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电力系统自动化 2018年第18期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志观点

大电网全局监控内涵与关键技术1-7

摘要：从电网自身发展和外部环境变化等方面梳理了电网监视控制所面临的全新挑战,分析了电网监视控制在电网全局态势感知、全局风险防控、多级统一协调控制,以及灵活适应外部环境变化等新需求。针对新挑战和新需求,提出了大电网全局监视控制的新模式,指出其需具备更广阔的监视范围、更多元的监视内容、更强大的实时数据处理能力、更高的数据实时性与一致性等具体内涵。基于＂物理分布、逻辑统一＂理念,设计了全局监控总体框架,并给出了需要进一步研究的关键技术。

电力系统自动化杂志学术研究

基于负荷聚合商业务的空调服务运作模式及控制策略8-16

摘要：空调作为一种可调的柔性负荷,占尖峰负荷比重逐年增大。通过合理的调控引导空调用户参与需求响应,能有效发挥该响应资源的可调潜力与商品价值。为此,提出了一种基于负荷聚合商业务的空调服务运作模式,为用户提供合理的需求响应服务。运作模式包含了服务控制策略以及定价赔偿机制两部分。在分挡方案基础上,服务控制策略充分考虑用户舒适度需求,设置服务状态Ⅰ（选挡）和服务状态Ⅱ（变挡）,以实现分挡模式下对空调可调潜力的充分挖掘;同时,在定价赔偿过程中,定义服务的＂失负荷＂违约事件,并制定指标量化其商品功能,以计入服务的商品属性和用户舒适度差异性,实现与用户的效益分享。最后通过算例对控制策略及效益分享机制进行应用分析,验证了运作模式的可行性与合理性。

基于广义短路比的电力电子多馈入系统小干扰概率稳定评估17-24

摘要：广义短路比是一种反映多电力电子设备互联和交流电网强度对系统振荡影响的静态指标,可用于量化系统的小干扰稳定裕度。新能源发电功率的随机性导致多馈入系统的小干扰稳定裕度呈现出不确定性,为此,提出一种基于广义短路比的电力电子多馈入系统小干扰概率稳定裕度评估方法。首先,将额定运行条件下的广义短路比推广到适用于一般运行条件的广义运行短路比,从而能够量度电力电子设备任意输出功率时的系统小干扰稳定裕度;其次,由于广义运行短路比在数学上对应拓展导纳矩阵的最小特征值,而拓展导纳矩阵元素中包含不确定的输出功率,因此采用矩阵概率D稳定描述系统小干扰概率稳定评估问题;同时为克服在工程实践中获取输出功率准确概率分布的困难,采用期望和方差等部分概率信息来描述系统随机性,在此基础上结合广义矩理论将矩阵概率D稳定转化为易于求解的半定规划问题。最后,通过算例说明所提评估方法的有效性。

基于状态空间的阻抗分析法在次同步振荡中的应用25-32

摘要：随着新能源的大量接入,阻抗分析法在新能源并网次同步振荡中得到了广泛应用,但是针对新能源与火电打捆系统,现有方法在机电耦合的阻抗建模方面仍存在模型适用性问题。为此,提出了一种基于状态空间的阻抗分析法（IMBSM）,将电力系统非电气元件耦合到电气元件的动态特性,以导纳函数的形式统一建模。为配合IMBSM的应用,提出了一种新的串联谐振判据,该判据通过拾取源、网子系统的视在谐振点,计算系统的谐振频率。IMBSM不仅包含了系统特征值等关键信息,并且具有比阻抗扫描法更高的精度。最后,基于IEEE次同步振荡第一标准模型及风火打捆经串补送出系统模型,验证了IMBSM及所提串联谐振判据在次同步振荡分析中的准确性和可行性。

