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 2019年第12期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志学术研究

基于轨迹模式空间解耦及模式能量序列的振荡分析:(一)理论基础1-10

摘要：针对电力系统振荡行为的分析,揭示互补群群际能量观点与特征频率正弦幅值观点的异同,严格证明两者在哈密顿单机无穷大系统中的一致性。但非线性因素则可能在线性化分析中引入大误差,而时变因素及饱和等本质非线性因素还可能使平衡点特征根方法完全失效。为了克服这些困难,从实际受扰轨迹的互补群群际能量的观点出发,描述了复杂受扰系统的振荡特性。多机系统轨迹可以通过互补群惯量中心-相对运动(CCCOI-RM)变换,严格映射为一系列时变单机映象轨迹,并通过各映象系统的振荡能量反映原多机系统的振荡行为,包括多频率的时变非线性振荡。

双馈风电机组虚拟惯量控制对电力系统机电振荡的影响分析11-17

摘要：虚拟惯量控制能使双馈风电机组为电网提供类似同步发电机的调频特性而得到广泛关注,但同时这种有功-频率外特性将不可避免地使双馈风电机组参与到同步发电机的机电振荡模式中,导致系统动态变得更为复杂。为了揭示双馈风电机组中虚拟惯量控制对电力系统机电振荡模式的影响规律,文中建立了基于虚拟惯量控制的双馈风电机组并网系统小信号模型,采用模态分析法分析了虚拟惯量控制相关控制回路(即虚拟惯量模拟环、锁相环和有功控制环)对同步发电机间机电振荡模式的影响规律。基于改进四机两区域系统的研究表明,增大下垂系数和适当增大滤波时间常数能改善系统阻尼,锁相环带宽和功率外环带宽过小将使双馈风电机组有功控制延迟,从而无法提供正向的阻尼转矩,导致系统阻尼减小。

基于一维卷积神经网络的电力系统暂态稳定评估18-26

摘要：系统遭遇暂态故障的过程是随时间发展的过程,基于传统机器学习的暂态稳定评估方法通常难以捕捉其时间维度信息.限制了评估性能的提高。针对该问题,提出了一种基于一维卷积神经网络(1r>CNN)的暂态稳定评估方法。该方法直接面向底层量测数据.凭借其特有的一维卷积和池化运算特性,能自动提取出暂态过程所蕴含的时序特征,从而达到对系统暂态稳定状态准确刻画的目的。设计了一种适用于暂态稳定评估的四卷积层ir>CNN模型,实现了端到端的“时序特征提取+暂态稳定性分类”,并通过调整模型关键参数以提高失稳样本查全率,增强了评估结果的可靠性。新英格兰10机39节点测试系统的仿真实验表明.相较于传统机器学习暂态稳定评估方法,所提方法能以更短的响应时间做出更准确的暂态稳定性判断.满足在线暂态稳定评估准确性与快速性的要求。

计及低频减载动作的最大暂态频率偏移快速估计27-35

摘要：随着大容量远距离高压直流输电工程建设和大规模可再生能源的接入,受端电网频率安全风险增大。针对大容量直流闭锁等可能触发低频减载的严重扰动,文中提出基于机器学习的电力系统最大暂态频率偏移快速估计方法。将问题分解为低频减载响应判断和最大频率偏移估计两个子问题,通过子模型交替求解估计最大暂态频率偏移;基于支持向量回归方法构建最大频率偏移估计子模型,以支持向量机为个体学习器构建基于Bagging集成学习的低频减载响应判断子模型;以运行方式信息和扰动信息为输入,采用ReliefF算法和主成分分析法对输入特征进行选择和提取,降低模型复杂度。以某多直流馈入受端系统为例构建最大暂态频率偏移估计模型,验证所提方法的准确性和适应性。

