电网技术杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

电网技术 2019年第03期杂志 文档列表

电网技术杂志配电网新型测量技术及其在感知与控制中的应用

一种配电网高精度快响应同步相量算法及其实现753-760

摘要：随着分布式电源、电动汽车等大规模接入,配电网亟需新的动态量测手段。然而,输电网同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)技术因其精度不足、动态性能欠佳难以直接用于配电网。目前国内外开展的配电网PMU研究工作也尚处于起步阶段,难以满足应用需求。面向配电网同步相量量测需求,提出了一种基于频率在线分析和自适应滤波器的高精度、快响应的多通道综合同步相量算法。基于考虑多带外干扰的稳态和动态信号模型,设计了2种不同阶的自适应FIR滤波器,并分析了它们在不同场景下的适应性边界。提出多通道在线协调算法框架,以实现算法整体协调优化。基于片上系统硬件平台进行算法实现,并在搭建的高精度同步相量测试系统中开展多场景性能验证,为测量装置在实际系统示范应用奠定了基础。

考虑带外干扰的电力系统频率测量算法761-768

摘要：带外干扰和基波频率偏移同时存在并且相互影响使得频率测量算法精度急剧下降,提出考虑带外干扰的电力系统频率测量算法对该问题进行处理。算法首先分析基波频率偏移和带外干扰同时存在的泄漏关系,通过离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)来获得粗略的带外相量值;其次利用带外相量值计算带外粗估频率,并将其反馈给拓展后的泰勒模型作为基准频率参与运算;最后利用模型中的泰勒高阶导数获得精确的频率测量值。仿真结果表明,提出的算法在频率偏移和噪声工况下能够分别给出精度较高的基波频率值和带外频率值;录波数据测试表明,算法能够准确给出实时信号的频率测量值且该值具有较小的波动性,证明了算法的综合性能。

基于最优滤波算法的配电网PMU及其性能测试769-776

摘要：应用于配电网的同步相量测量单元(phasor measurementunit,PMU),面临更恶劣的测量环境和更高测量精度双重压力,已有的PMU装置未能满足配电网测量高精度和快速响应要求。为实现配电网测量目标,PMU研制的核心是与配电网环境相适应的高性能测量算法。应用PMU最优滤波原理设计出针对配电网的PMU测量算法,并基于NI Compact-RIO 9036平台搭建了PMU功能样机,由现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)实现该测量算法。为检验测量算法实际性能,根据配电网测量要求,在样机平台上由FPGA生成测试信号源,形成配电网PMU性能自评估系统。通过对样机系统在静态、动态、暂态、强谐波和噪声条件下测试结果进行分析,验证了该测量方案的高精度和快速响应能力,证明了其优异的实际测量性能,展示了其重要的应用价值。

基于Kalman滤波与神经网络的高精度同步时钟算法777-783

摘要：大规模分布式电源、储能与电动汽车的接入对配电网状态监测与运行控制带来了挑战。基于配电网同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的广域量测系统被认为是解决这一问题的有效方式。然而,采用低成本晶振时,现有的同步时钟算法难以满足配电网PMU对同步时钟高精度、高稳定性、低成本的要求。为满足配电网PMU应用的需求,提出一种基于Kalman滤波器与BP神经网络的授时/守时算法。基于卫星信号误差与晶振频率数学模型,利用Kalman滤波器对卫星信号的随机误差进行滤除,提高授时精度,并提供准确的晶振状态数据。利用此数据训练BP神经网络模型,刻画出晶振频率的老化规律,提高守时性能。在卫星信号正常接入与失锁场景下,基于实际时钟装置量测数据进行测试验证。测试结果显示,文中所提算法在不提高现有硬件成本的基础上,有效提高了同步时钟的算法性能。

