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电网技术 2018年第01期杂志 文档列表

电网技术杂志特约专稿

柔性直流与直流电网仿真技术研究1-11

摘要：模型等效性高、仿真规模大、实时化以及计算资源需求小,一直是电力系统仿真技术的发展目标。讨论了柔性直流及直流电网的特点,结合实际工程经验,从运行特性、等效建模、数值计算以及控制系统试验等方面对柔性直流和直流电网的仿真技术进行研究。在上述研究的基础上,指出柔性直流与直流电网仿真技术的发展方向是具有多时间尺度、多速率建模与变步长计算能力的数字仿真,以及具有全功能极控/阀控实验能力的功率型数模混合仿真。

电网技术杂志直流输电与直流电网

直流电网联网设备与控制策略研究综述12-24

摘要：直流电网的控制策略是保证其稳定运行的关键,而联网设备是实现其控制策略的主体。相对于多端直流系统,直流电网拓扑结构和电力电子设备的复杂度提高,这对其控制策略提出了新的要求。首先归纳了直流电网的定义并给出典型拓扑,分析了直流电网各联网设备的功能,并总结了直流电网的技术特点,由此提出对其控制策略的要求。然后结合直流电网联网设备的特性,分别总结了直流电网基本控制策略、潮流优化控制策略和故障控制策略等关键问题的国内外研究进展。最后在此基础上提出了直流电网控制策略方面亟待研究的一些问题,为未来的研究工作提供参考。

基于广域量测的多直流馈入/馈出电网稳态频率控制策略研究25-33

摘要：针对多回高压直流馈入、馈出电网,提出了一种基于广域量测数据的系统扰动后稳态频率预测算法,该算法对系统发电机调速器方程、负荷静态模型方程和系统网络方程进行线性化处理,同时考虑到多回高压直流的紧急功率支援量,能快速预测出系统扰动后的稳态频率。针对预测结果,该文设计了基于多回高压直流的最优频率稳定控制策略,该策略利用非线性优化方法,考虑了本区域电网各节点电压稳定约束以及各互联电网频率波动约束,能快速得到各条直流参与系统频率稳定调节的最优紧急直流功率支援量。最后在机电暂态软件PSS/E中,以改进的IEEE 50机系统为例,通过仿真分析,对该文方法的预测结果以及优化结果进行对比验证,证明了所提出方法的正确性和有效性。

多端柔性直流接入对交流系统功角稳定性的影响34-40

摘要：针对多端柔性直流电网（multi terminal direct current network based on voltage source converter,VSC-MTDC）接入对交流电力系统小干扰功角稳定性影响的问题。通过建立交直流混联系统的线性化互联模型,采用分解的思想得到了VSC-MTDC接入主要在2个方面影响交流系统小干扰功角稳定性：一是改变了交流系统的潮流,二是与交流系统的动态交互作用。采用阻尼转矩分析的结果表明：交直流系统之间动态交互的影响一般很小,直流系统接入主要是改变了交流系统的潮流,可等效为恒功率源进行研究。针对＂潮流＂部分的影响,进一步分解为直流电网的注入功率和接入地点2个部分,提出并研究了以下2个猜测：1）输入功率变化等效于发电机出力改变,二者对交流系统小干扰功角稳定性的影响是一致的;2）直流电网接入地点在平衡机附近时对交流系统小干扰功角稳定性造成的影响是较小的。以新英格兰系统为例,通过计算和仿真演示验证了上述猜测,并可借此避免多端柔性直流电网接入对交流电力系统小干扰功角稳定性的不利影响。

直流微电网DC/DC双向换流器时间-状态协调最优控制41-47

摘要：高比例新能源接入的直流微电网已经成为研究的热点之一。针对直流母线电压控制问题,首先基于反馈线性化的方法对DC/DC双向换流器在升压和降压两种工作模式下分别进行了非线性建模,并分析了非线性系统一阶零动态的稳定性。然后针对所建立的非线性数学模型,提出了一种应用于DC/DC双向换流器的时间-状态协调最优控制策略。该控制策略分别选取时间最短和二次性能最优为性能指标,设计了时间最优控制器和最优状态调节器。为进一步实现两种控制器间互补协调,基于模糊控制理论引入自适应权重系数,以协调两种控制器间分配的比例,从而实现兼顾状态转移时间和状态调节过程双重优化目标的目的。最后,在MATLAB/SIMULINK中搭建了直流微电网仿真模型,验证了所提控制策略的有效性和可行性。

直流微网接地方式及新型保护原理48-55

摘要：伴随着新能源的推广和直流负荷的普及,直流微网因其具有提高分布式电源消纳效率的天然优势,契合未来电网环境清洁化、运行智能化的发展趋势,受到了广泛的关注和研究。在有关直流微网的众多研究方向中,接地方式的选取决定了接地故障特征,从而影响到保护方案的选择与整定,但学术界对直流微网接地的研究仍处于起步阶段。作者将通过对比多种接地方式的优缺点、应用价值、经济性等因素,选择最优的接地方案,在此基础上,设计在大过渡电阻接地故障的情景下仍能可靠动作的保护判据,并通过电阻限流器的接入消除保护死区。最后将设计一种横联保护原理,分析该保护方案在各种网络结构和不同故障位置时的适用性,并通过仿真验证保护方案的有效性。

