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中国电机工程学报 2016年第14期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

基于电网动态特性的发电机主导参数辨识方法3699-3706

摘要：为提高发电机动态参数辨识的准确性,提出一种基于电网动态特性的发电机主导参数辨识方法。首先,根据实测量对发电机进行解耦,构建了包含动态参数的同步发电机的离散非线性状态空间模型,据此给出了参数核平滑算法（kernel smoothing,KS）和祖先采样粒子吉布斯算法（particle Gibbs with ancestor sampling,PGAS）,并将两种算法结合得到KS-PGAS算法;然后,基于Morris筛选方法,使用灵敏度因子判别动态参数变化对输出的影响程度,并筛选出第一摆最大功率与阻尼比两个特征量相对应的主导参数;最后,使用KS-PGAS算法先对第一摆最大功率对应的主导参数修正,再利用修正后的主导参数对阻尼比对应的主导参数进行修正。仿真结果证明了所提算法的有效性和优越性。

计及接地阻抗及含多种分布式电源的中低压配电网三相潮流计算（二）：算法和算例3707-3716

摘要：该文给出基于注入电流的牛顿–拉夫逊潮流计算方法和算例分析。叙述各端点元件的潮流方程的构建方法,详述三相分布式电源6个控制方程与节点注入电流不平衡量方程的结合方法,同时推导雅可比矩阵元素的计算公式。在Matlab平台编制计算程序,采用多个IEEE测试系统对所提模型和算法进行验证。与现有文献及多个商业软件比较计算精度,并分析低压配电网络中接地阻抗对中性点电压和中性线电流的影响。在IEEE 37节点的三相三线制系统基础上构建一个包含三相三线制中压配电网和三相四线制低压配电网及多个类型分布式电源的混合中低压配电系统,运用所构建的混合中低压配电系统进一步验证所提出的方法,并分析配电变压器零序励磁阻抗对系统不平衡度的影响。

适用于中压直流配网的多电平直流链固态变压器3717-3725

摘要：该文提出一种适用于中压直流配网的多电平直流链固态变压器方案,和传统直流变压器方案相比,所提方案可以始终保持双主动全桥高频链环节的电压匹配,从而改善电力电子器件的电流应力,提高系统的传输功率和效率;当发生子模块故障时,可以快速旁路故障的子模块,从而提高系统的可靠性;当发生外部故障时,可以工作在直流断路器模式,快速切除与中压直流配网的连接,且不需要增加额外的直流断路器。文章详细分析所提方案的拓扑结构、电压电流和功率特性、运行控制策略以及故障处理策略,在此基础上搭建物理样机,验证了所提方案的正确性和有效性。

基于架空线的直流电网保护方案研究3726-3733

摘要：直流电网技术是我国进行可再生能源大规模开发利用的重要手段。然而,目前我国的大范围功率传输仍以架空线为主,因此研究以架空线为主要传输线路的直流电网技术是非常必要的。该文基于架空线故障率高的特点,针对直流电网故障保护,分析两种主要保护技术路线对于架空线应用直流电网的适用性,提出两种路线各自的系统保护流程,并分析对比其性能优劣,最后给出适用于架空线系统的合理保护方案,并进行仿真验证。

广义特勒根求解的配电网混合变换三相解耦状态估计算法3734-3741

摘要：提出一种适用于配电网的三相解耦状态估计算法。该方法将量测量混合变换,避免传统电流量测变换带来的误差,基于电流解耦-补偿模型实现三相不对称状态估计解耦计算,并应用广义特勒根定理求解。所提出的方法能够适应配电网三相不平衡、电流量测较多的现状,且适用于考虑电缆线充电电容的网络。求解方法简单、快速,在保证计算精度的基础上,进一步满足配电网状态估计对实时性的要求。通过典型配电网络算例分析,从估计正确性、算法收敛性、估计时间三方面验证该方法实用性。

配电网故障区段定位的互补约束新模型与算法3742-3750

摘要：馈线区段故障的快速准确辨识对于提升配电网可靠性与自愈性有重要作用。针对基于逻辑关系的间接故障定位方法在数值稳定性和决策效率上的不足,该文基于代数关系描述和互补约束理论构建了配电网故障区段定位的互补约束新模型,其优势在于：1）避免了对群体智能算法的过分依赖,可采用数值稳定性好的梯度算法优化求解;2）利用互补约束条件将离散变量松弛为连续变量,降低了故障定位问题决策时的复杂性。在此基础上,提出基于扰动因子的故障定位模型光滑化求解算法。仿真表明,新模型和决策算法不仅能够实现馈线故障区段的准确高容错性辨识,且进行优化决策时具有数值稳定性好、优化效率高的优点,在大规模配电网故障定位中有良好的应用前景。

