半月刊

ISSN 1000-1026

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  • 2017年第41卷第11期文章目次
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    • >观点
    • 内存计算技术及在电网分析中的应用

      2017, 41(11):1-7. DOI: 10.7500/AEPS20161124004

      摘要 (2029) HTML (0) PDF 1.51 M (1390) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先介绍内存计算技术以及其在大数据处理中的应用。针对在电力系统分析中计算性能的磁盘及网络数据I/O瓶颈问题,提出一种基于内存计算技术的电网分析内存计算架构,并讨论了内存计算在快速动态安全评估(DSA)中的典型应用场景。以国调现有在线DSA电网模型(4万节点)为案例,给出了内存计算在大型电网分析中应用的相应性能测试结果。

    • >环球瞭望
    • 国内外兆瓦级储能调频示范应用现状分析与启示

      2017, 41(11):8-16. DOI: 10.7500/AEPS20161225003

      摘要 (2823) HTML (0) PDF 1.45 M (3878) 评论 (0) 收藏

      摘要:储能技术作为人类社会从化石能源时代迈入清洁低碳能源时代的推动技术,在大规模间歇性新能源并网引发的区域频率稳定性控制问题背景下,以其灵敏精准的出力特性逐步在电力系统调频领域实现规模化应用。全球有近20个国家在建或投运了共164项兆瓦级储能调频应用项目,涉及发电端、输配环节和需求侧。本文通过对兆瓦级储能调频项目概况进行统计分析应用现状,重点针对选型因素分析不同类型储能与调频相关的参数特点;从已应用的4种储能调频运行模式出发,分析应用区域现有的与其模式相关的政策与市场需求;基于国内外调频辅助服务市场现状调研,分析调频服务不同计量方法、政策规则对储能调频商业化应用的影响。最后,结合上述研究结果从3个角度出发对如何促进中国储能调频商业化应用提出建议。

    • >信息能源系统
    • 能源互联网电力信息深度融合风险传递:挑战与展望

      2017, 41(11):17-25. DOI: 10.7500/AEPS20160927014

      摘要 (2284) HTML (0) PDF 1.55 M (1910) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力与信息的深度融合是能源互联网发展研究趋势,文中主要针对电力信息融合趋势下的风险传递现象进行综述与展望。首先,对电力与信息融合的发展趋势分阶段进行了分析,研究了能源互联网阶段的电力与信息交互模式。在此基础上,从信息风险传递和电力与信息风险交互两个方面分析了电力与信息风险传递研究现状。最后,对能源互联网下的电力信息融合网络结构从拓扑和运行层面进行分析,提出了能源互联网下电力信息风险传递前瞻性课题研究思路,借鉴风险元理论建立了研究该问题的三维框架。

    • 基于拉格朗日乘子法的虚假数据攻击策略

      2017, 41(11):26-32. DOI: 10.7500/AEPS20161225004

      摘要 (1836) HTML (0) PDF 1.30 M (1387) 评论 (0) 收藏

      摘要:虚假数据攻击面临掌握的电气参数存在误差,甚至不完整及量测数据中存在不良数据的问题,提出一种基于拉格朗日乘子法的虚假数据攻击策略。首先通过拉格朗日乘子法和增广状态估计法辨识不良数据和估计未知支路电抗,然后在凸松弛技术框架内,将传统的攻击单个量测点的次优虚假数据攻击向量模型转化为基追踪(BP)模型,最后采用交替方向乘子法(ADMM)快速求解次优攻击向量。以典型的IEEE节点测试系统为例进行仿真测试,仿真结果表明:与传统的线性规划算法相比,将攻击单个量测点的次优攻击向量模型转化为BP模型后,采用ADMM求解次优攻击向量具有更高的计算效率;电抗未知支路数量较少时,攻击成功率较高,但是状态变量的误差向量的标准差较小时,电抗未知支路数量对攻击成功率影响减弱;该方法不会显著增加攻击成本。

