半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 在梯级水电站水库群短期发电优化调度过程中,为了规避水流时滞的影响,基于线性空间原理,建立了上级水库的出库流量、区间入流、下库水位所构成的空间与下级水库的入库流量空间的映射函数,并综合应用数据挖掘中的人工神经网络、 K-means和Relief方法对其进行求解,构建了考虑水流时滞的梯级水电站水库群短期发电优化调度模型。应用于雅砻江流域锦官电源组短期发电优化调度的算例分析表明,所建立的模型能够提高短期发电优化调度方案制作的精度。
    • 电压增益-频率特性的求解是LLC谐振变换器设计的关键。变换器中整流电路存在的非线性使变换器具有多种工作模式,而电压增益-频率特性与工作模式密切相关。PO模式是一种有利于减少变换器开关损耗的断续工作模式,但在该模式下,变换器的增益频率特性计算烦琐,难以求解。文中基于子区间分析法,分析了PO模式下LLC谐振变换器的工作特性,推导了简洁易算且精度较高的电压增益计算公式;依据变换器整流电路的非线性特征,给出了解析且简洁的断续工作模式功率边界条件及PO工作模式功率边界条件的表达式。搭建了LLC谐振变换器的仿真模型和实验样机,仿真和实验结果证实了所提出的电压增益公式及工作模式边界条件的正确性。
    • 采用迭代竞价机制可以促进发电商经济、合理地上报电价和组织生产,同时能赋予购买者议价的能力,促使电力市场协调、高效地运作。但现有的迭代竞价方法主要采用按报价支付或按统一边际出清价进行结算的方式,很少采用按节点边际电价进行结算,并且可能出现迭代次数过多而难以应用的情况。为此,提出了一种基于目标级联分析理论的发电市场迭代竞价模型。将发电商与独立系统运营商作为不同的利益主体,分别以生产效益最优和购电成本最小为目标,通过发电功率进行联络以实现2个优化模型的解耦与并行求解。该模型考虑了网络约束的影响,能有效激励发电商上报其真实成本,有利于社会资源的优化配置。基于IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统的算例表明,目标级联分析法应用于完全竞争的发电市场迭代竞价机制可行,且收敛性和计算效率都能满足要求。
    • 直流断路器是多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统清除直流故障的关键设备。目前大多数直流断路器系统需要串联直流电抗器以限制故障电流变化率,而大容量直流电抗器与线路串联会抑制直流系统的阻尼,降低多端直流系统的稳定性。文中建立了含直流断路器的VSC-MTDC系统的小信号数学模型,并使用模态分析方法分析了影响系统稳定性的主要因素;针对断路器系统导致的稳定性问题,设计了基于H∞混合灵敏度理论的阻尼控制器以改善系统的弱阻尼特性。在MATLAB/Simulink中搭建了四端VSC-MTDC模型进行了仿真分析,时域仿真和特征值分析结果证明所提控制方法可以有效抑制直流系统振荡,提高系统稳定性,且相较于其他传统阻尼控制器,更适合系统存在较强扰动和不确定性的情景。
    • 提出了一种具有短路自动限流和功率双向流动特性的大变比DC/DC变换器,该变换器适合作为接口电路用在高、低压直流线路之间。该DC/DC变换器以三电平方式工作,通过调节占空比和相移,可以改变其传输功率,并且可以实现功率的双向流动;电路以梯形波电流工作,实现了部分软开关,效率较高;在发生直流短路的情况下,流过开关管的电流峰值与正常工作时相等,实现了自动的短路保护。基于以上特点,设计了一个输入电压为12 kV、输出电压为1 kV、传输功率为100 kW的变换器,通过仿真研究验证了理论分析的正确性。
    • 高压大容量DC/DC变换器作为未来直流电网中的关键设备,近年来成了国内外关注的热点。文中通过将晶闸管和半桥子模块进行有机组合,提出了一种混合式DC/DC变换器拓扑,通过闭锁子模块和晶闸管实现高低压侧短路故障阻断功能,且具有成本低、效率高的优点。对该拓扑结构的工作原理、故障保护机制、控制策略、参数设计和经济性等方面进行了分析论证。最后,搭建了MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果验证了该拓扑和控制策略的可行性。
    • 随着直流输电系统电压和容量的提高,对直流故障快速清除隔离的要求越来越高。作为清除直流故障的有效方案之一,直流断路器(DCCB)技术还不够成熟,限制了其在工程上的应用。文中提出了适用于直流电网故障清除的低成本直流故障清除方案,对半桥型模块化多电平换流器(MMC)进行了局部的改造,以使其具备故障清除操作的能力,使得线路上的故障电流能够被低成本故障隔离单元迅速隔离,随后建立和分析了故障隔离过程中的等效电路,设计了故障隔离动作时序,并对比分析了典型方案的器件使用量,最后建立了仿真和实验模型。仿真和实验结果证明了该方案的有效性。
    • 基于模块化多电平换流器的高压直流电网作为支撑高比例可再生能源接纳的有效手段,已经成为电网发展的重要方向。双极短路故障是输电线路发生的最严重故障,目前一般通过在 s域内列写直流系统状态方程,然后再基于拉氏反变换求解故障电流,亟待提出短路电流的工程实用计算方法。为此,以张北柔性直流电网为研究对象,首先分析了输电线路双极短路的故障特性及耦合机理。在此基础上,将故障线路靠近阀侧的两端分别看作二端口,分析了故障电流与二端口两侧电压的关系。其次,基于正、负极线路二端口电压变化不大的思想,将环形直流电网简化为两端网络或开式网络,得到故障线路电流的实用计算方法,不再需要求解高阶的拉氏反变换而直接得到故障电流。最后,通过与电磁暂态仿真结果的对比,验证了实用计算方法的可行性与高效性。
    • 在配电网状态估计中,量测装置配置不齐全,通常引入伪量测来满足系统的可观性要求。考虑到量测数据有一定的误差以及伪量测与真实值之间可能存在偏差,配电网状态估计的量测和伪量测存在不确定性,这会影响配电网状态估计的准确性。文中提出了配电网状态估计的全局灵敏度分析方法,辨识影响状态估计精度的关键(伪)量测不确定性因素及其位置;利用稀疏多项式混沌展开计算全局灵敏度指标,以提高全局灵敏度分析的计算效率;建立了基于不确定性因素重要性排序的量测装置布点方法。采用IEEE 33节点配电网进行仿真,通过与常用方法进行比较,验证了所提方法的有效性。该方法克服了传统状态估计灵敏度分析方法的不足,能有效评估(伪)量测不确定性因素的交互作用对状态估计的影响;此外,基于全局灵敏度分析的量测装置布点方法能显著提高配电网状态估计精度。
    • 电池储能系统具有建设周期短、响应速度快、应用模式多样等显著优点,近年来建设规模不断扩大,在国家和地方政府的推动下,得到越来越广泛的应用。江苏镇江百兆瓦级储能电站自2018年7月投运以来,已参与电网调峰、调频、应急响应等多种辅助服务功能。针对江苏百兆瓦级电池储能电站,从其结构特点入手,研究分析储能电站在不同应用模式下的运行控制策略,并针对电站的响应指标和目前的运行情况进行测试分析,探索电网侧大规模储能电站的应用价值。
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      • 杨经纬, 张宁, 康重庆

