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电网技术 2018年第08期杂志 文档列表

电网技术杂志国家重点研发计划

基于递归量化分析的COA-SVR短期风速混合预测模型2373-2381

摘要：风电规模化并网对电力系统规划与运行的影响日益严重。针对风速波动的随机性和不确定性特点,提出了一种递归量化分析方法。根据风速序列的递归率及确定性组成的联合指标对风速系列的可预测性进行量化评价,利用联合指标优选的重构参数对风速序列进行相空间重构,综合嵌入维度与延迟时间获取预测模型的最佳输入集,构建基于杜鹃优化的支持向量回归模型对风速进行预测。结合实际风电场风速数据,通过对比不同算法的预测结果,对所提方法的准确性和有效性进行验证,同时利用假设检验评估所建预测模型的泛化能力。

基于直流差动保护动作的送端换流器接地故障定位方案2382-2390

摘要：为快速、准确地定位出高压直流输电系统换流器区的接地故障位置,以送端换流器为研究对象,分析了直流差动保护负责动作的换流器区内5种典型接地故障的故障时空特性,同时,考虑换流器区外故障对保护动作的影响,分析了3种可使直流差动保护误动作的区外故障的时空特性;基于此,在考虑保护与控制作用对故障电气特征影响的基础上,利用故障电气特征变异前的数据,设计了不同位置故障的分类判据,进而提出了基于直流差动保护动作的换流器接地故障定位方案。基于CIGRE标准HVDC模型对所提故障定位方案进行了仿真验证,仿真结果验证了该方案的可行性。

计及天气因素相关性的配电网故障风险等级预测方法2391-2398

摘要：配电网风险等级的准确性预测对配电网运行维护具有重要意义。针对配电网故障影响因素众多且冗余性强的问题,提出一种计及天气因素的配电网故障特征选择和故障停电风险等级预测的方法。通过对故障数据的预处理,归纳出18个配电网故障特征,综合考虑故障发生频率、停电时长和缺供电量比例,确定风险等级划分依据;提出改进G-Relief F算法实现对故障特征权重计算和冗余剔除,得到最优故障特征集合;基于Adaboost改进C4.5决策树算法进行配电网故障风险等级预测,挖掘故障停电风险等级与天气因素间的关联关系。通过实际算例分析,验证了所提方法的有效性,可以为配电网风险预控提供有效依据。

电压不平衡条件下VSC-MVDC系统PID加谐振滑模直接功率控制2399-2407

摘要：针对电压不平衡条件下VSC-MVDC系统的控制,提出了基于比例积分微分（proportional-integral-derivative,PID）加谐振（proportional-integral-derivative plus resonant,PIDR）的滑模直接功率控制（sliding mode control direct power control,SMC DPC）策略。推导出一种在保证网侧电流无畸变的条件下对有功和无功纹波幅值之比连续调节的方法。为消除无功纹波对有功输出的影响,提出一种逆向有功纹波注入的策略。应用滑模控制方法设计了包含比例、积分、微分和谐振等控制律的跟踪控制器。其中,谐振控制用于消除有功和无功动态之间耦合对控制性能的影响,有功和无功参考的微分通过简单的代数运算得到。有功和无功纹波控制目标实质相同,对有功采用PIDR而无功采用PID即可实现精确的功率控制。基于SIMULINK/MATLAB平台对一个两端VSC-MVDC系统进行仿真实验,验证了该PIDRSMC DPC策略的有效性。

基于生长-修剪优化RBF神经网络的电能质量扰动分类2408-2415

摘要：针对电能质量扰动分类算法中径向基函数（radial basis function,RBF）神经网络隐层神经元的中心点数量、中心点位置、宽度、输出权值的设置问题,提出一种基于网络生长-修剪算法（GAP）的RBF神经网络电能质量扰动分类算法。首先,建立电能质量扰动模型,采用GAP算法实现对RBF神经网络的结构参数优化,设计相应的电能质量扰动分类算法流程图;其次,利用广义S变换、特征值提取、GAP-RBF神经网络对8种电能质量扰动进行处理。通过仿真分析,验证GAP-RBF神经网络对隐层神经元的参数优化能力,并给出优化算法的参数设定范围;仿真和实验结果表明,与同类算法相比,所提算法在保证分类准确度的前提下减少了隐层神经元的数量,且实现了RBF神经网络的参数自优化和继承式学习。

