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电力系统自动化 2018年第01期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志观点

未来电网调度控制系统应用功能的新特征1-7

摘要：随着特高压交直流互联电网的建设、新能源的发展,以及电力市场改革的深化,中国电网运行特性发生了深刻的变化,进而对电网调度控制能力提出了更高的要求。根据电网调度控制运行的业务特点,未来调度控制系统应采取分布和集中相结合的应用功能部署模式。概述了未来电网调度控制系统应用功能的三大新特征,即全局、快速、准确,分析了实现上述应用功能新特征的技术要素,并指出了在模型、数据和管理等方面亟需开展的基础工作。

电力系统自动化杂志学术研究

基于不确定测度的电力系统抗差状态估计（一）理论基础8-15

摘要：传统电力系统状态估计的理论基础是传统统计学的大数定律,即当量测量的数目趋近于无穷大时,估计值以概率为1逼近于真值。而实际系统中量测量的数目有限,有时甚至是小样本,此时传统状态估计的评价指标和估计精度没有理论上的保证。针对这种情况,引入不确定理论体系下不确定测度概念,阐述了在状态估计中不确定测度与测量不确定度和量测误差的区别与联系;进一步在不确定理论体系下,重新给出了正常测点、异常测点、测点正常率的定义,并提出考虑正常率和量测量偏离真值程度的新的状态估计结果评价指标,证明了其合理性。

配电网安全域的维度16-22

摘要：提出了配电网安全域（DSSR）维度的概念及计算方法。首先,给出了DSSR维度的定义,综合考虑了DSSR边界约束个数及变量个数。其次,提出了一种基于主变压器联络关系向量的DSSR维度计算方法,该方法通过定义主变压器间的联络关系向量来体现网络结构特征,无需列写安全域表达式就能得到边界约束数及各约束中的变量数。最后,通过算例验证所提出的方法,初步分析得到了DSSR维度与配电网的关系,并归纳了边界数量取极值的条件。研究发现：对于不同规模的配电网,DSSR维度的大小受主变压器、馈线及分段开关数量的影响;对于规模相同的配电网,DSSR维度也可能不同,主要受主变压器间馈线联络方式的影响。提出的DSSR维度概念能严格地描述DSSR及对应的N-1安全性问题的规模,为DSSR安全理论提供了必要的基础。

含柔性软开关的有源配电网故障恢复策略23-31

摘要：随着智能配电网的发展,新型的电力电子装置柔性软开关（SOP）替代配电网中传统的联络开关（TC）,可增加配电网运行控制的灵活性。分析了含SOP的有源配电网正常运行和故障情况下的SOP控制模式。对于配电网中部分失电区域由于严重故障致使无法通过联络开关连接到端电源的情况,文中将该失电区域称为失联侧子网,将其余可以通过联络开关与上级网络相连的区域称为联网侧子网,并据此提出了由SOP和分布式电源协同供电的故障恢复策略。该策略考虑了联网侧子网的转供能力,可为失联侧子网恢复运行提供相应的约束。通过设定SOP为Vf控制模式,以总失电负荷加权值最小、脱离主网分布式电源最少,以及网络损耗最小为目标函数,建立了含SOP的配电网故障恢复模型,优化变量为联络开关状态及SOP的出口电压,采用混沌蚁群联合优化算法进行求解。采用含SOP的单回IEEE 33节点系统、手拉手双回IEEE 33节点系统作为测试算例,从恢复策略和负荷波动适应性两个层面验证了所提故障恢复策略的有效性,仿真结果表明该恢复策略不仅能实现配电网失联侧最大恢复供电,还能保证配电网联网侧的正常运行。

