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中国电机工程学报 2018年第16期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志国家重点研发计划

含直流断路器的架空柔性直流电网直流故障保护方案研究4631-4645

摘要：对于配置直流断路器的架空柔性直流电网,快速可靠的直流故障检测是主要技术瓶颈之一。该文利用小波变换提取故障时刻高频暂态电压分量,基于区内外暂态能量差异提出故障识别方法;根据正负极电压变化量差异提出故障极判别方法;设计含故障启动、故障识别、故障选极和直流断路器多次重合闸判据的线路保护方案。该方案通过测量本地电气量实现全线路保护,无需通信,具备较强的耐受过渡电阻和抗扰动能力。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建四端架空柔性直流电网模型,仿真分析保护整定值的选取方法,并通过大量算例证明所设计线路保护方案的快速性和可靠性。

不对称交流电网下MMC-HVDC系统的控制策略4646-4657

摘要：在MMC-HVDC系统中,交流电网不对称会导致MMC换流器交流侧电流不平衡、直流侧出现较大的2倍频电流和电压波动等问题。为解决这些问题,该文建立不对称交流电网下MMC-HVDC系统的数学模型,提出一种带有前馈补偿的交流电流、桥臂环流和直流电流的解耦控制策略及子模块电容电压和直流电压的平衡控制策略,避免了由交流电网不对称引起的功率振荡传播到直流系统,抑制了直流侧电流和电压波动,使得MMC在交、直流系统间起到了＂防火墙＂的作用。同时,改善了换流器直流侧电流、交流侧电流、子模块电容电压和直流电压控制的暂态性能。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。

单端口子模块MMC电磁暂态通用等效建模方法4658-4667

摘要：模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）中子模块（submodule,SM）的数目因工程需求正不断增加,且各种功能先进结构复杂的子模块拓扑正不断涌现,虽然已有MMC模型可大幅提高仿真效率并保证很高的仿真精度,但是已有的模型大都基于半桥和全桥子模块建立,通用性较差。为此,针对任意单端口子模块构成的MMC,以戴维南等效模型和嵌套快速同时求解算法为基础,提出一种通用的电磁暂态等效建模方法。所提出的建模方法本质上是将子模块内部节点的信息转移到外部节点以消去内部节点,从而获得降阶后的子模块诺顿或戴维南等效电路,在等效电路进行一个步长的求解之后,可以通过反解迅速更新全部子模块的内部信息。该方法统一了戴维南模型的参数求解过程,对任意结构的单端口子模块构成的MMC具有很强的通用性。同时提出一种增强型的单端口双半桥子模块拓扑,并利用所提通用算法在PSCAD/EMTDC中搭建增强型双半桥子模块MMC的等效模型,仿真验证所提模型的精度和加速比,计算各种工况下的最大相对误差,对比分析所提模型和EMTDC仿真模型的谐波误差。

信息物理融合的主动配电网分层交易式能量管理4668-4678

摘要：为了全面应对传统能量管理系统面临的挑战,提出了信息物理融合的主动配电网的分层交易式能量管理方法。首先,将信息物理系统思想与交易式能源机制结合起来,采用模块化建模方法,提出了一种信息物理融合的交易式能源系统模型,模型中物理系统、信息系统和本地市场紧密耦合且具有一致结构。然后,提出和定义了一组间的交互协议,实现了分层交易式控制方法。该方法适应于复杂主动配电网,保障了各类分布式能源和不同运营商的标准化接入,实现了全局能量优化和分层分区的电能供需平衡。最后,通过仿真验证了该方法在能量优化、阻塞管理、虚拟电厂功能、配电网重构方面的效果。

