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电网技术 2017年第12期杂志 文档列表

电网技术杂志特约专稿

复杂电网自律协同无功电压优化控制：关键技术与未来展望3741-3749

摘要：自动电压控制（automatic voltage control,AVC）技术对保证电力系统安全、优质、稳定与环保运行意义重大。回顾了自动电压控制技术的发展历史,提出了在大规模复杂电网实施自动电压控制的关键技术挑战,并进一步阐述了应对这些挑战的自律协同思想与电压控制关键技术,包括巨型电网安全与经济协同优化技术、支撑大规模可再生能源可靠接入的自律协同电压控制技术、以及基于自适应架构的递阶协同电压控制方法。最后,结合中国电网的现实需求与变化趋势,对未来自动电压控制技术的发展方向进行了展望。

电网技术杂志国家重点研发计划

基于大数据技术调度端电网模型管理和分析架构3750-3756

摘要：为了实现大运行体系下的共享多标准电网模型的统计和分析,提出了一种应用于调度端的基于大数据技术的电网模型管理和分析的架构。首先分析了大数据存储结构的特点,根据电网模型特点采用文本式结构保存电网模型,设计出结构化的主键值表征电网模型的时间、空间和应用多维度的扩展。然后研究了多源异构电网模型的ETL（extract,transform,load）技术,将调度端电网模型提取转存至分布式大数据平台。采用Map Reduce并行计算框架对模型数据进行分布式计算,为了提高分布式计算的效率,降低I/O消耗,采用索引技术对模型数据进行处理,减少各节点对全表数据进行扫描的次数。最后在调度端图形编辑器中,利用所提出的模型分析技术实现了电网图形模型的搜索,利用热度图实现了大数据搜索结果的可视化展示,并通过实例证明了所提方法的有效性。

基于随机集理论的电力系统运行风险评估3757-3763

摘要：针对电力系统中故障特征和运行信息的不确定性,提出了基于随机集理论的不确定信息的表示与建模方法。该方法考虑元件故障发生的不确定性和负荷波动的随机性,将描述电网元件参数和节点负荷信息的变量转换为其随机集形式。基于随机集扩展准则,通过区间潮流计算将参数的不确定性映射到风险指标的不确定性,并利用随机集的信任测度和似真测度构造风险指标的上下累积概率分布函数。基于证据理论的随机集描述,利用Dempster-Shafer证据组合规则对所有系统状态下获得的基本概率分配（basic probability assignment,BPA）进行融合,获得系统风险水平的一致性描述。IEEE 39算例系统的计算结果证明了该方法的合理性。

柔性配电网的安全域模型3764-3771

摘要：提出了柔性配电网（flexible distribution network,FDN）的安全域模型,并与传统配电网（traditional distribution network,TDN）对比分析。首先,介绍了FDN的概念与特点。其次,分析了FDN正常运行N-0和N-1下的安全约束。再次,提出了FDN的安全域模型以及安全边界方程。最后,通过单联络与多联络电缆网算例验证了本文方法的正确性,对FDN和TDN的N-0域、N-1域以及供电能力进行了对比研究。对比发现：1）FDN能扩大N-0/N-1域,提高正常运行情况下带负载的能力与N-1安全性;2）FDN达到不计及N-1和计及N-1下的最大供电能力工作点相比TDN多很多,使其在实际中更容易实现;3）FDN节点负荷能突破馈线容量限制,具有更大的局部带大负荷能力。同时,通过二维视图观察总结FDN安全域的形状特点及形成机理,并揭示其与柔性闭环特征的内在联系,最终从安全和高效角度分析得出多联络更适合发挥FDN作用的结论。

电动公交车光储充电站日运行随机优化策略3772-3779

摘要：针对电动公交车光储充电站的运行优化问题,建立了以充电站的运行成本最小为目标、考虑光伏出力随机性的多场景日前优化模型,在满足充电需求的条件下,实现储能系统的充放电优化调度并给出日内储能初始荷电状态。在实时运行阶段,根据更新的光伏和充电需求的预测,提出了光储充电站的日内滚动优化策略。所建模型考虑了环境温度对电动公交车充电需求的影响。仿真结果验证了所提日前和日内优化策略的有效性,并分析了充电站配置光伏和储能系统的成本效益。

