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中国电机工程学报 2017年第17期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

北欧电力市场评述及对我国的经验借鉴4881-4892

摘要：新电改下,中国电力市场建设应在结合自身国情的基础上,充分吸收国外先进的经验,找到一条具有中国特色的市场建设道路。北欧作为首个跨国的区域市场,在市场机制设计、智能电网建设、可再生能源消纳等方面均取得诸多成就,能为我国市场建设提供参考。该文首先介绍了北欧地区的电力概况和电力市场交易模式,阐述了北欧市场的形成驱动力、历史沿革、组织架构和市场交易机制。并对北欧电力市场建设中遇到一些关键问题进行剖析讨论,包括：阻塞管理、市场力抑制、风电消纳和发展方向等。接着,该文将世界上两种主流的市场模式——北欧与美国电力市场进行全面对比分析,提炼总结两者在市场建设方面的侧重点和设计理念。最后,结合我国资源禀赋、网络阻塞和负荷分布等现状提出我国电力市场建设的若干建议。

220 kV电网供电能力计算的改进Benders分解法4893-4900

摘要：Benders解耦技术在求解含N-1静态安全约束的最大供电能力（total supplying capability,TSC）问题上具有乐观的应用前景,但不同的求解策略存在效率和性能上的显著差异。为更高效地求解TSC问题,该文提出一种改进的伪串行策略。首先,在处理子问题时加入核心事故筛选环节,减少冗余计算量;其次,采用“逐个添加,均值反馈”策略,避免子问题对主问题的过度修正。算例分析表明,相比于现有文献中的方法,文中方法得到了更优的解,同时加快了收敛速度。文中方法可为电网的优化规划及运行提供量化辅助手段,为实现供电能力的在线计算、实时掌握电网运行的安全裕度探索实用的解决途径。

微网改进下垂控制策略研究4901-4910

摘要：微网孤岛模式下多机并联的控制常采用下垂控制策略。但该策略所提出的解耦控制不适用于线路阻抗不以抗性为主的微网,即上述微网在该控制策略下的安全运行存在隐患。为解决该问题,文中从下垂控制原理出发,对传统下垂控制进行改进,提出带有电压补偿环节的“虚拟电抗法”,以实现在功率按容量分配的同时,电压不出现大幅跌落。此外,针对传统下垂控制中大负荷或大功率微源投切时的频率越限问题,提出“以曲代直”的“反S”下垂控制策略,给出“反S”型函数所应满足的条件,并仿真验证该策略的有效性。在比较高次幂、指数型和对数型3种“反S”型函数的基础上,从理论角度论证对数型“反S”下垂控制的合理性。

基于目标级联分析法的多微网主动配电系统自治优化经济调度4911-4921

摘要：主动配电系统是未来配电网发展的趋势。随着电力体制改革不断深化,更多具有随机性的分布式电源以微网群形式并入配网;与此同时,各种售电主体在电力市场环境下的利益博弈,给传统的经济调度带来巨大挑战。为此,针对含多微网主动配电系统的分散自治特点,提出一种基于目标级联分析理论的优化调度模型和求解方法,基本思路为：依据利益主体的不同,以生产效益最优为目标,采用机会约束描述分布式电源出力、负荷预测误差等多种不确定性因素。在对配网与微网调度的精细化建模基础上,引入目标级联分析方法,将微网与配网作为不同利益主体,通过联络线功率等效为虚拟发电机与虚拟负荷实现配网与微网运行的解耦,并实现微网自治模型与配网优化模型的并行求解。基于改进的IEEE33节点系统和某实际配电网的算例表明,目标级联分析法应用于含多微网主动配电系统的动态经济调度是有效的,且计算效率和收敛性都能得到满足。

适用于直流微电网的开关电容接入式双主动移相变换器4922-4930

摘要：提出了一种适用于直流微电网的开关电容接入式双主动移相变换器的拓扑结构,当变换器的高低压侧直流电压之比与高频变压器的物理变比不匹配时,通过增加高压侧全桥的直通状态,可以实现高频链环节的电压匹配,具有简单且易实现的优点。另外,当发生直流侧的短路故障时,可以实现直流开关功能,快速切除故障并且在故障消失后可以快速恢复运行,提高了系统的可靠性。对所提拓扑结构的电压电流特性、换流行为和控制策略进行了分析,在此基础上,分别通过仿真分析和实际样机的物理试验验证了所提拓扑的正确性和实用性。

复杂电能质量扰动事件区段定位方法研究4931-4940

摘要：复杂电能质量扰动事件包含多个相关的基本事件和多个扰动事件源。在分时段进行扰动方向判别的基础上,提出一种基于测度加权模糊Petri网的复杂电能质量扰动事件源定位方法。基于扰动功率和能量分时段进行扰动方向判别,根据功率传输通路表确定可疑支路,综合扰动强度和扰动方向判别结果可信度给出了状态测度提取方法,最后应用测度加权模糊Petri网对可疑扰动事件源进行定位。算例结果表明,所提方法能够实现多基本事件、多扰动事件源的复杂电能质量扰动事件源定位,并具有较强的容错性能。

