电力系统自动化杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

电力系统自动化 2018年第17期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志环球瞭望

英国电力辅助服务市场短期运行备用服务机制及启示1-8

摘要：电力市场的改革与建设,给辅助服务机制的制定与发展带来了挑战,在此过程中需要参考借鉴国外辅助服务市场的经验。目前英国独立于能量市场的辅助服务市场机制较符合中国电力市场当前情况。文中重点介绍了英国辅助服务市场中的短期运行备用（STOR）服务的运行与补偿机制,为中国电力辅助服务市场的发展和建设提供参考。

电力系统自动化杂志学术研究

微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化策略9-17

摘要：微网是一种能够灵活容纳可再生能源发电的小型电力系统,一般具有高比例的可再生能源渗透率和利用率,具备孤岛运行能力。随着含高比例可再生能源发电的微网的容量逐渐增大,其作为黑启动电源为大停电后电力系统中待恢复机组提供启动功率的潜力得到越来越普遍的认可。在此背景下,对微网作为黑启动电源时的电力网架重构优化问题开展研究。首先,分析了含高比例可再生能源微网作为黑启动电源的优势及其可行性。然后,以最大化恢复系统的发电量和最小化微网内的负荷损失量为目标构建计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型,并基于节点重要度和路径恢复时间构建综合路径评价指标以优化待恢复机组的恢复路径。最后,以新英格兰10机39节点系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。

并网统一潮流控制器影响系统机电振荡模式的阻尼转矩分析18-24

摘要：区别于传统统一潮流控制器（UPFC）的附加阻尼控制,从UPFC的电压源换流器的控制特性角度,研究并网UPFC对系统机电振荡模式的动态影响。并网UPFC能够改变系统潮流分布,并与电力系统发生动态交互。UPFC影响系统机电模式主要有两个方面：一是UPFC调节系统潮流分布,影响系统机电模式;二是UPFC与系统同步机之间的动态交互作用影响系统机电模式。新建立的一种含UPFC的多机电力系统＂闭环控制系统＂型线性化状态空间模型,该模型将UPFC在电力系统中视为多输入—多输出的＂功率—电压＂型反馈控制器。在所提出该模型的基础上,应用阻尼转矩分析理论量化分析了UPFC与系统的动态交互作用对电力系统机电振荡模式的影响。采用经典的新英格兰10机算例系统,详细分析了UPFC稳态潮流调节、UPFC控制系统动态特性对系统机电模式的影响。非线性仿真验证了所得结论的正确性。

海上风电场经VSC-HVDC并网的次同步振荡与抑制25-33

摘要：基于电压源换流器的柔性直流（VSC-HVDC）输电技术已经成为远距离海上风电场接入系统的理想解决方案,由于海上风电机组采用大型风力涡轮机,导致轴系各质块的弹性系数相比传统内陆风电机组有所增大,当海上风电场经VSC-HVDC并网时,将引发两种次同步振荡：风电机组轴系扭振、风电机组与VSC-HVDC换流器控制装置之间相互作用引发的次同步振荡。针对此问题,文中建立海上双馈风电场经VSC-HVDC并网的小信号模型,利用参与因子辨识出轴系扭振和装置间相互作用两种振荡模式以及与之相对应的强相关状态变量;在此基础上,通过特征值分析法绘制根轨迹曲线,进一步分析强相关状态变量参数变化对系统电气阻尼特性的影响;基于信号测试法提出了一种附加阻尼控制的双馈风电机组附加励磁阻尼控制器与柔性直流输电系统次同步阻尼控制器协同抑制措施,并通过DIgSILENT/PowerFactory仿真验证了协同抑制方法的有效性。

电网电压骤降恢复对双馈风电机组连锁脱网的影响34-41

摘要：针对风电低/高电压连锁脱网问题,建立了考虑电网电压骤降恢复阶段的暂态数学模型并对其动态特性进行了分析,详细剖析了该阶段对连锁脱网中高电压穿越过程的影响。电压骤降过程中将会产生定子磁链自由分量,而该分量是考虑电网电压骤降恢复阶段的关键因素。因此,以定子磁链自由分量为切入点,推导出了考虑该阶段的定、转子电流表达式,详细分析并量化了该阶段产生的定子磁链自由分量及不同的故障参数对高电压穿越过程的影响。最后,仿真验证表明了推导的定、转子电流表达式的合理性和暂态模型的正确性。

基于功率跟踪曲线切换的变速风电机组虚拟惯量控制42-48

摘要：提出一种基于功率跟踪曲线切换的变速风电机组虚拟惯量控制方法：在电网正常时,风电机组接近最大功率跟踪曲线工作并储存动能;当电力系统频率发生跌落时,风电机组切换至另一近最大功率跟踪曲线工作,并释放转子动能。采用次优曲线切换机制可极大削弱惯量响应过程中原控制系统外环对df/dt前馈控制环节的抵消作用,提高惯量响应的动态性能。通过合理选择次优功率跟踪曲线,可减少因惯量控制导致的风能利用效率的降低。仿真中所选取的次优功率跟踪曲线可保证风电机组在惯量控制过程中,捕获的风功率始终不低于最大跟踪功率的98%。

