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中国电机工程学报 2016年第20期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

市场环境下基于随机规划的主动配电网运行交易二层优化模型5391-5402

摘要：随着主动配电网技术和需求侧响应的大力发展,主动配电网能更主动地参与电力市场交易,影响输电网的运行。当主动配电网容量足够大时,其可作为大用户购电或供电商参与市场,通过有策略地竞价影响市场的出清结果。该文研究了主动配电网充分利用内部灵活可控负荷和分布式电源,作为市场主体有策略地参与日前市场,并基于随机规划建立了二层优化的竞价模型。其中上层模型以主动配电网收益最大为目标,提出了主动配电网安全运行模型,考虑其容量和电压安全约束;下层模型以社会效益最大为目标,考虑输电网运行及电力市场清算,并通过基于场景集的随机规划模型考虑了参与市场竞争者竞价的不确定性。上层模型通过市场竞价决策传递给下层模型影响日前市场出清,下层模型通过反馈市场出清价格给上层模型影响主动配电网内部运行决策。基于互补理论和线性化技术将二层规划模型最终转换为单层的混合整数线性规划模型进行求解。算例分析验证了文中所提模型的正确性和有效性。

基于高压配电网变电单元分组重构的城市电网输电阻塞管控模型及算法5403-5413

摘要：利用网架重构实现大规模潮流转移,是消除110～220kV城市电网运行阻塞的重要手段,传统重构算法主要面向深度放射状馈线网络,缺乏适用性。分析了110kV变电站站内结构及站间联络,提出高压配电网变电单元组拓扑表示方法,基于单元组内部可行拓扑状态集实现单元组分组重构。基于所定义的负载均衡函数,构建完整城市电网阻塞控制模型。利用某大型城市电网局部系统算例验证方法有效性,结果表明,所提模型实现了大规模多环态非深度网络的快速重构问题,通过构建的阻塞管控模型,有效控制高峰时期城市电网出现的负载分布不均,局部输电阻塞情况,保证连续断面下各个局部都留有充足的供电裕度。此外,模型中的拓扑处理方法避免了智能算法在寻优过程中产生的拓扑不可行解,提高了求解效率,适宜在线应用。

基于随机矩阵理论的电网静态稳定态势评估方法5414-5420

摘要：基于广域测量信息的电力系统静态稳定态势评估具有非常重要的现实意义。该文在分析电力系统实际运行所产生的数据基础上,提出一种基于随机矩阵理论的大数据融合方法。基于随机矩阵理论评估电网静态稳定态势的方法具有无需详细的物理模型、又可综合考虑历史数据和实时数据,以及可从高维角度认识复杂系统等优点。通过对两种极限谱分布函数M-P率（Marchenk-Pastur law）和圆环率在静态稳定态势评估应用的原理说明,提出采用线性特征根统计量平均谱半径作为评估指标;对IEEE39节点系统的仿真,验证了所提方法的有效性,为静态稳定态势评估提供了一种新思路。

含不接地逆变电源的中低压配电网三相潮流模型5421-5430

摘要：现有的逆变电源三相稳态模型以相电压可控为基础,并不适用于无中性线引出的不接地逆变电源。该文考虑逆变电源的电压控制和电流控制两种模式,以及PQ、PV和PI等不同控制方式,提出不接地逆变电源的线电压稳态模型。在此基础上,为适应逆变电源的线电压建模特点,以及中压配电网三相三线不接地和低压配电网三相四线重复接地的结构特点,提出含不接地逆变电源中低压配电网的相/线电压混合三相潮流模型。用IEEE-4节点标准测试系统和含不接地逆变电源的23节点中低压配电网算例验证所提潮流模型的正确性和有效性。仿真结果表明,该模型能够反映不接地逆变电源的控制特性,适用于计算常规中低压配电网以及含不接地逆变电源中低压配电网的三相潮流。

