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04期杂志 文档列表

电网技术杂志特约专稿

巴西电网失步解列情况分析及启示1111-1121

摘要：失步解列是防止电网事故扩大而导致电网崩溃及大面积停电的最后一道防线,在大电网中广泛应用。2018年3月21日,巴西电网解列事件中,北部、东北部电网先后与主电网解列,巴西电网瓦解为3片。由于同步电网网架复杂、故障性质复杂、全局实测信息不足,失步保护的策略制定、实时判断和实时配合面临挑战。本次电网故障过程中系统解列的发生和发展过程体现了巴西区域电网联网架构、系统解列设备配置和参数整定、运行和管理等方面的自身特点。与中国电网实践相比,巴西电网发展具有自身理念,一是,电网管理方面,私有化特许经营体制对电网规划严格执行和电网系统保护参数适应性提出挑战;二是,输电网方面,电压等级密,若干主干网电压等级偏低,全国同步电网分层分区结构不明显,广泛应用各电压等级电磁环网。此次停电中电网解列过程,对巴西境内在建、在运的我国输电资产的管理提升具有重要参考价值。

电网技术杂志交直流互联电网仿真

MMC-UPFC电磁-机电混合仿真技术研究1122-1129

摘要：针对苏州南部500 kV UPFC工程对大规模电网仿真能力提出的需求,对基于模块化多电平(modular multi-level converter,MMC)技术的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)进行了电磁暂态建模,结合IEEE 39节点实例探索了混合仿真接口位置针对不同工况的适应性,最后基于苏州500 kV UPFC工程算例验证了所建立模型以及混合接口的有效性。

电力系统机电-电磁混合仿真边界解耦算法研究1130-1137

摘要：提出了一种基于边界点分群解耦的机电–电磁混合仿真算法。算法首先将特高压交直流电网划分为电磁网,实现机电暂态网络在边界点处分组解耦;然后在电磁侧首先按照分布参数长传输线解耦将网络划分为多个连通子网,并按指定分网个数约束利用启发式规则进行子网合并和均匀化处理;接着以机电网解耦初始状态为基础形成子网群。子网群间机电侧完全解耦,电磁侧仅通过分布参数长传输线相连;最后在此分网方案基础上,提出机电侧主控进程并行化处理方法和电磁侧子网群主控进程并行算法。算法理论推导与仿真表明,文中算法能大幅提高交直流混联背景下含大量机电–电磁边界点混合仿真时计算效率。

基于HYPERSIM的大规模电网电磁暂态实时仿真实现技术1138-1143

摘要：我国交直流大电网的持续发展对电力系统仿真提出了更高要求。接入实际直流控保装置的大规模电磁暂态实时仿真能够较准确的理解复杂电网的行为以及研究交直流相互影响特性。要实现?s级计算步长下,电磁暂态仿真规模达数千节点的交直流大电网模型实时运转,对解耦的合理性和仿真的实时性提出了严苛的要求,既是实现接入多套直流控保装置的前提条件,也是国际电力系统实时仿真领域共同面临的巨大挑战。基于HYPERSIM和超级计算机SGI,结合处理器计算能力,在长线路自然解耦的基础上,通过优化大电网解耦方法,合理拆分子任务模块,同时满足仿真精度和实时性要求。深入研究了HYPERSIM的自动任务映射参数,提出了综合优化自动任务映射参数的方法。最终实现了规模达到17746个单相节点的大规模交直流电网电磁暂态实时仿真,突破了扩大电网实时仿真规模的难题,进一步提升了交直流大电网仿真精度。基于HYPERSIM的大规模电网电磁暂态实时仿真技术的实现为未来大电网运行决策、规划校核、故障再现提供了新的技术手段。

基于超算的大电网数字并行仿真系统构建及应用1144-1150

摘要：交直流大电网日趋复杂,仿真计算精细度和作业量大幅增加,为了解决运行仿真分析中"算不快"的问题,国家电网构建了基于超算的数字并行仿真系统。首先介绍了该系统总体架构,包含超算平台、数据平台和协同计算平台3部分,实现了海量机电暂态、电磁暂态、机电–电磁混合仿真作业的任务并行和分网并行处理,并可面向"国–分–省"三级调度提供远程云仿真服务;然后介绍了系统构建中研发的大电网多层级分网并行、厂家直流控保模型联合仿真等关键技术;最后通过暂态故障批量扫描、实际电网故障反演等应用验证了仿真系统的计算效率和精度。

