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中国电机工程学报 2016年第17期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

最小信息损失综合短期负荷预测（一）—理论4513-4520

摘要：该文引入信息理论分析电力系统的负荷预测,将其描述为信息决策过程,并提出了短期负荷预测中的最小信息损失（minimization of information loss,MIL）综合模型,利用历史负荷与预测误差的分布情况在信息损失最小的原则下求解最可能的负荷取值。针对MIL综合模型中概率分布的估计问题,文中应用了正态分布参数估计和Parzen窗估计2种不同的方法,给出了各自的算法。

相依网络理论及其在电力信息–物理系统结构脆弱性分析中的应用综述4521-4532

摘要：近年来,全球发生的多起交互连锁故障停电事故促使研究人员从一体化建模分析的角度对物理电网与信息通信网间的相互影响进行深入研究。相互依存网络理论作为复杂网络理论的延伸,从宏观的角度解释了交互连锁故障的传播机理。该文在概述电力信息-物理相依网络的建模方法、现有的模型及脆弱性评估方法的基础上,重点对其结构脆弱性影响因素及保护策略的研究现状进行了总结归纳。最后,结合电力系统的发展需求和研究总结,展望了相关研究课题与方向。

计及配电网三相模型的电动汽车充电滚动时域控制4533-4542

摘要：针对电动汽车实时充电具有随机性强、受配电网多种安全约束限制的特点,该文计及配电网的三相网络结构,建立了电动汽车充电控制的最优化模型;同时,基于滚动时域控制理论,提出了一种高效的电动汽车实时调度方法。该方法结合电动汽车的充电特点,通过调度对象筛选、变时域滚动、局部滚动和事件驱动,实现优化效果和计算效率的平衡。爱尔兰-11、IEEE-33和IEEE-119这3个配电网系统的仿真计算表明,所提优化模型可有效地控制安全约束;改进的滚动时域控制方法计算效率高,优化效果好,对负荷和电价等曲线具有很好的跟踪性能。

基于改进K-Means聚类和BP神经网络的台区线损率计算方法4543-4551

摘要：配电网线损管理中面临的主要问题有表计配置不齐备、运行数据不易收集、元件和节点数过多。这些问题导致线损率计算工作十分繁杂。提出了一种基于改进K-Means聚类算法和Levenberg-Marquardt（LM）算法优化的BP神经网络模型快速计算低压台区线损率的方法,并通过编程加以实现。根据样本的电气特征参数,提出了改进K-Means聚类算法,将台区样本分类,解决了台区线损率数值分散的问题。在此基础上,采用LM算法优化的BP神经网络模型对样本数据按类进行训练,利用BP神经网络拟合样本线损率与电气特征参数之间的关系,得到其变化规律。以某地区601个台区样本数据为例进行仿真计算,验证了所提方法的准确性。结果表明,与标准BP神经网络模型相比,LM算法优化的BP神经网络模型具有快速收敛、高精度等优点。

用于微电网无功均衡控制的虚拟阻抗优化方法4552-4563

摘要：受微电网线路阻抗不匹配等因素影响,传统下垂控制常存在无功均衡问题。应用虚拟阻抗方法可以抑制无功均衡误差。然而,传统虚拟阻抗方法没有充分考虑微电网网络中的不匹配因素。为了提高无功均衡准确度,提出了一种基于微电网全局无功均衡误差最小化思想的虚拟阻抗优化方法。通过微电网网络建模,推导了网络无功均衡误差估算方法。然后,基于无功传输特性设计了自适应虚拟阻抗控制器。在此基础上,构建全局无功均衡误差计算函数并优化,以获得最优控制器参数。该方法实施无需通讯,可在结构复杂的微电网中应用。相比传统虚拟阻抗方法,优化后的虚拟阻抗控制具有网络自适应能力,且无功均衡性能更为良好。仿真和实验结果均验证了所提方法的有效性。

含可控惯量风电场的发电系统功率振荡特性分析与综合控制4564-4571

摘要：具备虚拟惯量的变速风电机组接入电网后,发电系统的动态特性将因惯量可控而更加灵活。该文基于两区域发电系统,首先推导系统的小扰动线性化状态方程,理论分析惯性作为可调节控制参数对系统功率振荡特性的影响机理。其次,针对接纳风电后的两区域电网,提出利用风电场具备的可控惯量增强系统动态稳定的惯性综合控制策略。最后,通过对风电高渗透率的四机两区域电网的仿真分析,验证在所提控制方案下互联发电系统可利用灵活的惯性调节,提高电网的频率稳定性,并阻尼系统功率振荡。