    • >学术研究
    • 风速时间序列的符号化描述

      2017, 41(11):33-38. DOI: 10.7500/AEPS20170109003

      摘要 (2120) HTML (0) PDF 1.24 M (1526) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用统计分析技术,对已知的时间序列外推,可以克服短期风速预测中缺乏因果关系的困难。但在选择外推模型、参数及学习样本等方面存在主观认识模糊性的挑战。为降低主观认识模糊性对分类预测效果的影响并提高样本分类效率,提出按变化特征来定义符号,以及用符号串描述风速时间序列的粗粒化概念。在此基础上,引入趋势特征,完善风速时间序列的符号化过程,提出单元窗口特征和趋势特征相结合的两层符号化方法。利用甘肃酒泉风电基地一年的实际数据验证了该粗粒化方法的有效性。

    • 风电爬坡事件多级区间预警方法

      2017, 41(11):39-47. DOI: 10.7500/AEPS20161021008

      摘要 (1902) HTML (0) PDF 2.39 M (1165) 评论 (0) 收藏

      摘要:大规模风电爬坡事件对电力系统功率平衡问题影响显著,严重时可能导致停电事故。基于区间分析理论,提出了一种风电爬坡事件多级预警方法,对可能造成的危害程度进行预先警告。考虑风电爬坡预测研究现状,采用区间数形式对其不确定性进行描述;针对风电爬坡事件强波动性对电力系统功率控制的影响,以维持静态频率偏差在允许范围内为前提,分析采用不同功率控制措施满足功率平衡所对应的风电爬坡幅度允许区间;确定各等级预警区间的预警界限,并利用区间排序方法计算各预警区间的概率,实现多级预警。算例仿真分析及比较结果表明,所述方法能够给出各级预警区间的界限值及概率分布,物理意义明确,且简便快速,利于实时滚动运行,体现了有效性和实用性。

    • 含风电场电力系统的动态经济调度分散随机优化方法

      2017, 41(11):48-54. DOI: 10.7500/AEPS20161103006

      摘要 (2055) HTML (0) PDF 1.29 M (1706) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对含风电场电力动态经济调度的信息私密性和不确定性问题,提出一种分散随机优化求解方法。根据目标级联分析的原理,将含风电场的动态经济调度集中优化模型转化为随机分散优化模型。利用近似动态规划对各个区域的随机动态经济调度问题进行分散优化,并根据区域间边界节点相角信息对它们的优化方案进行协调。通过6节点2区域系统、IEEE多区域系统和某实际系统的算例分析,从多个角度验证了所提方法的有效性。

    • 考虑机组优化选取的含风电电网滚动优化调度方法

      2017, 41(11):55-60. DOI: 10.7500/AEPS20160922005

      摘要 (1837) HTML (0) PDF 1.25 M (1494) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种包含调整机组优化选取策略的滚动优化调度方法。根据负荷及风电超短期预测信息,首先考虑等效负荷(负荷+风电)预测偏差和机组调节容量匹配、机组爬坡量和等效负荷波动量匹配,以及减少外送断面越限原则进行调节机组优化选取。在此基础上,以机组调整成本及弃风量最小为目标,建立优化模型并采用改进粒子群优化算法求解。实际算例表明,考虑机组优化选取的滚动优化调度实现了超短期时间尺度上对负荷及风电预测偏差的自动跟踪调节,提高了发电计划的准确性,同时有效降低了综合发电成本和外送断面功率越限的风险,提高了电网运行的经济性和安全性。

    • 考虑柔性负荷响应的含风电场电力系统多目标经济调度

      2017, 41(11):61-67. DOI: 10.7500/AEPS20160916001

      摘要 (2006) HTML (0) PDF 1.27 M (1384) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据模糊随机理论对风电场功率预测误差和负荷预测误差进行模糊处理,并建立旋转备用模糊机会条件,将其转化为清晰等价类。在碳交易机制下考虑柔性负荷响应对电力系统经济调度的影响,在目标函数中引入柔性负荷响应的非线性成本和碳排放补偿成本,建立了碳交易收益最大和综合发电成本最低的多目标模型,并增加了柔性负荷约束条件。采用离散细菌群体趋药性算法对模型进行处理,以基于偏小型满意度的折中策略求解多目标函数最优解,并通过4种调度模型的对比验证了该模型的可行性。