传递熵算法在风电机组故障穿越特征分析中的应用3751-3757

摘要：为了保证风电并网仿真的真实性和可信性,需要验证风电机组仿真模型的准确性。因为缺乏简单有效的风电机组故障穿越特征分析和状态识别方法,使得国内外模型验证标准无法明确界定暂态区间。该文基于在多学科获得良好应用的传递熵算法,结合风电机组模型验证的实际需求,首先采用滑动时间窗口概率密度计算方法获得传递熵的时序曲线。然后研究了传递熵算法对电压和电流信号进行故障特征提取的有效性,并分析了传递熵值对电网故障和风电机组控制的表征含义和特点。在此基础上提出了基于电流传递熵的风电机组故障穿越状态识别方法。该方法具有判断逻辑简单、结果准确、通用性强的特点,具有较好的实用价值。

中国电机工程学报杂志海上风电场送电系统与并网技术

大规模海上风电输电与并网关键技术研究综述3758-3770

摘要：风力发电是可再生能源利用领域中技术最成熟,最具商业化发展潜力的发电方式之一。由于海上具有风资源丰富的特点,且目前全世界海上风电开发工程应用的需求迫切,大规模海上风电的输电与并网问题成为风电发展和研究的热点方向。文中对大规模海上风电输电及并网的关键技术进行了介绍,包括海上风电传输技术,海上风电场升压站、集电系统设计技术,海上风电功率预测技术,海上风电集群有功/无功控制技术和安全稳定控制技术等,并对这些技术的研究现状及成果进行了分析和总结。最后,指出了海上风电的发展趋势及需要进一步研究的方面,为海上风电并网的发展提供了参考。

海上风电场经MMC-HVDC并网的阻抗建模及稳定性分析3771-3780

摘要：基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的柔性直流输电技术（MMC-HVDC）已成为大规模、远距离海上风电场并网的理想解决方案。但是由于MMC自身结构特点,当MMC-HVDC接入风电场时有可能发生振荡或不稳定现象。该文建立MMC的交流侧小信号阻抗模型,根据最小阻抗环增益的奈奎斯特（Nyquist）稳定性判据判断互联系统的稳定性,并预测系统潜在的谐振频率及稳定裕度。研究结果表明,适当的环流控制能够显著改善MMC的稳定性。基于Matlab/Simulink建立了21电平MMC及风电场的详细时域仿真模型,仿真结果和实际工程现场录波验证了理论分析的正确性。

海上风电场升压变电站设计基本要求的研究3781-3788

摘要：此前我国尚没有建成的海上升压变电站,但随着我国海上风电的发展,海上风电场离岸距离越来越远、规模越来越大,为了将海上风电场发出的电能汇集并送至陆上电网,海上升压变电站将成为今后我国海上风电场必备的配套设施。文中通过海上风电场示范项目的设计研究以及863课题的专题研究,总结吸收欧洲海上变电站的经验,针对我国海上风电场升压变电站的特点,提出了海上升压变电站设计的基本要求,对工程设计具有指导作用。

大型海上全直流风场中基于MMC的风力发电变流器及其控制3789-3797

摘要：随着海上风场规模的增大,全直流风场成为未来海上风电的发展趋势。模块化多电平变换器（modular multilevel converter,MMC）广泛应用在大功率、高电压的AC/DC电力变换领域,并且能够实现电能直接从低压交流到高压直流的转换,是一种适用于海上全直流风场的风力发电变流器拓扑。该文针对基于MMC的风力发电变流器的运行特性进行了分析,发现在低调制比的工况下MMC的子模块电容电压纹波会使交流输出电压产生畸变,通过对其机理的分析,提出一种改进的电流控制方法,改善受到电压畸变影响的电流动态控制性能。为了验证理论分析与控制方法,在RT-LAB中对一将6 k V永磁同步发电机连接到50 k V直流网的10 MW风力发电系统进行了建模和仿真,并在30k W的MMC实验平台上进行了实验验证。

基于方位角和载荷联合反馈的独立变桨距控制策略研究3798-3805

摘要：针对风切变和塔影效应引起的风力机气动载荷周期性波动,展开风电机组独立变桨距控制策略研究。基于叶素动量理论进行风轮叶片气动建模,在Matlab/Simulink平台上编程实现叶片气动载荷计算模型,并与GH Bladed仿真结果进行对比分析。提出了基于方位角和载荷联合反馈的独立变桨距控制策略,根据方位角反馈设置动态权系数,周期性调节每支叶片的桨距角,并在此基础上增加了叶根挥舞载荷PID控制环节,以微调修正桨距角。基于Matlab/Simulink和GH Bladed平台进行仿真分析,结果表明,该联合反馈控制策略可有效平缓周期或随机性的叶片挥舞载荷波动,而且对于减小风轮不平衡载荷以及降低风力机疲劳载荷有较好的效果。