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

利用相平面轨迹特性的暂态稳定控制切机负效应的机理研究4572-4579

摘要：暂态功角稳定控制中往往对领先机群中的机组进行切机控制,目前有多种切机选取原则来选择具体切除的机组,但对可能导致的切机负效应问题无法事前检验并缺乏机理解释。针对这一难点问题,该文利用受扰系统中发电机转子的ω-δ相图,依失稳轨迹定义切机正效应区间和切机负效应区间。在此基础上研究切机控制措施的边界条件,分析多机系统中的切机控制效应,揭示切机负效应产生的机理并给出一种切机负效应的事前检测方法。所提方法不依赖于时域仿真手段,完全基于广域量测信息进行,可事前检测出具有负效应的机组以避免切机负效应。仿真结果验证了所提方法的有效性,为基于广域量测信息的实时暂态稳定分析与控制提供技术支撑。

基于IGDT鲁棒模型的风电爬坡事件协调调度决策4580-4588

摘要：随着风电渗透率的提高,大功率风电爬坡可造成系统功率不平衡,甚至导致停电事故。提出了基于信息差距决策理论（information gap decision theory,IGDT）鲁棒模型的风电爬坡事件协调调度决策方法。分析了各参与方的调度成本及约束条件,采用常规机组、风电场及需求侧协调调度的方式,降低风电爬坡事件的不利影响,并保证决策方案的经济性;利用IGDT方法处理风电功率的不确定性,构建最恶劣爬坡场景,制定针对预期成本具有鲁棒性的决策方案。算例及实际系统不同情形下调度决策方案的分析和比较,验证了所提调度决策方法的鲁棒性和经济性。

考虑大规模风电接入并计及多时间尺度需求响应资源协调优化的滚动调度模型4589-4599

摘要：基于需求响应多时间尺度的特性，考虑新能源不确定的特点，建立了计及多时间尺度需求响应资源的日前-日内-实时滚动调度模型。模型中考虑了电价型需求响应资源，“日前”、“日内”、“实时”三个时间尺度的激励型需求响应资源，以及常规发电机组、快速启动机组两种响应速度不同的发电侧资源。针对风电预测精度日前-日内-实时逐步提高的特点，设计了一种基于场景的随机规划（scenario-based stochastic programming，SSP）与基于机会约束的随机规划fchance-constrained programming，CCP）相结合的滚动调度模型，对各阶段不同类型的资源进行优化配置求解，实现社会福利的最优。最后基于PJM-5节点系统的算例验证了调度策略的有效性。

基于弱鲁棒优化的含风电电力系统调度方法4600-4608

摘要：受风速的间歇性和波动性影响,风电功率具有明显的不确定性,这对电力系统的调度运行提出了新的挑战。鲁棒优化作为一种新的处理不确定性的方法,近年来在含风电电力系统调度中得到了有效应用,但大部分鲁棒调度模型主要从构造不确定集合的角度来考虑解的可行性和保守度,并未考虑目标函数的恶化问题,而在实际应用中调度决策人员往往既关注调度解的鲁棒性,同时又关注目标函数的恶化程度,即希望付出适当的代价换取一定程度上的可行性。为此该文提出了基于弱鲁棒优化框架的含风电电力系统的调度模型。该调度模型选取风电场的预测功率作为基准场景,并在此基准场景目标函数恶化容忍度的基础上建立了弱鲁棒优化调度模型。最后文中采用含两风电场的10机系统验证该弱鲁棒优化调度模型的有效性。

基于模型预测控制的主动配电网多时间尺度动态优化调度4609-4616

摘要：为应对接入主动配电网中间歇性分布式电源出力不确定，解决其预测精度随时间尺度增长而下降，造成预测不准确的问题，提出基于模型预测控制的多时间尺度主动配电网多源协调优化调度策略，精细化协调控制和管理主动配电网中的分布式电源、储能及柔性负荷，以期实现间歇性分布式电源的最大化消纳。以长时间尺度的最优潮流有功出力值为基准，短时间尺度基于模型预测控制，采用多步动态滚动优化，求解有功出力增量，使得有功出力控制过程更加平滑。通过仿真分析，证明了所提动态优化调度策略的可行性和有效性。

考虑风险调整资本收益率阈值约束的虚拟电厂优化调度策略4617-4626

摘要：随着分布式能源的广泛接入电网，将分布式电源整合管理的虚拟电厂技术得到了越来越广泛的关注。因为部分内部元素的不确定性，虚拟电厂调度策略要综合考虑收益和风险两方面，从而是一个多目标优化问题。该文引入考虑风险调整资本收益率指标建立了收益和风险的平衡关系，从而提出一种具有经济学含义的虚拟电厂优化调度模型；也引入经济资本概念作为虚拟电厂抵抗风险的准备金，并利用条件在险现金流指标确定经济资本的需求。通过实际示范项目作为算例，文中验证了调度模型的有效性；并且通过对比分析说明，组建虚拟电厂能够降低偏差惩罚，并提高分布式电源和负荷的购售电收益。