电网技术杂志国家重点研发计划

含直流馈入输电网中类调相机优化配置研究1151-1159

摘要：含直流馈入的输电网存在直流落点周边电网电压难以控制,无功分布不平衡,以及负荷低谷期间电压偏高的问题。提出了类调相机的概念,通过降低发电机的有功输出来提高机组的无功输出范围和电压控制能力。首先分析了类调相机的输出能力,并在直流系统和简化交流潮流模型的基础上建立了以经济效益最大化为目标的类调相机优化配置模型。考虑多场景下的优化状态,实现了类调相机的优化配置。对IEEE 39节点和118节点系统中的仿真结果表明了所提类调相机优化配置方法的可行性和有效性。

基于需求响应的电-热-气耦合系统综合直接负荷控制协调优化研究1160-1169

摘要：传统能源系统运行、规划局限于电、气、热(冷)等单一能源形式系统,无法充分发挥它们之间互补优势和协同效益。对电–热–气多种能源的优化调度研究,可以实现统筹优化配置,提高多种能源互补利用效率;同时直接负荷控制参与多能源的优化调度为多能源协同调度提供新思路。首先构建了一种电–热–气多源耦合系统结构,分析了供给侧多源耦合系统的特性及需求侧直接负荷控制参与多种能源负荷的特性,其次建立了基于多种能源的直接负荷控制参与电–热–气耦合系统的综合经济优化调度模型;然后仿真分析了电–热–气耦合系统多源互补协调优化调度的场景,以及直接负荷控制参与的电热气耦合调度的特性。结果显示:供应侧多种能源的互支持和备用对于保证多能源系统的安全运行具有重要意义;需求侧调度使供需更趋于平衡,综合直接负荷控制对电–热–气耦合系统需求侧的优化,能够降低峰值负荷,增加需求侧的弹性。

部分元件N-1下的配电网供电能力与安全域1170-1178

摘要：现有配电网供电能力(TSC)和安全域(DSSR)计及所有元件N–1,该文首次研究了部分元件N–1下的TSC和DSSR计算,发现不考虑部分关键元件N–1时,DSSR大小和TSC会较大提升。首先,分别提出了部分元件N–1下的DSSR、TSC和平均供电能力BSC模型及计算方法。其次,发现N–1故障集中不同元件及其组合对TSC和DSSR影响不同,故定义了N–1的关键故障集。然后,提出了一种确定关键故障集的实用方法:先遍历元件计算对TSC和DSSR大小的灵敏度,再综合评价排序,最终通过阈值筛选出关键故障集。算例验证表明,该文方法找到关键故障集后,若对其中元件加强防护、提高其可靠性,近似认为其不发生N–1时,可显著提高DSSR大小和TSC,这是一种提高配电网安全效率水平的新途径。

考虑需量管理的用户侧储能优化配置1179-1186

摘要：随着能源互联网的不断发展,分布式储能使用需求日益增长。基于用户侧电能管理,提出一种考虑优化负荷特性的储能系统规划和调度综合优化模型。在两部制分时电价的背景下,以用户侧储能系统全寿命周期内总的净收益为外层目标函数,综合考虑了储能削峰收益、峰谷套利收益、全寿命周期成本等因素;以储能系统日调度周期内收益为内层目标函数,研究用户侧储能系统各时段充/放电值的优化。结合工程实际,通过遗传算法和混合整数线性规划求解双层优化配置模型,算例测试比较了锂离子和铅炭两种电池的额定容量/功率配置、削峰率和净收益,分析了负荷曲线特性、储能单位成本和能量转换效率储能成本对于经济效益的影响,为用户侧储能系统的优化配置提供建议。