双馈风机等效惯性时间常数计算及转差率反馈惯量控制策略49-57

摘要：通过对并网的双馈风电机组实施惯量控制可以使其在电网频率变化时提供有功功率短时支撑,以改善电网频率偏差。在分析双馈风电机组的数学模型及其控制策略的基础上,建立了含惯量控制的双馈风电机组的简化数学模型,通过计算等效惯性时间常数,对双馈风电机组惯量响应能力进行定量表征,提出将转差率控制应用于矢量控制框架的基于转差率反馈的双馈风电机组惯量控制方法。基于DIgSILENT搭建仿真模型,仿真对比分析表明：转差率反馈惯量控制环节能够在电网负荷波动时减小频率偏差,且转速恢复快,不造成频率的二次跌落。

基于自适应虚拟阻抗的虚拟同步机功率解耦控制策略58-66

摘要：伴随着分布式能源渗透率的提高,电力系统中同步发电机的装机比例逐渐减小,电力系统的稳定性日益受到挑战,其稳定性分析方法与提高措施均亟待研究。虚拟同步机（VSG）能够在一定程度上为系统提供惯性和阻尼,被视为提高系统稳定性的重要措施。然而,VSG通常接入中低压配电网,不仅呈阻感特性的线路阻抗会造成功率耦合,而且功角过大也会造成功率解耦控制困难。文中分析了线路阻抗及功角所造成的功率耦合机理,并通过建立VSG并网时功率与频率的响应模型,发现有功功率的大幅度增加或电网频率下降都会造成功角变大、无功功率控制出现显著偏离的情况,为此提出了基于自适应虚拟阻抗的VSG功率解耦控制策略。最后,利用PSCAD/EMTDC搭建VSG并网模型,验证了所提出解耦控制策略的正确性与有效性。

考虑发用电双侧不确定性的电力系统鲁棒模糊经济调度67-75

摘要：风电和需求响应的双侧不确定性会对电力系统经济调度产生重要的影响。首先,利用模糊理论对分时电价下不确定负荷进行了拟合,利用鲁棒理论构建了风电的不确定集,同时考虑双侧不确定性建立了鲁棒模糊数学模型,并根据其等价确定转化思想对模型进行求解。然后,建立了电力系统鲁棒模糊多目标调度模型,其中多目标包括碳交易成本最小的低碳目标和综合经济成本最小的经济目标。采用内点法多约束条件处理策略改进多目标细菌群体趋药性算法,利用此算法求解模型并获得目标函数最优解。最后,以经典的IEEE 10节点系统和一个风电场为例进行仿真研究,验证所提模型的可行性和优越性。

有源配电网的安全距离与安全分析方法76-86

摘要：提出了有源配电网的安全距离与安全分析方法。首先,提出了状态距离的概念,并建立了按方向和长短分类的有源配电网安全距离概念族。其次,提出了有源配电网中各类安全距离的计算方法,考虑了安全距离不存在或无穷大的情况,且能求解正、反向潮流边界的安全距离。再次,提出了基于状态安全距离排序的安全分析方法,得到最危险和最安全的方向及代价最小的安全控制方案;分析结果还包括越界边界、越界点、位移以及垂向轴向越界方向、正反向越界模式等丰富信息。最后,通过算例验证了所提方法。文中发展完善了配电网安全距离这一重要概念,越界分析方法也丰富了现有安全分析内容。

计及低频采样用电量信号的电器运行情况识别方法87-95

摘要：电器运行情况识别是负荷分解的一个重要研究方面。为克服低频采样下功率信号信息量低的问题,将用电量信号引入用于电器运行情况识别。首先基于用电量信号,估计采样点间有功功率曲线走势,重构负荷总有功功率信号。再结合人们用电习惯确立电器设备运行应满足的约束条件,利用整数规划法对重构的总有功功率信号进行电器运行情况识别。数值模拟结果表明,与不考虑用电量信号的算法相比,所提算法能在一定程度上复原电器设备在采样间隔内的投切动作,对于电器运行情况识别准确率更高。

多电源并联运行的效率优化控制方法96-103

摘要：目前,由多个电源并联运行所构成的大容量电源系统,多采用的是均流控制策略来实现其内部多个电源单体间的负荷分配。均流控制虽然可以提高电源系统运行的可靠性,但是由于各个电源单体效率特性的差异,致使电源系统在运行过程中的总体效率无法达到最优,造成了能源的浪费。以效率优化为目标的复合式负荷分配控制策略,在动态调节过程中,利用均流技术确保安全运行,在稳态运行时,通过对负荷分配方案的优化,可以实现电源系统的总体效率最优控制,进而提升电源系统的运行性能。

