复杂系统理论在电力系统中的应用研究展望
摘要：0 引言 国内外电力系统曾多次发生过大停电事故。这些大停电事故往往是由于系统中某一元件故障，导致其他相关元件停运，这种连锁反应快速蔓延，最终发生电网崩溃。该类事故发生的概率虽然不大，但危害很大，因此，对这类连锁反应事故和大停电机理开展研究非常重要…。长期以来，电力系统动态行为分析通常是先建立起系统中各元件的详细数学模型，通过应用计算机仿真技术来得到系统的解。这种分析方法本质上属于还原论的分析方法，在深入分析电力系统连锁故障和大面积停电机理等系统临界动力学行为方面已经体现出明显的局限性，难以揭示出系统的整体动态行为特征，迫切需要发展新的分析方法来研究电力系统的动态行为。采用平均风速参与因子法的区域风资源评估
摘要：目前多依据风能特征指标对单个风电场进行风资源评估，评估结果对区域能源规划所起到的参考作用比较有限。对此，提出了基于平均风速参与因子的区域风资源评估方法。按照风速观测站的位置进行地理划分，在各站风速历史数据中合理取样；在假设风速服从2参数威布尔（Weibull）分布的基础上，采用矩量法计算出各样本的风速分布参数；之后建立多维白回归模型，求得各样本风速序列的相互影响系数，应用所提平均风速参与因子方法求得区域等效风速分布参数，进行区域风资源评估。以某地10个风速观测站实测数据为样本，进行了算例分析。结果表明，所提风资源评估方法计算结果与实测数据统计结果较为接近，能有效解决区域风能能源规划中风资源评价的瓶颈问题。双馈风电场新型无功补偿与电压控制方案
摘要：为均衡双馈感应发电机感性和容性无功调节能力，改善电压稳定性，提出双馈风电场并联无功补偿方案：在各机组机端装设电容器，其电容值为双馈感应发电机定子电感的倒数；同时在主变的低压侧装设静止无功补偿器（static varcompensator，svc）进行集中补偿。在此基础上，设计电压协调控制方案：稳态时通过三层无功分配策略充分发挥双馈风电机组无功调节能力，减小风电场内有功损耗；电网故障时则结合送出线路纵联差动保护控制SVC的等效电纳，避免保护动作时发生电压过冲的现象，同时改变机组内部无功分配以提高双馈风电机组故障穿越能力。最后以实际算例仿真表明上述无功补偿与电压控制方案的可行性和有效性。光伏电池不一致性检测及其应用
摘要：针对光伏阵列中光伏电池伏安特性差异大的问题，提出一种采用分段线性插值与最小二乘法相结合的光伏电池单体及组件不一致性检测方法。与传统光伏电池最大功率检测法相比，该方法对伏安特性一致性有更好的检测效果。该文先通过Matlab仿真验证了该检测方法的有效性，再通过滞环电流控制法搭建了2kW光伏并网发电平台，并将2种方法分别在该平台上进行了对比验证。实验测试结果表明，分段线性插值与最小二乘法相结合的不一致性检测法较最大功率分类法更为准确有效。对光伏阵列串并联系统中光伏电池组件的选取具有实用价值。两区域互联系统交流联络线随机功率波动机制及幅值估计
摘要：正常运行时两大区互联系统交流联络线上存在随机功率随机波动的现象，限制了联络线的输电能力。研究了随机功率波动的机制与波动幅值估计。基于系统静态频率特性，推导了两区域交流联络线功率波动的公式，阐明了联络线上的低频功率波动是一种稳态过程，是负荷随机功率波动在全系统中再分配后在联络线上的反映。提出了一种联络线功率波动幅值的概率模糊估计算法。首先通过概率统计的方法来估计系统频率波动幅值的概率分布，再通过模糊数来描述贡献因子的不确定性，最后通过模糊抽样和解模糊来得到联络线功率波动的均值和标准差。通过华北一华中互联系统特高压联络线功率的实测数据验证了所提机SUCH算法的正确性和有效性。研究有助于掌握两大区互联电力系统的随机功率波动特性，为制定抑制联络线功率波动的措施提供依据。PSS就地相位补偿法的模型和理论
摘要：为降低稳定器设计在实际大系统中应用的难度和现场调试的困难，提出应用于多机电力系统稳定器设计的就地相位补偿法的模型和理论。在多机电力系统中，首先推导得到稳定器对线路功率振荡贡献的直接阻尼；在此基础上，参照相位补偿的原理，提出稳定器设计的就地相位补偿设计。该方法能够保证稳定器向线路功率振荡提供正阻尼，从而有效抑制系统中的线路功率振荡。而稳定器的就地补偿设计是在附加稳定器的电力装置的局部线性化模型上进行的，无需建立多机电力系统的全系统线性化模型，故而设计简单、实用。UPFC状态反馈精确线性化潮流控制策略