        优先出版日期:2020-04-09  DOI: 10.7500/AEPS20200209001

        摘要:多种能源形式的互补与耦合为综合能源系统集成带来巨大价值,但不同能源形式遵循不同的物理规律和数学表征形式,为综合分析与协同优化带来了挑战。文中基于拉普拉斯变换这一分析系统动态过程的有力工具,提出了多能源网络的广义电路分析理论。首先,建立了多能源网络支路层能量流的统一数学方程,提出了以拉普拉斯变换为基础的广义电路建模方法,将多能源网络在时域的复杂传输特性转换为拉普拉斯域简单的代数问题,提出了各能源系统能量流的分布参数电路模型,进一步提出了以“支路”为整体单位的支路层能量流集中参数传输模型。文中提出的多能源网络广义电路支路模型能够科学地分析支路层能量流的稳态与动态特性,揭示多能源网络能量流的共性,为多能源系统全网络分析奠定基础。

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      • 杨经纬, 张宁, 康重庆

        优先出版日期:2020-04-09  DOI: 10.7500/AEPS20200209002

        摘要:以电力、热力、燃气网络为代表的多能源网络是世界上最为复杂的物理网络之一,是连接能源生产和消费的重要传输环节,也是多能源系统耦合的重要途径。文中借鉴电力系统分析中“矩阵化”与“外端口等值”的思想,基于多能源网络支路层的广义电路模型,提出了网络层的广义电路分析理论。首先,针对多能源网络高维动态特性难以描述的问题,以支路广义电路模型为基础提出了拉普拉斯域通用多能源网络建模方法,并建立了矩阵化的紧凑模型。其次,提出了多能源网络的外端口等值方法,等效地将复杂的内部信息转换为等值的边界条件,既能解决多能源网络的联合分析难题,同时又很好地保护各能源系统数据信息隐私。最后,分别结合热力网络与燃气网络的实际特点,提出了热力网络与燃气网络的全网络广义电路模型与边界等值方法。

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      • 王祯, 尹项根, 陈玉, 赖锦木, 孙冠群

        优先出版日期:2020-04-08  DOI: 10.7500/AEPS20190811002

        摘要:模块化多电平变换器(MMC)的桥臂电流控制方法可同时实现交流侧电流控制和环流抑制。连续控制集模型预测控制(CCS-MPC)是一种时域内基于模型的最优控制方法,动态响应快,可以实现多频带复合信号的准确跟踪。提出一种基于CCS-MPC的桥臂电流控制方法,通过设计MPC控制器同时实现桥臂电流直流分量、基频交流分量的准确跟踪和倍频环流的抑制,克服了传统分频控制策略在暂态期间不同控制器相互影响的问题,无须对各个频率信号单独设计控制器,简化控制结构。在此基础上,提出了包含桥臂电流指令值计算、基于MPC的桥臂电流控制和子模块电容电压均压控制的MMC综合控制策略。最后,在MATLAB/Simulink中搭建三相MMC仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

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      • 刘灏, 任小伟, 田建南, 李嘉贤, 毕天姝, 劳永钊

        优先出版日期:2020-04-07  DOI: 10.7500/AEPS20190517004

        摘要:随着电力系统中电力电子装置渗透率越来越高,电气量的宽频特性越来越显著,并引发了新的涉网稳定问题,对电力系统信号的监测频带范围和响应速度提出了新的要求。因此,提出了一种快速宽频测量方法,实现了宽频信号的快速跟踪与高精度测量。利用空间谱估计的“超分辨率特性”实现了短时间窗的宽频测量。为提高算法在低信噪比条件下的稳定性,提出了基于峭度的信号频率成分数估计方法,保证了测量精度。最后,将方法在硬件上进行实现,通过仿真测试、硬件测试与现场数据,验证了所提方法的有效性。