适用于电力系统非平稳功率振荡信号特征提取的自适应迭代滤波算法研究5431-5439

摘要：规模化新能源并网及大容量电力电子设备的应用使得电力系统功率振荡表征出很强非平稳特性。该文提出了一种适用于电力系统非平稳功率振荡信号特征提取的自适应迭代滤波算法。自适应迭代滤波算法利用Fokker-Planck方程构建滤波函数,经滤波筛选获取具有平稳特征的本征模态分量,算法具有坚实的数学基础,能够有效避免经验模态分解算法存在的模态混叠问题。首先利用自适应迭代滤波算法分解得到振荡分量,对各分量进行Hilbert变换,实现振荡特征参数的提取。测试信号、仿真信号及实测数据分析结果证明了该文方法的有效性,与经验模态分解的对比结果充分验证了该方法在电力系统非平稳功率振荡特征提取中的强适应性。

基于社会学习自适应细菌觅食算法的互联电网AGC最优PI/PID控制器设计5440-5448

摘要：AGC控制器的参数对电网频率控制的动态性能具有重要影响。不合适的控制器参数将可能使得电网在遭遇较大的负荷扰动时失去频率稳定。针对互联电网AGC控制器参数优化整定问题,提出了一种基于社会学习自适应细菌觅食算法的最优PI/PID控制器设计方法。该方法将社会学习机制及自适应步长策略引入到标准细菌觅食算法中,通过改进细菌寻优过程中的趋化、群聚及繁殖等操作,提高算法的收敛速度及寻优精度。建立两区域互联电网AGC系统仿真模型,采用所提算法优化整定其PI/PID控制器参数。仿真结果验证了所提方法的有效性。

中国电机工程学报杂志可再生能源并网技术

面向电力系统暂态稳定分析的双馈风电机组动态模型5449-5460

摘要：大规模风电并网对系统暂态和中长期稳定都有重要影响,提出能够用于电力系统稳定分析的风电机组、风电场简化模型对于深入研究风电与电网暂态互动是十分重要的。目前WECC、IEC、GE等研究机构已提出了各自的风电机组、风电场标准化通用模型,但模型均较为简化,对于双馈风电机组建模没有考虑暂态过程中的变流器闭锁和转子crowbar投切等机制,导致外特性准确性不足,使得暂态稳定分析结果过于乐观。针对该不足,文中按多时间尺度模型简化原理,系统地推导双馈风电机组气动、机械及电气部分的简化模型,并着重探讨电网电压扰动强度与风电变流器“电流源–电压源–无源阻性”3种状态特性的关系,从而导出能直接用于暂态稳定分析的简化模型和Crowbar投入、切出代数判据,在保证仿真效率的同时提高了模型暂态特性的精度。最后,通过与详细模型的仿真对比及与机组实验结果的对照,验证所提简化模型的有效性。

基于免疫离群数据和敏感初始中心的K-means算法的风电场机群划分5461-5468

摘要：风电机组在实际运行时,受尾流效应和迟滞效应等因素的影响,场内机组运行状态并不相同,风电场采用传统的单机表征模型可能会产生较大误差。该文基于风电场实测运行数据,以风电机组具有相近运行点为机群划分原则,提出一种基于免疫离群数据和敏感初始中心的K-means算法的风电场机群划分方法。首先,针对风电场实测运行数据含有离群数据的问题,基于实测样本分布密度分析,对实测数据进行离群数据处理,免疫离群数据的干扰。其次,传统K-means算法对初始聚类中心的选取是随机的,划分结果容易陷入局部最优,基于改进的最大最小距离法对初始机群中心进行优化选择,免疫机群划分结果对初始机群中心随机选取的敏感性。最后,通过对某实际风电场的仿真分析,验证了所提机群划分方法的有效性,所建立的风电场等值模型能够较准确地反映风电场并网点的动态特性,模型的精确性有了较大的提高。