摘要：统一潮流控制器（unified power flow controller，UPFC）传统线性控制器的性能可能因运行点的大范围变化而恶化，针对该问题提出了一种基于微分几何状态反馈精确线性化理论的UPFC非线性潮流控制策略。通过选择李雅普诺夫型输出函数、适当的非线性坐标变换和状态反馈将UPFC的5阶非线性系统完全转化为一个线性系统，然后采用线性极点配置方法设计了UPFC内部潮流控制器。IEEE118节点系统的仿真对比结果表明，所提UPFC潮流控制策略改进了传统PI控制近似线性化的缺陷，有效适应了UPFC控制范围的大幅度变化，在提高电力系统暂态稳定性方面的效果明显优于传统PI控制。此外，该控制策略设计过程可以应用于所有基于电压源型换流器（voltage source converter，vsc）的柔性交流输电系统（flexible ACtransmission system，FACTSl装置。数字滤波器对PMU动态行为的影响
摘要：相量测量单元（phasor measurement unit，PMU）的广泛应用，为实现智能电网的动态安全监控提供了数据基础，其动态行为是系统安全控制的关键。然而经分析，在系统动态情况下，一方面，传统的离散傅里叶变换（discrete Fourier transform，DFT）算法会因频谱泄漏产生误差，引起振荡分析错误；另一方面，在广域测量系统（wide area measurement system，WAMS）中，子站PMU将相量上传主站时，有可能发生频率混叠，影响基于PMU的各种应用。数字滤波器的应用可以解决上述2个问题。首先阐述含有数字滤波器的PMU系统框架；其次分析动态下相量计算及相量上传中的问题，并论证数字滤波器解决上述问题的可行性，指出数字滤波器的必要性；然后揭示数字滤波器选取对不同应用的影响；最后给出仿真算例。基于故障限流器的直流多馈入受端系统动态分区技术
摘要：摘要：为提升直流多馈入受端系统的运行性能，提出一种基于故障限流器的电网动态分区技术。该技术的基本思想是根据网架结构，选择合适的交流线路安装故障限流器，从而将系统划分为若干个相互之间由故障限流器隔开的区域。在正常情况下，故障限流器等效阻抗为0，不会影响系统的潮流分布和电压水平；当交流系统发生短路故障时，故障限流器将投入限流阻抗以限制短路电流，阻隔故障在各区域电网之间的传递，从而有效缩短直流线路换相失败的持续时间，加快直流功率恢复，缓解多回直流线路同时换相失败引起的交流系统功率不平衡和潮流转移问题，提升整个系统的暂态稳定性。以2个典型结构的直流多馈入受端系统为例，验证上述分区技术的有效性。一种兼具融冰功能的柔性直流输电换流站的研究
摘要：基于电压源型换流器的双端柔性直流输电换流站在直流侧直接连接，其直流调压与功率控制相互耦合，同时输电线路存在冬季覆冰的问题。在对现有柔性直流输电换流站分析的基础上，提出了一种兼具融冰功能的柔性直流斩波输电换流站方案。该换流站采用电压源换流（voltage source converter，VSC）单元级联方式，在直流侧用斩波器控制2个换流站的直流侧电压差来控制输电功率，并可作为直流融冰电源进行线路融冰。在分析该换流站电路拓扑的基础上，推导了换流器的数学模型，得到了换流器单元的等效电路；按运行状态分类研究了该换流站的控制策略，讨论了换流站在不同工作模式下的控制方式，并研制出试验样机。试验结果表明，换流站可应用在中小型柔性直流输电以及电力线路融冰的工作模式，并可实现斩波直流输电以及直流融冰功能，从而验证了理论分析和系统的正确性和有效性。采用动态风险管理方法的水电站短期优化调度
摘要：摘要：市场环境下，径流的随机性、发电量的不确定性使得水电站愈加关注其面临的收益风险，如何在调度决策中进行风险管理是其需要解决的重要问题。提出以随机场景分析方法表示电价的波动特征，结合风险惩罚模式和风险约束模式，建立基于动态风险管理方法的水电站短期优化调度模型，以改进快速进化算法（improved fast evolutionary algorithm，IFEP）与遗传算法（genetic algorithm，GA）相结合的IFEP—GA混合优化算法作为模型的求解方法，进化策略结合了高斯变异和柯西变异的特点，约束的处理结合了惩罚机制与修复机制，这使得算法具有良好的寻优能力和收敛特性。不同风险管理模式对水电站优化运行影响的分析结果表明，动态风险管理策略能够更好地平衡期望收益、风险及末期库容约束的违反，减小风险的同时获得了更高的期望收益，为水电站依据自身风险接受程度灵活安排调度决策提供理论依据。电磁一机电暂态混合仿真中机电侧故障的仿真方法
摘要：基于频率相关网络等值（frequency dependentnet work equivalent，FDNE）的电磁一机电暂态解耦混合仿真系统一般不能处理机电暂态侧网络的故障。首先提出一种伴随仿真方法来初始化多个FDNE的状态，以实现FDNE的平稳切换。另外，通过大量仿真研究提出一种临界电气距离指标，用于快速鉴别机电暂态侧故障时是否需要在仿真中修改FDNE。最后，提出一种基于上述临界电气距离指标的FDNE切换策略以减小总体计算量。仿真结果表明基于临界电气距离指标的FDNE切换策略能够保证混合仿真的精度和效率。含VSC—HVDC的交直流系统内点法最优潮流计算