弱电网情况下双馈风电机组改进虚拟感抗控制方法33-40

摘要：当前弱电网条件下双馈风电机组的运行稳定性问题受到广泛关注。在同步旋转坐标系下建立了综合考虑锁相环、转子侧电流环和功率环控制器影响的双馈风电机组等效输入导纳模型。在此基础上,结合广义奈奎斯特稳定判据分析了增大转子侧电感对系统稳定性的提升作用,由此提出在控制器中引入虚拟感抗提高系统稳定性的方法。相对于传统的直接在转子侧电流环中引入虚拟感抗,在设计基于虚拟感抗的控制器时,充分考虑锁相环耦合弱电网扰动对双馈风电机组运行稳定性带来的不利影响,提出了改进的控制方法。通过广义奈奎斯特判据证明了该方法能有效提高弱电网条件下双馈风电机组的运行稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建了1.5 MW的双馈风电机组详细模型,通过仿真验证了所提改进控制器对提高系统稳定性的有效性。

双馈风电机组中频谐波电流建模与分析41-47

摘要：随着风电产业的快速发展与电力电子设备容量的不断提升,双馈风电机组得到了更多应用与装备,其引起的中频段（100~1 000Hz）谐波问题不容忽视。为准确反映双馈风电机组电机内部及其与电网之间谐波的相互影响,需建立可评估双馈风电机组定子侧输出中频谐波电流的等效谐波模型。采用典型矢量控制的双馈风电机组为研究对象,研究了电网背景谐波、脉宽调制死区对双馈风电机组定子侧中频谐波电流的影响机理,建立了包含电网背景谐波、脉宽调制死区并可评估双馈风电机组定子侧中频电流的数学模型。最后,通过3.0 MW双馈风电机组的仿真结果、计算结果和现场测试数据的对比,验证了所建立的双馈风电机组谐波模型的准确性。

应对并补电网下DFIG系统高频谐振的宽频阻抗重塑策略48-56

摘要：并联补偿在电力系统中广泛用于无功补偿及提高电网电压供电质量,当基于双馈式感应发电机（DFIG）的风电机组接入并补电网时,若其阻抗与并补电网阻抗不匹配,则风电机组与电网的互联系统会引发高频谐振,恶化系统运行性能。提出一种基于阻抗重塑技术的DFIG系统高频谐振抑制策略,在分析DFIG机侧和网侧阻抗的基础上,在网侧变流器中引入了基于切比雪夫滤波器的阻抗重塑控制器,对DFIG系统高频段阻抗特性进行宽频域范围重塑,从而避免了已有高频谐振控制策略中的谐振检测环节,改善了目前基于谐振频率检测的谐振抑制策略中存在的在并补度改变时谐振抑制性能下降的问题,提高了DFIG系统对并补电网的适应能力。进而,分析了所提出的谐振抑制策略对基频控制的影响,并对所提DFIG系统高频谐振抑制策略进行了仿真验证。

三相并网逆变器频率耦合机理分析及稳定性判定57-63

摘要：并网逆变器中控制器dq轴结构或参数的不对称会导致系统在静止坐标系下存在两个扰动频率分量相互耦合,这一耦合因素会影响系统的稳定性。文中分析了系统中这两个扰动频率的耦合机理,分别得到了两个耦合频率下的逆变器等效导纳。利用这两个导纳,采用奈奎斯特判据判定了并网逆变器系统的稳定性,相比现有采用广义奈奎斯特判据的方法,稳定性判定过程简单,便于给出系统稳定裕量,指导逆变器控制器设计。实验验证了并网逆变器系统稳定性判定结果的正确性。

利用重复控制跟踪的统一潮流控制器抑制系统强迫振荡方法64-69

摘要：从强迫振荡特性出发,利用线性化状态空间法分析了统一潮流控制器（UPFC）提高系统阻尼从而抑制强迫振荡的机理。设计了适用于抑制强迫振荡的插入式改进重复控制器（PMRC）,并证明其对系统稳态参考值具有良好的跟踪性能。但考虑到PMRC不具备功率输出能力,提出了将功率控制设备UPFC与PMRC结合,并按PMRC跟踪要求输出抑制功率的方法。该方法使UPFC在提高系统阻尼的基础上输出抑制功率,从多角度抑制强迫振荡。仿真表明,所提方法能够有效抑制系统强迫振荡。