配电网相量数据接入方式比较及技术分析784-792

摘要：大量分布式电源接入配电网,对配电网的安全经济运行和电能质量形成挑战,广域同步相量测量技术是有效解决相关问题的主要手段之一。针对广域测量系统融入配电网的实时数据通信问题,讨论了不同类型通信接入方式的通信性能、特点,给出了配电网WAMS应用时延要求,对比了光纤以太网、无源光网络(Ethernetpassiveopticalnetwork,EPON)和4G长期演进(longtermevolution,LTE)230MHz电力无线专网等接入方式的通信优缺点和技术指标,给出了针对不同配电网含WAMS应用情况下接入方式选择需考虑的相关要素,并分析了配电网WAMS通信的适应性以及不同接入方式的经济性。最后展望了5G移动通信技术在配电网通信的应用前景,所得结论可供配电网通信规划和设计参考。

面向主动配电网的同步相量传输规约扩展方法793-800

摘要：随着主动配电网建设的推进,微型多功能相量测量单元(micro multifunction phasor measurement unit,μMPMU)将逐步应用于配电网中,现有同步相量传输规约需要面向主动配电网的通信需求进行扩展。首先分析主动配电网通信的需求,比较了GB/T 26865.2-2011《电力系统实时动态监测系统数据传输协议》与IEC 60870-5-101/104规约,以扩展μMPMU遥控功能、降低网络通信和存储数据量为目标,提出了一种通信规约的扩展方法。该方法以现有GB/T 26865.2-2011规约为基础,参考IEC60870-5-101/104的应用服务数据单元(application service data unit,ASDU)新增一种应用扩展帧,应用扩展帧用以传输二遥数据和部分命令。相量和要求时间断面同步的模拟量通过数据管道进行高速传输,开关量和不要求时间断面同步的模拟量通过命令管道进行变化传输,并且增加了总召唤和遥控过程。最后通过通信分析和测试验证,验证了该扩展方法的有效性和可行性。该方法有效地扩展了μMPMU遥控功能,降低了网络通信和存储的数据量,对μMPMU在配电网中的推广具有一定实用价值。

配电网相量数据集中器主要指标及测试方法801-809

摘要：同步相量数据集中器(phasor data concentrator,PDC)是广域测量系统(wide-area monitoring systems,WAMS)中的关键部分之一,其实现组合来自多个同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的测量结果依据时间戳组合成单个时间同步数据流。为正确、合理地检测和评估配电网PDC功能和性能,结合配电网PDC的主要指标和测试标准,给出了一套配电网PDC的通用测试方法,讨论该测试方法的关键技术,并进一步通过由PMU装置组成的硬件测试平台和由模拟PMU软件组成的仿真测试平台来模拟各种运行环境,通过配电网PDC接入能力、延时测量和多信道融合传输测试案例证明了该测试方法的合理性。

基于μPMU相量信息的配电网络故障测距方法810-817

摘要：配电网参数不准确是影响配电网故障测距精度的主要原因之一,同时实际中配电线路不对称较为严重,也在一定程度上影响了故障测距精度。传统配电网阻抗法故障测距多采用电压电流序分量幅值信息,其精度受到互感器及现场条件制约,难以有本质提高。随着微型同步相量测量单元(micro phasor measurement unit,?PMU)在配电网中的应用,可以获取高精度的相位信息,为基于在线参数辨识的配电网故障测距提供了条件。提出了一种基于μPMU相量信息的配电线路故障测距方法。首先,量化分析了实际配电线路参数误差对故障测距结果的影响,采用考虑线路耦合与线路三相不平衡的集中参数模型。其次,结合μPMU高精度测量的线路正常运行数据与故障数据,以线路参数与故障距离同时作为未知参数,挖掘线路首、末端信息得到的故障点电压相量特性,以电压相量差模值最小作为目标函数,以相角相等作为约束条件,利用内点法优化同时求取实时线路参数与故障距离。最后,在PSCAD中搭建了仿真模型进行验证,仿真结果表明文中提出的算法可以根据故障前后的信息辨识线路参数,并具有较高的故障测距精度。

