半月刊

ISSN 1000-1026

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  • 2019年第43卷第19期文章目次
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    • >观点
    • 电力系统智能终端信息安全防护技术研究框架

      2019, 43(19):1-8. DOI: 10.7500/AEPS20180803003

      摘要 (1267) HTML (0) PDF 1.54 M (878) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着中国电网“三型两网”泛在电力物联网发展目标的提出,电力系统智能终端广泛互联、泛在接入,终端易成为攻击电网的主要目标和跳板。在此背景下,围绕电力系统智能终端安全互联和现场移动作业需求,对电力系统智能终端安全防护挑战及防护技术框架进行了阐述。构建了覆盖芯片层、终端层、交互层的电力系统智能终端防护框架,对芯片电路级可证明安全防护和内核故障自修复、融合可信计算和业务安全的异构终端主动免疫、面向不确定攻击特征的终端威胁精确感知与阻断、终端互联计算环境下电力系统智能终端安全接入和业务隔离等关键技术进行了详细展望。

    • >信息能源系统
    • 电网信息物理系统态势感知:现状与研究构想

      2019, 43(19):9-21. DOI: 10.7500/AEPS20181027002

      摘要 (893) HTML (26) PDF 1.77 M (757) 评论 (0) 收藏

      摘要:电网信息物理系统(GCPS)态势感知是电力一次系统安全稳定运行控制和信息系统主动安全防御的决策基础。单个系统的态势感知因没有考虑信息空间影响及交互影响,不能表征信息物理系统的整体态势,而目前将GCPS中信息系统和物理系统融合的协同态势感知研究成果较少。为此,对电网和信息网络2个领域的态势感知研究进行了综述,讨论了GCPS态势感知的必要性,定义了GCPS态势感知的概念,构建了GCPS态势感知的研究框架,阐述了GCPS态势感知的关键问题和关键技术,给出了可能的应用场景。最后,针对具体案例,给出了GCPS电网侧和信息侧协同的态势感知和防御思路。

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    • 考虑能量品质的区域综合能源系统多目标规划方法

      2019, 43(19):22-31. DOI: 10.7500/AEPS20190318006

      摘要 (832) HTML (0) PDF 1.65 M (500) 评论 (0) 收藏

      摘要:区域综合能源系统(RIES)由于广泛涉及电/气/热/冷等多种能量形式耦合,其规划工作面临诸多挑战。提高能量利用效率是RIES规划的重要任务之一,传统能量效率的定义仅计及了能量在数量上的变化,却忽视了能量在品质上的差异,无法准确地衡量RIES的能量利用水平。文中提出使用兼顾数量和品质的效率作为衡量RIES能量利用水平的标准。首先,定义了能量品质系数的概念用以量化不同形式能量的品质差异,并提出基于黑箱模型的RIES总体效率计算方法。然后,建立了五层级能源集线器模型用以处理多能耦合问题,确保区域能量供需平衡。接着,以经济性和效率为优化目标构建了RIES多目标规划模型,设计了兼顾规划与运行的双层优化结构,并联合运用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)和内点法实现模型高效求解。最后,选取广州市某工业园区RIES作为算例对所提方法进行验证。

    • >学术研究
    • 综合负荷聚合商参与的配电—气能源系统供需互动均衡模型

      2019, 43(19):32-41. DOI: 10.7500/AEPS20190315001

      摘要 (1058) HTML (0) PDF 2.06 M (666) 评论 (0) 收藏

      摘要:在综合能源系统背景下,提出一种基于主从博弈机制的配电—气能源系统与多个综合负荷聚合商的互动均衡模型。考虑次日能源价格的制定,配电—气系统以总利润最大化为目标求解日前最优能流。在价格机制作用下,综合负荷聚合商通过优化能源配置降低自身能源购置成本,从而实现配电—气系统与综合负荷聚合商的互利共赢。为求取主从博弈均衡解,采用二阶锥松弛(SOCP)和罚凸凹过程(PCCP)消除配电—气系统优化模型中的非凸源,并应用KKT条件和强对偶理论将原模型转化为单层凸优化模型。由此通过迭代求解混合整数二阶锥规划问题逐渐缩紧配气网管道气流松弛域,最终获得博弈均衡解。最后,以IEEE 33节点配电网和20节点配气网构成的系统为例进行仿真说明,所得结果验证了文中模型及方法的有效性。