风储联合发电系统参与频率响应的模型预测控制策略36-43

摘要：储能电池的柔性控制作用使其在参与电网调频方面具有优势.将风电和储能相结合,构成风储联合发电系统参与电网调频,具有协同增效的优势。为此,基于模型预测控制方法,提出风储联合调频策略。该策略在考虑风电场和储能各自约束条件的前提下,通过求解滚动时域最优控制问题协调了两者之间的出力分配,并使用滚动时域估计方法来实时估计电网的有功功率不平衡量,从而可根据更准确的系统状态信息来计算最优控制量。最后对提出的策略进行了仿真分析,结果表明该策略能够提高电网的调频性能。

电网友好型双馈感应发电机的暂态协调控制策略44-50

摘要：以风电运行“电网友好化”为背景,综合考虑电网友好型双馈感应发电机(DFIG)控制策略在应用中的相互影响并提出改进稳定控制策略。以满足并网导则要求的DHG虚拟惯量控制、暂态有功控制与暂态无功控制3种电网友好型DFIG控制策略为对象,首先分析了暂态无功控制与暂态有功控制对于暂态有功给定的影响,其次分析了暂态有功给定对虚拟惯量控制效果的影响,最后分析了虚拟惯量控制对暂态无功控制效果的影响。在考虑以上3种影响的基础上,针对上述电网友好型DFIG控制策略在具体暂态阶段中相互制约的现象,从最终控制效果出发,提出能够同时改善送端系统在短路故障及其恢复过程中的功角稳定,减小故障期间电压跌落深度的综合控制方案,并通过时域仿真验证了影响分析与改进控制的正确性和有效性。

双馈风电机组变系数虚拟惯量优化控制51-59

摘要：传统的变速恒频风力发电机采用电力电子变流器控制,导致机组输出功率与系统频率解耦,使风力机无法响应系统频率变化,降低了系统转动惯量,在分析双馈风力发电机运行特性和虚拟惯量特性的基础上,研究了双馈风力发电机采用虚拟惯量控制的机组转速变化与输出功率的关系,提出了同时考虑调频效益和调频成本的变系数虚拟惯量控制策略。该控制策略分别以调频时双馈风电机组输出功率、转速恢复时间衡量调频效益、调频成本的大小,并采用遗传算法离线计算机组不同运行状态下的调频系数曲线和机组转速变化程度的最优值,以实现机组频率控制系数随机组转速变化而改变。根据计算所得调频系数曲线在MATLAB/Simulink软件平台进行仿真实验,结果表明所提方法能够使双馈风电机组在不同运行状态下响应系统频率变化,并保证机组自身稳定运行。

计及[火用]效率的综合能源系统多目标优化调度方法60-67

摘要：综合考虑综合能源系统(IES)在能效、经济、环境等多目标上的优化调度需求,提出一种IES的多目标优化调度模型及求解方法,以实现多能互补IES的节能减排、经济运行与环境友好调度运行。首先建立了满足IES在能效、经济、环境等方面的优化调度需求的多目标函数模型,并在能效目标函数中引入[火用]效率,实现多能耦合系统的高效、高质量用能;其次建立了适用于多目标优化调度的IES数学模型,并通过模型凸松弛等方法保证模型的凸性,提高问题求解效率;再次建立了多目标优化调度问题帕累托前端的求解及运用方法,利用多目标凸优化问题的标量化方法进行模型转换,从而求解多目标凸优化问题,并提出筛选方法,用于从帕累托前端中筛选得到综合性能较好的调度方案;最后结合贵州省某IES算例仿真,验证了所建立多目标优化调度模型与求解方法在满足区域IES由于多能耦合而带来的多目标调度需求上的可行性。