基于暂态能量的小电流接地系统单相接地故障区段定位方法818-825

摘要：国内配电网主要为小电流接地系统,单相接地故障占故障总数的80%以上,故障特征不明显且易受噪声信号影响,故障的辨识、选线和区段定位难度大。暂态录波故障指示器和配电网同步相量测量装置的推广应用为小电流接地故障区段定位提供了更全面的故障信息支撑。详细分析了零序网络的相频特性,提出一种基于零序电流首容性分量能量的小电流接地故障的区段定位方法。确定辨识暂态零序电流的首容性频段范围,并分析故障区段和健全区段的暂态零序电流的不同特性。计算零序电流首容性分量的暂态能量并用于设计故障区段定位方法。所述方法物理概念清晰,判据阈值不受系统和故障位置的影响。仿真模拟和现场实验验证了所提故障定位方法的有效性。

主动配电网故障时刻和故障区域的同步数据统计特性识别方法826-832

摘要：针对主动配电网故障时刻确定和故障区域识别问题,将数据统计理论应用于同步数据的故障特征提取上,提出了一种使用同步数据统计特性进行主动配电网故障区域和故障时刻判别的方法。该方法首先使用微相量测量单元的量测数据构建历史数据集和在线数据集,然后通过求解在线数据相对历史数据的最大方差偏离方向来实现对系统运行状态的评价。为求解方向问题,文中将最大方差偏离方向问题转化为广义特征值求解问题,并建立基于协方差矩阵最大奇异值的比率的评价指标,最后根据综合评价指标确定故障发生时刻和故障区域。通过改进的IEEE 34母线系统对方法的有效性和准确性进行验证,结果表明所提时间确定和故障区域定位方法具有自适应性且是准确可靠的。

主动配电网多目标PMU最优配置833-840

摘要：随着大规模的分布式电源(distributed generation,DG)接入及电网与用户互动增加,主动配电网状态估计结果与量测配置需要考虑更多不确定性因素。为加强对配电网的实时监测与控制,提高配电网运行态势感知能力,需要发展同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)。在计及DG与负荷不确定性的基础上,建立了考虑经济性、配电网状态估计精度以及节点电压越限概率的多目标PMU最优配置模型。以拟蒙特卡洛方法模拟DG与负荷的不确定性;基于两步式加权最小二乘方法,构建混合量测配电网状态估计模型,并利用改进的自适应多目标二进制差分进化算法进行求解,从而得到特定状态估计误差精度下的PMU最优配置Pareto非劣解集。通过IEEE 33节点配电网系统进行仿真计算分析,验证了所提模型与算法的可行性与有效性。

考虑混合量测的配电网二次约束二次估计方法841-847

摘要：为适应同步相量测量技术的应用对配电网产生的影响,提出一种基于二次约束二次估计的配电网状态估计方法。基于配电网节点注入方程以及相量量测的特性,考虑数据采集与监控(supervisory control and data acquisition,SCADA)系统和同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)装置量测数据的融合,通过引入中间变量和二次等式约束,提出直角坐标系下二次形式的混合量测方程,建立了二次约束二次估计模型,并采用合适的优化算法求解,提高了计算精度和计算效率,并具有良好的抗差性。IEEE-123节点算例的分析验证了所提方法的有效性和实用性。

面向运行优化需求的智能配电网关键节点快速匹配方法848-855

摘要：随着大规模分布式电源、柔性负荷、电动汽车接入智能配电网,配电网呈现出常态化的随机性和波动性,为此开展了智能配电网运行优化控制。为使配电网运行优化更具目的性和针对性,围绕智能配电网运行优化需求,提出了一种智能配电网关键节点的快速匹配方法,设计了智能配电网关键节点快速匹配流程,以负载率作为反映其运行变化的主要指标,通过分析配电网络各节点对负载率的趋势影响方向和程度,寻找出影响配电网运行变化的关键节点,实现关键节点的快速匹配与定位,最后针对运行优化对象提出了相关建议。算例分析结果表明,所提方法能够快速匹配和定位影响智能配电网运行变化的关键节点,并根据提供的相关建议,配电网负载率得到了较好的改善与优化,节点电压也均在允许的范围内。