    • 考虑热电联产调峰主动性的电热协调调度

      2019, 43(19):42-51. DOI: 10.7500/AEPS20190212002

      摘要 (650) HTML (0) PDF 1.49 M (598) 评论 (0) 收藏

      摘要:挖掘热电联产机组的调峰能力可以有效改善中国“三北”地区的弃风问题。调峰补偿机制是激励热电联产主动参与,电网调峰的有效手段。在考虑调峰补偿的前提下,对热电联产机组参与电网调峰进行研究。首先,计及热力系统复杂供热约束的影响,建立热电联产机组的可用调峰容量和调峰成本评价模型,可以反映热电联产调峰中的供热依赖特性和时序耦合特性。然后,基于热电联产调峰成本及调峰补偿机制,提出考虑机组调峰主动性的电热协调调度方法,相较于传统的垂直一体化电热协调调度,所提出的方法可以反映热电联产在经济手段激励下主动参与电网有偿调峰的意愿。最后,通过算例分析研究了热电联产机组的可用调峰容量和调峰成本的影响因素,并验证了所提出的调度方法在调峰补偿机制下的有效性。

    • 考虑热网约束和碳交易的多区域综合能源系统优化调度

      2019, 43(19):52-59. DOI: 10.7500/AEPS20180429004

      摘要 (639) HTML (0) PDF 1.46 M (505) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高可再生能源消纳率及减少发电过程中碳排放对环境的污染,提出了一种考虑热网约束和碳交易的多区域综合能源系统优化调度模型。首先,通过热网管道和节点的基本方程描述热网系统,建立区域综合能源系统与热网耦合模型;其次,分析国内外两种碳交易机制的特点,建立以系统运行成本、碳交易成本和可再生能源消纳惩罚成本之和最小为目标函数的低碳经济调度模型;最后,以冬季某热网连接的多区域综合能源系统为例,采用混合整数线性规划对模型进行求解,分析2种碳交易机制对系统经济运行和碳排放的影响。结果表明,通过热网连接多个区域综合能源系统,能充分利用区域间负荷的互补特性,减少系统碳排放,提高可再生能源的消纳率。

    • 计及新能源预测不确定性的跨区域日前—日内调度模型

      2019, 43(19):60-67. DOI: 10.7500/AEPS20190122003

      摘要 (633) HTML (0) PDF 1.33 M (428) 评论 (0) 收藏

      摘要:为简化现有直流线路运行等效模型,精细化地对新能源跨区消纳进行仿真,构建了直流线路输送功率增量模型。为应对两区域新能源预测不确定性对新能源跨区消纳的影响,利用基于场景分析的随机优化模型和多时间尺度滚动优化思想建立了计及新能源预测不确定性的跨区域日前—日内调度模型。利用自回归滑动平均模型、场景缩减技术和场景组合构建描述两区域新能源日前预测不确定性的场景集,建立日前随机优化模型,求取统计意义上新能源弃电最小的两区域机组启停计划和直流线路输送计划;基于新能源日内预测数据,建立日内调整模型滚动优化两区域机组发电计划和直流线路调整计划。最后,通过某省实际数据改建的跨区域系统算例,验证了所建模型的有效性。

    • 计及源—荷时空相关性的主动配电网分布式优化调度

      2019, 43(19):68-76. DOI: 10.7500/AEPS20190423003

      摘要 (661) HTML (0) PDF 1.35 M (487) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先,建立不同光伏之间以及光伏与负荷之间的相关性约束,并利用拉丁超立方抽样和Cholesky分解技术相结合的处理方法对该非线性的相关性约束进行场景化分析。其次,建立主动配电网分布式优化模型。由于配电网和微电网联络线上存在有功无功功率以及临界节点电压耦合关系,采用复制节点的区域分解方法实现配电网和微电网的解耦。在此基础上,引入目标级联分析法实现配电网和微电网之间的迭代求解。最后,采用改进的IEEE 123节点作为算例对所提模型进行了验证,并着重研究源—荷时空相关性对优化结果的影响。