摘要：电压源换流器（voltage sourc econvener，vsc）在稳态模型和工作原理上与传统高压直流输电（high voltagedire ctcurrent，HVDC）的换流器有本质区别，因此传统的交直流系统最优潮流计算方法不适用于含基于电压源换流器高压直流输电（VSC based HVDC，VSC—HVDC）的交直流系统。讨论一种适用于原对偶内点法（primal-dual interior-pointmethod，PDIPM）和预测校正内点法（predictor—corrector PDIPM，PCPDIPM）解最优潮流的VSC—HVDC稳态模型。基于该稳态模型，将VSC．HVDC直流网络与交流系统结合起来，对交直流系统进行联立求解，并对多组算例进行仿真和分析，算例结果表明原对偶内点法在解决含VSC．HVDC的最优潮流问题的能力上，保持了传统内点法最优潮流的高效性，而在同样的条件下，预测-校正内点法迭代次数大大少于原对偶内点法。直角坐标下含零注入约束的电力系统状态估计修正牛顿法
摘要：实际电力系统中存在许多零注入节点。在电力系统状态估计模型中，应加入等式约束来保证零注入节点的注入功率在状态估计结果中严格为0。在直角坐标下，零注入约束可表达为线性约束，因此将直角坐标下的电力系统状态估计问题作为主要研究对象，提出了求解含零注入约束状态估计模型的修正牛顿法。修正牛顿法实际上是一类既约的拟牛顿法，能够严格满足零注入约束，其计算流程与通常的牛顿法非常相似，计算效率与传统的大权重法状态估计相当。仿真结果验证了所得结论。基于车网耦合的高速铁路牵引网潮流计算
摘要：针对全并联自耦变压器（autotransformer，AT）网线路的特点，建立通用的多导体链式电路模型。在此基础上，将高速列车视为恒功率负荷并进行迭代，形成了“机车一牵引网”（简称车网）的耦合模型。考虑AT漏抗值和钢轨的对地电阻，对3种不同工况进行潮流分析。仿真结果表明，车网耦合下的潮流计算能很好地反映实际的功率分布特性，并且全并联AT网上下行线路具有较好的对称性。牵引网潮流计算为分析高速铁路不同工况下的功率流动、电压分布奠定了基础，同时也可用于分析牵引负荷对公用电网电能质量的影响。利用电流模型识别的输电线路纵联保护新原理
摘要：针对纵联电流差动保护应用于超特高压长线时受分布电容影响性能降低这一问题，基于矩阵束算法能够分析暂态电流组成的特点，提出一种仅用电流量的适用于分布参数输电线路的纵联保护新原理。该原理采用模型识别的思想，首先推导出线路故障时两侧电流故障分量之和与之差比值的理论表达式，作为待识别的基准模型。进而定义模型误差函数用于刻画实际故障数据与基准模型的符合程度。区外故障时，故障数据符合基准模型，模型误差为0；区内故障时，故障数据不符合基准模型，模型误差不为0，据此区分外部和内部故障。该原理不受分布电容影响，无需补偿电容电流；充分利用故障电流信息，无需滤波；能够灵敏快速地动作。用ATP仿真和动模仿真验证新原理的有效性。一种基于电流突变量的故障选相新方法
摘要：针对现有选相方法不能同时识别所有故障类型以及电力流突变量选相在弱电源侧灵敏度不足的问题，提出一种新型电流突变量的选相方法。该方法首先根据保护安装处各相故障电流与其余两相故障差流之间的比例关系，构造故障相别选择系数，然后，通过分析该系数在各种故障情况下呈现的不同特征，实现故障选相。仿真结果表明，该方法能够在故障发生1个周波内快速准确地判断故障相别，对各种类型故障均具有较高的灵敏度，且不受故障位置、过渡电阻及负荷电流的影响，具有较高的可靠性。即使在发生发展性故障情况下，该方法仍具有较好的选择性。同时，该方法对弱电源侧选相具有足够的灵敏性。继电保护振荡闭锁的改进措施
摘要：振荡闭锁是保障电力系统安全的重要技术环节，是继电保护的理论难点之一。对现有的振荡闭锁方案进行改进，主要包括：改进启动继电器；实时计算短时开放时间；提出振荡闭锁中的对称开放和不对称开放新判据。通过设计故障检测器和启动加速器来提高突变量启动继电器和零序启动继电器的动作性能；用正序电压余弦分量替代静态稳定电流，实时计算暂态稳定破坏短时开放时间代替固定延时；通过加速软开关提高距离保护Ⅰ段对称开放速度，利用距离保护延时计算U1coscp1来开放保护；在m—｜U1cosφ1｜的2维平面上分析振荡和不对称故障的不同特征，改进现有的不对称开放判据。利用实时数字仿真系统进行仿真验证，仿真结果验证了改进方案的正确性和有效性。