振荡电流作用下的架空线路温升响应计算2416-2422

摘要：电力系统发生振荡时的导线温升问题长期被忽视,持续的振荡电流会引起导线温升越限,导致线路受损或引发故障。振荡电流作用下的导线温升响应有别于导线稳态温度计算和短路热稳定校核。针对此问题,首先推导了振荡电流的时域表达式;然后以数值积分的方式计算振荡电流产生的焦耳热,利用暂态热平衡方程计算振荡持续期间的导线温升响应过程;最后,通过典型场景的算例分析,验证了所提方法的有效性。结果表明,振荡周期对导线温升响应影响很小,导线温升响应主要受振荡电流幅值、振荡持续时间和线路运行的实况气象环境影响,在高温无风等恶劣气象条件下,导线温度在较短的时间内会超过短时最高允许温度,因此在系统振荡期间,需要合理设置保护振荡闭锁时间或采取线路热保护措施,避免造成线路损坏或引发连锁故障。

一种直驱风电场中换流器控制系统间动态交互引起系统的失稳机理分析2423-2430

摘要：主要分析了换流器控制系统间动态交互对直驱风电场并网系统稳定性的影响。通过构建闭环互联系统模型,其中锁相环环节作为其反馈子系统,研究了开环子系统间动态交互与开、闭环系统模式分析结果间的联系。基于此模型,以期从开环模式谐振角度为直驱风电机组间动态交互,及其引起系统失稳提供一种机理解释。在开环模式谐振条件下,即开环锁相环模式与另一子系统开环模式在复平面上较为接近,因子系统间的强交互作用导致系统阻尼水平降低。最后,通过直驱风电场仿真系统对所提模型和分析方法的有效性进行了验证,并分析了系统运行条件（电网连接强度、风机注入功率）及无功控制结构与参数对开环模式谐振的影响。

电网技术杂志面向园区微网的综合能源系统运行规划关键技术（特约专栏主编 刘敦楠）

面向园区微电网的综合能源系统评价方法2431-2438

摘要：面向园区微电网的建设方向,逐步从＂源-源＂横向多能互补系统向＂源-网-荷-储＂纵向一体化的综合能源系统发展。首先分析了面向园区微电网的综合能源系统组成及其特点,考虑经济、可靠、能耗、环保4个方面的影响因素,建立了面向园区微电网的综合能源系统的指标评价模型。基于层次分析法（analytic hierarchy process,AHP）-改进熵权法确定各项指标的权重赋值,建立VIKOR多准则评价体系。选取某园区作为算例进行灵敏度与比较分析,验证了基于AHP-改进熵权法的VIKOR多准则评价体系评价综合能源系统的正确性与合理性。

计及综合需求响应的商业园区能量枢纽优化运行2439-2447

摘要：针对综合能耗高且增速快的商业园区的多能优化运行问题,首先构建了能实现灵活热电比、含光伏发电和电动汽车的商业园区能量枢纽（energy hub,EH）模型,然后在对园区各元件能量转化详细建模的基础上,计及分时电价及＂冷热电气＂综合需求响应（integrated demand response,IDR）,建立了商业园区总运行成本最小的能量优化运行模型。算例对比分析了园区内设备参与IDR的不同模式以及分时电价拉开比和峰谷电价比对EH调度运行的影响,结果表明：所建立的模型能够协调多种能源的运行,达到降低园区总用能成本和由电网供电的等效负荷峰谷差。

