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电网技术 2017年第08期杂志 文档列表

电网技术杂志直流输电与直流电网

中欧高压直流电网技术论坛综述2407-2416

摘要：高压柔性直流输电和直流电网技术是解决可再生能源并网和大规模远距离传输最有效的方案之一。2015年9月7日和8日,在CIGRE（国际大电网会议）和中国电机工程学会的大力支持下和柏诚集团英国分公司（WSP｜Parsons Brinckerhoff）的协助下,全球能源互联网研究院在英国伯明翰举行了为期两天的高压柔性直流输电和直流电网高峰技术论坛,邀请了欧洲和中国学术界、工业界直流输电和直流电网领域的40余位资深科研专家和决策者。本次论坛旨在通过对话,交流和探讨本领域的关键性问题、前沿技术以及未来发展方向。论坛期间,与会者展示了各自相关项目的实施、最新进展和成果。与此同时还对该领域现存的技术挑战和未来研究方向进行了广泛的讨论。该文从技术角度概述了与会者在高压柔性直流输电和直流电网技术领域的最新进展和成果,综述了本次论坛在柔性直流输电和直流电网领域所讨论的一些主要技术,介绍了参会的部分国际著名直流输电设备主要生产商的研发动态,根据论坛的讨论环节总结归纳了在高压柔性直流输电和直流电网领域所存在的挑战。

应用于南澳多端柔性直流工程中的高压直流断路器关键技术参数研究2417-2422

摘要：针对在±160k V南澳多端柔性直流输电工程加装2台机械式高压直流断路器进行了研究。首先提出了2台直流断路器的安装方案及意义,分析了机械式高压直流断路器的拓扑及工作原理。然后利用PSCAD/EMTDC建立了含2台机械式高压直流断路器的南澳直流系统仿真模型;通过仿真分析,发现双极短路故障时,为避免过流,在直流断路器开断故障电流前换流器应暂时闭锁;仿真设定机械式高压直流断路器开断时间为5ms,得到了其暂态恢复电压、开断电流、避雷器吸收能量等关键技术参数;研究了开断时间分散性、一台直流断路器故障时对直流断路器参数的影响;最后给出了机械式高压直流断路器关键参数选型的建议。

受端分层特高压直流阀区保护优化策略2423-2428

摘要：受端分层特高压直流受端高低压阀组接入不同电压等级的交流电网,为了提高设备可用率和减少在交流系统故障引起的功率损失,提出了换相失败预测控制的联动机制减小换相失败发生的概率。基于交流系统基波负序电压幅值的阀组谐波保护,在某个交流系统发生不对称故障时能退出相应阀组,保证另一阀组能继续运行。三相对称故障时利用阀组欠压保护作为后备保护。并在此基础上提出了分级多层次的保护动作策略,达到提高设备的可用率和减少功率损失的目的。理论分析和实时数字仿真（real time digital simulator,RTDS）试验验证了文中所提策略的正确性和可行性。

含VSC-HVDC的交直流系统电压稳定分析与控制2429-2435

摘要：针对含柔性直流输电（voltage source converter-high voltage direct current,VSC-HVDC）的交直流系统电压稳定性问题,开发出一种适用于含VSC-HVDC的交直流系统连续潮流程序,以负荷裕度指标分析VSC-HVDC系统有功功率传输方向、有功功率传输容量及换流站与交流系统无功功率交换量的变化对系统电压稳定性的影响。进而利用系统电压崩溃点处雅可比矩阵,推导出系统负荷裕度对VSC-HVDC有功功率控制参数和无功功率控制参数的灵敏度,并基于该灵敏度提出一种适用于改善系统电压稳定性的VSC-HVDC调控策略。最后,将所提方法应用于修改的68节点和IEEE118节点交直流系统,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

混合双馈入直流输电系统中LCC-HVDC对VSC-HVDC系统强度的影响2436-2442

摘要：为了准确评估混合多馈入直流系统中电压源换流器型高压直流（voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC）的受端系统强度,对VSC-HVDC的有效短路比进行研究。第一,建立了含有VSC和LCC的混合双馈入直流输电系统的小信号模型,基于该模型提出了LCC的运行阻抗的基本概念和计算方法;第二,结合LCC的运行阻抗,提出了混合多馈入直流输电系统中VSCHVDC有效短路比的计算方法,并分析了计及LCC-HVDC影响时VSC-HVDC的功率运行极限;第三,利用建立的小信号模型,研究了VSC控制器参数对其功率运行极限的影响。通过基于PSCAD/EMTDC的仿真分析,验证了相关结论的正确性。

MMC-HVDC系统冗余容错模型预测控制2443-2454

摘要：当模块化多电平换流器柔性直流（modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC）输电系统子模块发生故障时,上、下桥臂处于不对称运行状态,此时会导致上、下桥臂子模块输出电压之和不均衡,造成换流器内部环流不仅含有二倍频负序分量,还增加了基频分量,导致直流侧电流波动。基于MMC桥臂子模块不对称运行时平均开关函数,阐述了上下桥臂子模块数目不对称运行时子模块数量不对称所在相上、下桥臂子模块输出电压之和,以及桥臂电流基频分量与桥臂正常运行子模块数量、环流直流分量和二倍频分量之间的关系。提出一种MMC-HVDC系统冗余容错模型预测控制策略,在实现交流电流跟踪、子模块电容电压均衡的同时,可以实现故障时对环流基频和二倍频成分的抑制,使正常运行子模块电压维持在给定值附近,维持直流侧电流稳定。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