基于等网损微增率的主动配电网分布式无功优化方法3780-3788

摘要：配电网中分布式电源渗透率的升高和电动汽车的大量接入使得集中优化模式难以满足控制灵活性和供电可靠性的要求。针对主动配电网（active distribution network,ADN）无功优化问题,建立了区内集中式、区间分布式的ADN分区分布式协调控制架构,并基于等网损微增率准则提出了ADN分布式无功优化方法,可以实现全局网损的分区分布式优化,保证系统电压质量和安全运行。所提方法包括无约束情况下的ADN分布式无功优化模型和针对功率电压越限处理的节点网损微增率（incremental rate of network loss,IRL）修正方法,尤其适用于系统规模大、分布式电源渗透率高以及分区数较多的ADN。基于IEEE33节点和69节点的仿真结果表明所提分布式无功优化方法具有较快的收敛速度和较优的全局优化效果,并且可以有效应对局部通信故障,保证ADN供电的可靠性和经济性。

基于RT-LAB的直驱风电场振荡仿真分析技术3789-3796

摘要：直驱风电场并入弱交流电网时会出现振荡等不稳定问题,严重时会导致风电机组脱网、火电机组跳闸等事故。以新疆某地区的直驱风电场为研究对象,以阻抗分析法为依据,对直驱风电机组网侧逆变器进行阻抗理论建模,并在MATLAB中搭建风电机组逆变器并网模型,得到并网数字模型的阻抗来验证理论推导阻抗。最后以单机数字模型为基础,以新疆地区某直驱风电场的框架和参数为建模依据,考虑实时仿真的建模规则,在RT_LAB/MATLAB中搭建一个直驱风电场,依据并网点短路比的概念在直驱风电场和交流电网之间串入一定数值的电感模拟弱交流电网,最终复现出振荡,并简单分析了振荡的产生机理,为后续进一步解决直驱风电场振荡问题提供一种新的思路。

基于长短期记忆网络的风电场发电功率超短期预测3797-3802

摘要：精确的风电场发电功率超短期预测对电力系统的经济调度和安全稳定运行意义重大。为充分利用多数据源中的有效信息来进一步提高风电场超短期发电功率的预测精度,提出了一种基于长短期记忆（long short-term memory,LSTM）网络的多变量风电场超短期发电功率预测方法。该方法首先利用距离分析法筛选出与风电功率相关程度高的变量,进而降低数据的规模和复杂程度。然后利用LSTM网络对多变量时间序列进行动态时间建模,最终实现对风电功率的预测。采用美国加州某风电场的实测数据进行验证,结果表明,文中方法能够有效利用多变量时间序列进行风电场发电功率的超短期预测,较人工神经网络和支持向量机拥有更高的预测精度。

基于随机生产模拟的风电优先调度对发电企业的外部性量化研究3803-3808

摘要：近年来我国风电发展迅速,已成为第三大电源。由于风力发电存在波动性和反调峰等特性,其并网优先调度后,将给传统发电机组带来影响,如运行方式的改变所带来的运行成本和机组寿命的变化等。运用外部性理论并采用随机生产模拟模型,基于IEEE-RTS79系统分析了风电渗透率达到23.5%的大规模风电并网优先调度情景下,风电优先调度给发电企业带来的外部性成本。算例分析表明,风电优先调度对承担基荷的机组带来的负外部性成本较小,但会对其他机组带来显著的负外部性,并且与机组发电的边际成本存在正相关关系。最后的量化结果可为未来的补偿机制设计提供相应的依据,以促进风电在我国市场环境下的健康持续发展。