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      • 李志华, 曾江, 黄骏翅, 冯健磊, 熊陶君

        优先出版日期:2020-04-03  DOI: 10.7500/AEPS20190824003

        摘要:微网是一个非线性、强耦合、多约束、负载扰动大的系统,传统比例-积分(PI)双环控制已经无法满足需求,自抗扰技术通过补偿扰动可使微网逆变控制系统的性能显著改善。据此,文中提出了基于线性自抗扰控制(LADRC)的微网逆变器时-频电压控制策略。为了提高微网逆变器的抗扰性能和动态性能,在时域上,设计和分析了dq轴解耦环节、带电容电流反馈的降维扩张状态观测器以及线性状态误差反馈控制律;为了提高微网逆变器在各谐波频率处的跟踪精度和抗扰性能,分析了时域LADRC系统的频率响应特性,并据此设计和分析了频域上的实部/虚部解耦环节和时-频域LADRC策略。最后,针对工作在孤岛模式下的微网逆变器,对所提策略进行了实验验证。实验结果表明,与PI双环控制对比,基于LADRC的微网逆变器时-频电压控制策略具有更好的解耦、抗扰、动态性能,并能精确控制谐波电压以达到抑制谐波的效果。

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      • 唐捷, 蔡永智, 周来, 羿应棋, 陈国培, 梁尚达, 张勇军

        优先出版日期:2020-04-03  DOI: 10.7500/AEPS20191021007

        摘要:低压配电网的线户关系自动识别是智能低压配电网实现的基础。通过分析低压配电网中负 荷节点电压所呈现的空间、时间以及时空特性,依托“互联网+”智慧能源发展带来的海量电网运行 数据,提出了基于数据驱动的低压配电网线户关系识别方法。通过建立基于基尔霍夫电流定律的 优化模型,并将其转化为二次规划问题求解,实现低压配电网线户关系识别。同时为了提高求解效 率并解决空房用户的识别问题,提出了一种基于电压时空特性的电能表聚类方法。73 用户算例系 统和多个试点台区应用效果验证了所提方法的有效性,并分析了电能表计量误差、数据长度对识别 结果的影响。

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      • 董俊, 李一凡, 束洪春, 于继来, 何婕

        优先出版日期:2020-04-03  DOI: 10.7500/AEPS20190613002

        摘要:配电网拓扑复杂,若仅依赖被动的检测方法不能灵敏可靠地反映故障位置,考虑中性点接地方式的变动规则,应用分布式自治模式检测故障前后及中性点变动前后量测到的故障量差异,实现放射型馈线故障段主-被动联合检出及隔离。利用主干馈线故障点上游与下游的暂态零序电流方向参数构建主干线故障段的被动检出判据;根据消弧线圈补偿度变化前后首端监测工频零序电流相角差构建分支故障段的主动判据,完成放射型馈线故障段的主-被动联合检出;确定故障区段后中性点投入小电阻,根据故障点上游零序电流变化来确定是否需故障隔离。该方法利用中性点运行方式的主动变动及配电自动化完成故障区段定位及隔离,简单易行,可增强配电网单相接地故障定位的可靠性,减小配电网主站负担。

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      • 王灿, 孙建军, 余攀, 查晓明, 王朝亮, 许烽

        优先出版日期:2020-04-03  DOI: 10.7500/AEPS20190902002

        摘要:随着柔性多状态开关(SNOP)的出现和应用,现代配电网多电压等级、多平衡节点的供区互联运行模式将成为常态。这将使得配电网出现合环且多环运行,也使得在线优化调度运行成为可能,因此,对于多供区多馈线互联的大规模配电网的潮流计算方法提出了新的需求。文中通过将实际工程中采用SNOP互联合环运行的大规模多平衡节点配电网依据每个平衡节点所辐射区域对多环进行拆解,进而实现对配电网的分块处理,然后基于广度优先搜索算法对节点进行分区分层编号,同时,采用改进的前推回代法,针对SNOP的PV运行模式,通过无功分摊法预估PV节点的无功功率初值,再由功率相加法得到PV节点的无功功率变化量,将其转化为前推回代法可处理的PQ节点。最后通过某地实际396节点配电网的潮流计算结果表明本文采取的方法是有效且快速的。

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      • 曾全昊, 王丰华, 郑一鸣, 何文林

        优先出版日期:2020-04-03  DOI: 10.7500/AEPS20191108003

        摘要:为进一步提高变压器有载分接开关(OLTC)故障识别的精度,从OLTC切换过程中振动信号递归图的纹理特征出发,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的变压器OLTC故障识别方法。首先根据OLTC振动信号的相空间分布,基于相点距离映射构建了OLTC振动信号的距离映射递归图(DMRP),然后通过合理选取CNN的网络层数、卷积核尺寸等结构超参数和对卷积核进行降维处理,提出了基于CNN的OLTC故障识别模型。对某CM型OLTC正常与典型故障下振动信号的计算结果表明,DMRP能自适应地对振动信号的相空间相点分布进行描述,所提出的识别模型对OLTC的典型故障均具有良好的识别性能,尤其在轻微故障的识别上相比于现有方法准确率提升了至少10%。