    • 基于Markov决策过程的电池储能一次调频能量管理策略

      2019, 43(19):77-86. DOI: 10.7500/AEPS20190107001

      摘要 (509) HTML (0) PDF 1.57 M (523) 评论 (0) 收藏

      摘要:一次调频市场机制下的电池储能系统能量管理,需要在维持应对频率波动双向调节能力的基础上权衡运行成本和调频收益,以追求电池生命周期内的经济效益最大化。揭示了能量管理序贯决策本质上属于受控Markov过程,据此,通过频率响应需求动态转移的连续时间Markov链描述,以及基于生命周期吞吐量角度的储能电池容量动态衰退刻画,建立了以电池生命周期内经济效益期望值最大化为目标的Markov决策模型。针对运用标准迭代算法求解上述模型所面临的“维数灾”问题,提出了具有状态空间分解及后继状态辨识特征的降维并行值迭代(DRPVI)算法。算例结果表明:所得动态阈值结构能量管理策略可以显著提升储能经济效益,DRPVI算法能够有效缩减冗余计算,改善求解效率。

    • 考虑超短期负荷预测的储能电池参与电网一次调频控制策略

      2019, 43(19):87-93. DOI: 10.7500/AEPS20181030001

      摘要 (567) HTML (0) PDF 1.58 M (530) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑电力系统调频效果和储能容量,提出一种储能参与电网一次调频的出力策略。通过超短期负荷预测曲线得到调频需求,提出了基于双层模糊控制的动态荷电状态(SOC)基准储能容量恢复策略,并给出了储能电池参与一次调频的效果评价指标与储能SOC健康度评价指标。最后,以典型区域电网为例,对所提策略在2种典型工况下进行仿真分析并与常规控制策略比较。结果表明,所提策略能够有效改善调频效果和储能SOC健康状态。

    • 计及信息失效影响的主动配电系统可靠性建模与评估

      2019, 43(19):94-102. DOI: 10.7500/AEPS20181007004

      摘要 (528) HTML (0) PDF 1.58 M (458) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着主动配电信息物理系统复杂程度的增加,可靠性计算效率已成为制约其实用化的关键因素,因此亟需一种快速评估主动配电信息物理系统可靠性的方法。在考虑信息传输性能的基础上,提出了采用频域/时域转换的信息链路有效性快速求解方法;为了量化信息失效对配电自愈过程的间接影响,建立了考虑信息失效的配电网开关拒动概率模型;同时考虑配电网多开关自愈动作,结合网络等值法与最小路法,改进了网络等值向上等效过程中的平均停运时间计算方法。基于此计算了配电网各类用户可靠性,最后建立了测试系统验证了所提方法的有效性,探讨了信息物理元件依赖度匹配程度对配电网可靠性的影响,分析了信息系统故障对计划孤岛、负荷转供的影响。

    • 计及多类型信息扰动的配电网可靠性评估

      2019, 43(19):103-110. DOI: 10.7500/AEPS20190102006

      摘要 (504) HTML (16) PDF 1.36 M (410) 评论 (0) 收藏

      摘要:电网智能化的提升依赖于信息化技术的发展,信息化技术在电网的广泛应用又带来了新的安全威胁。为全面量化评估来自信息系统外部及内部的信息攻击、信息元件故障和信息传输异常等信息扰动对配电网运行全过程供电可靠性的影响,依据“信息扰动—信息故障后果形式—电网故障后果形式”的扰动传播机理分析,提出了不同类型信息扰动的可靠性状态模型,将不同类型信息扰动对信息系统的影响后果统一表征信息网络拓扑、信息完整性和可用性的状态,构建了同时考虑多类型信息扰动的配电网可靠性评估的框架体系。最后,对IEEE 33节点配电系统进行仿真测试,验证了所提模型的可行性与有效性。