基于潮流计算的配电系统安全域模型4941-4949

摘要：现有配电系统安全域（distribution systems security region,DSSR）模型均未精确计及网损与电压约束,故与实际结果存在偏差。文章基于交流潮流方程建立精确计及网损与电压约束的DSSR新模型。基于逐点仿真法可以观测该模型下的DSSR局部边界。通过实际算例对比文中DSSR模型与传统基于直流潮流的线性DSSR模型,刻画二者误差,证实文中DSSR模型更为精确。通过分析网损和电压约束对误差的影响,给出文中模型应用场景的建议,为DSSR的实际应用提供了依据。

一种面向能源互联网的“云–端”自主配电系统研究4950-4955

摘要：在能源互联网与电力改革的背景下,将传统配电网集中式调度控制转变成“云服务＋端自治”的分布式自主控制,提出一种基于“云–端”的自主配电系统,实现为各类用户提供定制化服务内容的精准推送和分布式电源、电动汽车、储能以及柔性负荷的自主调节;介绍了虚拟同步机在自主配电系统中的定位和清洁能源侧、负荷侧的应用;设计了能源交换机和能源控制器,具有电气和信息的双重“即插即用”功能;构建了面向能源互联网的自主配电系统应用场景,可有效支撑面向未来能源综合运营管理的创新模式。

一种采用复仿射区间潮流的有源配电网多目标无功优化方法4956-4965

摘要：文章采用复仿射Ybus高斯法求解区间潮流,并建立有源配电网中区间多目标无功优化的数学模型,以便无功优化时计及DG出力的不确定性。同时对网损区间和电压偏差区间进行优化,兼顾了系统的经济性和电压质量。针对当前区间NSGA-II算法的Pareto解集存在断层的问题,分析个体在目标空间不同维度上的相邻状态,提出一种改进重叠超体积的区间拥挤距离计算方法,保证特性差异较大的个体进入下一代,使得解集分布更均匀。IEEE33系统算例表明,文中方法在计及DG功率不确定性的同时,能够使系统网损和电压指标趋于最优。

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

基于Hadoop架构的多重分布式BP神经网络的短期负荷预测方法4966-4973

摘要：随着智能电网、通信网络技术和传感器技术的发展,电力负荷数据规模呈现指数形式增长、且复杂程度增大,逐步构成了电力负荷大数据,传统负荷预测方法已无法满足海量负荷大数据分析的要求。提出一种基于Hadoop架构的多重分布式BP神经网络的短期负荷预测方法。该方法首先在从BP神经网络原理层对其输入信号的正向传递、误差信号的反向传播过程予以剖析的基础上,研究并建立基于Hadoop架构中Map Reduce框架的BP神经网络负荷分布式预测模型;其次,为弱化其“过拟合”问题,在引入“多重”概念的基础上,提出基于灰色关联度和最短距离法聚类的方式择取多重分布式BP神经网络预测模型初始重数和成员集的方法,并定义衡量聚类优劣的有效指标,以确定合理重数。实验结果表明,多重分布式BP神经网络预测方法相比传统BP神经网络,预测精度更高。

基于虚拟电厂“热电解耦”的负荷优化调度及经济效益分析4974-4985

摘要：我国北方冬季供暖期,大量热电联产机组工作在“以热定电”运行模式下,造成了系统调峰能力不足,弃风形势严峻。能有效减少弃风的风电供热由于经济效益问题和调度平台尚未完善,难以大规模推广应用。针对上述问题,该文将一定供热区域内的热电厂、风电场、光伏电站组成虚拟电厂,形成利益整体,并加入风电供热设备实现热电联产机组的“热电解耦”。首先描述了虚拟电厂的组成结构和运行方式,其次建立了虚拟电厂热电负荷优化调度模型,对比了不同的虚拟电厂运行策略,并采用自适应免疫遗传算法进行求解,实现了虚拟电厂内部热电负荷优化调度。通过算例分析,验证所建立模型的合理性与有效性;表明在虚拟电厂中加入风电供热设备的运行策略可以有效地减少出力偏差与环保代价,提高经济效益;风电供热容量在一定范围内越高或风光预测精度越高,虚拟电厂经济效益越好,同时体现了虚拟电厂作为一个利益整体的经济性优势。

混合多馈入直流系统换相失败免疫水平快速评估方法4986-4998

摘要：针对目前混合多馈入直流输电系统（hybrid multiinfeed high voltage direct current,HMIDC）换相失败研究中采用仿真手段而导致计算量大的情况,提出了一种其换相失败免疫水平的快速评估方法。首先针对单馈入电网换相换流器高压直流输电（line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC）系统,提出了计及直流系统一、二次参数影响的基于电压稳定因子（voltage stability indicator,VSI）的换相失败免疫水平快速评估方法,基于CIGRE Benchmark标准直流系统搭建了LCC-HVDC测试算例,仿真分析了所提方法的准确性和快速性;建立了HMIDC系统在LCC-HVDC换流母线处的双母线戴维南等值单馈入分析模型,然后定义了在对应LCC-HVDC换流母线处的等值单馈入电压稳定因子（equivalent voltage stability indicator,EVSI）。在分析换流器功率–电压特性和相角–电压特性的基础上,研究了EVSI的求取方法;最后提出了基于EVSI的HMIDC换相失败免疫水平快速评估方法,基于混合双馈入直流输电系统模型的仿真结果验证了所提方法的有效性。