高压柔性直流电网分层协同自适应下垂控制70-76

摘要：为实现直流电网的潮流优化及扰动后不平衡功率的合理分配,提出一种直流电网分层协同自适应下垂控制策略。其中,系统控制层基于各站直流电压、有功功率等信息,以直流电网运行中网损和直流电压偏差最小为优化目标,实时分析并优化各站的直流电压、有功功率指令,以实现稳态时直流电网潮流最优;换流站控制层以本地信号为依据,综合考虑各换流站功率裕度以及电压偏差影响,通过实时自适应调整下垂系数,合理分配扰动后直流电网内部的不平衡功率,同时减小直流电压的偏差。系统控制层的指令值优化与换流站控制层的下垂系数优化协同作用,实现直流电网功率的协调控制。以七端直流电网为例的仿真结果验证了所提策略的有效性和优越性。

大电网机电暂态仿真数值收敛性的自动识别和提高77-83

摘要：大电网暂态稳定计算在电压和频率极端变化条件下,时常出现数值仿真振荡现象,迫切需要自动识别并采取必要的措施调整以提高仿真收敛性。为此,文中提出了暂态仿真数值收敛性指标,基于交替求解中各积分步迭代中发电机及其控制系统和动态负荷的输出变量的方差与均值之比,自动识别影响仿真收敛的关键动态元件,并从迭代初值改进、积分步长自动调整、合理的迭代逼近和迭代解选取方面,给出了提高仿真收敛性的方法。采用所述方法对IEEE 14节点系统和实际系统数据进行了暂态仿真数值收敛性指标和关键动态元件确定以及积分步长自动调整,结果验证了该方法的正确性和有效性。

基于拓扑冗余度评估的大型海上风电场集电系统优化84-90

摘要：深远海风电场环境恶劣,集电系统成本高昂,拓扑规划的经济性、可靠性矛盾尤其突出。文中根据深远海风电场的特殊性以及集电系统对可靠性的更高需求,提出集电系统拓扑结构的冗余度定义,建立基于集电系统拓扑冗余度的多目标优化模型,将经济性、可靠性这对矛盾的变量进行最优规划。案例分析以一个大型海上风电场为例,基于拓扑冗余度评估,从全寿命周期成本的角度对其集电系统拓扑结构进行优化。结果表明,拓扑冗余度最优的结构虽然初始成本略高于放射形结构,运行8年后的全寿命周期成本优势明显,可以满足深远海风电场集电系统的工程实际需求。

计及风电时间相关性的鲁棒机组组合91-97

摘要：鲁棒优化是解决大规模新能源接入后电力系统调度的重要手段。相比于基于场景的随机规划、带有风险约束的机组组合等,鲁棒机组组合的结果往往偏于保守。鲁棒优化的保守性直接受到不确定集合的影响。研究了风电预测误差时间相关特点,提出了基于自相关性的时间相关性约束。并利用不确定集合的离散性特点,将该约束近似简化为可以用于实际鲁棒优化问题的线性约束。在列与限制生成（C＆CG）算法的基础上,改进了Bender’s分解后子问题的求解算法,提出了一种适合离散型不确定集合的鲁棒优化求解方法。最后,以真实风电数据进行了大量的仿真实验。结果表明,提出的算法能够在不影响机组组合可靠性的前提下,降低鲁棒优化保守性。