双馈风电场感应发电机效应的风险区域变化机理5469-5478

摘要：揭示了双馈风电场等效电阻随着双馈风力发电机转速和系统自然谐振频率变化的规律,提出应用等效电阻分析双馈风电场感应发电机效应危险区域的一种新方法。分析结果显示,双馈风力发电机感应发电机效应的危险区域在系统自然谐振频率对应转速的右侧区域附近。而且,随着串补度升高,系统自然谐振频率增大,双馈风力发电机感应发电机效应的危险区域向高风速区域移动。同时,随着串补度的增大,等效电阻的最小值也进一步减小,感应发电机效应更加剧烈。最后,在PSCAD仿真平台搭建了随机风速下整个运行区域的双馈风电场模型,用时域仿真法和Prony算法验证了上述分析结果的合理性。

中国电机工程学报杂志输变电技术

MMC电气系统动态相量模型统一建模方法及运行特性分析5479-5491

摘要：该文提出模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）电气系统在旋转坐标系下的动态相量模型的统一建模方法。该动态相量模型视交流电压在旋转坐标系下的坐标轴分量及直流电压作为电气输入量,以调制信号的基频分量及二倍频分量作为控制输入量。由于采用控制部分、MMC内部电气系统、外部电气系统分开建模的架构,所提出的动态相量模型可以方便地与外部控制系统及外部电气系统接口,从而规范化了MMC的动态相量建模。将所得的动态相量模型的微分项置零即可得到MMC电气系统的稳态相量模型,将动态相量模型在运行点处线性化即可得到MMC电气系统的小信号分析模型,从而统一了MMC电气系统的动态相量模型、稳态相量模型和小信号模型的建模。在所得的稳态相量模型基础上,论文进一步提出一种开环环流抑制策略以及考虑各种约束条件的MMC PQ运行区间分析方法,论文最后通过PSCAD/EMTDC下的仿真,验证MMC动态相量模型的精确性、开环环流抑制策略的有效性以及不同约束条件对MMC PQ运行区间的影响。

MMC型直流输电系统阻尼控制策略研究5492-5503

摘要：柔性直流输电系统中直流电流的振荡频率和幅值与系统主电路参数、平波电抗器、线路长度、稳态运行点以及所采取的控制策略存在很大关系。为研究直流电流的振荡特性及其抑制策略,文章首先从MMC的等效简化模型出发,建立考虑交流电网阻抗、锁相环特性、桥臂电抗器、平波电抗器在内的MMC型HVDC系统小干扰数学模型,研究实际MMC型HVDC工程系统谐振特性。其次,设计以抑制直流电流振荡为目的的MMC型HVDC附加阻尼控制策略,研究附加阻尼控制器对系统动态特性的影响,并推导附加阻尼控制器参数的选取计算公式。最后,搭建MMC-HVDC附加阻尼控制仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性与正确性。

利用暂态测量阻抗的高压直流线路故障识别方法5504-5514

摘要：为提高高压直流线路故障检测的准确性,提出一种利用直流线路两端暂态测量阻抗特征的故障判别方法。基于长线路传输方程,分析直流区内、外故障暂态过程中线路两端的暂态测量阻抗特征（定义为暂态电压分量与暂态电流分量之比）。由于直流线路与边界在不同频带下呈现的阻抗特征存在差异,区内、外故障时,线路两端暂态测量阻抗将不同,据此可形成故障判据。利用暂态测量阻抗进行故障判别,克服传统暂态谐波保护中谐波幅值低、易受线路衰减及过渡电阻的影响等缺陷。结合双极线路低频段暂态分量耦合系数小的特点,提出利用低频段暂态电流比值进行故障极判别。仿真分析与现场录波数据测试表明,该方法能准确、可靠地实现直流线路的故障判别,具有较强的抗过渡电阻能力,且对于系统参数的变化具有一定的适应性。