基于次同步振荡局部传播机制的建模边界识别4999-5009

摘要：根据次同步谐振的诱发机理,揭示了汽轮发电机组与串补线路相互作用的次同步振荡局部传播机制,阐明了电气谐振约束了次同步振荡的传播。然后,推导了次同步功率传播与次同步谐振电气负阻尼系数的关系式,根据这个关系式提出了一种确定次同步谐振实际系统建模边界的新方法。最后,应用IEEE 10机39节点和16机68节点标准系统,从时域仿真轨迹和频域模态两方面验证了此建模方法的合理性。

中国电机工程学报杂志继电保护、通信及自动化

基于单端暂态电流的MMC-HVDC输电线路保护方案研究5010-5017

摘要：高效可靠的直流线路保护是模块化多电平换流器高压直流输电（high voltage direct current transmission based on modular multilevel converter,MMC-HVDC）系统安全经济运行的重要保证。为了快速检测直流输电线路故障并识别故障类型,该文提出一种基于单端暂态电流的MMC-HVDC直流输电线路保护方案。当直流输电线路发生故障时,线路保护安装处电流频率成分丰富,基于经验模态分解的时频局部化特性,利用固有模态能量熵评估电流能量在频域分布的离散度,构建直流侧故障判据,以区分交流侧和直流侧故障。直流线路电流在直流线路双极短路、单极接地和断线故障时分别对应上升、平稳和下降趋势,利用滑动平均滤波提取电流变化趋势,构造了故障类型识别判据。RTDS仿真结果表明,该方案在不同故障位置和过渡电阻下均能够快速可靠地检测直流线路故障并准确识别故障类型。

基于波形相似度比较的线路快速纵联保护研究5018-5027

摘要：针对基于工频量线路纵联保护动作速度受制于滤波算法数据窗以及抗干扰能力不足的问题,提出一种基于波形相似度比较的线路快速纵联保护算法。该方法利用故障发生后故障线路两侧波形间不一致形变的特征,通过Hausdorff距离算法对包括故障暂态时刻在内的任意时刻信号进行相似度比较,实现故障的快速识别和切除。该文结合算法特点提出对应的保护整定方法,并在整定的基础上分析算法的动作特性。针对原有Hausdorff距离算法受异常数据影响的缺陷,分析线路保护可能面临的异常数据特征,提出相应的改进策略。理论分析和仿真试验验证了所提算法的有效性和优越性。

光伏系统直流侧故障电弧类型辨识及电路保护5028-5036

摘要：光伏阵列中故障电弧类型分为串联型和并联型,针对不同类型的故障电弧需要采用不同的电路保护策略,研究光伏系统故障电弧特性、检测方法及故障电弧类型辨识方案对保证光伏系统运行的可靠性具有重要意义。为了能准确检测电弧信号,首先采集光伏系统直流母线电流信号,随后通过标准差提取信号时域特征、小波包分析提取信号频域特征,构建特征平面,根据信号在特征平面内的位置进行故障电弧检测;提出后断前检法（断开光伏系统直流母线,在断点前采集光伏阵列电压信号进行故障电弧再检测）进行串并联故障电弧区分。理论分析和实验结果验证了所提方法的可行性和正确性。

谐振接地系统高阻接地故障暂态选线与过渡电阻辨识5037-5048

摘要：对于小电流接地故障,传统分析方法认为暂态过程是在故障点虚拟电源激励下的零状态响应,故障线路出口的暂态电压与暂态电流反映的是背离故障点的背后健全线路阻抗特性,不能直接反映故障点电流及过渡电阻状态。文中分析谐振接地系统高阻接地故障暂态机理与暂态电气量特征,完善小电流接地故障暂态分析理论,提高高阻接地故障选线准确性,并为高阻接地故障的检测、补偿、过电压防护等技术提供基础。采用数字仿真和现场数据验证方法的可行性。

中国电机工程学报杂志发电

基于CFD与灰色关联度的直接空冷机组背压运行方式研究5049-5057

摘要：针对环境风作用下的直接空冷机组,受热风回流和轴流风机群的群抽效应的耦合作用,使得风机的冷却能力在不同区域发生不同变化,导致传统的背压控制策略耗电量增大,能效下降。现通过计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法,获得轴流风机群阵列布局下空气流场和温度场,计算得到不同风机转速下机组背压的变化情况,提出采用灰色差分微增量关联度方法,分析空冷岛风机群转速调节对机组背压影响的关联程度,并从单个空冷单元工作效率角度考虑调压问题。研究表明,并不是风机通风量越大,空冷单元翅片管束的换热效率越高,合理发挥高效空冷单元的作用,能够有效改善空冷岛的能效,达到节能目的,为深入研究空冷岛轴流风机控制提供理论和试验基础。