MMC型柔性直流输电系统三次谐波注入调制策略的可行性104-110

摘要：介绍了模块化多电平换流器的基本工作原理和三次谐波注入调制策略实现方式,理论分析了三次谐波注入调制策略对换流器接地方式的要求,该调制策略只适用于直流侧接地方式的柔性直流换流器。此外,还分析了三次谐波注入调制策略对子模块电容电压波动以及桥臂电流有效值和峰值的影响,该调制策略会在子模块电压中引入较小的三、四次谐波,大幅度减小基波幅值,从而导致其波动范围变小,有助于提高换流阀电压安全裕度;同时,还会减小桥臂电流有效值和峰值,有利于提高换流阀电流安全裕度。最后搭建了RTDS仿真模型并验证了理论分析的正确性。

电力系统自动化杂志研制与开发

基于电源灵活性裕度的含风电电力系统多源协调调度方法111-119

摘要：多种类型电源协调互济是平抑风电随机波动、提高风电接纳能力的有效手段。从电源灵活性供需平衡的角度提出了电源上调和下调灵活性裕度指标,以优化分配有限的灵活性资源来应对大规模风电接入后带来的不利影响,并以此为约束构建了污染物排放总量最小的风水气火多源协调优化模型。基于分层求解的思想,将模型分解为风电、水电、气电、火电4个优化调度层,并提出了集成变尺度优化方法、改进的日启停调峰运行方法和耦合启发式机组组合的改进粒子群优化算法的总体求解框架,实现了多种电源的分层优化协调。某省级电网短期调度的模拟运行结果表明,该方法在保证风电完全消纳的同时,有效降低了系统的备用冗余和污染物排放水平。

微网逆变器的VSG转动惯量和阻尼系数自适应控制120-126

摘要：近年来随着微网及分布式发电的快速发展,适用于微网并离网运行的虚拟同步发电机（VSG）控制技术被提出。VSG在下垂控制的基础上进一步模拟了同步发电机的转动惯量和阻尼系数。和下垂控制相比,VSG的响应特性得到了进一步的提高,但无法同时保证频率和功率的动态调节性能。针对该问题,对VSG离网工况下的输出频率和并网工况下的输出功率进行了自适应控制。首先,做出不同转动惯量和阻尼系数下的有功环根轨迹,并结合VSG转子机械方程分析转动惯量和阻尼系数对系统的影响,通过建立转动惯量和阻尼系数的自适应函数关系来对VSG实现自适应控制。最后在MATLAB/Simulink中搭建容量为20kVA的VSG自适应控制模型,并搭建了20kVA容量的VSG实验平台,仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性和正确性。

基波—谐波双通路并行感应耦合电能传输系统的电磁耦合机构127-133

摘要：为解决现有基波—谐波双通路并行感应耦合电能传输（ICPT）系统研究采用双通路电磁耦合机构分离式设计导致体积较大、抗偏移特性较差等问题,提出了一种双通路正交DD电磁耦合机构,可实现基波能量通路与谐波能量通路电磁解耦。首先,对该电磁耦合机构的解耦机理进行分析,并利用Maxwell仿真软件对其结构参数进行优化分析,同时给出了优化设计方案,之后对双通路正交DD电磁耦合机构的横向和纵向偏移度进行分析,最终搭建系统实验平台对理论分析进行验证。实验结果表明,该电磁耦合机构发生横向或纵向偏移时,均可实现基波能量通路与谐波能量通路两通路之间的电磁解耦,验证了该电磁耦合机构的可行性与抗偏移特性。

感应耦合电能传输系统中能量与信号反向同步传输技术134-139

摘要：针对感应耦合电能传输（ICPT）系统电能与信号同步传输方法中信号反向传输的优化问题,在深入分析已有文献的基础上,采用信号并联注入、串联拾取的能量信号反向同步传输拓扑,并提出其参数设计方法。该拓扑充分将ICPT系统的谐振电感考虑到载波信号发射电路中,增强信号发射强度;通过LC谐振回路的选频滤波及放大作用提升信号接收强度;同时,基于交流阻抗分析法对拓扑参数进行了建模分析和优化设计。最后,通过仿真和实验验证了拓扑及参数设计方法的可靠性与有效性。

基于行波传播路径的不等长双回线路单端行波测距140-147

摘要：由于雷击引起的闪络故障电流行波的初始行波幅值较大并且伴随着大量的振荡,而反映故障位置行波（故障点反射波和对端母线反射波）的幅值远小于故障初始行波的幅值,故在同一观测尺度上,难以辨识出故障行波性质;同时,在现场实际中,不存在完全等长的双回线路。基于此,分析了不等长双回线路于故障回线和健全回线量测端两个坐标轴上观测到的行波波头于时间轴的分布特点,提出了采用故障线路量测端和非故障线路量测端两个尺度上联合观测和辨识故障行波性质的方法,并采用同一观测端的故障线路和健全线路各自检测到一次属于它自己电流互感器所观测的故障初始行波波到时刻,实现了不等长双回线路故障测距。大量实测数据表明,于故障线路量测端和非故障线路量测端两个尺度上联合观测,特别是雷击闪络故障,能够可靠和正确地辨识故障行波的性质,实现不等长双回线路的可靠精确测距。