考虑多时段量测数据随机误差的变压器正序参数辨识与评估方法856-862

摘要：变压器离线参数已难以满足日益增长的电网安全、稳定分析计算需求。而在线参数的准确获取依赖于对量测数据随机误差的有效处理和变压器参数辨识结果的合理评估。基于变压器多时段同步相量测量单元(phasormeasurement unit,PMU)量测数据,首先通过在线辨识和查表修正相结合的方式求取准确变比参数,同时根据功率匹配分析法和箱形图数据筛选策略对PMU数据进行质量分析和异常值排除。在此基础上采用最小二乘法对电抗参数进行辨识,最后依据矩阵范数的相容性定理推导出相对误差率因子对结果准确度进行定量评估、优选。对某区域电网潮流模拟和实际PMU数据的算例测试验证了文中算法的有效性和实用性。

优化智能配电网动态特性的技术方法863-871

摘要：针对分布式电源、柔性负荷和电动汽车等在配电网层面的接入对智能配电网带来的影响,开展了智能配电网的不良动态问题研究。依据理论分析、多场景下PSCAD的仿真结果详细分析了分布式电源、柔性负荷和电动汽车等的接入可能会给智能配电网带来的不良动态问题。从整体出发,提出了若干优化智能配电网动态特性的技术方法,包括平抑智能配电网不良动态过程的能量动态补偿方法、综合改善电气联络关系和能量动态补偿功能的合环装置以及改善系统动态特性的附加控制方法。在此基础上,提出了基于人工智能的智能配电网系统动态模型构建的非解析方法。进而,提出了一种优化智能配电网动态特性的分层分布式精准协调控制系统框架。该文给出了对所提出的技术方法的原理框图,并阐明了它们的技术原理。

基于同步相量测量的配电网孤岛多源协同控制方法872-878

摘要：有功-相角下垂控制避免了将频率作为下垂量所引起的频率偏差问题,但同时导致了系统有功功率在分布式电源(distributed generations,DGs)之间难以精确分配。基于有功相角下垂控制,提出了一种基于微型同步相量测量的有功补偿控制方法。该控制方法根据量测的公共母线上电压相角信息,调节各个DG的相角参考值趋于一致,最终可以使所有DG的有功出力根据其下垂系数精确分配。为提升配电网孤岛系统的动态性能,对系统进行了小信号动态建模以对系统进行动态性能分析。此外,基于小信号模型,建立了补偿控制参数优化模型,可求解出使系统动态性能最优的控制参数。最后通过基于PSCAD/EMTDC平台的时域仿真结果验证了所提方法的有效性。

特约主编寄语-I0002

摘要：大规模分布式电源接入配电网、电网与用户供需互动日益频繁、储能和电动汽车充电负荷不断增长等因素,使得配电网出现潮流双向化、源荷智能化、电力电子高比例应用等新特征,配电网呈现更强的时空不确定性和常态化的随机波动。为了保障新形势下配电网的安全可靠运行,需要发展同步相量测量等新型配电网测量技术与装置(PMU),探讨配电网多类型终端的相互关系,研究配电网海量多源数据的采集、传输、集成、分析和应用等关键技术,构建基于PMU等不同时间尺度测量装置的应用技术体系,提高配电网运行态势感知和主动控制能力。

电网技术杂志可再生能源发电与综合消纳技术

基于功率解耦的额定风速附近发电优化控制研究879-886

摘要：为了便于控制器实现,变速变桨风电机组通常把转矩控制与变桨控制分开设计,在额定风速以下时,通过转矩控制实现最大风能捕获;在额定风速以上时,通过变桨控制限制机组功率。因此在额定风速附近,转矩控制与变桨控制之间存在耦合问题,需进行解耦,这是变速变桨控制算法设计难点。在分析了当前的解耦控制策略在额定风速附近风能损失问题之后,基于追求发电优化的目标,提出了一种功率解耦的控制方法,该方法较好地解决了额定风速附近功率损失与控制器误动作问题,而且在阵风工况下,可适当提前变桨动作,防止机组功率与转速超调。仿真与现场测试证明,该控制策略具有逻辑实现简单的优点,易于风电行业推广,有较高的实际工程意义。