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中国电机工程学报 2017年第16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

基于支持向量机的电力系统紧急控制实时决策方法4567-4576

摘要：电力系统紧急控制是故障消除后保持系统稳定性、防止事故扩大的重要手段。相比于目前电网普遍使用的离线决策,实时紧急控制决策能够提供更准确有效的控制措施。但实时决策对计算速度的要求极高,传统方法无法胜任。基于支持向量机技术,该文研究了电力系统紧急控制实时决策方法,关键在于利用支持向量机从大量的仿真数据中挖掘系统稳定规则,并用于构造可以实时求取的稳定性约束,由此将大量的仿真搜索从实时阶段转移到离线阶段。该文首先建立紧急控制决策的优化模型;然后利用灵敏度方法将模型中的稳定性约束线性化;接着通过改造支持向量机的分类表达式将其用于拟合,提出能够实时求取的稳定裕度指标,实现灵敏度求解;最后在IEEE39节点系统中进行算例仿真,仿真结果显示：所提出的稳定性指标能够准确反映系统的稳定裕度,同时针对不同的失稳状况该文提出的决策方法能有效恢复系统稳定性。

弱交流电网条件下VSC-HVDC改进矢量控制方法4577-4590

摘要：当电压源换流器型直流输电（voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC）联接弱交流电网输送功率接近交流电网静态稳定极限时,经典矢量控制方法无法保证换流器稳定运行。文中分析VSC联接于弱交流电网时的潮流特性,研究经典矢量控制外环在弱交流电网条件下的特性,通过基于小信号模型的极点分析研究导致换流器无法稳定运行的原因,基于VSC联接于弱交流电网时的失稳机理提出一种改进矢量控制方法,在矢量控制外环增加前馈支路,增加暂态无功响应速度,提高弱交流电网条件下VSC在输送功率接近交流电网静态稳定极限时的稳定性。最后,基于小信号建模的极点分析和时域仿真结果验证改进矢量控制方法的有效性。

电网故障下计及撬棒保护的双馈感应发电机暂态解析修正模型4591-4600

摘要：建立双馈感应发电机（doubly-fed induction generator,DFIG）在电网故障时的暂态解析模型是分析风电机组低电压穿越（low voltage ride through,LVRT）能力的基础,也是提高电力系统故障计算效率的有效手段。传统解析模型中忽略了定、转子磁链间的耦合,对撬棒保护接入后DFIG的暂态理论分析带来较大的误差。该文提出了一种电网故障下计及撬棒保护的DFIG暂态解析修正模型。从DFIG的空间矢量数学模型出发,通过状态方程的特征根定义了反映定、转子磁链耦合的修正系数;利用修正系数分析了Crowbar电阻对DFIG暂态特性的影响;求解状态方程得到了DFIG暂态解析修正模型。仿真验证了修正系数分析的正确性和暂态解析模型的准确性。

计及电转气的电–气互联综合能源系统削峰填谷研究4601-4609

摘要：作为未来能源利用的重要形式,电–气互联综合能源系统同样受到高渗透率新能源的威胁。电转气技术的能量转换和时空平移特性为新能源消纳和负荷削峰填谷提供了有效途径。提出一种削峰填谷模型,通过电转气和燃气轮机协调作用平滑电–气互联综合能源系统净负荷曲线,并兼顾系统运行的经济性。算例采用修改的IEEE39节点电力网络与比利时20节点天然气网络耦合系统,分析比较4种场景下的风电消纳能力、净负荷波动情况和系统运行成本,验证了电转气和该文所提削峰填谷模型能够有效平抑净负荷波动并提高系统风电消纳能力。最后分析削峰填谷目标的经济折算系数对削峰填谷效果的影响。