含电动汽车充电负荷的交直流混合微电网规划32-38

摘要：目前分布式电源和家用电动汽车接入量越来越大,而负荷容量的增长和负荷种类的增多使得原有交流微电网已经不能支撑新增负荷需求,建立能够满足多种需求的新型微电网系统势在必行。围绕包含风电、光伏、储能电池和电动汽车的交直流混合微电网系统的优化配置问题,建立了考虑综合约束条件下含电动汽车有序充电的交直流混合微电网多目标规划模型：以降低优化配置成本和减小负荷波动为目标,应用CPLEX优化软件求解。算例比较了含电动汽车的交直流混合微电网与交流微电网优化配置的差异,研究了电动汽车有序充电以及新建交直流混合微电网与原微电网交互对优化配置的影响,验证了所提出方法的合理性和有效性。

电动汽车充电站有序充电调度的分散式优化39-46

摘要：大量电动汽车无序充电会给电力系统尤其是配电系统的安全与经济运行带来影响甚至挑战。针对集中式优化与控制方法的不足和固定电价策略的缺陷,基于拉格朗日松弛法,将传统的电动汽车充电站有序充电调度集中式优化问题分解为N个子问题（N为需充电电动汽车数量）,提出了有序充电调度的分散式优化策略。优化模型以充电站收益最大为目标函数,考虑了用户用电需求、充电时间、变压器容量等约束和充电站分时电价策略。为验证所提方法的有效性,采用蒙特卡洛法模拟电动汽车充电需求,对采用集中式优化和分散式优化策略的有序充电和无序充电情形,以及充电站售电固定电价和分时电价模式下的充电站收益、削峰填谷效果、计算效率等进行仿真计算和分析。结果表明,所提方法相比于无序充电及充电站固定电价策略,可显著提高收益;相比于集中式优化,计算效率更高;充电站采用售电分时电价虽有“填谷”效果,但平抑负荷波动效果并不十分理想。

售电公司购售电业务决策与风险评估47-54

摘要：购售电业务的决策和风险评估是售电公司适应电力市场的关键。为丰富售电公司购售电业务,在中长期加现货交易的市场模式下,对售电公司可能的购售电业务进行分类,组合得到不同购售电业务模式。采用场景法对模型中的现货价格和用电需求等风险随机变量进行模拟,以条件风险利润作为风险评估指标,以售电公司风险和预期收益综合效用最大化为目标,建立购售电业务综合决策与风险评估模型。探究在不同购售电业务模式下不同因素对购售电业务决策和风险水平影响。算例选取了3种购售电业务模式进行分析。模式1分析了售电公司的风险偏好和不同类型的售电合同对售电公司购售电行为以及风险的影响,初步验证了模型的有效性。模式2和模式3在模式1购售电业务模式的基础上,分别引入可再生能源中长期购电业务和储能租用业务,评估其单位成本和规模对售电公司购售电决策和风险的影响。

基于相对值法和Hurst指数的电网停电事故自相关性分析55-60

摘要：为从宏观和全局角度揭示中国电网停电事故的内在动力学机理,分析了中国电网停电事故的相关性。首先,基于相对值法并结合R/S方法对中国电网1981—2014年停电事故损失负荷序列进行了相关性分析,指出了中国电网的停电事故损失负荷序列具有强的长程相关性,对其相关性方向进行了判定,并依据Hurst指数大小对其相关性程度进行了有效量度。然后,随着时间的推移,分析了中国电网停电事故损失负荷相关性的变化情况,揭示了中国电网停电事故损失负荷正相关性会越来越强、相关性程度会越来越高的规律。最后,在宏观层面上,预测出中国电网未来几年的大停电事故的损失负荷绝对值有继续增大的趋势,而损失负荷相对值有继续减小的趋势。

计及元胞发展程度的空间负荷预测方法61-67

摘要：针对分类负荷在不同元胞内发展程度不同导致元胞负荷分布不均衡,从而影响空间负荷预测结果精度的问题,提出一种计及元胞发展程度的空间负荷预测方法。首先建立电力地理信息系统（GIS）,在电力GIS中生成元胞,并整合基础信息,其中包括用地信息、10kV馈线的供电范围及分类负荷数据。其次求出总分类负荷密度的饱和值,再结合生长曲线揭示总分类负荷密度的发展规律。然后找到当前年各元胞内分类负荷密度在总分类负荷发展规律曲线上的位置,即为各元胞内分类负荷密度的发展程度。最后根据当前年元胞内各分类负荷密度的发展程度,结合总分类负荷密度发展规律曲线,确定目标年各元胞内分类负荷密度,再乘以元胞中每类负荷所对应的面积实现对元胞负荷值的预测。实例分析表明了该方法的正确性和有效性。