不对称电网电压下VSC-HVDC模型预测直接功率控制2455-2461

摘要：不对称电网电压下采用传统定义的瞬时有功和无功实现直接功率控制时,会产生较多的电流谐波,导致交流电流波形发生严重的畸变。为此,引入新型无功代替传统无功。对比了分别采用传统无功和新型无功时的区别,并定性分析了采用传统无功产生电流谐波的原因。基于有功和新型无功建立了三电平电压源换流器高压直流输电（high voltage direct current transmission based on voltage source converter,VSC-HVDC）功率模型,提出模型预测直接功率控制策略（model predictive direct power control,MPDPC）,实现了不对称电网电压下有功和新型无功波动的有效抑制和直流侧电容电压平衡,并保证了良好的电流波形质量。基于新型无功的MPDPC可以适应对称和不对称电网电压,实现了功率的直接控制,避免了电压、电流的正负序分解和功率补偿策略。在PSCAD/EMTDC中搭建两端三电平VSC-HVDC仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性和有效性。

电网技术杂志电力市场

基于风险节点电价的互联系统分散协同调度方法2462-2468

摘要：互联电网的能量管理是当今能源互联网建设中的一个重要研究课题。为反映电力系统的运行风险水平,通过在传统节点电价（locational marginal price,LMP）中引入一项简化的风险价格,提出一种改进的风险节点电价模型（risk-based LMP,RLMP）,并基于电力市场双边交易机制下区域系统的产消属性,设计了无需上级调度中心参与的互联电力系统分散协同风险调度框架。各区域调度中心对其辖区实行分散自治调度,保证区域电网在指定风险水平约束下的经济运行。相邻区域调度中心进而通过协同机制调整联络线传输功率,以实现互联电力系统经济效益的最大化。最后,仿真算例验证了所提RLMP模型与分散协同算法的有效性。结果表明,上述方法可提升互联电力系统的调度的灵活性,并控制系统运行风险。

多微电网参与下的配电侧电力市场竞价博弈方法2469-2476

摘要：随着售电侧市场改革的不断深入,研究多个微电网运营商参与下的配电侧市场交易和竞价机制具有重要意义。针对该问题,提出了一种双层优化方法：底层优化以配电市场运营商购电成本最小为目标,考虑系统的节点电压约束和支路潮流约束等,采用跟踪中心轨迹内点法求解系统的经济调度模型,实现市场的出清;上层优化以最大化微电网运营商收益为目标,采用遗传算法确定微电网运营商在联盟和不联盟两种环境下的最优竞价策略。在双层优化方法的基础上,基于完全信息下的动态博弈方法,确定市场的纳什均衡点。最终在IEEE 33节点配电系统算例中对所提出的方法进行了仿真验证,并进一步分析了微电网运营商提供无功辅助服务下各市场主体的利益分配问题。

基于信息互动的分布式可再生能源多交易竞价模型2477-2484

摘要：如何以市场化手段灵活解决配电网分布式能源的消纳,激励多方自主参与,已成为主动配电网商业模式研究的重要方向,适应多方分散决策的交易竞价模型是其中的关键。利用多建模技术构建了分布式可再生能源交易市场信息流和能量流的互动框架,设计了各参与主体交易信息的市场交互机制。各为提升市场竞争力,将市场信息分为电价信息、状态信息、交易信息、时间信息4类分析处理。利用信息修正模型对已生成的常规报价进行优化,依据交易结果调整各类信息影响因子,构建了源-储-荷的信息修正竞价模型,实现了竞价策略优化。算例中从参与主体、交易对象策略、市场模式3个维度对信息修正竞价模型的经济性和通用性进行了验证。

基于合作博弈论的常规能源与新能源发电权置换交易模式研究2485-2490

摘要：随着西北地区新能源的快速发展,电网消纳能力不足与外送通道缺乏导致西北地区弃风弃光现象十分严重。针对西北地区新能源丰富而又消纳有限的现状,促进新能源的消纳已经迫在眉睫。基于合作博弈论设计了常规能源与新能源发电权置换交易模式,分析了合作博弈前后各方主体的收益变化情况,并通过案例测算对等分分配、按容分配和Shapley值3种分配策略结果的MDP（modified disruption propensity）指标值进行比较,结果发现采用Shapley值分配策略可达到利益均衡,实现多方共赢。该发电权置换交易模式不仅可以缓解西北地区严重的弃风弃光现象,而且能够为促进新能源的消纳以及发电权置换交易提供科学的依据。