基于改进ε-约束与采样确定性转化的电力系统日前调度机会约束模型快速求解技术4679-4691

摘要：在可再生能源大规模接入电力系统的背景下,首先建立考虑风电和光伏发电出力不确定的多能源电力系统日前调度机会约束规划模型。为了借助商用求解器对所建大规模调度模型进行快速求解,重点针对多目标问题与机会约束条件的处理进行研究。在多目标优化问题的处理上,从改善Pareto解的分布特性角度对现有ε-约束法进行了改进,将多目标优化问题转化为含参数的一系列单目标优化问题,通过改变参数的取值,得到多目标优化的Pareto前沿集。针对机会约束条件,提出基于采样的机会约束条件确定性转化方法,将机会约束条件转化为多个混合整数约束条件。根据模型优化变量与随机变量可分离的特性,又对转化模型做进一步简化处理,大大降低机会约束模型的计算时间,实现模型的快速求解。最后基于实际系统的算例验证所提方法的有效性。

中国电机工程学报杂志智能电网

适应于海岛独立微网的交直流混合风力发电系统及其优化调度策略4692-4704

摘要：独立海岛交直流微电网（independent island hybrid microgrid,IIHM）能有效解决海岛供电难题,但可再生能源出力的波动加剧了交直流子微网的功率不平衡情况,导致功率在传输变换过程中产生较大损耗。因此,该文设计了一种交直流无刷双馈风力发电机（hybrid brushless doubly-fedinduction generator,HBDFIG）,通过主动调节发电机转速与控制绕组电流频率,可在发电侧将功率按一定比例直接分配到交流与直流子微网。在此基础上,以保障负荷全部供电为前提,以消耗海岛内发电燃料最少为目标,提出了含HBDFIG的IIHM优化发电调度策略。算例结果表明HBDFIG及其优化发电调度策略可减少功率在微网内的传输变换损耗,提高供电效率,延长常规燃料补给周期,降低海岛微网综合运行成本。

《中国电机工程学报》获谷歌学术h5指数全学科中文出版物第一名4704-4704

摘要：8月3日,谷歌学术（Google Scholar）了2018版谷歌学术计量（Google Scholar Metrics,GSM）报告,《中国电机工程学报》h5指数为45,名列全学科中文学术出版物第一。自2012年推出谷歌学术计量评价系统以来,每年都谷歌学术指数的报告。该报告所收录的出版物需要满足如下标准,即：2013—2017年5年内发表至少100篇文章并且至少有1个引用。

LCC-MMC型混合直流输电系统小干扰动态模型4705-4714

摘要：该文建立了整流侧为电网换相换流器（line commutated converter,LCC）、逆变侧为模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的LCC-MMC型混合直流输电系统的小干扰动态模型,该模型包含LCC换流站、MMC换流站、交流系统、直流系统和详细控制系统等多个子系统,设计并开发了用于连接各子系统的接口模型;通过对比小干扰动态模型计算结果与PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真结果,验证了所建立模型的准确性。然后采用特征根分析法和参与因子法,研究了交流系统强度对混合直流输电系统小干扰稳定性的影响,所提出模型可以为LCC-MMC型混合直流输电的系统设计和参数选择提供有价值的理论指导。

考虑分布式电源不确定性的配电网鲁棒动态重构4715-4725

摘要：间歇性分布式电源并网使得配电网网络重构过程需要考虑更多的不确定因素。在利用仿射数对分布式电源出力的不确定性进行合理分析与建模基础上,建立以重构周期内开关动作耗费与网络有功损耗等综合成本最低为目标函数,以网络安全运行为约束条件的配电网鲁棒动态重构模型。为精确求解该数学模型,引入基于最佳等距思想的分段线性逼近方法将原目标函数松弛为线性可解形式,并根据对偶定理将模型进一步等效转化为双层混合整数线性规划问题;最后采用列约束生成算法对模型进行高效求解。修改的PG＆E 69节点系统测试分析结果表明,与现有的配电网确定性动态重构方法比较,所提鲁棒动态重构方法在抗系统不确定性扰动方面具有明显的优势。