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      • 杜伟, 罗先觉, 王秀丽, 张启文, 李雪

        优先出版日期:2020-04-01  DOI: 10.7500/AEPS20190528010

        摘要:研究表明,海上油田群电力系统可靠性的优劣显著影响石油生产。考虑到该类电网是一个同时包含发电、输电、变电、配电系统的独立电网,故障时切负荷措施也不同于陆上电网,因此传统可靠性评估的模型和算法不能直接使用。文中基于全系统可靠性评估理论提出一种海上油田群电力系统可靠性评估方法,并建立了全系统可靠性指标体系。在状态采样时,根据全系统可靠性评估理论将全系统分为发输电系统采样和配电系统采样,并建立综合评估方法。在发输电系统状态评估中,考虑到海上油田群电网及其负荷设备的特点,建立基于优先脱扣的切负荷模型。在配电系统状态评估中,考虑了级联故障的影响。最后以某油田群电力系统为实际算例,得出全系统指标并分析4类故障的影响,验证了所提方法的正确性和有效性。

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      • 屠竞哲, 张健, 刘明松, 潘艳, 习工伟, 易俊

        优先出版日期:2020-04-01  DOI: 10.7500/AEPS20190609005

        摘要:在大容量直流和高占比新能源集中接入的电网背景下,暂态过电压问题极大地制约了直流输电能力和风电并网容量,亟需进一步深入研究考虑风机动态特性的大扰动暂态过电压机理及影响因素。文中从理论推导和仿真分析两个方面开展研究,首先推导了交直流故障后换流站和风机侧暂态电压幅值的理论计算公式,然后分析了交直流故障引发暂态过电压的机理及主要影响因素,最后结合仿真分析了风机低穿期间不同有功/无功特性对暂态过电压的影响,通过实际系统算例进行了仿真验证。研究结果表明,风机低穿特性将使得风电场成为换流站之外另一个导致暂态过电压的“无功源”,低穿期间风机有功出力越小及无功出力越大将导致暂态过电压越严重。

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      • 陈伯达, 林楷东, 苏洁莹, 张勇军, 杨银

        优先出版日期:2020-04-01  DOI: 10.7500/AEPS20190820001

        摘要:针对综合能源微网孤岛划分问题,考虑可再生能源和电气热负荷需求的不确定性,将微能源网的能源转换和存储设备作为调度资源,以故障发生后最优化孤岛划分方案为目标,建立了考虑孤岛持续运行的鲁棒孤岛划分模型。模型中,以违背停电最短通知时间约束为目标罚项进而最大程度为负荷预留一定的故障应对时间;同时兼顾避免孤岛负荷因源荷功率波动导致重复接入和切除的问题。基于鲁棒离散优化理论,将不确定性约束转化为确定约束,构建了混合整数线性规划模型,利用全局鲁棒调节系数改善鲁棒优化的保守型,平衡好孤岛划分方案的经济性和可操作性,满足不同决策需求。最后通过算例验证了所提模型和求解方法的有效性。

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      • 王栋悦, 谷怀广, 魏书荣, 吴锐, 符杨

        优先出版日期:2020-04-01  DOI: 10.7500/AEPS20190913001

        摘要:定子绕组匝间短路故障是双馈异步发电机(DFIG)常见的故障形式,发生概率高达 30%,直接威胁到发电机的安全运行。发电机在复杂多变的环境下运行时,单一故障特征往往难以精准地反映故障,从而易产生误判、漏判的情况。文中提出一种基于电气、机械信号融合的定子绕组匝间短路故障诊断新方法 — —负序电流差与定子径向振动信号的 2倍频分量联合诊断。首先利用支持向量机分别计算单一故障特征下的匝间短路故障概率;然后将其作为 D-S证据理论的基本概率分配,依托证据组合规则,得出定子绕组匝间短路的最终诊断结果。实验结果表明:与基于单一信号的故障诊断方法相比,该方法能够更有效地诊断定子绕组匝间短路故障并可靠识别短路匝数,提高故障诊断的精确度,可推广应用至海上风电等对故障识别精度要求更高的领域。

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      • 金鑫, 薛永端, 彭振华, 杨帆, 徐丙垠

        优先出版日期:2020-04-01  DOI: 10.7500/AEPS20190319001

        摘要:由于多数终端难以获得零序电压或者三相电压信号,限制了暂态功率方向法在小电流接地故障定位、多级保护、分界技术的推广应用。分析了谐振接地系统单相接地时故障点上游与下游的零序电流工频分量、暂态主谐振分量以及衰减直流分量与故障初相角的关系,发现可利用零序电流工频分量作为零序电压的极化相量,进一步识别故障方向,即:当零序电流工频分量初相位分别在(-45°,75°)或(135°,255°)以内,暂态主谐振分量初相位分别在(-30°,30°)或(150°,210°)以内时;或者衰减直流分量与工频分量幅值之比大于预设门槛时,故障方向为正,否则故障方向为负。仿真和现场实际故障数据验证了算法的正确性。

