LCC-VSC混合直流电网机电暂态建模方法研究
摘要：提出可用于大型电力系统暂态稳定分析的电网换相换流器-电压源换流器（line commutated converter-voltage source converter,LCC-VSC）混合直流电网机电暂态建模方法。首先,根据LCC、VSC换流器技术特点,建立混合直流电网的基本形态。其次,根据换流器基本数学模型和机电暂态仿真的特征,通过合理简化提出混合直流电网基本元件LCC、VSC、DC/DC换流器的机电暂态建模方法。基于Dommel算法,提出直流网络模型的求解方法。在PSASP程序中实现了各元件的模块化设计,使用户可根据需要自由搭建仿真算例。最后,基于VSC-HVDC汇集分布式可再生能源和常规能源、LCC-HVDC实现远距离大容量稳定输电的构想,设计四端混合直流电网的仿真算例,分析对比3种不同工况下的运行特性。结果表明,所提LCC-VSC混合直流电网机电暂态模型准确、可靠,可用于大型电力系统暂态稳定性分析。考虑风机转速限制及卸荷电路优化的永磁同步电机新型低电压穿越协调控制策略
摘要：世界各国的风电并网导则均要求并网风机具备低电压穿越（low voltage ride-through,LVRT）的能力。传统的LVRT协调控制方案是将故障期间的不匹配能量全部储存到风机转子上以维持直流母线电压的恒定,这种方案没有考虑风机转速越限的问题。该文根据中国国标要求,对传统LVRT协调控制方案中永磁同步电机的升速问题进行详细的理论计算,结果表明该方案下多数风机在恶劣故障期间都会转速越限,从而威胁机组的安全。基于此结论,首先提出一种先存储后卸荷的协调控制方案,该方案能够保证风机转速不越限,但仍会使风机转速在恶劣故障期间达到限值,并且难以对卸荷电路的冲击电流进行优化。为了最大程度上抑制风机转速上升以及更好地优化卸荷电路,最终提出一种变桨距与比例卸荷结合的新型优化LVRT协调控制方案。最后对提出的几种LVRT协调控制策略进行仿真对比研究,验证了理论的正确性和控制方案的有效性。通过电动汽车与电网互动减少弃风的商业模式与日前优化调度策略
摘要：电动汽车接受运营商调控参与车网互动（vehicle-togrid,V2G）能够更好地与间歇性新能源发电相配合,从而创造巨大的经济效益和社会效益,而这种V2G模式需要相应的商业模式作为支撑。通过分析受控电动汽车的特征,提出电动汽车用户、运营商（Aggregator）、电网公司和弃风电场合作的V2G商业合同模式。建立以运营商期望收益最大化为目标,以满足用户个体需求和电费补偿约束,考虑弃风功率限制、机组调节速率限制的运营商日前优化调度模型。提出了针对所建非线性混合整数规划问题的求解算法。以京津唐电网为例,验证了所提合同模式、调度策略及求解算法的有效性和准确性。交直流混合模式下变压器动态电感参数辨识方法
摘要：电力变压器在交直流混合模式下运行时的电感和电流变化与传统情况具有明显区别,该文结合电磁耦合机理提出一种动态电感参数的辨识方法。建立磁场-电路耦合模型,以时域电流和动态电感为关键耦合参数,采用棱边有限元法求解磁场模型,利用局部线性化的方法获取系统能量,基于能量原理计算动态电感。采用四阶龙格库塔法计算时域电流,通过非线性磁场和微分电路迭代实现磁场与电路的耦合。研究无直流和交直流混合条件下变压器的电磁特性,结合励磁饱和状态,分析动态电感波动情况并总结其变化规律。通过仿真计算与实验数据对比,验证该文方法的有效性和所得结果的正确性。一种基于发电机对相对能量的电力系统临界机群快速辨识方法
摘要：准确辨识临界失稳机组是暂态稳定分析的关键。该文在推导基于发电机机组对的相对暂态动、势能函数基础上,根据机组对在故障切除时刻和故障切除后两个时步内的相对能量聚集特性,采用两阶段聚类分群算法,对故障切除后极短时间内系统的临界机群进行了辨识。由于相对能量函数的计算不依赖于全系统的网络拓扑参数或故障位置信息,仅需实时采集系统中少量的发电机机端电气状态量,减小了因候选集合漏选重要机组带来的辨识误差,且计算相对简单,缩短了辨识时间。新英格兰10机39节点系统、IEEE 145节点系统算例结果验证了该方法的正确性和有效性。电–气混联综合能源系统概率能量流分析