考虑发电集团利益主体协调的风电消纳调度策略98-105

摘要：大规模风电并网的反调峰特性造成系统在负荷低谷时段弃风问题严重,在北方供暖期尤为突出。增强热电联产机组运行的灵活性,提高发电集团参与调峰的积极性,是解决这一问题的方法。提出了考虑发电集团主体协调的两阶段调度策略,将每个发电集团作为独立的利益主体,各自以集团发电煤耗量最小为目标进行调度。针对弃风问题,通过增加储热装置提高发电集团的调峰能力,引入调峰补偿实现发电集团内部自调节、集团间辅助协调的风电消纳策略,减少对其他发电集团出力计划的影响。通过多种调度模式算例对比,所提调度策略能够实现风电消纳功率最大化,保证集团利益,调动发电集团调峰积极性。

即插即用微电网集群分布式优化调度106-113

摘要：在一致性和模型预测控制理论的基础上,提出了一种本地集中优化、全局分布式迭代的分布式优化框架。该框架可以很好地解决大规模的微电网集群（MGC）分布式优化求解问题。在每次迭代中,各个微电网平行地求解对应的子问题,并用求解得出的互联功率不断更新拉格朗日乘法子直至聚合。同时,通过调节惩罚因子的大小,可以控制本地微电网消耗本地分布式能源的程度,以使得MGC具有强的灵活性。尤其地,所提分布式框架可通过调整辅助聚合常数的值实现子微电网的即插即用功能。仿真结果表明,所提方法仅需要少量迭代即可达到全局最优,同时证明了即插即用功能的有效性。

市场环境下考虑主动管理措施的双层综合能源规划方法114-122

摘要：在高渗透可再生能源接入配电网的情况下,随着能源市场的逐步开放,综合能源供应商成为综合能源市场内的一个新型利益主体。基于此,提出了一个考虑区域能源供应商和综合能源管理中心净收益双重最大化的双层规划模型,其上层为综合能源管理中心内的各装置容量规划,下层是对综合能源管理中心购电、气策略的确定。同时模型内考虑了可再生能源出力控制、无功补偿的投切、有载变压器的调节3种主动管理措施及可再生能源出力的时序性。采用猫群优化算法与改进的遗传算法对所提模型完成求解计算,并通过IEEE 33节点配电系统验证了模型的合理性。

电力系统自动化杂志研制与开发

用于电池储能系统的级联式电力电子变压器均衡及协调控制123-130

摘要：针对用于电池储能系统的级联式电力电子变压器,提出基于混合脉宽多电平调制的电池均衡及协调控制策略。级联H桥采用混合脉宽调制可实现子模块功率双向独立调节,该策略利用这一特性对各电池单元进行差异化充放电及荷电状态均衡控制,同时保证系统总功率指令要求及网侧低谐波。为抑制混合脉宽调制时各H桥开关函数非线性时变及网侧功率指令变化引起的直流链电压波动,将整流级开关函数及功率指令作为前馈,提出了隔离双向DC/DC变换器的直流链电压协调控制方法。仿真和实验结果表明,所提控制策略可实现电池荷电状态曲线快速收敛及均衡、双向功率高性能控制以及直流链电压纹波有效抑制。

具有故障隔离能力的新型MMC子模块及混联桥臂拓扑131-135

摘要：针对半桥型模块化多电平换流器不具有直流故障阻断能力,柔性直流输电架空线方案存在较高暂态故障率问题,首先提出了一种三电容钳位型双子模块（TCDSM）拓扑。该拓扑与现有钳位双子模块相比,改善了基于钳位双子单元模块柔性直流输电直流侧短路反向电流故障隔离能力。然后,详细介绍了TCDSM拓扑的工作原理和性能分析,并提出了一种新型混联型桥臂换流站方案。新提出的混联型桥臂方案与钳位双子模块和半桥子模块组成的混联型桥臂方案相比,在不牺牲阻断能力的前提下,运行损耗基本相当,初始建站成本更低,从整体上优化了换流站建设成本。最后,通过仿真和实验结果验证了该拓扑及新型混联型桥臂方案的可行性。