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    • 低压配电台区分布式光伏发电功率辨识方法

      2019, 43(19):111-116. DOI: 10.7500/AEPS20180912009

      摘要 (610) HTML (0) PDF 1.45 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:数量众多的小容量光伏电源接入低压配电台区,能够实现可再生能源发电的就地消纳,但通常因量测不足而无法掌握这些光伏电源的出力情况,不利于配电网的调度与控制。以台区为单位,提出了一种台区内总的光伏发电功率辨识方法。基本思想是以实测的光照强度数据为输入,通过训练后的神经网络映射得到台区光伏发电功率,而该神经网络训练的目标则是光照强度与台区负荷之间的低线性相关性。通过理想的数值算例与基于实际电网数据的算例验证了该方法的有效性和可行性。

    • 基于智能软开关和无功补偿装置的配电网双层优化

      2019, 43(19):117-123. DOI: 10.7500/AEPS20180913008

      摘要 (557) HTML (0) PDF 1.33 M (509) 评论 (0) 收藏

      摘要:智能软开关作为一种新型配电装置,其应用将极大地提高配电系统运行的经济性、灵活性和可控性。首先提出了一种考虑智能软开关和传统无功补偿装置并存的多手段互补的电压控制方法,构建了兼顾配电网运行经济性与系统电压水平的双层运行优化模型。然后针对该模型提出了一种基于遗传算法和内点法的混合求解策略,并采用预动作表法确定离散设备的动作时刻,同时根据智能软开关的功率储备对预动作时刻表作出动态调整。最后,在改进的IEEE 33节点系统中,对所提出的运行优化模型进行验证和分析。仿真结果表明,智能软开关与无功补偿装置的组合能够有效应对源—荷不确定变化引起的电压波动,显著提高电网的稳定运行水平与能量传输能力。

    • >研制与开发
    • 变电站为中心配电网单线图:(二)初始自动布局

      2019, 43(19):124-131. DOI: 10.7500/AEPS20180827010

      摘要 (561) HTML (0) PDF 1.29 M (504) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于前文提出的支撑变电站为中心配电网(SCDN)单线图自动生成的数据—图形模型,阐述了第一阶段的接线图初始布局策略,重点解决SCDN馈线群以本变电站10 kV母线为中心的辐射布局问题。首先提出包含模块设计的整体流程,以及成图数据预处理;根据馈线拓扑分析,获取馈线群布局规划,并提出基于干线—支线拓扑模型的支线—干线布局模型。在对环路特性研究基础上,提出了环路和非环路的支线—干线布局模型及计算策略。继而提出了SCDN单馈线分裂图形的水平初始布局计算方法、SCDN单馈线分裂图形目标扇面角和旋转角计算方法、SCDN扇面拼接计算方法及广义开闭所虚拟联络开关节点简易聚合方法,从而形成SCDN初始图形。以5个实际110 kV变电站对提出的模型及算法进行了验证。

    • 基于量化分解的配电网可靠性提升措施分析

      2019, 43(19):132-139. DOI: 10.7500/AEPS20180828001

      摘要 (477) HTML (0) PDF 1.37 M (350) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前不同配电网可靠性提升措施分析中定量分析不足、难以横向比较的问题,提出了一种基于量化分解的配电网可靠性提升措施分析方法。以“可靠性参数”为中间变量,研究配电网可靠性提升措施对可靠性指标的影响,通过建立配电网可靠性提升措施与可靠性参数及可靠性指标之间的关联关系,以显式公式形式实现配电网可靠性指标的求解。考虑到配电网的节点规模大但类型相对较为简单,采用基于馈线分类的可靠性评估策略,简化了求解过程。针对实际电网规模、管理制度,以及通信环境、设备基础的不同,引入可靠性提升措施实施度修正参数,以消除由于电网情况不同而带来的差别。通过国内某实际电网算例分析,验证了文中方法的有效性。