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      • 曹娜, 赵旭, 于群

        优先出版日期:2020-04-01  DOI: 10.7500/AEPS20190527005

        摘要:暂态能量流法是一种新型的振荡源定位方法。首先,根据暂态能量流的计算公式,结合双馈风电机组的轴系模型、网侧变换器模型及双馈感应电机的三阶简化模型,推导适用于双馈风电机组的暂态能量流,并定义能流功率作为判断能量流向的指标。然后,对双馈风电机组加入强迫振荡源后的频率特性进行分析。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台搭建包含强迫振荡源的单机无穷大系统和多台风电机组经串补并网系统进行时域仿真。利用采集的数据计算暂态能量流和能流功率,验证了暂态能量流法对双馈风电机组强迫振荡源定位的有效性。

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      • 庞磊, 韩蓓, 汪可友, 李国杰, 王春宁

        优先出版日期:2020-04-01  DOI: 10.7500/AEPS20190909004

        摘要:孤岛运行模式下,交直流混合微电网中的分布式电源逆变器的下垂系数会影响系统潮流可行域,而传统的下垂系数由逆变器的容量、频率和电压调节范围决定,并未充分考虑这一影响。针对上述问题,首先建立了考虑逆变器控制方式的交直流混合微电网潮流计算模型,基于此提出了参数空间下的潮流可行域快速计算方法,进一步分析了下垂系数对潮流可行域的影响,综合考虑负荷稳定裕度和小信号稳定因素求取下垂系数最优值。最后针对改进的12节点的交直流混合微电网算例进行仿真计算,与传统方法相比系统电压稳定裕度显著提升,验证了所提方法的有效性与适用性。

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      • 刘亮, 苏盛, 曹一家, 匡文凯, 蔡晔, 张恒

        优先出版日期:2020-04-01  DOI: 10.7500/AEPS20190704004

        摘要:随着网络空间对抗加剧,借助全球卫星导航系统进行的网络攻击已发展成为现实威胁。慢速持续型卫星时间同步攻击可绕过电力时间同步系统中卫星时钟异常检测机制,诱骗被授时设备输出错误时间信息,再借助电力系统工作机制达成攻击破坏后果。提出了一种基于Kalman滤波的持续卫星时间同步攻击防护方法。首先构建了考虑持续时间干扰的Kalman滤波卫星授时模型;然后利用能量泛函正则化最优化估算恶意攻击下被授时设备的时钟偏差;最后根据所构建的补偿模型对钟差进行补偿、实现遭攻击条件下的精准时间同步。仿真结果表明,该方法可有效防范慢速持续型卫星时间同步攻击对电力时间同步系统的影响。

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      • 祁兵, 叶欣, 李彬, 刘林, 程紫运, 奚培锋

        优先出版日期:2020-04-01  DOI: 10.7500/AEPS20190610006

        摘要:随着智能电网和能源互联网的快速发展,电力通信网(EPCN)承载的业务越来越多样。为提高EPCN资源利用率,降低网络风险,保证电力业务的可靠传输,提出了一种区分电力业务保护质量(QoP)的链路故障差异化保护(DLFDP)策略。首先,基于电力通信业务流特征,分析链路失效风险,对EPCN中业务风险进行建模。其次,根据业务重要度和链路风险度提出了基于QoP的3类保护模型,考虑负载均衡的影响,将网络中的业务向风险较低的链路上进行疏导,在为高重要度业务分配独立保护路径的基础上,复用P圈来保护高风险链路,同时降低网络的阻塞率和风险。仿真结果表明,DLFDP算法可以更加高效地利用网络资源,降低网络中的业务风险和链路风险,同时降低网络的阻塞率。

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      • 侯慧, 于士文, 肖祥, 黄勇, 耿浩, 俞菊芳

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20191113002

        摘要:台风灾害下电力系统的风险评估及可视化对电力系统防灾减灾具有重要的科学意义和工程应用价值。为了预测高风险区域,优化抢修资源配置和潮流风险调度,文中分数据层、知识提取层和可视化处理层构建了台风灾害下输电杆塔风险评估体系。首先,基于设备运行信息、气象信息以及地理信息等构建空间多源异构信息数据库。再基于参数优化,应用6种机器学习算法建立了杆塔损毁风险预测智能模型,通过指标对比选择相对最优模型,同时,在此基础上提出基于不等权拟合优度法的组合模型。以1 km×1 km的尺度对台风“彩虹”下某中国沿海城市的杆塔损毁风险进行了评估及可视化,将相对最优模型与组合模型进行了详细的对比,测试结果显示:相对最优模型及组合模型均能够识别损毁最严重的区域,但相同风险阈值下组合模型的预测效果更好,验证了所提方法的可行性与合理性。最后,分析了模型通用性和样本数量级对预测效果的影响。

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      • 张宇帆, 艾芊, 李昭昱, 肖斐, 饶渝泽

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20190624003

        摘要:随着电网信息物理系统的发展,一部分数据处理功能逐渐下沉到靠近终端用户的边缘层。为了给后续分析提供可靠的数据源,及时发现异常用电行为,窃电监测是边缘数据中心重要功能之一。文中提出一种针对边缘数据中心的窃电监测方法,该方法利用深度卷积生成对抗网络(DCGAN)鉴别器提取得到的特征,在边缘数据中心对二范数线性支持向量机(L2SVM)进行训练。实验结果证实,DCGAN具有较好的收敛性能,鉴别器提取得到的正常与窃电行为用电特征具有明显划分,且比基于主成分分析(PCA)特征提取方法更加有效,此外,与基于径向基核函数的支持向量机(SVM)反窃电方法相比,所提方法准确度更好、且计算复杂度低,适合边缘数据中心部署。