基于Gerschgorin定理和矩阵相似变换的谐波谐振参数安全域快速估计方法研究4610-4617

摘要：智能电网背景下,电力系统谐波谐振的分析与控制变得愈加复杂。因此,对于谐波谐振问题的预防和控制,尤其是谐波谐振参数安全域问题值得深入研究。该文提出一种谐波谐振参数安全域的快速估计方法。首先,基于Gerschgorin圆盘定理和矩阵相似变换,分析推导可避免谐波谐振发生的谐波节点导纳矩阵元素应满足的显式充分条件。其次,建立以相似变换矩阵元素为变量的、约束均为线性的优化规划模型并求解。最后,基于多个不同规模算例,通过与特征值精确计算所得安全域对比验证该文方法的正确性和优越性。

中国电机工程学报杂志智能配用电技术

电动汽车充电需求时空分布动态演化模型4618-4629

摘要：预测电动汽车充电需求的动态时空分布对于电网应对大规模电动汽车的接入具有重要意义。已有的研究缺乏能够同时精确描述电动汽车行驶过程中地理位置与荷电状态（state of charge,SOC）变化的数学模型。为了模拟电动汽车交通需求和充电需求的动态时空变化过程,从电网调度的实际需求出发,改进了交通流领域中的微观交通仿真模型,结合Cruise软件计算的不同场景下的电动汽车每公里耗电量,提出了基于Agent-元胞自动机的电动汽车充电需求动态时空分布动态演化模型。最后,以54节点配电系统和25节点交通网络的耦合系统为例,说明所提方法可以预测快充站的电动汽车充电负荷,为电动汽车的充电负荷引导提供重要依据。

基于时序电压灵敏度的有源配电网储能优化配置4630-4640

摘要：分布式电源大量并入配电网所带来的电压问题日益显著,储能系统拥有灵活的功率调节能力,使其成为管理配电网电压的有效手段。针对有源配电网储能选址问题,该文提出时序灵敏度计算方法,从改善电压的角度深入研究储能系统最佳选址及配置。该方法首先以节点电压偏移量作为权重因子,对传统单一时间断面下的两节点间灵敏度指标做出改进;其次,区分了有源配电网电压偏移节点相反的调压需求;第三,考虑不同时段在灵敏度计算中的不同重要性,基于时序模型提出了节点的时序灵敏度指标;第四,计及了不同运行方式对灵敏度计算的影响,提高了储能配置方案在配网不同运行方式下的适应性;最后,采用遗传算法求解了时序综合灵敏度计算下的储能优化配置容量。文中以改进的IEEE33节点系统及实际配电系统为算例进行了仿真研究,仿真结果表明：所提方法充分考虑了有源配电网的多种特点,有效提高了储能对有源配电网电压的支撑水平,提高了其电压调节的针对性,并兼顾了不同节点的调压需求;且储能配置方案适应性强,满足了配电网多种运行方式下的电压控制需求。

基于随机模型节点等效的有源配电网电压越限概率分析计算方法4641-4649

摘要：为解决考虑分布式电源和负荷双重不确定因素影响下有源配电网电压越限分析计算问题,实现快速在线分析,提出了一种基于随机模型节点等效、离线计算和在线分析相结合的电压越限概率计算方法。通过节点等效的方式,简化配电网络多点随机模型对单个节点电压幅值的综合影响分析,降低网络运行状态的变量表达形式。以降维后的等效随机变量为基础,选取典型离散状态,离线计算并保存典型离散状态下的电压越限概率。最后在运行中,计算实际运行状态下的各节点等效随机变量,查找离线存储的随机变量相邻值状态和计算结果,进行多维拉格朗日插值。IEEE 33节点测试系统的计算结果验证了所提方法的有效性和实用性。

配电网电压不确定水平弹性网分析方法4650-4661

摘要：为定量评估配电网中不确定因素对各节点电压的不确定性影响,从线性定量描述的建模角度出发,提出一种基于弹性网估计的电压不确定水平分析方法。首先采用点估计法估计各节点电压期望值,并利用电压期望值构造分析样本;然后通过对分析样本的弹性网估计,确定各不确定因素中对各节点电压的主导影响因素及其电压影响系数。针对系统电压不确定水平分析需求,由不确定因素概率分布特性与电压影响系数构建节点–不确定因素相关矩阵,提出不确定因素影响力度量指标和节点电压受不确定影响风险指标,以及基于潜在语义索引思想和k-means聚类的节点分级分区划分方法。最后,基于IEEE 33节点系统的测试结果表明,所提弹性网分析方法及指标能够准确评估不确定因素对电压的不确定性影响。