摘要：由电力系统（electric power systems,EPS）、天然气系统（natural-gas systems,NGS）之间的耦合与互联构成的综合能源系统（integrated energy systems,IES）,对于构建经济、环保、高效的能源系统至关重要。同时,由于IES中大量的不确定因素,有必要将不确定建模技术应用于IES分析。该文将广泛应用于EPS的概率潮流的概念推广到IES的概率能量流分析中,计及了EPS、NGS之间3方面的耦合：1）燃气轮机组;2）电力驱动加压站;3）能源集线器。在IES稳态能量流的基础上,考虑了电、气、热负荷以及风电场出力的不确定性,并采用蒙特卡罗模拟法求解IES概率能量流。算例分析表明,NGS（或EPS）中不确定性因素会对EPS（或NGS）的概率能量流产生影响;同时NGS能量流方程线性化精度明显低于EPS。基于行星际太阳风信息和三维磁流体力学模型预测电网GIC的计算方法
摘要：准确预测或预报地磁暴在电网中产生的地磁感应电流（geomagnetically induced current,GIC）,对在电力系统调度运行中采取措施防御地磁暴电网灾害具有重要的意义。以行星际太阳风参数和观测数据为基础,提出基于行星际太阳风信息和三维磁流体力学（magnetohydrodynamics,MHD）模型评估电离层电流体系的算法,电离层电流计算地磁扰动（geomagnetic disturbance,GMD）以及GMD计算电网GIC的算法,以对电网GIC进行预测。算例的计算结果表明,所提基于行星际太阳风、电离层电流、GMD因果链体系以及观测数据和计算数据预测电网GIC算法具有比较高的精度,能有效量化评估灾害性地磁暴事件的影响程度,满足电网灾害性事件的预测和预警的需要。日风速随机模糊不确定模型
摘要：传统风速不确定模型无法兼顾其随机性和模糊性共存特征,该文考虑风速概率分布特征及其参数模糊性的随机模糊变量特征,提出一种日风速随机模糊不确定模型。考虑风速地域、季节和日特征差异,以美国NREL和我国某风电场实测风速为实例,提取多年同月日96时段和同月日同时段风速随机性特征,发现实例数据中接近或大于70%的时段服从两参数Weibull分布且同时段具有相似性,而形状参数k和尺度参数c存在模糊性;利用极大似然法挖掘k和c的模糊隶属函数特征,并在一定置信区间内定义其边界;依据不确定理论,定义风速为随机模糊变量且获取其机会测度分布函数,从而建立日风速不确定模型;最后,给出相应建模步骤及结合随机模糊模拟技术和逆变换法的日风速随机模糊模拟方法,5 000次模拟结果表明各时段风速处于历史相应时段风速上下限的概率大于94.13%,可有效用于日风速仿真。考虑灵活控制策略及电流限幅的逆变型分布式电源故障模型
摘要：随着分布式电源（distributed generator,DG）的大规模接入以及并网规约对DG低电压穿越能力的要求,分析DG对故障电网的影响成为一个十分重要的问题。为了得到采用恒功率控制模式的逆变型DG在电网故障条件下的故障模型,首先对DG的控制原理进行了简要分析,然后根据瞬时功率理论和DG输出电流的基本约束推导出DG的通用电流参考信号表达式,调节其中的参数即可实现灵活的控制策略,同时保持DG瞬时功率的平均值对功率参考值的跟踪。在通用电流参考信号表达式的基础上,文章进一步提出了在DG电流限幅条件下功率参考值的计算方法,最后通过Simulink仿真验证了所提出的DG故障模型和限流算法的正确性。基于中长期时间维度的需求响应潜力及效果的系统动力学分析
摘要：需求响应资源的潜力研究有利于其在电网运行中发挥削峰填谷、消纳新能源的作用。该文基于系统动力学,从需求响应资源的时间维度入手,考虑用户的中长期决策和综合响应行为的耦合作用,建立基于中长期时间维度的需求响应系统动力学分析模型,重点分析不同响应特性的用户在不同时间维度的项目参与行为的特点,以及激励机制在不同时间维度对需求响应水平的影响。算例表明激励机制的设计影响着用户的长期潜力、中期潜力以及最终的综合响应水平,同时用户在不同时间维度、对不同的激励信号的响应行为有着显著差异。微电网分级优化故障重构
摘要：结合微电网重构时须遵循的组网规则,综合考虑重构后微网的微源配置、敏感性负荷支撑、电压及频率支撑等关键性能要满足微电网孤网运行的要求,提出将组网规则以组网约束的形式引入到微网重构优化问题之中;针对微网采用传统构造适应度函数优化方法时需要进行大量潮流计算,提出一种分级优化思想,将不涉及潮流计算的寻优过程作为第一级先行处理,将涉及潮流计算的寻优过程作为第二级优化处理,使得只有满足第一级优化指标的方案进入第二级优化,可以大大减少计算量,并且可以达到确切最优解。算例结果验证了模型及方法的有效性。自适应时频窗行波选线方法研究