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      • 张晶, 代攀, 吴天京, 于海玉, 李彬, 祁兵

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20191012006

        摘要:坚强智能电网是国家电网有限公司实现电网高质量发展的物质基础。随着内外部形势的变化,原有的智能电网技术标准体系已经无法适应新时期标准化工作的要求,需要进行优化和完善。文中梳理了国内企业及联盟、国际标准组织和国外主要国家的标准体系研究现状,秉承继承性、创新性与实用性的原则,设计了新的智能电网标准体系分层架构和概念模型,构建了智能电网标准体系的总体框架,进行了综合与规划、智能发电、特高压输变电、智能配电、智能用电、调度控制与交易、信息通信及共性支撑技术8个专业方向的标准需求分析。最后,按照“重要性、迫切性、关联性”的原则,提出了各专业方向标准工作的重点行动计划。

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      • 李振坤, 王法顺, 郭维一, 米阳, 季亮

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20190418008

        摘要:近年来受极端天气的影响,配电网大范围停电事故率不断上升,能够防御自然灾害、减小停电事故影响的弹性配电网引起了人们的重视。为了更好地评估配电网应对极端灾害的弹性,文中提出了一种智能配电网弹性评估方法。首先,建立了极端天气下的故障模型用以量化极端天气对配电网的影响。其次,针对极端天气的随机性,文中通过蒙特卡洛模拟极端天气场景并采用K-means聚类算法对场景进行缩减,根据脆弱性曲线可以得到配电网各支路的时变故障率。考虑到负荷、可再生能源出力的不确定性,采用拉丁超立方抽样抽取负荷、可再生能源出力和配电网故障场景对配电网进行弹性评估。然后,为了全面准确地反映含分布式电源的配电网弹性,将配电网遭受自然灾害时分为防灾和减灾2个阶段,并基于此构建了包括配电网防御时间、弹性恢复系数、孤岛可持续时间覆盖率和重要负荷平均中断时间在内的弹性评估指标体系。最后,对一包含2条馈线的实际配电系统的弹性进行仿真评估,并考虑了电力线路类型、光伏渗透率和联络线对配电网弹性的影响,验证了所提评估方法的有效性。

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      • 束洪春, 刘佳露, 田鑫萃

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20190522001

        摘要:辐射状配电网复杂的拓扑结构,使得故障分支难以辨识。本文在定义拓扑主干的基础上,利用PCA-SVM模型提取故障电流行波的曲线簇特征,划分出故障区段并定义为割集。通过正、反向电压行波的关系构造测距函数,提取行波沿线分布特征,并根据突变点幅值、极性、时窗和线长间关系滤除无效突变点,并甄别有效突变点。对于无法滤除的多余突变点,采用“测后模拟”结合故障支路判别式进一步滤除,从而甄别出有效突变点,实现辐射配网准确故障定位。应用仿真软件对不同分支的故障进行仿真实验,结果表明此方法能实现故障点的准确定位。

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      • 徐海波, 方勇杰, 崔晓丹

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20190920006

        摘要:直流换相失败给逆变站近区交流电网的故障特征带来了显著变化。理论分析了直流换相失败对逆变站送出交流故障线路的电流有效值的影响规律,指出稳控装置所用的传统故障跳闸判据存在不适应场景的原因;进一步基于RTDS实时数字仿真平台,验证了理论分析所述的不适应场景;通过分析直流系统短路后的交流等值网络,结合故障时电流序分量和相间余弦电压等电气量特征,提出了适应逆变站送出交流线路的故障跳闸新判据;最后,RTDS仿真结果验证了新判据的有效性和可靠性。

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      • 彭刘阳, 孙元章, 徐箭, 廖思阳, 杨丽

        优先出版日期:2020-03-24  DOI: 10.7500/AEPS20190706003

        摘要:当风电、光伏等间歇性电源大规模接入电力系统时,为应对其出力的不确定性,电力系统经济调度模型需建立在对不确定性建模的基础上,建模精确度将直接影响调度结果的精确度。但当系统同时包含风电、光伏和负荷复杂的不确定性时,对系统整体不确定性进行精确建模显得尤为困难。针对这一问题,引入深度强化学习中深度确定性策略梯度算法,避免对复杂的不确定性进行建模,利用其与环境交互、根据反馈学习改进策略的机制,自适应不确定性的变化。为确保算法适用性,进行了模型泛化方法的设计,针对算法稳定性问题进行了感知-学习比例调整和改进经验回放的机制设计。算例结果表明,所提方法能在自适应系统不确定性的基础上,实现任意场景下的电力系统动态经济调度。

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      • 张逸康, 赵晋泉, 刘子文, 吴海伟, 汪志成

        优先出版日期:2020-03-20  DOI: 10.7500/AEPS20191018003

        摘要:经济运行域的构建是实现大电网调度自动巡航的第一步。文中将经济运行域定义为各种调度目标偏好下的所有日前安全约束最优发输电计划的集合。针对直流跨区互联大电网,以发电成本最小、碳排放最少和污染物排放最少等目标为例,构建了一体化多目标日前发输电计划模型。利用法线边界交叉法将该多目标优化问题转化为多个单目标优化问题,进而基于同步型交替方向乘子法构建送、受端电网分解协调模型,实现分布式求解。求解得到分布均匀的Pareto前沿面,即为经济运行域。对由2个IEEE 39节点系统改造的两区域直流互联系统进行仿真,验证了所提方法的有效性。