参与双重市场的区域综合能源系统日前优化调度68-75

摘要：分布式新能源和电负荷等不确定变量是区域综合能源系统(RIES)安全稳定运行面临的巨大挑战之一。根据不确定变量的概率分布,运用场景分析技术生成典型场景拟合次日运行工况及其发生概率。在此基础上考虑不同供能系统间的互补特性.同时参与能量市场和旋转备用市场,建立日前优化调度模型。模型评估RIES各时段备用资源潜力和成本,以调度方案成本和调整成本期望值之和最低为目标函数.制定运行计划和安排备用资源。结合粒子群算法和内点法对模型进行求解。算例表明,该模型通过发挥RIES多能互补优势和合理安排备用资源应对源荷波动,提高了能源供应的经济性和可靠性。

含电-热-气-冷子系统的区域综合能源系统多场景优化调度76-84

摘要：针对当前区域综合能源系统(RIES)研究中未详细考虑含电-热-气-冷子系统(PHGCS)协调运行效果的现状,研究计及能源子系统关键特征变量的RIES多场景优化问题。首先,基于能源集线器概念对以区域混合能源站为核心的能源耦合环节进行能源比例分配建模及分析,分别建立RIES中PHGCS数学模型。然后,提出考虑效率指标最大化、费用指标最小化、排放指标最小化及多目标综合性能指标最优的多场景运行模式,建立在不同负荷结构、多时段、多场景运行模式下的优化分析模型。其次,采用峰谷分时电价机制对RIES整体和分时段性能指标、子系统及耦合环节关键特征变量进行综合分析。最后,通过算例验证了该模型与优化方法的合理性和有效性。

低碳动态电-气最优能流的加速凸分散优化求解85-93

摘要：在综合能源系统背景下,提出一种计及碳交易机制的低碳动态电-气最优能流模型。考虑到气流传输的延迟特性,采用时空偏微分方程精确描述气流动态。此外,该模型引入一种碳交易机制以充分发挥电-气互联系统的经济与低碳效益。为实现电-气互联网络的分散优化并得到一个可靠的高质量解,提出两种内外层相协调的凸分散优化方法—罚凸凹过程(PCCP)-Benders和PCCP-交替方向乘子算法(ADMM)。在此凸分散优化框架下,外层优化基于一种PCCP将非凸气流动态凸化成一个迭代的二阶锥规划,而内层优化分别基于Benders分解和ADMM求解外层PCCP迭代的每一步。最后,通过算例仿真对比分析了上述两种凸分散优化算法的计算性能,并详细分析了碳交易成本对系统运行的影响,所得结果验证了文中模型及算法的有效性。

电动汽车虚拟电厂的多时间尺度响应能力评估模型94-103

摘要：从电动汽车集群运营商的角度,对电动汽车虚拟电厂(EVPP)参与电力系统优化调度时的多时间尺度响应能力进行评估。首先,考虑包含荷电状态与充放电状态在内的电动汽车时序状态,建立了单一和连续时间断面单体电动汽车响应能力模型。在此基础上,提出了包含日前和日内修正的EVPP多时间尺度响应能力评估模型:在日前利用电动汽车状态预测数据对EVPP日前响应能力进行评估;在日内根据一种综合考虑响应时间裕度和荷电状态裕度指标的EVPP调控策略确定具体调控结果.进而对日前响应能力评估结果进行修正,在有效跟踪系统调控目标的同时实现EVPP响应能力动态更新。最后,以包含3种不同交通用途类型的电动汽车集群为例,验证了EVPP多时间尺度响应能力评估模型及调控策略的有效性。

弱中心化的配电网市场交易机制、模型与技术实现104-112

摘要：新一轮电力体制改革的进行推动了双边开放电力市场的发展,新结构下市场成员间的互动行为更加灵活多变。为引导市场成员理性报价,鼓励各成员间开展良性竞争,首先,构建了综合成员利益和系统网损的能量优化模型。其次,提出了弱中心化的新型市场机制,该机制设计了市场交易成员、框架和流程。在市场成员中,配电网系统运营商作为超级用户参与市场的监管工作,并与普通用户共同参与市场出清。普通用户在出清过程中可权衡利弊多次修改自身报价,还原了电力市场自由竞争、分散决策的特性。然后,利用交替方向乘子算法进行市场出清,市场成员间只需传递少量信息即可通过并行计算达到市场均衡,抑制了成本信息不对称引发的恶意报价行为。最后,针对所提交易机制设计了基于区块链技术的以太坊智能合约方案,通过算例和部署在以太坊私有链上的智能合约,验证了所提市场机制的有效性。