模块化多电平换流阀运行试验回路电流闭环控制方法研究3809-3815

摘要：模块化多电平换流器在投运前必须通过运行试验来考核其设计是否满足工程要求。根据IEC标准,运行试验需定性和定量地产生实际工况下的电流应力。传统方法主要采用开环控制方式对试验回路电流进行控制,其控制精度和等效性均有待提高。为此,针对H型运行试验拓扑,提出了一种回路中直流电流、基频电流、二倍频电流的闭环控制方法。采用该方法可使上述各电流分量精准快速地跟踪其参考值,从而使运行试验产生的电流应力与实际工况下的电流应力等效。最后,通过仿真与试验验证了所提控制方法的正确性和有效性。

MMC预充电子模块电容电压均衡特性仿真建模3816-3823

摘要：模块化多电平换流器在预充电阶段会出现子模块电压分布不均的现象,严重时会导致子模块旁路,进而影响系统的正常运行。基于MMC预充电过程子模块电容电压的均衡特性,提出了MMC预充电模型搭建方法。该模型充分考虑实际阀塔各导体结构之间的寄生电容参数,以及子模块取能电源等效电阻参数对子模块电压均衡特性的影响。针对超大规模子模块数量下存在的计算效率低的问题,提出了预充电过程MMC单桥臂等效方法,以及换流阀寄生电容集成降阶方法。结合实际工程参数,通过仿真结果与实测数据的对比,验证了所提模型的正确性和有效性。在此基础上,进一步仿真分析了阀塔寄生电容、取能电源等效电阻、子模块均压电阻等参数对子模块电压均衡特性的影响规律,可为工程设计提供参考依据。

基于线性自抗扰的微电网平滑切换控制策略3824-3831

摘要：实现微电网并网/孤岛运行模式平滑切换是保证微电网安全可靠运行的前提。提出了基于线性自抗扰控制（linear active disturbance rejection control,LADRC）技术的微电网运行模式平滑切换控制策略。以主从结构的微电网为研究对象,将主控单元电压外环控制器设计为LADRC控制器,采用扩张状态观测器（extended state observer,ESO）对扩张状态（未知过程扰动、系统未建模摄动及dq轴通道耦合）进行在线实时估计,并将扰动估计主动补偿于主控单元的电流内环设定值中,从而达到快速消除扰动、平缓切换过程的效果。推导出一阶LADRC及主控系统的传递函数并进行幅频分析,结果表明所提方案具有良好的设定值跟踪性能和扰动抑制性能。动态仿真结果表明,所提控制策略能够有效平滑微网由并网切换至孤网模式产生的暂态振荡,同时对从控部分的扰动具有较好的鲁棒性,并且算法简单、调试容易。

半波长输电线路短路故障后的故障方向特性3832-3838

摘要：半波长交流输电作为超远距离输电技术受到广泛关注。半波长交流输电线路的故障特征与传统输电线路不同,原有的方向元件应用到半波长交流输电线路时需要重新研究。通过理论推导和仿真分析,研究了半波长线路发生故障后,稳态工频量、故障突变量和故障行波量表征的故障方向特性。与常规输电线路相比,半波长线路反向故障时,稳态工频量（零序量）和故障突变量的电压电流相位差不再位于（45°,90°）之间。此外,用故障行波量表征半波长线路故障后的故障方向时,不能像常规输电线路一样采用几十上百kHz的频带,而应该用相对较低的频带。研究结果表明稳态工频量、故障突变量和故障行波量基本上仍可以表示半波长线路故障后的故障方向,不过在具体的故障方向特性上不同于常规输电线路,为方向元件应用于半波长输电线路奠定基础。