    • 双目标递进式断面过载保护控制协调优化策略

      2019, 43(19):140-148. DOI: 10.7500/AEPS20180813004

      摘要 (460) HTML (0) PDF 1.43 M (380) 评论 (0) 收藏

      摘要:输电断面过载易引发大规模连锁性事故。利用合理有效的保护控制措施降低断面功率输送压力,可以避免恶性事故的发生,对于电力系统的安全运行具有重要意义。针对输电断面过载问题,提出一种双目标递进式保护控制优化模型及相应的协调策略。将过负荷保护作为网络结构控制手段,与控制资源进行协调配合,以获得更优的断面过载调整效果。首先基于潮流追踪算法,剥离电力系统中的源荷输电路径。将源荷路径作为基本调整单元,引入过负荷保护动作量作为待优化参数,构建两层优化目标:以降低负荷损失量为第一层目标,以提高系统安全裕度为第二层目标,通过嵌套式寻优算法进行逐层求解。所提策略在潮流不越限基础上,优化发电机、负荷调整方式及过负荷保护动作变量。算例结果验证了该方法的有效性。

    • 风电场110 kV单回送出线主动探测式三相重合闸方法

      2019, 43(19):149-155. DOI: 10.7500/AEPS20181109001

      摘要 (491) HTML (0) PDF 1.34 M (433) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电场110 kV单回送出线因故障而三相跳闸后,输电线路电磁能量迅速衰减,给故障性质识别带来了很大困难,且风电场失去与系统连接后处于孤岛状态,由于功率阻滞,孤岛系统的电压、频率迅速失稳导致切机。提出利用风机变流器向送出线注入低电流实现故障性质识别的方法,在风电机组切机后,先闭合一台风机主断路器和送出线靠近风电场一侧的断路器,短时导通风机网侧变流器电力电子器件,使得其直流侧电容向交流线路放电,利用电流积分特征构造保护判据实现故障性质识别,并提出风电场110 kV单回送出线主动探测式三相自适应重合闸方案。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了故障性质识别和主动探测式重合闸方案的正确性。

    • 基于电流特征量相关系数的UHVDC线路高阻接地故障保护

      2019, 43(19):156-163. DOI: 10.7500/AEPS20181203011

      摘要 (502) HTML (0) PDF 1.36 M (672) 评论 (0) 收藏

      摘要:特高压直流输电线路距离长、跨越区域复杂,故障发生率较高,常规电流差动保护的快速性较差且耐过渡电阻能力有限,为此提出一种基于电流特征量相关系数的线路高阻接地故障保护新原理。首先利用状态空间分析得到直流线路两端稳态电流时域表达式;随后,分析电流成分,发现其衰减振荡项中的角频率可反映线路对地故障,且可用相关系数衡量。接着利用两端电流和、电流差进一步突出角频率特征,并计算两者的相关系数构造判据特征量。在此基础上,根据判据特征量在区内外故障的不同特征,计及直流输电系统控制特性,提出了纵联保护新原理。该原理无需电容电流补偿,且对信道要求低,利于工程应用。仿真结果表明,该方案耐受过渡电阻能力和快速性优于常规电流差动保护。

    • 基于不平衡量的变压器三角绕组环流计算方法

      2019, 43(19):164-170. DOI: 10.7500/AEPS20181230002

      摘要 (490) HTML (0) PDF 1.34 M (352) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于星形/三角形(Y/△)接线变压器,若能求取三角绕组环流并补偿原方绕组电流,将提高涌流识别方法的准确性。三角绕组环流实质上是为了“抵消”原方绕组暂态不平衡量而自发产生的不平衡电流,以避免不平衡量传至另一侧系统。目前三角绕组环流计算方法尚在多方面不足。通过推导变压器回路方程得到了三角绕组环流与原方绕组不平衡量(零模电流、零模电压、中性点电压)之间的映射关系,提出了基于不平衡量的三角绕组环流计算方法。针对各侧漏感难以测量问题,根据不饱和时原方电流和环流相抵消的特点,提出了基于不饱和相电流区间识别的参数获取方法。以上方法仅需要测量原方绕组不平衡量,与接地方式无关,不要求系统电压平衡,适用性强,可靠性高。仿真和动模试验结果验证了方法的正确性和有效性。