基于电压源型换流器的多端直流配电系统降阶小信号模型1187-1195

摘要：含电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的多端直流配电系统集成度高,电力电子装置数量较多,这导致系统小信号模型的阶数较高,从而增加了系统稳定性分析及全局控制器设计的难度。鉴于此,提出了一种新型的多端直流(multi terminal DC,MTDC)系统降阶小信号模型。首先,文章对VSC进行了参与因子分析,辨识了与直流电压主导运动模态呈高相关性的状态变量。以此为基础,基于瞬时功率理论推导出一种新型VSC降阶模型。基于该模型,文章建立了多端直流配电系统的降阶小信号模型。最后,文章将所建立的多端直流配电系统降阶模型与传统降阶模型及电磁暂态模型进行了对比分析。结果表明:相对于传统的降阶小信号模型而言,文中所提出的系统模型能够更精确地评估系统的稳定性。

组合式虚拟同相柔性供电装置的直接功率控制1196-1201

摘要：虚拟同相柔性供电装置能够避免列车通过电分相时引发的速度损失以及因动态过程而产生的电压和电流冲击等暂态过程,因此具有重要的工程应用价值。以国家十三五重点研发计划-轨道交通高能效牵引供电与传动关键技术项目拟采用的组合式虚拟同相柔性供电装置为研究对象,分析该组合装置供电的中性段与牵引供电臂进行功率柔性切换的基本原理,建立数学模型,基于传统直接功率控制算法,提出一种适用于该组合装置的直接功率控制算法。该算法能够实现对组合式虚拟同相柔性供电装置的功率控制,实现负载功率在中性段与牵引供电臂之间的柔性切换,避免车网分离时拉弧现象的产生。Matlab/Simulink仿真结果验证了此控制算法的有效性和可行性。

一种新型的能量路由器结构及其控制策略的研究1202-1210

摘要：能量路由器作为能源互联网的核心装置,关乎可再生能源的有效消纳以及电网的安全可靠运行。针对现有能量路由器拓扑结构的不足,提出一种适用于多电压等级交直流电网互联的新型能量路由器。首先分析新型能量路由器的拓扑结构,针对不同部分提出相应的控制方法。输入级为模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)结构,对其施以虚拟同步电机控制策略,使系统的惯性与阻尼增强。输出级功率灵活调节,使下级电网可通过能量路由器为上级电网提供功率支撑,参与其一次调频。隔离级由双主动全桥(dual-active-bridge,DAB)模块经输入串联输出串联(input-series output-series,ISOS)与输入串联输出并联(input-series output-parallel,ISOP)混联构建,实现不同电压等级交直流电网的网域互联和电气隔离。然后,提出一种功率协调控制方法,在满足输出级所连电网功率需求的同时保证能量路由器的稳定运行。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建系统仿真模型,验证了提出的新型能量路由器拓扑结构及控制策略的可靠性和有效性。

基于三相多功能逆变器的微电网电能质量综合治理策略1211-1219

摘要：基于三相多功能逆变器(three-phase multi-function inverters,TPMFI),提出一种微电网电能质量综合治理方案。将线性自抗扰控制器和重复控制器结合,提出一种兼具快速性和高跟踪精度的电流内环-LADRC+RC电流内环;并依靠LADRC+RC电流内环的良好性能,提出一种适用于TPMFI的下垂控制策略,同时保证TPMFI的电能质量补偿功能与功率输出功能的实现,进而确保微电网的稳定运行;最后在此基础上,提出一种基于熵-Shapely二次权重修正法的TPMFI补偿容量分配方案,对微电网的整体电能质量进行实时优化补偿。Simulink仿真表明,所提综合治理策略能在保证微电网的稳定运行的基础上,改善微电网的电能质量。

电网技术杂志可再生能源发电与综合消纳技术

风电场柔性并网辅助系统及其优化模型1220-1226

摘要：目前面向min级风电柔性并网的储能系统一般由蓄电池组成,因蓄电池配置容量有限,在应对风电场长过程连续下调峰导致的风电功率波动越限问题时,其控制效果将大打折扣。为此,引入容量在日内调度可近似视为不受限的氢储能系统,与蓄电池共同组成混合储能系统,并基于其各自特点,设计了最大发挥2种储能优势的混合储能系统,建立混合储能协助下的风电场并网状态空间模型,并求解可实现风电场柔性并网最小化能量转换损耗的混合储能系统最优充放电功率决策,根据决策执行结果分析混合储能系统的能量转换特点。仿真结果表明,与采用单独蓄电池储能的控制策略相比,在相同的储能系统配置成本下,提出的优化模型可以结合氢储能系统的能量容量优势来提高储能系统的供电持续性,并且能够合理安排蓄电池和氢储能系统的工作顺序来尽量减小风电场能量损耗,由此实现相对最优的风电场柔性并网功能。