    • 基于动态场景集和需求响应的二阶段随机规划调度模型

      2017, 41(11):68-76. DOI: 10.7500/AEPS20160908008

      摘要 (2139) HTML (0) PDF 3.41 M (2055) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电及负荷场景集作为随机规划调度的输入,对决策结果影响大。为使场景集刻画出风电及负荷的波动性,采用考虑随机变量相关性的动态场景法生成风电、负荷及净负荷的场景集,并从与调度接轨的角度提出相应的指标对场景质量进行评价。建立了一种基于here-and-now和wait-and-see(HN-WS)的二阶段随机规划调度模型。该模型包含了日前与实时的关联性,决策过程融入了对实时场景已实现情况下的考虑,优化目标涵盖了日前阶段的燃料成本及实时阶段的平衡矫正期望成本。此外,为减少弃风,在调度模型中引入了激励型需求响应,与火电机组的备用容量进行协同优化。最后,采用爱尔兰电网的风电数据、Elia电网的负荷数据及改进的IEEE-118节点系统验证了所提调度模型的有效性。

    • 适用于交直流混联受端电网的机组组合模型及算法

      2017, 41(11):77-84. DOI: 10.7500/AEPS20160804006

      摘要 (2075) HTML (0) PDF 1.45 M (1462) 评论 (0) 收藏

      摘要:特高压直流双极闭锁后,受端电网可能出现频率降低、功率大范围转移等运行情况,甚至引起低频减载、线路越限等电网事故。针对上述问题,提出一种用于交直流混联受端电网的机组组合模型,考虑了直流闭锁后的一次调频容量约束和二次调频后节点电压、线路功率等电网运行约束条件,保证直流闭锁后电网频率和潮流仍可运行在合理范围内。根据模型特点,采用基于Benders分解的混合整数规划算法进行求解,得到直流最优输送容量、最优机组启停和出力计划,在充分消纳直流输送功率的同时提高了交直流受端电网运行的安全性。最后,通过改进后的10机39节点和江苏电网两个典型的交直流混联电网算例进行仿真计算,结果验证了所述模型和算法的正确性和有效性。

    • 考虑安全约束的交直流配电网储能与换流站协调经济调度

      2017, 41(11):85-91. DOI: 10.7500/AEPS20160411007

      摘要 (2204) HTML (0) PDF 1.42 M (2048) 评论 (0) 收藏

      摘要:直流配电网技术的发展,为分布式电源、储能的接入提供了更高效的方式,同时也使配电网呈现出交直流混合的拓扑形态。提出了基于安全约束的交直流混合配电网储能与换流站协调经济调度方法,通过优化换流站的无功调节与储能的充放电,一方面能确保配电系统安全运行,另一方面在输配分离的电力市场环境下可最小化供电公司从上级电网购电的成本。另外,交直流混合配电网经济调度模型属于混合整数非线性规划,缺乏快速有效的求解方法,通过线性化技术将原模型转化为能有效求解的混合整数线性规划问题。最后,通过算例测试验证了所提方法的效果及求解的快速性。

    • 考虑电源线电压控制特性的不接地配电网改进三相潮流模型

      2017, 41(11):92-98. DOI: 10.7500/AEPS20160918005

      摘要 (1697) HTML (0) PDF 1.32 M (1193) 评论 (0) 收藏

      摘要:不接地配电网具有无零序电流通路、端点元件无中性点或虽有中性点但无引出线两个特点。由于无零序电流通路,端点注入电流满足零序分量为0的约束;由于无中性点或中性点引出线,端点元件具有相—中性点电压不可测或不宜控制相—地电压的特点。因此,实际不接地配电网中的电源端点通常以线电压作为测量和控制对象,即电源具有线电压控制特性。文中同时考虑不接地配电网的上述两个特点,提出以线电压为控制对象,通过构造平衡端点等值中性点作为全网的电压参考点,建立平衡端点和有功功率—电压端点的改进模型;在此基础上,进一步结合不同接线方式负荷的潮流模型,建立考虑电源线电压控制特性的不接地配电网改进三相潮流模型。最后,用IEEE 13节点修正系统验证了所提模型对不接地配电网三相潮流计算的适应性和有效性。