直流固态变压器控制技术研究56-64

摘要：为解决作为中压直流配网与低压直流微网互联设备的直流固态变压器（DC solid state transformer,DCSST）子模块均压均流问题,同时实现微网直流母线电压的稳定控制及灵活双向功率运行能力,提出了一种以DCSST输出电压稳定为主控制环,输入电压均衡为附加控制环的双环解耦控制策略。针对其输入串联输出并联（input-series output-parallel,ISOP）结构及隔离型双向DC/DC变换器（isolated bidirectional DC/DC converter,IBDC）移相控制原理,对DCSST进行统一建模,并通过对其小信号线性模型及传递函数的推导,分析了两控制环路之间的解耦条件。仿真与实验结果表明,在所提出的控制策略以及控制参数下,DCSST双向功率运行时输出电压稳定与输入电压均衡控制效果良好,同时,各IBDC模块采用交错控制可有效减小输出电流纹波。

基于试验数据的6250A换流阀逆向校核分析65-71

摘要：±800k V/6250A特高压直流输电工程输电电流从5000A提升至6250A对换流阀关键零部件的热特性、电气特性等均提出了新的要求,给换流阀关键零部件的研制带来巨大的挑战。为保证6250A换流阀满足直流工程设计要求,提出了一种基于试验数据的6250A换流阀逆向校核方法。通过试验数据建立换流阀关键元器件电气仿真模型,保证模型的精确性;同时,开展组件研发试验,重点考核了在最严酷工况下换流阀所有性能是否具备充足的设计裕度;最后通过仿真和试验结果对比,逆向校核6250A换流阀可靠性,保证了直流工程顺利实施。

混合式高压直流断路器型式试验及其等效性评价72-78

摘要：混合式高压直流断路器型式试验的目的是检验断路器的功能性是否满足设计要求。混合式高压直流断路器型式试验设计及试验等效性评价原则展开研究。首先基于断路器工作原理和运行工况并通过断路器PSCAD/EMTDC器件级运行数字仿真模型解析了分断过程和换流过程相关应力特性和影响因子,然后在应力分析的基础上提出了断路器型式试验关键项目,最后提取了混合式高压直流断路器型式试验等效性评价方法的核心,即具备工程实践意义的断路器应力等同关键参数。文中建立了基于整机应力和部件应力核心参数以及核心参数之间独立性和相关性联系的等效性评价方法,该方法能够正确评估断路器型式试验的等效性。

电网技术杂志电力市场

边缘计算在电力需求响应业务中的应用展望79-87

摘要：电力自动需求响应业务的快速发展,引入了大量的智能终端,在云端进行集中式管理对IT基础设施提出了过高的要求。提出了一种将边缘计算技术应用于自动需求响应业务的设想,并基于欧洲电信标准化协会提出的边缘计算框架,依据IEC 62939智能电网用户接口的标准划分,设计了自动需求响应边缘计算（automated demand response edge computing,ADR-EC）节点的分层架构模型。分别给出了ADR-EC节点的功能层、信息层、通信层设计方案及应用示例,最后结合自动需求响应业务的发展剖析了未来边缘计算大规模应用所面临的问题与挑战。

考虑多种用户价格机制下的综合型能源售电公司购电竞价策略88-95

摘要：自新一轮电力市场改革以来,售电公司在国内迅速兴起,而其如何参与电力市场竞价购电获取最大利润成为核心问题之一。结合能源互联替代背景,研究了多种用户价格机制下的综合型能源售电公司参与市场竞价购电的策略问题。首先介绍了综合型能源售电公司的结构、运作、对用户实行的售电价格机制和其参与电力市场竞价的流程;然后研究了参与电力市场竞价购电过程中的重要部分：综合型能源售电公司支付函数的模型,为获得其最优竞价策略奠定基础;最后运用粒子群算法对算例进行仿真求解,分析了各种用户价格机制、能源替代模式与竞价策略之间的关系,得出综合型能源售电公司参与市场竞价购电的最优策略。

基于不确定性测度的居民小区电动汽车充电分时电价制定策略96-102

摘要：针对电力市场条件下,电动汽车响应分时电价的不确定性而导致的居民负荷随机波动加剧等问题,提出了基于不确定性测度的居民小区电动汽车充电定价策略。首先,引入价格弹性系数定量描述考虑电动汽车对分时电价的响应概率,建立电动汽车充电负荷动态概率模型。其次,引入熵和越限概率对负荷动态概率波动进行测度,在保证居民小区变压器期望过载时间不越限的前提下,以电动汽车商的期望收益最大为目标建立定价策略模型。再次,采用双层粒子群优化算法对定价策略进行优化求解。最后,以某居民小区为例进行仿真研究,结果表明,所提出的定价策略不仅能保证商收益的增加,而且能够有效减小居民小区内各时段变压器过载运行的风险,降低居民小区内总负荷波动的不确定性。