基于能量路由器的能源互联网分层分区优化4726-4737

摘要：现有研究提出了包含能量路由器（energy router,E-router）的能源互联网分层管理体系,但研究重点均聚焦在分层架构或关键设备E-router上。对于分层控制中的经济调度问题关注较多的是微网与公共电网间的交互,较少考虑多微网构成的能源互联网中引入E-router后电能传输路径的优化选择问题。因此,该文提出基于E-router的能源互联网分层分区优化策略,底层基于E-router的微网经济调度以发电成本最低为目标实行分布式局部优化。上层路由交易中心采用文中所提出的基于图论的电力库交易优化策略,通过E-router选取没有阻塞的最低网损路经进行电量传输,实现效益最大化和阻塞管理。最后,通过仿真验证了所提优化策略和模型的有效性。

间歇式电源发电功率的不确定度模型4738-4746

摘要：为了定量刻画间歇式电源功率不确定性的统计规律,定义了不确定度概念,建立了关于不确定度与预测超前时间关系的α函数模型体系。首先,用α函数α（t）描述风电场和太阳能电站发电功率的不确定性;其次,将电网的全部α函数合成为多时间常数的α和函数αΣ（t）;第三,将α和函数降阶为单时间系数函数的等值α函数α[t,τ（t）];最后,将单时间系数函数定常,等值α函数被化简为单时间常数的廓线α函数α（t,τ0）。基于幅值和时间常数是两个数字特征,α函数廓线式地刻画了间歇式电源功率不确定性的统计规律。提出和证明的4个数学命题保证了α函数模型体系的严谨性。

中国电机工程学报杂志默认

计及主变上层油温约束的受端电网转供优化模型4747-4758

摘要：为实现迎峰度夏期间高温、重载主变的主动防护和控制,该文提出一种计及主变上层油温约束的受端电网转供优化模型。首先分析自然天气条件下主变上层油温的等效热模型及热阻参数计算式,在此基础上建立人工降温措施下变压器上层油温的等效热模型,并推导了当前运行点主变油温变化量的线性化方程;再将主变上层油温与负荷的关系曲线分段线性化,构建不同降温措施下主变上层油温的线性化约束;结合主变上层油温、有功功率平衡和电网辐射型结构等约束,以电网运行方式调整的开关动作次数最少为目标,提出计及主变上层油温约束的受端电网转供优化模型。该模型为二次整数规划问题,采用CPLEX工具箱进行求解。最后,通过某实际220k V/110k V受端电网进行仿真分析,验证了文中模型的有效性。

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

考虑不对称故障影响的多馈入直流系统换相失败快速判别方法4759-4767

摘要：多直流馈入系统中直流输电的动态特性对系统整体稳定性的影响成为突出问题。提高交流系统不对称故障时直流准稳态模型对换相失败情况识别的准确度,对于提高系统分析精度具有重要意义。该文从逆变器换流阀的换流方程出发,考虑不对称故障时负序电压分量对换相电压角度偏移的影响,提出一种换相失败风险的快速识别判据。该判据在目前的高压直流准稳态模型基础上稍加修改即可实现。通过与机电–电磁混合仿真结果的比较,验证了文中方法的准确性与有效性。

基于准PR控制的虚拟同步逆变器故障冲击电流快速抑制方法研究4768-4776

摘要：传统的虚拟同步逆变器大多采用脱网运行来应对电网故障瞬时产生的大电流冲击,没有考虑到对逆变器本身及公共电网的危害。因此,研究一种适用于虚拟同步逆变器瞬时冲击电流的抑制方法极为重要。该文首先分析虚拟同步逆变器的基本特性,结果表明,由于逆变器输出基波电势不能突变,当电网故障瞬间势必在逆变器输出端口产生一个很大的冲击电流,严重威胁电力电子器件的安全可靠运行及公共电网的稳定性。基于此,提出一种抑制虚拟同步逆变器冲击电流的新方法,即在故障瞬间切换为准比例谐振控制,故障结束后平滑反切回虚拟同步控制。该方法在维持逆变器不脱网的前提下,既可以快速抑制瞬时冲击电流,又可以支持并网点电压。仿真与实验验证所提方法的正确性与有效性。