投资开放模式下基于全寿命周期分析的离网型微网投资与优化2448-2455

摘要：从离网型微网在多市场主体参与下可能存在的投资模式展开分析,通过考虑分布式电源全寿命周期内的初始投资、运行维护、设备替换等成本因素和综合收益情况,建立不同投资模式下的离网型微网的全寿命周期成本效益评估模型,并提出了一个基于非合作博弈的最优反应函数法,以求解在投资开放模式下多主体的最佳投资策略,并以一个实际的海岛微网示范项目为例进行了验证分析,以期对微网系统的投资及运营提供参考借鉴。

基于CCHP耦合的电力、天然气区域综合能源系统优化规划2456-2466

摘要：提出了一种基于冷热电联供系统（combined cooling heating and power system,CCHP）耦合的电力、天然气区域综合能源系统（integrated community energy system,ICES）优化规划模型,考虑配电线路、燃气管道的规划和运行,用CCHP作为电—气耦合枢纽,以ICES总投资、运行成本最低为优化目标,进行多阶段规划和多场景分析。通过算例仿真,得到了配电线路、燃气管道的扩容和新建方案以及CCHP的选址定容方案,验证了模型的合理性;相比于传统分供系统（separation production,SP）,采用CCHP作为耦合枢纽的优化模型具有更高的经济性;同时分析了电价、天然气价格对CCHP系统购电量、购气量的影响。

计及电转气技术的区域综合能源系统在线优化方法2467-2476

摘要：针对含电转气技术的综合能源系统,面向供给侧储能/储气设备和需求侧暖通空调等,提出了一种基于李雅普诺夫的事件触发型在线能量优化方法。首先,考虑系统基础负荷、电价、风光发电变化量、负荷需求队列长度和用户舒适度等确立事件触发机制;在此基础上,利用无需预测的李雅普诺夫优化方法对暖通空调进行快速在线调控;最后,根据分配优先级为储能/储气设备分配剩余的新能源电量。仿真结果显示,该在线优化方法通过转移峰值电价时的负荷,能有效降低用户用电成本,提高风光消纳率。在保证用户舒适度的前提下,事件触发机制减少了调度次数,降低空调开关频率。算例分析结果验证了所提模型的合理性和有效性。

基于机会约束规划的能源集线器系统气电购置优化建模2477-2486

摘要：随着能源集线器概念和多能协同互补思想的提出,由能源集线器之间的耦合与联接构成的能源集线器系统,对于共享、互补、经济、高效的能源传输和利用至关重要。由于气电购置量直接关系到系统的经济高效运行,其值可由系统与主网之间天然气管道和电力联络线上流过的能量来量化,但对于二者的常规约束过于保守,通过机会约束规划可以使约束具有一定的弹性,且在置信水平高于特定的置信水平时可在一定程度上保证系统的安全可靠性。基于此,在计及能源集线器内可再生能源不确定性出力下,将传统主要应用于对电力联络线交互功率的机会约束限制,延伸到对天然气管道传输功率的机会约束限制。该约束克服了常规约束保守性的问题,可调节系统气、电资源的合理分配。同时,建立电负荷需求响应模型,考虑能源集线器内各设备出力约束,以气电购置费用最小为目标,并在一定调度周期内将机会约束规划问题转化为确定性问题进行优化求解。优化结果证明对天然气管道和电力联络线上的气、电交互传输量进行机会约束限制会对能源集线器系统向主网的气电购置费用产生影响,并且重点讨论了分别对电力联络线交互功率和天然气管道传输功率实施机会约束限制以及不同置信水平参数设置对气电购置结果的影响。

基于温度预报的户用电采暖负荷可调节能力评估2487-2493

摘要：在用能的低碳化需求背景下,户用电采暖有逐渐规模化应用的趋势,将成为电力系统运行中重要的可调节负荷资源。提出了一种基于温度预报的户用电采暖负荷可调节能力评估方法,为实现电采暖用户参与电网负荷调节提供了重要参考依据。该方法基于户用电采暖暂态热平衡关系模型,引入某一时段数值天气预报的温度参数,进行仿真计算,评估出该时段在满足人体舒适的温度区间下的户用电采暖的负荷可调节能力,并通过具体实例验证了所述评估方法的可行性与有效性。