基于风火网非合作博弈的电力市场均衡模型103-109

摘要：以市场的手段调整能源结构,从供给侧寻求风电消纳的有效解决方案,已经成为国内外学者的共识,而保障各参与方的合法利益,提高风电消纳积极性,是方案能否落实的关键。构建了基于纳什均衡的风火网三方非合作博弈模型,详细分析了影响各博弈方效用的主要因素,提出了分散的点模式和链聚的网模式两种交易状态。分析结果表明,电网公司收取风火交易的服务费用、风电场对富余电量的报价和电网公司对火电厂的协议罚金均会对交易模式产生影响;而政府对风电的补贴、风电场的发电成本和电网公司的平均电成本仅会影响风、火电厂和电网公司的效用值,并不会影响三方博弈纳什均衡点的分布。

风电商与DR聚合商联营对电力市场竞争的影响110-116

摘要：风电出力具有较强的随机波动性,风电与储能、需求响应（demand response,DR）等资源联营有助于缓解风电并网对电网的不利影响。基于寡头竞争博弈理论,研究风电商与DR聚合商合作联营参与电力市场竞争对市场均衡结果的影响。采用场景削减技术计入风速不确定性,建立了考虑风电商和DR聚合商联营参与电力市场竞争的多时段随机均衡模型。算例分析验证了模型的有效性和合理性,并表明与无DR资源情况相比,风电商与DR联营时倾向于在电价较高时段增加投标电力,而在电价较低时段减少投标电力,从而可以减轻市场电价的波动。同时风电商与DR联营有助于减少风电商的投标出力偏差,且风电商与DR聚合商都会有动机通过合作联营参与市场竞争。

新电改背景下基于多属性决策的电力客户评估和选择研究117-125

摘要：在售电侧放开背景下和售电市场的巨大利润的驱动下,售电主体之间竞争异常激烈,如何科学地指导售电主体选择优质客户、降低运营风险,从而推动售电市场健康、有序发展是亟待解决的问题。为此,提出一种基于多属性决策的电力客户评估模型,首先通过分析电力客户特性和售电主体利益需求构建合理的电力客户评估指标体系;然后根据数据类型特点提出一种层次分析法与改进熵权法相结合的组合赋权方法,综合考虑了专家经验和指标数据的客观信息,解决了不同类型数据信息融合的问题;此外,为了克服逼近理想解排序法存在的逆序和欧式距离计算相对贴近度不合理的缺陷,提出一种包含绝对理想解和＂垂面距离＂的电力客户排序策略,以提高该模型排序的准确性。最后基于产品生命周期理论模拟售电市场的导入、发展和成熟3个阶段,并通过电力客户实际数据进行算例分析,根据算例结果为售电主体在售电市场发展的不同阶段提供电力客户选择建议,验证了评估模型的有效性。

电网技术杂志特高压输电技术

特高压交直流接入下山东断面输电能力提高措施126-132

摘要：近年来在华北电网已建和将要建成多个与山东相关的特高压交直流工程,首先介绍了华北—山东电网输电断面的网络演化与发展进程,研究了山东断面演化发展的各个阶段的输电能力,然后详细研究了各个阶段华北—山东交流断面输电能力的影响因素,主要包括元件热稳约束、输电断面静稳极限、受端电压支撑能力和多馈入短路比等,在此基础上提出了提高山东断面输电能力方法并进行了验证。

特高压直流换流站选相合闸装置现场参数整定及测试方法133-139

摘要：介绍了特高压直流换流站选相合闸装置的基本原理,分析了理想合闸时刻、断路器机构离散特性以及合闸不同期等因素对选相合闸性能的影响。在此基础上,提出了选相合闸装置的整定原则;针对目前特高压直流换流站选相合闸装置还缺乏足够有效现场试验手段和方法的问题,提出了一种通过将继保测试仪输出电压、电流与一次开关、选相合闸装置及站内故障录波装置串联并实际带选相合闸二次控制回路试验的,不需增加硬件成本的选相合闸装置性能及二次回路现场试验方法。祁韶（酒湖）±800k V特高压直流输电工程韶山换流站现场应用表明该方法有效、可行。

±800 kV特高压直流穿墙套管地震模拟振动台试验研究140-146

摘要：特高压直流穿墙套管是换流站中的重要设备。为评估特高压穿墙套管的抗震性能及地震作用下的响应特征,对±800 k V足尺仿真穿墙套管模型进行了地震模拟振动台试验研究。通过白噪声扫频试验获得了套管的动力特性。通过不同地震动输入,研究了穿墙套管在不同地震动和加速度峰值输入下的响应,获得了穿墙套管关键位置的位移、应变及加速度响应。结果表明,在目标峰值地震动作用下,穿墙套管顶端位移及根部应力较大,外套筒与中间导电杆间的相对位移也较大。在对特高压换流站穿墙套管进行抗震设计时,应注意与之相连的母线冗余度以减小母线对套管的牵拉作用,采取措施提高穿墙套管的应力安全系数,优化套管内部结构以限制其导电杆与外套筒的相对位移。