    • >研制与开发
    • 输配电地理信息系统平台图形浏览服务的实现

      2017, 41(11):99-105. DOI: 10.7500/AEPS20160920007

      摘要 (1869) HTML (0) PDF 1.76 M (1393) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先介绍了电网地理信息系统(GIS)的两种主要实现方式,即基于结构化查询语言(SQL)数据库的即时查询方式和基于切片的静态发布方式,对比了两种方式在电网应用中的性能瓶颈和功能局限性。设计并开发了面向设备对象的内存数据库,采用了分区、分页存储技术,在GIS应用服务器内存中缓存了全省规模的“输变配低”电网的图模数据,建立空间索引,并随电网版本迭代进行增量更新,用于大规模电网模型的高效缓存和检索。其次,给出了使用该技术实现全省集中电网GIS平台图形浏览子系统的方法,GIS应用服务器提供矢量图形WebService服务,B/S客户端进行动态图形渲染。最后,在实际上线系统的压力测试中,所开发的系统在全省千万级电网设备规模下,每台服务器每秒处理超过1 000次动态图形浏览服务,每次服务处理时间小于0.1 s。

    • 利用实时交通信息感知的电动汽车路径选择和充电导航策略

      2017, 41(11):106-113. DOI: 10.7500/AEPS20160821005

      摘要 (2025) HTML (0) PDF 1.54 M (1975) 评论 (0) 收藏

      摘要:适当选择电动汽车(EV)路径并优化充电导航,有助于提高用户出行效率及缓解大量EV同时充电对配电系统安全运行的影响。在此背景下,提出借助群智感知技术来获得实时交通路况和充电站服务信息,并在此基础上利用矩阵分解得到交通信息矩阵。之后,在考虑路径选择、到达时间、电池容量及充放电状态互斥约束的前提下,构建了分时电价机制下以用户出行总成本最小为目标的EV路径选择和充电导航优化模型。以某市中心25 km×25 km区域内所包含的4座快速充电站连接到IEEE 33节点配电系统为例来说明所述方法的基本特征,并针对考虑和不考虑实时交通信息情形,分析了参与群智感知的EV数量对用户出行路径及EV充放电对配电系统的影响。

    • 同一控制区两级调度风电实时协调控制策略

      2017, 41(11):114-119. DOI: 10.7500/AEPS20161019002

      摘要 (1724) HTML (0) PDF 1.36 M (1295) 评论 (0) 收藏

      摘要:新能源场站普遍存在点多面广、单场容量相对较小的特点,因此部分电网虽按同一控制区运行,但选择将新能源场站控制权下放,形成风电资源两级控制现状。为协调常规能源与风电运行,最大程度消纳风电,通过将下级调度风电整体等效为上级调度的自动发电控制(AGC)虚拟机组,提出同一控制区两级调度风电实时协调控制架构,并投入实际运行。上级调度根据电网当前运行状态、负荷超短期预测和风电实际出力及预测,每5 min滚动计算得到电网内各个下级调度的风电发电指标,经余缺调剂后,下发给下级调度风电AGC执行。在大风季、供暖期的运行结果表明,采用所述的两级调度实时协调控制方案后,达到了京津唐地区风电增发的效果。

    • 考虑多无功源的光伏电站两阶段无功电压协调控制策略

      2017, 41(11):120-125. DOI: 10.7500/AEPS20160708004

      摘要 (1791) HTML (0) PDF 1.47 M (1257) 评论 (0) 收藏

      摘要:在综合考虑各种无功源调节性能基础上,提出了一种综合利用静止无功发生器、光伏逆变器和电容器组的光伏电站无功电压协调控制策略,其包含两个控制阶段:第一阶段为考虑多无功源的协调电压控制,最大化利用站内无功源,在减少电容器组投切次数的同时,快速响应系统无功变化,维持公共连接点电压稳定;第二阶段为动态无功优化控制,利用动态无功(静止无功发生器)与静态无功(电容器组)、快速无功(静止无功发生器)与慢速无功(光伏逆变器)的无功代替,使静止无功发生器保留足够的无功裕度,提高电网应对电压崩溃的能力。最后,将所提出的无功电压控制策略应用到实际光伏电站中,验证了该策略的有效性。