基于改进的Adaboost算法的光伏发电机组智能孤岛检测方法1227-1235

摘要：传统的主/被动式孤岛检测法需要人工整定阈值,存在一定的检测死区,主动法注入的扰动信号也会对电能质量造成不利影响。针对以上问题,提出了一种基于改进的Adaboost算法的光伏发电机组被动式智能孤岛检测法。该方法使用Adaboost智能算法生成判断孤岛运行的分类模型,能够实现无盲区被动检测。所提方法基于各特征量间的电气联系对分类模型进行修正,通过重新分配各特征量的权重实现检测能力的提升。仿真结果表明,应用于多机并联的光伏发电系统时,经修正的分类模型可以在传统被动法的死区中准确地检测孤岛的发生,在短时电能质量波动、线路故障、主动法注入的扰动信号干扰等情况下,算法也能对孤岛运行状态进行精确检测。

一种考虑风电场并网的电力系统在线同调识别策略1236-1244

摘要：现有的大电网同调机组分群策略,大都仅针对功角轨迹之间的距离进行研究,忽略了风电场并网对电力系统固有振荡模式的影响。针对上述存在的同调分群不准确问题,提出了一种两阶段高风电渗透率下大电网受扰机群同调分群策略。在第1阶段,通过修正系统的收缩导纳矩阵将风功率以电流的形式进行等值,并与其电气距离最近的同步机组进行联合分析,进而在不同潮流水平和典型工况下,离线计算其等效功角获得含风电场电力系统的改进发电机耦合程度拉普拉斯矩阵,求解其特征向量并得到离线的发电机耦合程度分类结果。在第2阶段,构建电力系统邻接图并将所得分类结果作为邻接图功角权值矩阵的约束,对高风电渗透率下大电网的改进功角拉普拉斯矩阵进行在线修正,通过特征映射算法提取其特征信息,进而通过修正的余弦相似度因子算法在线获得当前的同调分群结果。最后通过IEEE 39节点和118节点系统仿真,验证了所提策略的正确性和有效性。

双馈风电场外送系统的中频振荡机理及其影响因素分析1245-1252

摘要：电力电子设备引起的新型次/超同步振荡问题受到广泛关注,但对高于100Hz的中高频振荡问题研究较少。有鉴于此,研究了含静止无功发生器和并联电容器的双馈风电场外送系统可能发生的中频(200~500 Hz)振荡,揭示了其机理并初步分析了其影响因素。具体而言,首先介绍了基于DIgSILENT的含静止无功发生器和并联电容器的双馈风电场外送系统,以及其产生的400Hz左右的振荡现象。其次建立了上述系统的阻抗分析模型,绘制了上述参数下系统阻抗的频率特性曲线,基于阻抗分析法揭示了该系统中频振荡的机理,并辅以奈奎斯特稳定判据进行论证。最后仿真分析了不同参数对该振荡的影响,进而确定了主导影响参数。

考虑气象相似性与数值天气预报修正的海上风功率预测1253-1259

摘要：风功率的准确预测对于海上风电的并网运行意义重大。相比于陆上风电,海上数值天气预报信息(numerical weather prediction,NWP)不准确、爬坡事件频发等因素,使得其预测精度难以满足实际需求。在对海上功率预测的技术难点进行总结的基础上,提出了基于气象相似性和NWP修正的海上短期模型,提前24~72 h进行风功率预测。首先,模型通过对数据样本进行初步气象相似性分类以提高预测精度;然后对未来时刻的风功率波动范围进行预测归类,以降低爬坡事件对预测造成的影响;接着通过对NWP的精确度与模型误差之间的内在联系进行挖掘,实现预测结果的NWP修正。算例部分对国内某海上风电场进行仿真预测,结果表明所提模型对于功率爬坡、NWP信息异常等情况都有较好的预测精度。