单回及同塔双回交流输电线路参数测量理论5515-5522

摘要：为获取单回或同塔双回交流输电线路的对地电容、双回线路各相之间的耦合电感和耦合电容等测量数据,文中建立了全新的单导线大地返回电路的分布参数模型及其测量方法;提出了三相对称参数的单回交流线路电报方程解耦成零序和正序分量的方法。此外,双回三相线路之间的耦合参数可以通过两相系统的序分解进行解耦。基于上述分析,通过同塔双回线路在3种组合方式（单回线路三相正序电路、双回线路组成的两相正序电路、双回线路组成的零序电路）下的开路阻抗和短路阻抗测量结果,应用本文的理论模型可以精确地求解出各分布参数。该文构建了单回线路和同塔双回交流输电线路分布参数的理论基础。

中国电机工程学报杂志发电

塔式太阳能辅助加热燃煤电站锅炉吸纳极限分析5523-5529

摘要：塔式太阳能集热温度区间与超临界燃煤发电机组锅炉水工质运行温度基本重合,具有互补发电的潜力。以我国西北地区典型的660MW超临界燃煤电站锅炉为对象,

电站锅炉炉内火焰局部光谱特征在线辩识煤种方法5530-5538

摘要：在电站锅炉燃烧闭环优化控制领域,炉内测量技术非常关键却发展较慢,对煤种的在线检测与辨识是其难点之一。文中提出了一种新的基于火焰发光机理特性的煤种在线辨识方法,采用光纤光谱仪获取关键波长火焰光谱数据,利用炉膛火焰中Na、K、Li这3种碱金属元素的共振谱线强度与其在燃煤中的含量存在一定对应关系的原理,通过光谱强度间相互关系的一系列特定算法变换,确定不同煤种的特征参量,实现煤种的在线辨识。算法规则消除了温度、煤粉浓度、空气系数、风速等的影响以及测量仪器与环境因素的引入干扰,系统简单可靠,可达到实时辨识。

宽负荷超临界、超超临界锅炉光管螺旋管圈水冷壁传热特性5539-5545

摘要：在压力p=12-32MPa,质量流率G=741-2294 kg/（m^2·s）,内壁热负荷q（28）200-870 k W/m^2的参数范围内,以水为工质,对水平倾角25°的倾斜上升光管的传热特性进行了试验研究。试验结果表明：浮力作用是倾斜管传热的重要影响因素。热负荷对传热具有多重影响。在亚临界压力区,质量流率增量具有界限值,其影响与垂直管中的界限质量流率有所不同。在近临界压力区,增大质量流率或降低热负荷能推迟传热恶化的发生;宏观对流作用可以改善恶化后的传热。在超临界压力区,超临界水的物性变化作用不能减小倾斜管的周向不均匀性。

直接空冷高背压供热机组的梯级供热特性与冷端变工况协同优化5546-5554

摘要：直接空冷高背压供热是适应复杂环境条件,降低火力发电煤耗和减少污染排放的有效途径。考虑环境因素对机组供热负荷与冷端释热特性的影响,基于EES和Ebsilon平台建立直接空冷高背压供热机组的冷端传热和供热特性模型,分析供热系统变工况运行特性;得到量调节和质调节模式下不同列风机隔离运行时的冷端传热特性、空冷岛耗功和机组净功率,确定机组供热系统和空冷系统的最佳运行方式,为直接空冷高背压供热机组多冷源耦合特性,余热梯级高效利用与变工况协同优化提供参考。

冲孔矩形翼涡流发生器的氧化镁颗粒污垢特性5555-5563

摘要：为探讨冲孔矩形翼涡流发生器的颗粒污垢特性,选用粒径为50nm的氧化镁颗粒为研究对象,通过实验研究对比了冲孔涡流发生器和未冲孔涡流发生器的污垢和流动阻力特性,考察了孔径、孔数及孔位置对颗粒污垢特性的影响。结果表明：在相同的工况下,与未冲孔涡流发生器相比,冲孔涡流发生器具有良好的抑垢效果和较小的流动阻力损失;随着冲孔涡流发生器孔径的增大,污垢热阻渐近值降低,但降低的幅度变小;污垢热阻渐近值随着冲孔涡流发生器孔数的增加而降低,但是二者并不成同比例变化;冲孔位于外侧位置的涡流发生器的抑垢性能较优。