    • 大方式下省地电网无功电压实时趋优控制方法

      2017, 41(11):126-133. DOI: 10.7500/AEPS20160727010

      摘要 (1696) HTML (0) PDF 1.51 M (1092) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大方式下省地两级电网的无功电压调控需求难以同时兼顾的问题,指出了省地电网无功电压调控失配的一种表现形式——220 kV变压器中压侧电压调控失配,提出了一种新的失配风险评估模型,增加了变压器中压侧电压调控失配的判据。据此制定了相应去失配策略,避免了因地调无功电压调控手段配合不当而导致的变压器中压侧电压调控失配问题。进而提出了省地电网无功电压实时趋优控制方法,以兼顾省地电网无功电压调控需求为控制目标,以关口无功、关口电压和变压器中压侧电压为控制特征参数,在不依赖于全网精确严格的优化计算的前提下,实现省地两级电网无功电压调控状态的实时趋优。应用到某区域电网的仿真结果表明,所述方法不仅能够实现系统运行的经济性和安全性的统一,而且具备控制实时性和可靠性高的优点。

    • 省地一体化电力信息监控平台信息化的动态标尺评价模型

      2017, 41(11):134-141. DOI: 10.7500/AEPS20161027011

      摘要 (1772) HTML (0) PDF 1.68 M (1268) 评论 (0) 收藏

      摘要:对当前省地一体化架构下电力信息监控平台的指标体系、评价方法和结果解释进行研究,从基础配置、支撑平台、动环系统、安全和投资能力5个方面刻画电力信息监控平台的综合性能与发展水平。基于模糊层次分析法和聚类分析建立多维加权的信息化水平静态评估模型;进一步利用数据包络分析法计算各指标评价值,用以获取监控平台信息化的综合性能;引入信息熵和时间度构成时序向量,最终建立动态标尺评价模型。以某网省公司省地一体化电力信息监控平台为研究对象,利用所提的动态标尺评价方法,对其2010年至2015年的多类信息监控数据进行分析判定,分析该省电力信息监控平台信息化水平的现状与趋势。

    • 基于多智能体一致性算法的微电网分布式分层控制策略

      2017, 41(11):142-149. DOI: 10.7500/AEPS20160920004

      摘要 (2195) HTML (0) PDF 1.72 M (1982) 评论 (0) 收藏

      摘要:在含有分布式电源的微电网中,下垂控制会导致系统频率、电压偏离额定值,需要上层控制环节来消除偏差。然而分层控制中大多数控制策略都需要集中式的控制中心,对通信依赖度高,具有一定的局限性。文中结合微电网分层控制的基本框架,以实现每一层的分布式控制为目标,提出了基于多智能体一致性算法的分布式分层控制策略,以维持微电网系统频率和电压的稳定,以及实现有功、无功负荷在分布式电源间的灵活分配。文中提出的控制策略采用完全分布式的控制方法,在每一层控制中均不需要集中式的控制中心,适用于拓扑结构多变的微电网。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台验证了该控制策略的有效性。

    • 基于最优潮流的多端柔性直流输电系统控制策略

      2017, 41(11):150-155. DOI: 10.7500/AEPS20160908013

      摘要 (1912) HTML (0) PDF 1.28 M (1383) 评论 (0) 收藏

      摘要:在考虑风功率预测的多端柔性直流输电系统中,通过对交直流系统进行多目标潮流优化,将优化得到的各换流站有功功率和直流电压作为最优参考值,结合广义下垂控制对各换流站的控制系数进行调整,从而对多端柔性直流输电系统中各换流站的控制策略进行优化。同时,利用MATLAB对考虑风功率预测的多端柔性直流输电系统进行控制策略优化,对多种情况下的潮流结果进行分析比对,验证该控制策略优化方法的有效性。

