量分配及负荷调度;在日内基于改进MPC并参考日前优化结果进行实时能量优化,从而使目标更优,提高结果的准确性。最后应用MATLAB进行仿真,证明了所提策略的适用性和准确性。

基于多特征序列融合的负荷辨识方法66-73

摘要：针对当前利用低频采样实现非侵入式负荷辨识存在的准确率低的问题,提出了基于多特征序列融合的负荷辨识方法。该方法首先建立负荷存在可能性的整数规划模型,进行初辨识以降低负荷辨识的维度。然后,根据滑动窗口算法获得组合功率序列和原始功率序列,提取其统计特征和奇异值特征,进而利用概率神经网络获得隐马尔可夫模型的观测值序列。同时,利用隐马尔可夫模型对负荷序列信息进行融合,计算观测序列和组合功率序列之间的相似度,从而完成在低频采样下的负荷辨识,并获得各个家用负荷的耗电量。最后,通过单负荷辨识、多负荷辨识、不同采样率辨识和各居民用户负荷辨识的仿真实验,得到负荷准确率和辨识精度的平均值均在85%以上,证明了所提算法的合理性和即时性能够达到在低频采样下负荷的辨识要求。

基于LMD和模型匹配的家电负荷识别算法74-80

摘要：家电负荷识别是智能用电的重要环节,传统侵入式负荷监测具有成本高、安装维护复杂的缺点,因此以非侵入式负荷监测为基础研究家电负荷识别算法。结合系统辨识的基本原理和方法,以稳态电流、稳态电压为特征,提出一种基于局部平均分解（LMD）和模型匹配的家电负荷识别算法。通过预先获取用电网络中各负荷的稳态数据,构建线性和非线性模型库。利用LMD算法将混合信号分解为单个负荷的用电数据,通过预筛选确定分离数据所属模型库,根据模型匹配原则进行负荷识别。仿真结果表明,所提算法可以准确识别出各负荷的运行状态,运算效率高,并能有效应对用电网络中有新负荷加入的情况。

考虑多目标优化的输电网故障诊断81-88

摘要：提出了电网故障诊断新模型及相应求解方法。该模型以故障停电区内的可疑故障设备状态、保护和断路器实际动作状态作为优化变量,建立保护/断路器的期望状态和实际状态差异度最小以及保护/断路器实际状态和对应警报信息差异度最小等的多目标优化解析模型;对于该模型采用基于模糊优化技术的求解方法进行求解。该模型优化变量的维数,大大降低而避免陷入＂维数灾＂;同时,因所建立模型为多目标优化模型并采用模糊优化求解技术,回避了简单加权系数法加权系数选择的困难。算例分析结果证明了所提方法的有效性。

电力系统自动化杂志研制与开发

电网调控集群分布式实时数据库的设计与关键技术89-95

摘要：为解决电网调度控制系统大规模实时数据的处理性能问题,设计了一种集群分布式实时数据库,通过分布式技术实现海量数据存储,并使用集群技术实现数据的统一访问和管理。对集群分布式实时库架构及所使用的分布式存储技术、分布式数据定位技术和分布式访问技术进行了讨论,解决了调度控制系统实时数据的灵活分片、分布式存储和快速定位问题。最后通过测试和现场运行验证了集群分布式实时数据库能在确保系统高可靠性的条件下,实现实时数据的高性能访问。

考虑时空相关性的光辐照度序列估计方法96-101

摘要：完整可靠的太阳光辐照度数据是光伏研究的前提与基础。文中提出了如何在测光站布点稀疏、异常数据比例高等不利条件下估计或重构辐照度序列的方法。利用相关系数法分析了甘肃河西走廊多个测光站的光辐照度在晴空和云层运动时的时空相关性规律。考虑盛行风影响,利用Voronoi多边形法建立了全区域相关系数模型。引入时间相位延时,建立了基于异步序列的数据重构模型。选择相关性最强的测光站数据作为输入,折算盛行风下的延时参数,估算待求位置的辐照度序列。数据检验表明,区域相关系数模型和重构方法的精度都可以达到较高水平。

适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器102-108

摘要：现有的直流潮流控制器大多为双端且仅能辅助控制一条线路上的潮流。为全面控制直流电网潮流分布,文中提出了一种适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器,它可以同时控制多条线路上的潮流且易于拓展。首先,在充分研究已有直流潮流控制器的基础上,提出了多端口直流潮流控制器的拓扑结构并详细阐述了工作原理;其次,研究了多端口直流潮流控制器的等效电路,进而设计了能够使其稳定运行的控制策略;最终,在RT-LAB仿真平台中搭建了舟山五端柔性直流输电系统并安装了三端口直流潮流控制器,对所提拓扑结构和控制策略进行了仿真验证。

应用于光伏微逆变器的柔性变换器109-115

摘要：为满足微逆变器高加权效率的要求,提出了一种适用于光伏微逆变器的柔性拓扑DC/DC变换器。柔性变换器包含两种工作模式,分别是改进双管正激工作模式与桥式工作模式,介绍了各自的工作原理,给出了变换器中变比与缓冲电感的设计准则。根据两种工作模式下的开关损耗、导通损耗、驱动损耗以及铁芯损耗分析,确定了柔性变换器两种工作模式的切换阈值大小,并得到了变换器的占空比预计算与闭环微调相结合的控制策略。实验结果证明所提柔性变换器性能优良,并具有较高的加权效率。

基于闭环锁频控制的并网逆变器孤岛检测方法116-123

摘要：孤岛检测是分布式并网领域中研究的前沿问题之一。针对传统被动式检测方法检测盲区较大以及当前无盲区被动式检测方法控制算法复杂的问题,通过分析闭环锁频控制中实现频率跟踪的原理,研究闭环锁频控制的并网逆变器的高频阻抗特性,讨论各种孤岛情况下的负载阻抗特性,提出了一种新的被动式孤岛检测方法,该方法直接采用闭环锁频控制方法的输出频率,通过加入高频段阻抗检测防止了孤岛的发生。仿真和实验结果表明,所提出的被动式孤岛检测方法能够迅速准确地检测出逆变器断网情况,消除检测盲区,并且避免了控制算法复杂的问题。

基于混合脉宽调制的并联并网变换器控制方法124-132

摘要：共享直流母线和交流母线的三相并网变流器并联系统可以提高系统容量,但不可避免地带来环流问题。在分析环流产生原因的基础上,研究了由于注入不同零序电压引起的环流问题,建立了环流的数学模型,提出了一种正弦脉宽调制（SPWM）与空间矢量脉宽调制（SVPWM）结合的调制方式,既能提高电压利用率,又能避免由于零序电压注入不一致引起的低频环流问题。最后,在实验室搭建了变流器并联运行的实验平台,通过相关实验验证了所提出的调制方法的可行性和有效性。

充电设施对电池管理系统保护需求响应评估133-137

摘要：充电状态下的电动汽车动力电池或电池管理系统（BMS）出现异常时,充电设施应能可靠响应,以确保充电安全。文中分析了BMS保护需求,定义了充电设施对BMS保护需求的响应率;参考现有标准及工程实际,建立了响应率指标体系,涵盖了动力电池故障及BMS故障等评价指标。采用层次分析法对各项指标权重进行了分析计算;最后,结合实际工程数据,对两种充电设施的响应率进行评估,基于单项响应率和综合响应率等指标,找出充电设施对动力电池及BMS故障响应能力的薄弱环节,并根据评估结果提出提高响应率的措施。结果表明,响应率指标体系可量化评估充电设施对BMS保护需求的响应能力。