可再生能源配额制及绿色证书交易机制设计及仿真113-121

摘要：近期,可再生能源消纳问题已经成为能源低碳转型的主要瓶颈.为解决这一问题,有针对性地在发电侧设计了一种尽量保证绿色证书供需平衡的可再生能源配额制以及其配套的绿色证书交易机制.其中将上期可再生能源发电情况作为设定本期可再生能源单位发电量所获得的绿色证书数的依据之一;将上期化石能源配额完成程度作为设定本期化石能源发电商配额目标的依据之一。根据电力批发市场和绿色证书交易市场的寡头竞争特点.建立多寡头非合作博弈模型,对设计的机制进行模拟仿真。结果表明.设计的机制对促进可再生能源消纳具有显著作用。

电力系统自动化杂志研制与开发

面向能源互联网的多能流综合能量管理系统:设计与应用122-128

摘要：能源互联网是当前国内外学术界和产业界关注的热点和创新方向,其中一个焦点是研制多能流综合能量管理系统(IEMS)。在简要回顾能量管理系统(EMS)发展历程的基础上,设计并研制了面向能源互联网的IEMS,通过多能互补和源网荷储协同,实现安全供能前提下的效益最大化。阐述了所研制的IEMS的主要功能,并通过示例展现了其应用效果,该IEMS系统已经在几个能源互联网的示范项目中得到现场应用。

参数未知情形下线路两端PMU相角差校准方法129-135

摘要：针对量测、时间同步、攻击等造成的部分线路两端实测同步相量测量单元(PMU)数据相角差量测不准的实际问题.文中提出了一种不依赖于线路参数的两端相角差偏差的估计及校准方案。首先,分析了PMU相角误差的来源.并用实例说明了线路两端相角差存在的偏差问题。其次.基于线路正序参数的3T型等值序分量模型,利用两种工况下的量测数据.推导建立了包含相角差偏差信息的数学模型。进一步.利用多点量测和最小二乘给出了相角差偏差的估计方法,可实现线路两端相角差的校准。仿真和实测算例验证了所提方案的有效性以及算法的鲁棒性.线路参数辨识的应用算例还证明了文中方法的工程实用性。

具有鲁棒特性的虚拟同步发电机无功电压环节参数设计136-142

摘要：虚拟同步发电机(VSG)是近年来并网逆变器控制策略研究中的热点.但关于其无功电压环节参数设计的研究目前并不多见。首先,以具有鲁棒特性的VSG为例,建立端电压设定值与其输出电压和无功功率之间的小信号模型。然后,利用增益对比分析实现无功电压环节和有功环节的解耦.得到了2阶形式的VSG无功电压环节数学模型,并借鉴IEEE和IEC推荐的同步发电机励磁系统参数设计依据,实现VSG无功电压环节参数的设计。最后,利用仿真和实验验证了所提方法的正确性与有效性。

直流配电网失压时测量误差对暂态稳定性的影响分析143-149

摘要：直流配电网失压时为恢复电压换流站需输出尽可能多的功率,系统暂态稳定性处于临界状态,易受到测量误差的影响而失稳。为定量分析这种影响,针对计及测量误差的换流站本地控制,研究了电流内环控制精度的削弱和功率外环给出电流参考值的偏移,并据此提出了参考值保留裕度的修正方法,以避免其超出稳定范围。在此基础上,得到了换流站输出功率关于测量误差的灵敏度,用于估算恢复系统电压所需功率的损失。最后,通过PSCAD/EMTDC时域仿真对测量准确度与系统暂态稳定性之间的联系进行了验证,得到了预期的结果。