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      • 王浩, 杨东升, 周博文, 高筱婷, 庞永恒

        优先出版日期:2020-03-18  DOI: 10.7500/AEPS20191124003

        摘要:针对多端直流输电(MTDC)线路故障时存在故障电流上升速度快、峰值大、不易定位等特点,提出一种兼顾快速性与准确性的MTDC线路故障诊断方法。首先,分析MTDC线路故障信号波形的幅值特征和频率特征,研究基于信号波形幅值变化特征的MTDC线路故障幅值特征提取方法和基于小波包分析的MTDC系统故障频率特征提取方法,进而形成基于幅值-频率特征的MTDC线路故障诊断方法。其次,构建具有故障分类支路和故障定位支路的双支路结构卷积神经网络——并联卷积神经网络(P-CNN),提出基于迁移学习的P-CNN训练方法。最后,仿真验证基于P-CNN的MTDC线路故障诊断方法满足故障诊断的快速性,验证其并联结构相比于其他人工智能故障诊断方法更具有准确性和可拓展性。

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      • 孙军, 蒋天龙, 王仰铭, 孙丹, 叶善堃, 段慧

        优先出版日期:2020-03-18  DOI: 10.7500/AEPS20190708005

        摘要:由于虚拟同步控制(VSG)技术的控制带宽有限,因此当电网电压不平衡时,VSG无法有效控制电网负序电压引起的功率二倍频波动分量,因此电压长时间不平衡将会引起双馈感应发电机(DFIG)定、转子电流畸变,功率及转矩振荡等问题,严重影响系统输出的电能质量及运行性能。针对此问题,本文提出一种采用二阶广义积分器(SOGI)对DFIG电磁转矩及无功功率二倍频脉动进行定量控制的方法,使DFIG VSG控制系统在不平衡电网条件下可以实现三种控制目标,即平衡且正弦的定子电流、定子电流正弦且有功功率恒定和定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定。同时,可根据电网实时要求对各控制目标进行灵活切换,提高了DFIG VSG系统的控制性能。所提方法的有效性通过仿真结果得到了验证。

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      • 蔡慧, 乔适苏, 袁健, 陈含琪, 李璟, 潘一洲

        优先出版日期:2020-03-16  DOI: 10.7500/AEPS20190528006

        摘要:针对智能电能表状态评价技术有待完善的问题,基于信息融合理论建立了一种新的低压智能电能表动态评价模型。该模型对低压智能电能表可靠度进行分析的同时,综合考虑计量异常、全事件、电能表过载率、时钟电池异常4种状态因素,采用熵值法实时计算各项指标权值,并且结合地区影响因素,对低压智能电能表进行动态状态评价。基于威布尔分布理论构建电能表可靠度子评价模型,应用贝叶斯公式建立计量异常和全事件子评价模型,引入泰尔指数评价地区影响因素。采用实际运行数据对该评价模型进行验证,结果表明所提模型合理、可行,能够对智能电表进行有效评价。

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      • 董红召, 方雅秀, 付凤杰

        优先出版日期:2020-03-16  DOI: 10.7500/AEPS20190523010

        摘要:已有的充电站等待时间研究往往忽略不同车辆充电需求的时变差异性,为全面描述充电等待时间的时变规律,文中提出了物联感知环境下电动汽车充电等待时间分布的预测方法。首先,确定充电站到达车辆数分布和充电时长分布,采用M/G/n排队模型模拟充电站排队等待系统,求解电动汽车充电等待时间分布函数。其次,建立用户选择充电站效用函数,利用Multi-logit模型对各个充电站内的充电需求进行预测。再者,根据充电需求预测值和网联充电站实时数据更新平均到达率、服务时间变异系数,提出电动汽车充电等待时间短时分布的预测算法。最后,以某城市某区域为例,验证了该分布的准确性,并通过路径选择分析了充电等待时间分布和可靠性对充电站的影响,为减少充电站排队拥堵和均衡电网负荷提供决策依据。

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      • 吴熙, 王梦婷, 王亮, 陶加贵, 陈轩, 徐晓轶

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190416005

        摘要:统一潮流控制器(UPFC)能有效解决电网潮流分布不均引起的一系列问题,近年来受到广泛关注。为进一步挖掘UPFC控制潜力、提高电网运行的安全性,提出了一种考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流模型。首先,建立了考虑UPFC双回线结构的等效功率注入模型;其次,结合苏州南部500 kV实际电网算例,分析了UPFC控制模式对静态安全性的影响,指出了在潮流优化过程中考虑UPFC控制模式的必要性;最终,构建以静态安全裕度为目标的优化模型,并在优化的过程中充分计及UPFC控制模式对系统N-1故障后潮流分布的影响,实现系统运行参数与UPFC控制模式的共同择优。基于苏州南部电网的仿真算例表明,所提的潮流优化方法能够充分挖掘UPFC的静态控制潜力,显著提高系统的静态安全水平。

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      • 刘灏, 毕天姝, 徐全, 崔世界, 时伯年, 薛安成

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190814002

        摘要:随着分布式新能源渗透率不断提高,智能配电网电力电子化趋势明显,可观问题更加严重,亟需适用于智能配电网的微型同步相量测量装置(Synchrophasor measurement unit for distribution network, D-PMU)研究。文中在调研国内外研究现状的基础上,阐述了适用于智能配电网的同步测量面临的科学问题,分别从高噪声、强瞬变环境下的高精度同步相量测量方法、弱通信条件下的时间同步技术、微型同步相量测量装置信息安全技术、装置研制、测试技术与测试平台五个方面,提出了配电网高精度同步相量测量技术的研究思路与框架。并初步提出了D-PMU的框架结构、相量测量方法与校准方法。