“高比例可再生能源并网”专栏征稿启事2490-2490

摘要：大力发展可再生能源,实现能源生产的清洁化转型,是能源可持续发展的重要途径。近十年来,我国可再生能源发展迅猛,目前已经成为世界上风电和光伏装机容量最大的国家。2030—2050年,我国可再生能源的发电量占比达30%以上,＂高比例可再生能源并网＂将成为未来电力系统的重要特征。由此必须研究高比例可再生能源并网对电力系统形态演化的影响机理、

电网技术杂志电力系统

强直弱交的定义、内涵与形式及其应对措施2491-2498

摘要：交直流混联电网中,交流与直流既相互支撑,同时也相互耦合交互作用,2者结构发展的均衡态势,将会深刻影响电网运行特性。当前,我国电网已基本形成特高压交直流混联新格局,电力工程界与学术界对其呈现出的新特性取得广泛共识,并高度概括为＂强直弱交＂特性。然而,目前尚缺乏对强直弱交的系统性论述。为此,在回顾交直流电网发展历程的基础上,提出了强直弱交的定义,剖析并阐释了其内涵,指明强直弱交的主要表现形式及其对电网安全稳定运行的威胁。在此基础上,为保障强直弱交型混联电网安全运行,从稳定标准修编完善、交直流混联电网协调发展以及构建大电网安全综合防御体系等3个方面,提出了应对措施的建议。

“支撑新能源跨区输送的新型电网技术”专题征稿启事2498-2498

摘要：我国风电、光伏发电等新能源发展势头迅猛。根据我国电力发展＂十三五＂规划（2016—2020年）,到2020年,全国风电装机达到2.1亿k W以上,太阳能发电1.1亿k W以上。我国风电81%分布在＂三北＂地区,太阳能发电50%分布在西部省份。由于＂三北＂地区负荷规模偏小,消纳空间有限,因此集中开发的部分新能源需要跨区输送。＂十三五＂期间,依托电力外送通道,

电力系统功角失稳与局部感应电动机失稳相互影响机理分析2499-2505

摘要：在电力系统负荷中,感应电动机负荷占有很高的比例,其动态响应直接影响着系统稳定特性。电压失稳会引起感应电动机堵转失稳,因此部分观点将感应电动机失稳等同于暂态电压失稳。通过理论分析发现,电压失稳并非诱发感应电动机失稳的唯一因素,暂态过程期间发电机群的功角摆动同样具有较大影响。当电力系统受到扰动冲击后,暂态不平衡能量在机群摇摆过程中被系统消纳,机群功角摆开造成系统等效戴维南电势降低,直接影响负荷感应电动机电磁转矩,可能造成自身速度失稳。通过实际电网算例验证了理论研究的准确性。因此,运行人员应当全面研究系统的电源分布、网架结构和负荷特性,预判系统真正面临的风险点,采取对应的安全稳定防范措施,保障电网的安全稳定运行。

用于电网安全校正的传输线切换策略研究综述2506-2513

摘要：在传统的电力系统调度与运行控制中,电网拓扑结构通常被认为是固定不变的。然而,近年来的研究表明,传输线路切换可以作为系统发生故障之后的一种有效的安全校正手段。传输线切换操作有可能在无需影响发电出力与负荷供给的前提下快速消除电网中的线路潮流过载,将系统校正到安全运行状态,与传统校正手段相比具有响应速度快、经济性好的优点。系统阐述了基于传输线切换的电网安全校正决策问题的数学模型和求解方法,总结了国内外相关研究现状,并分析了该问题在研究和应用中亟需解决的若干关键点。最后对基于传输线切换的安全校正策略的应用前景,尤其是在包含大规模可再生能源的电网的安全高效运行中可能发挥的重要作用进行了分析和展望。

基于特征椭球和支持向量机复合映射的暂态稳定预测模型2514-2520

摘要：针对电力系统暂态稳定预测问题,提出基于特征椭球理论（characteristic ellipsoid,CELL）和支持向量机（support vector machine,SVM）复合映射的方法。通过采集系统受扰后的同步相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）量测数据,将其映射至多维样本空间中生成特征椭球。椭球形态的变化能反映出受扰系统在稳定与失稳场景下不同的动态行为,从而识别出系统的暂态稳定性。以包含了系统暂态过程信息的椭球几何属性,如体积、偏心率、中心点、体积变化率等,构造支持向量机评估模型的输入特征,训练所得支持向量机模型能够实现电力系统暂态稳定在线预测。该方法以椭球的动态变化作为暂态稳定判据,利用较少的量测数据就能为暂态稳定识别提供足够的信息量,同时保证较高的准确率。通过IEEE 39节点系统和我国西南某省级区域输电系统的算例测试,验证了方法的可行性和有效性。

基于矩阵对角化的电磁暂态时间并行计算方法2521-2527

摘要：为提高电力系统电磁暂态数值计算的效率,在采用经典的临界阻尼调整算法的基础上,利用系数矩阵的实特征值分解即矩阵对角化方法,提出了一类新的电磁暂态时间并行计算方法。对线性微分系统或非线性微分系统,所提算法均可以实现精确的时间解耦并行计算。算例测试结果表明：所提出的算法具有很好的并行性,可以获得有效的加速比,因而可以显著提高电力系统电磁暂态数值仿真计算的效率及实时性。