摘要：数字化行波选线方法与行波分析所选的时间窗宽度、频带范围密切相关,时频窗的选择在一定程度上决定了行波选线的性能。提出一种利用自适应时频窗的高可靠性行波选线新方法。该方法利用线路零模电流行波两两之间的交叉小波变换（cross wavelet transform,XWT）,自适应求取出零模电流行波相关性较强的时频窗,作为行波选线的时频窗,同时计算出零模电流行波在该时频窗内的相位差。最后通过自适应时频窗内的零模电流二进小波变换模极大值进行选线,确定故障线路。所提方法充分结合了复小波变换在频带分析方面的优势和实小波变换在突变检测方面的优势。理论分析与仿真结果表明,所提方法选线可靠性高,交叉小波变换应用合理,且不受中性点接地方式、线路结构等因素的影响。PT断线后电抗器匝间保护新判据
摘要：电抗器在电压互感器（potential transformer,PT）断线后均采取闭锁匝间保护的策略,容易造成故障范围的扩大。该文分析电抗器PT断线时零序阻抗计算的方法,研究电抗器区外故障和匝间故障时首末端故障电流的特点;在此基础上提出基于零序阻抗和故障电流特征的PT断线后电抗器匝间保护新判据,并在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台上验证理论分析的正确性。该判据完善了现有电抗器保护方法。最后在动模实验室建立线路电抗器系统模型,动模仿真结果验证了理论分析计算的正确性。基于压力特征的变压器数字式保护研究
摘要：油浸式电力变压器一般都装设有机械式瓦斯继电器作主保护使用。但是,由于存在可靠性差、速动性低以及阈值整定困难等问题,目前广泛应用的瓦斯保护不正确动作时有发生。伴随着变压器内部故障的发生,故障电能将转换为热能、动能等其他形式能量,而油箱内部压强骤升是电气网络故障显著、快速的非电量表征。为此,建立变压器油箱内、外部故障压力特征模型,根据故障与非故障状态下油箱内部压力特征差异构造基于压力特征的变压器数字式保护。以63 MVA/220 k V变压器为例,仿真验证不同运行情况下的保护动作特性,结果表明：新原理正确可行,动作速度较传统瓦斯保护显著提高,能够灵敏甄别绕组小匝数短路故障,且本质上不受励磁涌流影响。基于BP网络变量选择与LSSVM结合的锅炉脱硝经济性建模
摘要：大型燃煤电站锅炉在进行烟气脱硝时会产生较高的运行成本,建立有效的脱硝成本预测模型是对其进行经济性优化的基础。从某660MW火电机组的厂级监控信息系统（supervisory information system,SIS）选取历史运行数据,将BP神经网络算法与最小二乘支持向量机（least squares support vector machine,LSSVM）结合,利用BP网络算法对输入变量进行选择以降低模型的维数与复杂度,将筛选出来的变量作为LSSVM模型的输入,建立了脱硝成本预测的BP-LSSVM模型。将该模型与单纯的LSSVM模型进行对比,结果表明通过神经网络变量选择,能有效降低模型的复杂度,提高模型的泛化能力,从而实现火电机组脱硝成本精确快速地预测。高斯型求积方法对全光谱K分布模型精度的影响
摘要：为了探究求积方法和求积节点数对全光谱K分布模型计算精度的影响,利用全光谱K分布模型,结合离散坐标法,分别在不同的非灰气体工况下计算了一维平行平板间的辐射源项;同时用3种不同的高斯型求积方法（高斯–切比雪夫偶数阶求积方法、高斯–切比雪夫奇数阶求积方法以及高斯–勒让德求积方法）进行求解,并与逐线法的比较,分析了高斯型求积方法和求积节点数对全光谱K分布模型计算精度的影响。结果表明,全光谱K分布模型的计算精度并不是随着求积节点数的增加而提高,而是会产生一定的波动;该波动的影响可以通过增加求积节点数来降低,当求积节点数大于或等于16时,应用文中所提到的任何高斯型求积方法都会获得满意精度的解。我国首家依托省级电力公司的国家重点实验室获批
摘要：近日,国家科技部正式发文（国科发基[2015]329号）,批准国网湖南省电力公司的电网输变电设备防灾减灾实验室成为第三批国家重点实验室,该实验室为我国首个依托省级电力公司成立的国家重点实验室。据悉,该实验室自2005年成立以来,坚持安全生产需求驱动创新,紧抓电网灾害监测、预测及防治科学问题,开展相关理论研究和关键技术攻关,完成部级和国家电网公司重大科技项目28项,直接空冷岛顺流基管管内冷凝的传热传质分析
摘要：顺流基管是火电厂直接空冷岛关键部件,分析基管管内传热传质机理,对优化基管传热和空冷岛安全运行有重要意义。考虑基管几何特征和安装倾角,建立模拟蒸汽在基管内壁上冷凝的三维坐标数学模型。求解模型数值解时,假设基管壁温未知,设计迭代算法估算壁温。通过对比蒸汽凝结率数值解与设计值,管内换热系数数值解与Nusselt经验公式值,验证了模型的有效性。对模型数值解进一步分析发现,膜厚偏微分方程能正确描述基管几何特征和倾角影响下的液膜特性,汽液两相分离位置的预测值与直接空冷岛运行实际相符,凝结水过冷度数值解不能完全匹配实际测量值。本文的研究成果,为设计高效换热基管和空冷岛冬季防冻,提供了理论依据。