基于低阶频率响应模型的双馈风电机组下垂系数修正方法68-73

摘要：在频率下垂控制期间,由于减载备用曲线运行点会随转子转速变化而发生偏移,造成双馈风电机组实际贡献的一次调频能力低于设定期望值。为了解决这一问题,首先根据小信号分析理论建立了由双馈风电机组与火电机组构成的分布式系统低阶频率响应模型。然后利用该模型分别推导出评估双馈风电机组实际与期望一次调频能力的量化计算式,提出将设定的下垂系数乘以一个缩小因子后,可使双馈风电机组贡献出期望一次调频能力。最后选用某实际分布式系统对提出的下垂系数修正方法进行了有效性验证,仿真结果表明,当双馈风电机组采用所述方法进行下垂系数修正后,不仅能使系统准稳态频率偏差达到期望水平,还进一步改善了系统最大频率偏差。

电力系统自动化杂志研制与开发

配电网30°相角差线路不停电转供的解决方案及关键分析74-81

摘要：针对现实存在相当数量的配电网30°相角差线路的不停电转供难题,提出快速合解环以最大限度缩短环流持续时间、以断路器组顺序控制应对断路器解环拒动问题的解决方案。以实际网络为案例,首先,对故障和正常状态下30°相角差系统的环流特性进行了分析,得出了避免在系统最大运行方式下进行合解环操作则可以不考虑电动效应的结论。其次,对电网主设备热效应的环流允许持续时间、计及故障场景且不影响继电保护的环流越限最大持续时间进行了计算,两者小者可作为断路器组顺序控制的环流持续最大时间限制。然后,揭示了合环点两侧电压合环角、合解环间隔时间需要配合,才能得到最小合环电流。最后,对合解环的操作过电压影响进行了仿真论证,从而为基于高速通信和顺序控制的合解环自动化解决方案提供了关键计算支撑,并得到了试点成功案例验证。

高压配电网负荷转供中的开关动作时序判定策略82-90

摘要：转供开关操作时序问题是对高压配电网负荷转供的进一步研究,对系统的可靠供电和系统安全具有切实影响。分析了各转供模式,并在开关操作原则的基础上提出了一种转供风险评估方法,由此建立了与传统旅行商问题中距离矩阵相类似的风险量度矩阵。在时序求解上,采用蚁群算法并结合求解对象的特点和要求对其进行了相应调整。采用某城市局部高压配电网负荷转供算例,求解得到了适用于不同情景的开关时序方案,通过与枚举法和经验法的对比,验证了所提方法的有效性。

暂态功角弱稳定模式辨识及其协调紧急控制策略91-97

摘要：针对电网发展过程中可能出现的复杂暂态功角失稳现象,提出了用于系统安全稳定分析和控制的暂态功角弱稳定模式的概念及其辨识方法,解析了紧急控制导致弱稳定模式演化为主导失稳模式的机理及其近似必要条件。在理论分析的基础上,提出了基于系统暂态稳定约束转化的紧急控制数学模型,进而设计了基于动态灵敏度指标的启发式协调紧急控制策略计算方法,提升了紧急控制算法对于处理复杂暂态失稳情况的适应性,实现了统筹系统暂态功角多个弱稳定模式的自动协调控制。基于实际电网的算例验证了所提紧急控制负效应机理及策略搜索算法的有效性。