中国电机工程学报杂志可再生能源并网技术

基于输入导纳的直驱风电次同步振荡机理与特性分析4662-4670

摘要：近年来新能源发电并网系统中多次发生了次同步振荡问题,其中直驱风电并网系统出现了新型的次同步振荡问题,迫切需要开展这种次同步振荡机理研究。该文基于同步参考坐标系,推导了直驱风机动态模型和输入导纳模型,分析了输入导纳实部及虚部（电导及电纳）的频率特性,提出了直驱风机网侧输入导纳在次同步频率范围的负电导特性是次同步振荡的重要表现形式,进一步分析了前置滤波、电流内环、直流电压外环及锁相环控制参数和接入系统强度对负电导特性影响;最后,采用传递函数的极点分析和时域仿真验证了所提出机理的正确性。

一种含风电场的发电系统可靠性解析计算方法4671-4679

摘要：基于马尔科夫链,提出一种含风电场的发电系统可靠性解析计算方法,该方法综合考虑风电场风速波动的随机性及不同类型风电机组故障的影响,将可用容量状态概率及增量频率的应用从机组、负荷拓展到对风电场可用容量的分析中,分别构建常规发电机、负荷及风电场可用容量的概率及频率分布（函数）。通过应用该方法,包括概率型、频率及持续时间型等指标在内的含风电场的发电系统可靠性指标可完全由概率及频率分布函数的卷积和加法运算得到,使得含风电场的发电系统可靠性评估变得简洁和方便。此外,还提出优化随机变量状态聚类数取值的方法,以提高基于马尔科夫链对多状态时序随机变量进行建模的准确性。最后,对修改后的IEEE-RTS79测试系统进行评估分析,说明方法的有效性,结果表明该方法能快速准确地实现含风电场的发电系统可靠性评估。

风机有功控制对系统暂态功角第二摆稳定性影响机理4680-4690

摘要：该文着重研究大规模集中并网的双馈风电基地故障后有功控制行为对系统暂态功角第二摆稳定性的影响机理。首先基于静态扩展等面积定则,对双馈感应式风机接入后系统的网络节点电压方程进行改进,构建适用于含风电多机系统暂态功角稳定性定量分析的等值单机无穷大系统模型;利用该模型对双馈风机与两台同步机互联的简化系统进行解析分析,分别给出风电并网系统暂态功角第二摆失稳的充分条件、必要条件,揭示出故障后风机有功出力低会降低第二摆稳定性;进一步分析风电并网系统中功角第二摆稳定性与第一摆稳定性的关系,从整体上揭示风机有功恢复速率变慢会使原本只会出现首摆失稳的系统发生第二摆失稳,并最终导致系统整体稳定性下降;最后对机理分析进行仿真验证。所做研究拓展了当前风电并网后只关注首摆失稳的暂态功角稳定性分析方法,为大规模风电集中并网电力系统暂态稳定控制提供理论指导。

大型风电场的控制性能评价标准及储能控制策略研究4691-4698

摘要：为提高大型风电场并网可靠性,该文基于严密的数学统计方法,提出了一种以控制风电场出线功率控制偏差（wind power control error,WPCE）为考核目标的风电场控制性能评价标准（wind control performance standard,WCPS）。该标准以随机变量统计特性为依据制定,着眼于长期的控制性能,更能如实描述和反映风电出力随机性和不确定性的特点和要求,达到更好的控制目的。基于WCPS标准,提出了风电场配置的储能系统的充放电控制策略,以平抑风电出力波动性,提高风电的消纳能力。最后,以某风电场日负荷数据为例验证该控制标准和控制策略的可行性和有效性。仿真结果表明,所提控制策略大幅减小了风电预测误差,有效地减少储能系统的充放电调节次数,缓解备用机组的负担,降低电网调节成本,提高电网对风电的吸纳能力,对电力市场模式下的风电场接入系统具有指导意义。