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

能源互联网风险评估研究综述（一）：物理层面3806-3816

摘要：化石燃料的逐渐枯竭和日益严峻的环境污染问题推动着新型能源利用体系——能源互联网的出现与发展。能源互联网以先进能源技术、电子计算机技术和互联网技术为基础,实现了对传统能源产业的全面革新,并对未来人类的生活方式和工业、社会发展产生深刻影响。在此背景下,该文总结回顾了近些年国内外有关能源互联网的研究成果,重点分析了能源互联网风险评估现有研究的理论方法及其存在的不足,提出物理层面能源互联网风险评估存在的关键性科学问题及其未来的研究方向,为能源互联网的安全、可靠运行奠定理论基础。

多能源系统分析规划初探3817-3828

摘要：传统的能源系统分析规划研究局限于电、气、热（冷）等单一能源形式系统的内部。多能源系统的统筹协调有利于促进可再生能源吸纳,提高能源利用效率。文中首先介绍了多能源系统的结构,分析了电、气、热（冷）等子系统的特征,探讨了协同效益,进而阐述了能源流分析计算方法。基于此,对多能源系统的优化运行与优化规划问题进行了分析、讨论。最后,总结了多能源系统分析与规划的关键问题,以期为相关研究提供参考。

结合半正定规划和非线性规划模型的OPF混合优化算法研究3829-3836

摘要：以内点法求解最优潮流（optimal power flow,OPF）的经典非线性规划模型已得到广泛应用,但无法保证解的全局最优性。而求解OPF的半正定规划模型,在一定条件下能获得全局最优解,但存在计算时间长和可能无法获得可行解的缺点。因此,文中提出一种结合非线性规划和半正定规划模型两者优势求解OPF问题的混合优化方法,以实现在更短的时间内获得全局最优解。首先,提出验证由内点法求解OPF非线性规划模型（nonlinear programming,NLP）所得解是否为全局最优的充分条件。若非全局最优,则基于OPF的半正定规划模型给出由该局部最优解出发的下降方向,并通过步长控制得到新的初值,交由内点法重新求解OPF的非线性规划模型。算例测试结果表明,该算法在避免求解完整半正定模型需耗费大量时间的同时,能够有效跳出非线性规划模型的局部最优解,收敛到全局最优解或更优的解。

考虑连锁故障的多工况电力系统功角稳定性分析3837-3844

摘要：针对连锁故障引发系统大停电等安全稳定问题,提出一种考虑连锁故障的多工况电力系统功角稳定性分析方法。首先,计及保护/断路器不确定动作、系统硬件失效等随机事件,确定基于潮流转移理论的系统运行工况,并计算各工况间转移概率矩阵。然后,建立了考虑连锁故障的离散Markov多工况电力系统模型,并构造了含有该模型的李雅普诺夫函数。在此基础上,使用迭代法推导了满足干扰衰减度γ的鲁棒随机稳定性判据,并借助线性矩阵不等式（linear matrix inequalities,LMI）中的可行性问题,分析系统稳定性。IEEE16机68节点系统时域仿真结果表明该方法能够有效判别电力系统多工况变化时的功角稳定性,与时域仿真法相比,无需获取系统运行轨迹,且计算量较小,简单易实现。

基于自适应核密度估计理论的抗差状态估计的性能分析及算例验证3845-3856

摘要：针对基于自适应核密度估计的电力系统抗差状态估计新模型,提出了相应的求解策略,并通过其数学性质分析该方法对正常量测、可疑量测和不良数据的辨识性能。该算法对于正常量测具有与加权最小二乘法类似的收敛性好、渐进无偏的特点;对于不良数据,在迭代过程中通过自适应地降低其核密度带宽而等效降低其权重直至为零,相应减小或消除其影响而具有良好的抗差能力;对于可疑量测,在迭代中自适应核带宽逐渐减小,部分量测的等效权值逐步增大而被辨识为好数据,部分量测的等效权值减小而逐步被辨识为不良数据,从而实现了可疑数据的平滑逐步辨识,避免了“非好即坏”的判定而提高了对于不良数据的辨识能力。多个算例表明：新算法相较于现有其他抗差方法而言,具有较强的抗差能力,较高的计算精度及较快的计算速度。所提方法具有较强的工程应用前景。

中国电机工程学报杂志电力电子与电力传动

抗电网频率波动的重复控制参数设计方法3857-3867

摘要：重复控制的高增益特性可以提高并网逆变器的并网电流品质,但电网频率波动对系统的跟踪精度会产生较大的影响。在传统重复控制中,通过引入系数Q可以提高内模的稳定性。该文分析了引入内模系数Q后的重复控制与准谐振控制的等效关系,证明了引入内模系数Q可以在一定程度上提高重复控制对电网频率波动的适应能力。通过对LCL型并网逆变器重复控制的稳定性分析,得到重复控制增益系数Krc的设计方法,解决了由于内模系数Q较低导致的重复控制增益不足的问题。仿真与实验表明所提出的重复控制器对电网频率波动具有良好的抗电网频率波动能力。