中国电机工程学报杂志输变电技术

多端柔性直流系统直流故障保护方案4627-4636

摘要：多端柔性直流系统直流故障保护是直流系统发展的关键技术之一,主要技术难点包括直流故障的可靠识别和快速隔离。该文从故障快速隔离和提高供电可靠性的角度出发,设计基于直流断路器和不基于直流断路器的直流故障保护方案。设计的直流故障保护方案无需通信,能可靠实现故障识别。同时与传统基于交流断路器的保护方案相比,所设计的方案在动作速度和供电可靠性方面均有显著改善。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台上分别搭建基于直流断路器和不基于直流断路器的四端柔性直流系统,通过仿真测试验证所设计的保护方案的可行性以及与已有保护方案相比所具有的优越性。

多端口直流–直流变换器功率自动平衡控制4637-4646

摘要：该文提出了一种适用于多端口背靠背式直流–直流变换器（multiport front-to-front DC/DC,MF2F）及其构成的多端直流系统的功率自动平衡控制方法。该平衡控制包括“外部平衡控制”、“内部平衡控制”以及其它常规控制环节;设计了与MF2F相连的外部换流器的功率平衡控制。在一个由四端口MF2F组成的多端直流系统上对所提出的平衡控制做了仿真验证,测试了功率阶跃,交流故障等工况下平衡控制器的响应特性。仿真结果表明,文中设计的功率自动平衡控制器可以保证MF2F及其构成的多端直流系统在发生功率失衡事件时,无需人为干预即可自动保持功率平衡从而保证系统的运行安全性。所提出的平衡控制方法有助于推进多端口直流–直流换流器在直流电网中的应用。

一种适用于MMC-HVDC连接极弱受端交流电网的功率阻尼同步控制方法4647-4655

摘要：该文在功率同步控制基础上,结合电流矢量控制特点,并引入瞬时阻尼功率分量,提出一种适用于模块化多电平换流器型高压直流输电系统（modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC）连接极弱受端交流电网的功率阻尼同步控制策略。建立MMC-HVDC系统的小信号数学模型,分析在极弱受端交流系统条件下功率阻尼同步控制器参数对系统稳定性的影响,研究在不同短路比条件下使MMC-HVDC系统保持稳定运行的控制器参数的调节范围。最后在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建MMC-HVDC连接极弱受端交流电网的仿真模型,并进行分析验证。结果表明所提出的功率阻尼同步控制方法不仅具有良好的控制性能,而且可以提高MMC-HVDC系统在极弱受端交流系统条件下的运行稳定性。

中国电机工程学报杂志电力电子与电力传动

计及逆变器侧电流反馈影响的LCL滤波器参数优化设计4656-4664

摘要：LCL滤波器在中大功率并网逆变器中的应用得到持续关注。但LCL滤波器设计时变量较多且相互间关系紧密,参数难以确定。同时,电流控制同滤波器参数相互依赖、相互制约,共同决定着并网逆变器的稳定性和电流质量。现有的LCL滤波器设计方法都仅考虑了滤波器的滤波性能,未能有效结合电流控制对滤波器参数设计的限制。因此,如何优化设计滤波器以及控制器参数仍较为困难。该文通过建立单逆变侧电流反馈控制下LCL滤波并网逆变器的数学模型,得出控制性能对LCL参数的约束条件。结合滤波性能的需求,总结出了一套LCL滤波器参数和控制器参数的一体化设计方法。最后,通过实验验证了该设计方法的正确性和有效性。

三相H7电流源光伏逆变器共模电流抑制研究4665-4671

摘要：共模电流问题是非隔离型光伏逆变器系统必须解决的关键问题之一。针对该问题,提出一种非隔离型三相七开关H7电流源光伏逆变器。首先建立系统高频共模模型,在此基础上分析系统共模电压和开关状态之间的关系,研究传统空间矢量调制对系统共模电压和共模电流的影响,然后提出新型空间矢量调制策略解决共模电流问题,最后在TMS320F28335 DSP＋EP4CE10E22C8 FPGA数字控制实验平台上对上述方案进行实验研究,结果验证了提出方法的可行性和有效性。

一种可快速去磁复位变压器的新型辅助谐振变换极逆变器4672-4684

摘要：为了提高辅助谐振变换极逆变器（auxiliary resonant commutated pole inverter，ARCPI）电路中变压器的去磁复位速度，避免剩磁通的累加使变压器饱和，提出了一种可快速去磁复位变压器的新型ARCPI。在各相辅助谐振电路中设置两个分别参与上桥臂和下桥臂之间换流过程的变压器。谐振结束之后，变压器将被施加约等于逆变器直流电源电压的反向电压，使变压器中的磁化电流快速衰减，在进入下一个脉宽调制周期前实现变压器的去磁复位。结合不同工作模式下的等效电路图，分析了工作过程，给出了软开关实现条件和辅助谐振电路损耗数学模型，讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了一台3kW的单相实验样机，实验结果表明ARCPI的开关器件实现了软开关。该新型ARCPI能有效降低开关损耗和改善效率。