考虑弃风特性的风电供热项目节煤效果与最佳配置方案研究4699-4711

摘要：根据风电供热项目的基本原理,建立了包含基本制热、蓄热制热和蓄热三个模块的通用数学模型,并构建了风电供热与弃风协调的灵活运行策略;在此基础上,建立了计算风电供热项目节煤效果、国民经济性的数学模型,提出了确定项目最佳配置方案的方法;并进一步基于实际风电数据,分析了风电弃风特性及其对风电供热项目的影响。算例比较了固定时段运行策略与协调运行策略消纳弃风的效果,对比了纯蓄热电锅炉供热方案和含热泵蓄热供热方案的优劣,分析了两种方案的经济性及其影响因素,给出了一些有意义的结论。上述研究可为风电供热项目的规划运行提供参考。

中国电机工程学报杂志发电

质子交换膜燃料电池故障诊断方法综述及展望4712-4721

摘要：质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）具有能量转化率高、环境友好、工作温度低和启动速度快等特点,但存在成本高、可靠性差和寿命短等问题,制约其大规模商业化应用。总结了国内外PEMFC故障诊断技术的现状,从模型、数据驱动和实验测试三个方面,归纳PEMFC故障诊断方法的分类;在现有诊断方法优缺点的基础上,提出可进一步研究的重点内容,对PEMFC故障预测与健康管理的研究具有一定参考价值。

耦合末级的1000MW汽轮机排汽通道数值模拟4722-4730

摘要：排汽通道流场的好坏直接影响凝汽器的换热性能和机组的安全经济性。利用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）软件,综合考虑汽轮机末级、排汽缸和凝汽器喉部三者之间的相互影响,对某1000MW机组进行了汽轮机末级和排汽通道的整体耦合研究,并与部分耦合时的计算结果进行对比,以便清晰地了解排汽通道的真实流场。针对排汽通道流场分布特点,通过装设多组导流板对排汽通道流场进行合理改善。计算结果表明：在排汽通道流场和气动性能方面,整体耦合与部分耦合的模拟结果存在较大的差异;加装导流板后,排汽通道流场得到明显改善,在100%工况下,发电机侧排汽通道的压损减小了191.83Pa,出口处汽流的均匀性系数增大了9.26%。

中国电机工程学报杂志行业信息

“超超临界循环流化床锅炉技术”专题征稿启事4730-4730

摘要：以煤为主的能源结构是中国的自然资源禀赋决定的,煤炭开采和洗选加工副产大量的低热值燃料,超超临界循环流化床燃烧发电是这些低热值燃料的高效清洁规模化利用的有效途径,这是国际学术界和工业界的共识。我国在国际上能够率先研制出600MW超临界循环流化床锅炉,达到了国际领先水平。“十三？五”期间,国家重点研发计划支持“超超临界循环流化床锅炉技术”研究与示范。“超超临界循环流化床锅炉技术”涵盖了超超临界水动力、超大炉膛气固两相流动、多相流传热和燃烧、污染物生成与控制,涉及到燃烧学、流体力学、传热学、工程热力学、化学动力学、物理化学等多学科交叉，近年来涌现出系列的产生国际影响的新理论、新技术。

中国电机工程学报杂志发电

多元线性回归方法预测燃气轮机发电机组性能4731-4738

摘要：为了预测燃气轮机发电机组的性能,基于大量的机组运行数据,采用多元线性回归分析方法,获得了通过燃机发电机组初始进口条件预测燃机功率和燃机效率的数学模型。以PG9171E型燃机发电机组部分历史运行数据作为训练样本,建立关于燃机性能的多元线性回归数学模型,并对模型进行验证分析。结果表明：基于多元线性回归分析方法,可以通过初始进口条件有效地预测燃机发电机组的性能;从预测结果分析来看,对于燃机功率的预测优于燃机效率。该方法可以为电厂大数据分析和经济性运行提供一定的参考价值。