电网技术杂志直流输电与直流电网（特约专栏主编 汤广福）

谐波和不对称电网电压下MMC-HVDC桥臂电流控制策略2494-2502

摘要：随着模块化多电平高压直流输电（modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC）工程的不断推广应用,与MMC-HVDC所连交流电网呈现多样化趋势。为提高MMC-HVDC应对复杂交流电网的能力,提出基于无差拍控制和重复控制复合控制结构的桥臂电流控制策略。给出了无差拍-重复控制器的设计思路、参数设计方法,并对其稳定性进行了深入分析。详细分析了采样频率与电网频率之比为非整数时对控制性能的影响,提出采用三阶拉格朗日插值法逼近非整周期延时,并与传统的线性插值法的性能进行对比分析。所提无差拍-重复控制器能在谐波和不对称电网电压及电网频率变化等非理想工况下均取得良好的控制效果。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

三端口直流能量路由器在TCM调制下的优化控制策略2503-2511

摘要：针对应用于直流微电网的三端口直流能量路由器,分析了传统移相调制（conventional phase shift modulation,CPM）下各端口之间的能量路由情况。在此基础上,定量分析了CPM调制方式下电流有效值和系统通态损耗间的关系,揭示了较大的无功功率和电压不匹配时失去零电压开关（zero voltage switching,ZVS）是造成三有源桥（triple activebridge,TAB）轻载效率较低的主要原因;为此提出基于三角波电流模式调制（triangular current mode modulation,TCM）优化的控制策略,并分析其运行机理;推导了TAB变换器中各元件电压电流特性和功率传输特性,得出了通过使电感电流断续消除环流或非有功电流分量,从而减小通态损耗的方法;再者,探讨了负载功率波动或功率流向切换情况下直流端口电压的稳定控制方法。仿真和实验结果表明了TCM调制应用于TAB变换器的正确性和可行性。

快速机械开关线圈型电磁斥力机构优化设计2512-2518

摘要：基于线圈型电磁斥力机构的快速机械开关是混合式高压直流断路器核心设备之一,其小于2 ms的快速动作特性和可靠性对直流断路器开断性能至关重要。为改善快速机械开关的动态特性和能量转化效率,建立了线圈型电磁斥力机构的有限元模型,仿真分析了线圈、储能电容和充电电压对快速机械开关动态性能的影响,并采用粒子群优化算法对快速机械开关的线圈型电磁斥力机构进行优化设计。优化结果表明快速机械开关触头2 ms的运动位移以及能量转换效率得到提高。最后研制了舟山工程200 k V高压直流断路器用快速机械开关,对优化设计后的快速机械开关进行动态性能测试,验证了优化算法的有效性。文中提出的优化方法也为更高电压大电流等级快速机械开关提供设计指导。

渝鄂背靠背柔性直流附加控制对系统稳定性的影响2519-2527

摘要：规划中的渝鄂柔性直流背靠背工程投运后,西南与华中电网将会实现异步互联,系统转动惯量减小,可能存在稳定问题。该文充分利用柔性直流输电的快速调节特性,考虑系统运行方式及换流器设备的安全边界条件,设计了渝鄂柔性直流附加控制策略及参数。在PSASP-UD中搭建了柔性直流及其附加控制策略的机电暂态模型,并通过CEPRI-36验证了模型的准确性。分别从频率和功角的角度分析了附加控制对系统稳定性的影响,推导出柔性直流接入后系统的调频特性和功角曲线,指出柔性直流可参与系统安全稳定控制。对渝鄂柔性直流近区的交流系统进行了大量N-2仿真,结果证明柔性直流附加控制可参与电网稳定控制策略的制定,提高系统稳定性。