值集法在大电网鲁棒稳定分析中的实现及与μ方法比较98-104

摘要：值集法是基于特征多项式的图形化分析方法,能够分析不确定参数对系统稳定性的影响。文中介绍了值集法在大规模电力系统中的实现方法,包括大数处理、内存优化、降阶效果的评估与调整以及鲁棒D稳定性的应用等,这些对于值集法的实际使用至关重要。此外,还从鲁棒稳定性判断、稳定裕度计算、参数作用分析、保守程度、计算速度等方面对值集法和电力系统常用的结构奇异值（μ）方法进行了比较。最后,以华北电网方式数据为例介绍了值集法在大规模系统中的实现方法,并将值集法与μ方法的结果进行了比较,体现了两种方法的特点。

基于频率响应法的发电机低励限制与PSS协调控制105-110

摘要：低励限制器（UEL）作为励磁系统的限制环节对系统稳定性有重要影响,但由于UEL参数设置不合理,UEL动作后恶化了电力系统稳定器（PSS）提供正向阻尼的作用,导致机组出现振荡甚至解列的严重故障在电网实际运行中多次发生。文中基于扩展Heffron-Phillips模型,从理论上推导出励磁系统加入PSS和UEL的简化模型,采用频率响应法,画出励磁系统分别加入PSS与UEL的开环传递函数的波特图,分析UEL与PSS的作用频段,并给出具体的UEL参数设置方案,方案可以使UEL与PSS协调配合。以云南电网数据为例,在PSASP和MATLAB仿真软件下建立单机—无穷大模型验证理论分析的正确性。仿真结果表明：采用频率响应法对UEL进行参数整定后,UEL动作不影响PSS的输出效果,二者可以协调配合以确保系统的稳态运行。

高压碳纤维复合芯导线输电线路热过载运行的风险评估方法111-117

摘要：在负荷紧张或紧急调度等情况下,高压输电线路的输电容量易被过度提升,造成导线热过载运行风险。然而,当前钢芯铝绞线输电线路热过载风险评估方法不能直接用于碳纤维复合芯导线（ACCC）输电线路,因此无法充分挖掘该类倍容量导线的输电能力,同时也降低了线路的投资回报率,限制了ACCC输电技术的发展。为此,文中提出了一种高压ACCC输电线路热过载运行的风险评估方法。该方法首先通过热平衡原理和热电类比理论建立ACCC热路模型,并依据离线实验及多目标优化方法辨识模型参数;之后,通过线路在线测量数据,结合马尔可夫链方法对环境热阻序列进行随机模拟,并以此获得不同电流等级下的导线超温概率,进而实现导线过载风险的在线评估。以国产ACCC为对象,相关实验结果验证了所提方法的有效性。

无通信互联线储能系统的直流母线协调控制策略118-124

摘要：针对无通信互联线的储能系统如何在不增加系统成本和复杂度的前提下维持直流母线功率平衡及电压稳定,提出了一种直流母线协调控制策略,DC/AC变流器采用定直流电压或定交流电压控制,两台DC/DC变换器采用包含电池充放电控制的改进型二阶直流电压偏差控制。通过对系统典型工况的分析,说明了系统中各个装置是如何协调工作的。搭建了微网实验平台对所提出的控制策略进行了实验验证,实验结果证明了该控制策略的有效性和实用性。

动态调整转子撬棒阻值的双馈风电机组低电压穿越方法125-131

摘要：双馈感应发电机（DFIG）等大型电力电子发电设备接入电网,改变了电力系统源端的暂态特性。在系统故障下,为保证DFIG不脱网运行,常采用转子撬棒保护电路完成低电压穿越（LVRT）。DFIG的暂态特性与故障发生时刻和故障程度有关,传统固定阻值的撬棒电路很难保证不同故障下的LVRT。从时域角度推导了撬棒投入后的暂态转子电流表达式,并提出了基于动态调整转子撬棒阻值的DFIG的LVRT方案,制定了转子撬棒自适应控制策略及阻值整定方法。仿真分析了不同电压跌落深度下所提方案的LVRT特性。结果表明,所提方法不仅能够满足不同电压跌落深度下的转子电流和直流母线电压,而且降低了撬棒投入次数及时间。