    • 柔性直流配电系统线路保护与定值整定

      2019, 43(19):171-178. DOI: 10.7500/AEPS20180928002

      摘要 (524) HTML (0) PDF 1.32 M (493) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,随着电力电子技术的逐渐成熟,柔性直流系统受到广泛关注。作为柔性直流配电系统发展的关键技术,保护所面临的主要挑战是如何利用受限和持续过程极短的故障电流可靠识别和快速隔离故障。文中针对基于具有直流故障隔离能力换流器的柔性直流配电系统,分析了直流线路发生单极接地故障、双极短路故障以及断线故障时的故障特性,提出直流线路的保护方案。同时依据继电保护对四性的要求以及各保护之间的配合关系,确定保护动作的边界条件,反推出保护定值的合理范围,最终形成直流保护定值整定原则和整定计算方法,为实际工程中的保护设计和应用提供了参考。最后,在PSCAD仿真平台搭建仿真模型,仿真结果验证了保护方案的可行性以及保护定值整定的合理性。

    • 基于区域序号的自适应就地型馈线自动化故障处理方法

      2019, 43(19):179-184. DOI: 10.7500/AEPS20181113006

      摘要 (438) HTML (0) PDF 1.25 M (339) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有就地型馈线自动化在应对网络拓扑变动、多联络点自动恢复等方面存在不足。文中提出了一种基于区域序号的自适应就地型馈线自动化故障处理新方法,所有开关均配置统一定值,并按区域序号定义原则为每个开关分配逻辑序号,各开关的运行参数将根据逻辑序号自动调整,基于配电一二次成套设备并配合变电站出口保护,即可自适应网络拓扑变动,完成故障的定位隔离及多联络恢复供电。通过典型应用案例进一步说明方法在配电网发生新增分支线、多联络运行方式调整、高阻单相接地故障等情况下具有自适性。采用PSCAD/EMTDC进行仿真测试,验证了所提方法的正确性和有效性。

    • >工程应用
    • 促进清洁能源消纳的全网一体化发电计划模型及求解

      2019, 43(19):185-193. DOI: 10.7500/AEPS20181204001

      摘要 (596) HTML (0) PDF 3.15 M (367) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着特高压交直流通道和大型能源基地的快速发展,中国电网表现出明显的全网电力电量平衡一体化特征,对现有分省平衡、各级调度弱耦合的现有调度计划业务模式提出了新的挑战。为此,文中提出了一种适用于工程实践的综合考虑发电侧多元能源发电互补特性、特高压线路输电运行特性、用电侧柔性负荷响应特性的全网发—输—用发电计划一体化优化模型。建立的发电侧多元能源互补模型,可降低清洁能源并网功率的波动性,提升清洁能源消纳;建立的用电侧柔性负荷响应模型,可配合发电侧功率调整,增加消纳清洁电能消纳空间;建立的连接能源基地与负荷中心的交直流输电通道功率模型,可全局考虑送受电网发用电特性,降低电网整体运行成本。基于中国某跨区互联电网系统的实际数据,验证了所提模型的有效性。

    • 电流二次回路缺陷造成线路保护误动作分析及防范措施

      2019, 43(19):194-199. DOI: 10.7500/AEPS20190321011

      摘要 (547) HTML (0) PDF 1.38 M (384) 评论 (0) 收藏

      摘要:国内多次发生因电流二次回路缺陷造成的线路保护误动作。通过分析其他设备电流二次回路的开路、短路而导致连接于同一电流二次回路的线路差动保护误动作、零序保护误动作等典型案例,指出目前串接故障录波及行波测距装置的做法增加线路保护电流二次回路复杂性,降低线路保护运行可靠性,存在导致所接入多套保护同时误动作的风险。为此,提出线路保护应采用专用电流二次回路,与其他二次设备分开,分别引入2组断路器电流以简化二次接线并减少外来干扰。同时,结合电网发展要求提出在现有二次绕组基础上增加1组5P级绕组并对各绕组分配使用进行了优化。文中所提方法已在西北750 kV电网建设和运行中获得应用。