HVDC阳极饱和电抗器阻尼弹性体降振降噪试验研究3839-3845

摘要：高压直流输电换流阀中由阳极饱和电抗器引起的振动噪声问题直接关系到系统的稳定运行和环境友好性,目前对阳极饱和电抗器的阻尼弹性体降振降噪研究较为匮乏。以锦屏—苏南±800k V/4750A高压直流输电工程使用的阳极饱和电抗器为试验对象,取出阳极饱和电抗器中一对铁心并缠绕激励线圈,测量了一对铁心在不同激励下的振动噪声。同时为降低铁心的噪声,对铁心加装阻尼弹性体降噪,并采用相同的激励对阳极饱和电抗器铁心的振动噪声进行测量,分析比较测量结果,得出阻尼弹性体对铁心的降振降噪效果十分明显。此研究结果对阳极饱和电抗器以及高频设备降振降噪研究具有参考价值。

电网技术杂志直流输电与直流电网

基于直流输电无功控制的多直流馈出电网交流系统过电压最优抑制策略3846-3853

摘要：为解决多直流集中外送电网在单回直流故障期间交流电网出现的过电压问题,提出了一种基于高压直流输电无功控制的过电压最优抑制策略。对直流输电系统外送功率受阻时交流系统过电压的机理进行了研究。研究表明,在直流输电系统换相失败或线路故障重启期间,换流器消耗无功明显减少,在交流侧滤波器切除之前,交流系统无功严重过剩,导致换流站交流母线出现较为明显的电压抬升,甚至出现过电压。基于该机理提出了过电压抑制策略,该策略在单回直流故障期间,短时提升近区健全直流逆变侧关断角γ及直流电流指令,在保持健全直流外送功率不变的基础上,增加整流侧换流器的无功消耗,从而抑制过电压的策略。基于最优控制器的设计方法,给出了过电压抑制环节的设计过程及实施方法。中国西南某双直流馈出电网实际仿真算例验证了该抑制环节的有效性。

适用于含大量子模块的MMC快速电容电压均衡策略3854-3861

摘要：对于含大量子模块的模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）而言,基于实时排序的传统电容电压均衡策略计算量大,降低了控制器的响应特性。为此,提出一种寻k值均衡方法,根据五分化中项的中项原则,确定处于投入和切除零界状态的模块电压大小,通过一轮比较处理从而获得需要投入和切除的模块编号信息,避免每个控制周期对桥臂模块电压的全排序操作且不会降低电容电压的控制精度。进一步,对寻k值均衡方法设定最大模块电压偏差允许值,减少器件不必要的反复投切。最后在PSCAD/EMTDC中搭建MMC模型,仿真结果表明所提出的改进策略能够以较低的计算量实现电压均衡,提高仿真运行速度,设定最大电压偏差允许值能够显著降低器件开关频率。

基于开关函数的LCC-HVDC换流站动态模型及小干扰稳定性3862-3868

摘要：研究了电网换相换流器高压直流输电（line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC）的控制系统参数对其小干扰稳定性的影响。基于LCC-HVDC换流站的开关函数模型,建立了LCC系统换流站、交流系统以及控制系统的小干扰动态模型,并将其与PSCAD/EMTDC中的电磁暂态仿真结果进行对比,验证了小干扰模型的正确性。然后,采用特征值分析方法,研究了锁相环（phase-locked loop,PLL）增益系数和定关断角控制参数对LCC系统振荡模态、阻尼特性、参与因子和可行稳定运行区域的影响,该研究结果可以为LCC-HVDC换流站相关控制参数的选取提供依据。

换流变压器励磁涌流的特殊性分析3869-3875

摘要：近几年换流变压器空载合闸产生的励磁涌流影响了直流输电系统的安全稳定性。换流变压器由于漏抗高且运行方式特殊,其励磁涌流较特殊。为分析换流变压器空充产生的励磁涌流与普通电力变压器产生的励磁涌流的不同,从换流变压器的基本特性、励磁曲线、绕组结构、运行方式以及有载调压等角度分析了换流变压器励磁涌流的特殊性,并提出了相应的运行建议。分析表明,相较于普通电力变压器的励磁涌流,换流变压器励磁涌流的幅值更高,衰减更慢,二次谐波幅值高、占比小,且受分接头档位的影响。同时,还分析了特高压直流输电工程换流变压器投切顺序对励磁涌流的影响,并提出运行建议。