系统结构对多馈入直流系统短路比的影响4777-4783

摘要：基于线电压换相的常规直流输电需要交流系统提供理想的换相电压,因而落点交流系统的强度非常重要。多回大容量直流集中馈入使受端系统交直流比例发生根本变化,严峻挑战系统的安全稳定性。国内外针对此类问题已开展多方面研究,如：直流优化及协调控制、直流落点选择、交流系统最小开机、动态无功支撑等;但对交流系统网架结构调整以提高交直流系统稳定水平还未见报导。此外,近期拟在换流站安装调相机来提高受端动态无功支撑,但随之发生的交流短路电流超标,又需安装串联电抗加以限制,综合效果如何,尚待深入研究。该文基于判断多馈入系统强弱的有效指标,即多馈入短路比,应用系统阻抗矩阵支路追加法,分析交流电网系统结构变化,即网络参数变化对多馈入直流系统强弱的影响,从而为改变网架结构提升交直流系统安全稳定水平提供了理论支撑和计算方法,文中还给出了基于短路电流、多馈入短路比的网架结构变化策略建议。

考虑安全和经济的电力系统连锁故障协调控制模型4784-4791

摘要：在分析电力系统预防控制和阻断控制互补性的基础上,从降低大停电风险的角度,建立协调安全性和经济性的连锁故障协调控制模型。首先,以系统风险和控制代价为指标,分别评价协调控制模型中系统安全和控制措施代价。其次,采用多目标粒子群算法计算协调控制模型下的Pareto解集,得到协调控制策略集合。最后,利用考虑调度人员偏好的熵权决策理论对Pareto集合进行评估,确定最终的协调控制方案。以IEEE-39系统为例进行仿真研究,结果分析表明,通过合理选择安全偏好和经济偏好,模型可以给出应对不同负载水平和运行方式的协调控制方案,以减少停电损失。

中国电机工程学报杂志发电

墙式风射流改善煤粉炉内燃烧组织的研究4792-4798

摘要：四角切圆燃烧锅炉在低氮燃烧改造后,主燃烧区为欠氧燃烧,当燃用低灰熔点或低挥发分煤时易引起煤粉贴壁燃烧现象以及水冷壁出现强还原性气氛,导致锅炉高温腐蚀和结渣/结焦。为此提出了墙式风燃烧辅助系统,将二次风在水平方向进一步分级,增加直接进入煤粉射流中下游的墙式风,优化炉内燃烧组织。在某600MW锅炉热态运行下,进行有无墙式风的对比性试验,然后进行低灰熔点煤的掺配试验,结果表明：墙式风燃烧辅助系统既提高了一次风射流煤粉着火稳燃能力,又提高了射流中下游燃烧所需氧量,减小实际切圆,有效解决水冷壁高温腐蚀和结焦问题。在锅炉安全运行下,燃用低灰熔点银南煤与银北煤的最大安全掺配比为9：1,降低了燃煤发电成本,还在一定程度上降低了NOx排放量。

一次风温对浓淡煤粉射流着火特性的影响4799-4806

摘要：为了进一步完善煤粉的燃烧理论,并为相关的水平浓淡煤粉燃烧器的合理运行提供理论依据,针对印度尼西亚次烟煤与澳大利亚烟煤的混煤,在250k W浓淡煤粉燃烧实验台上进行燃烧实验,通过燃烧温度、火焰光谱及NOx等多手段的研究方法,分析一次风温对还原性气氛下浓淡煤粉射流着火特性的影响。实验表明：随着一次风温增加,浓淡煤粉射流的着火距离逐渐减小,后续燃烧温度及可见光强度的峰值逐渐增加,火焰稳定性逐渐增强,着火过程中NOx的生成浓度逐渐减少。一次风温的增加可以改变浓淡煤粉射流的着火模式,即一次风温70℃时为均相着火时,浓淡煤粉射流为均相着火,一次风温大于或等于85℃时着火模式为均相–异相联合着火,使得着火条件变得更加有利。