    • 基于IGBT器件串联的MMC随机零序分量注入PWM方法

      2017, 41(11):156-162. DOI: 10.7500/AEPS20160517002

      摘要 (1666) HTML (0) PDF 1.84 M (1141) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着模块化多电平换流器的发展,提高模块化多电平换流器(MMC)的容量及电压等级成为研究热点。通过建立绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联模块化下的MMC换流器模型,考察载波移相调制策略下换流器的输出电压畸变情况,以及在开关频率处的电磁噪声幅值。提出一种随机零序分量注入脉宽调制(PWM)方式,并基于随机过程原理,对比不同随机PWM下开关函数的功率谱密度,并从理论和仿真两个方面研究随机PWM对MMC换流器的降噪效果。仿真结果表明,提出的随机PWM方式简单有效,能明显降低大容量高电压的MMC换流器的噪声。

    • 考虑合环约束的配电网重构方法

      2017, 41(11):163-168. DOI: 10.7500/AEPS20160919002

      摘要 (1972) HTML (0) PDF 1.23 M (1320) 评论 (0) 收藏

      摘要:为避免用户停电,配电网合解环操作是电网调度部门通过重构调整运行方式的重要手段。文中建立了考虑合环约束的配电网重构模型,模型以线损最小为目标,同时考虑了正常运行方式和合环运行方式下的节点电压和线路功率限值约束。提出改进的贪婪自适应搜索算法求解所建模型,采用基于戴维南等值定理的配电网合环潮流算法验证合环安全性。该方法可求得配电网重构的具体合环操作步骤,确保重构过程中无新用户停电。两个系统算例的计算结果验证了所述方法的正确性和有效性。

    • >工程应用
    • 断路器三相不一致保护可靠性分析及二次回路改进

      2017, 41(11):169-172. DOI: 10.7500/AEPS20160824004

      摘要 (1890) HTML (0) PDF 2.60 M (1367) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了断路器三相不一致保护的典型回路及其对电网安全稳定运行的影响,分析了断路器三相不一致保护回路的动作可靠性及影响因素。基于断路器三相不一致保护时间继电器性能测试试验结果,对三相不一致时间继电器的动作电压、动作时间进行详细分析。针对三相不一致保护回路继电器、接触器故障或时间继电器动作时间偏移导致保护不正确动作的问题,提出断路器三相不一致保护二次回路改进方法。针对三相不一致保护日常运行维护提出了相应管理措施。

    • 提高智能变电站自动化系统工程实施效率的思路与实践

      2017, 41(11):173-180. DOI: 10.7500/AEPS20160813007

      摘要 (2061) HTML (0) PDF 2.56 M (1320) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了智能变电站工程实施效率提升的需求,在总结现状的基础上,研究并提出了提高工程实施效率的具体思路,包括站内基于完善的一、二次模型采用统一配置工具完成设备和应用配置;通过模型源端维护,简化通信对点;采用基于间隔变电站配置描述(SCD)模板文件的方式实现全站SCD的集成;标准化自动化设备;采用分环节解耦自动验证的方法完成通信对点;采用虚拟连接技术实现在主站对站内所有装置的远程调试。阐述了其关键技术。经过实际工程的实践检验,验证了所述思路的有效性。

    • >综述
    • 交流输电线路参数测量现状及发展趋势

      2017, 41(11):181-191. DOI: 10.7500/AEPS20160907035

      摘要 (1896) HTML (0) PDF 1.45 M (1721) 评论 (0) 收藏

      摘要:从输电线路参数测量方法的基本原理和工程实际出发,对目前各种测量方法进行综合分析和研究。结合输电线路电磁耦合特征对输电线路模型进行了科学实用的分类,按照测量的基本方式、测量的抗干扰方法和参数的计算方法3个方面对现有输电线路参数测量方法进行了归类,分析它们的特点和适用性。针对多回耦合输电线路参数在线测量时零序信号的产生、含T接线路和非全程并行输电线路参数的测量、用于参数在线测量的广域测量系统、非接触式测量方法的应用、输电线路并联电抗器及阻波器和耦合电容器对参数测量的影响等难点问题,提出了相应的解决思路。