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      • 李金良, 刘怀东, 王睿卓, 晏淑珍, 崔丽瑶

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190805008

        摘要:针对综合能源系统能源利用类型多种多样,输入输出指标涉及范围广的特点,引入运筹学中成熟的综合评价理论,建立了基于交叉超效率CCR模型的综合效率评价模型。该评价模型以相对效率为基础,首先根据各个综合能源系统经济调度的结果计算各指标值,其次将指标值代入评价模型计算各综合能源系统的交叉超效率值,进而可以比较综合效率的高低。通过一个小型园区算例分析夏、冬季该园区综合效率差异及原因,验证了所建综合效率评价模型的正确性和合理性。并进一步分析了风机容量和地源热泵容量对园区综合效率的影响,确定了最优的容量配置。对比超效率CCR模型的评价效果显示交叉超效率CCR模型更为合理有效。

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      • 于鸿儒, 苏建徽, 王一丁, 汪海宁, 施永

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20191029006

        摘要:并网逆变器的小信号模型是判断系统稳定性和参数设计的重要工具。并网逆变器的完整状态方程描述会附带较多冗余信息,采用适当的降阶模型能够方便系统参数整定与调试。然而现有的一些典型降阶模型适用面较窄,在特定工况下精度较低或随着参数的变化而失去通用性。首先,通过等效惯性常数与等效阻尼系数的概念建立了通用的功率环模型;通过单边傅里叶分析指出传统的三阶模型仅适用于分析大惯性、高阻尼系统;通过输出阻抗分析指出电磁五阶模型精度对于控制参数较为敏感。为了解决降阶模型精度的问题,利用逆变器时间尺度自然分离的特性,提出了一种基于时间常数的模型降阶方法,所提方法简单、有效,并导出了可靠、简洁的高带宽降阶模型,所得模型精度高、适用面广。最后,通过对比实验验证了理论分析的正确性和所提降阶方法与降阶模型的有效性。

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      • 唐巍, 李天锐, 张璐, 蔡永翔, 张博, 王照琪

        优先出版日期:2020-03-12  DOI: 10.7500/AEPS20190609004

        摘要:大规模户用光伏不平衡接入低压配电网会造成严重的电压越限、网损和三相不平衡。针对当前户用光伏消纳控制技术对三相四线制低压配电网不适用的问题,提出了一种基于三相四线制最优潮流的低压配电网光伏-储能协同控制方法。考虑电压和电流的幅值和相角,采用三相四线制节点导纳矩阵建立了低压配电网的网络拓扑结构;综合考虑网损和三相不平衡度最小,建立了储能元件有功功率和光伏逆变器无功功率的三相四线制线路多时段协同控制模型;通过复数变量拆分和模型凸化以降低三相四线制模型的求解难度,采用CPLEX算法包求出模型全局最优解。仿真结果表明,所提出的基于最优潮流的控制方法在大规模光伏和负荷不对称接入条件下能够有效抑制电压越限,同时达到降低网损、改善电网三相不平衡的目的。

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      • 刘文霞, 李征洲, 杨粤, 伊放, 王尧

        优先出版日期:2020-03-10  DOI: 10.7500/AEPS20190731013

        摘要:提出了一种计及综合需求响应(IDR)不确定性的综合能源系统(IES)设备优化配置方法。首先,以提高能源利用效率为目标,基于冷/热/电联供系统构建了计及IDR 的IES 基本结构。然后,采用证据理论对IDR 中的随机和认知不确定性进行分析,并利用可信水平约束,优化一定电价方案下的负荷曲线。在此基础上,建立兼顾设备优化配置及运行策略的双层协同规划模型,上层以规划总成本最低为目标进行设备选型和容量配置,下层以运行成本最低为目标优化设备出力。通过比较所有电价方案下的总成本,获得最优电价与设备配置方案。最后,通过算例验证了计及IDR 不确定性的优化配置结果对风险的抵御能力更强,且采用证据理论能够实现概率理论和区间理论的相统一。

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      • 贾科, 陈金锋, 王和春, 杨彬, 赵冠琨, 毕天姝

        优先出版日期:2020-03-05  DOI: 10.7500/AEPS20190710006

        摘要:针对光伏直流升压汇集系统较大过渡电阻故障清除后,存在光伏侧控制策略难以切换的问题,在分析故障点过渡电阻和直流电压波动量之间关系的基础上,提出了一种基于电网电压增量前馈补偿的故障后恢复控制策略。逆变器在故障清除时通过监测电网电压增量值,采用修正控制外环直流电压参考值的方式短时增大直流母线电压的波动量,从而使直流变压器实现控制策略的可靠切换。仿真结果表明,所提方法在交流电网中较大过渡电阻故障被清除后,光伏侧控制策略能可靠且快速的进行切换,极大地提高了光伏的利用率。

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      • 齐宁, 程林, 田立亭, 郭剑波, 黄仁乐, 王存平

        优先出版日期:2020-03-05  DOI: 10.7500/AEPS20191030003

        摘要:分析了当今配电网规划的需求,确立了柔性负荷资源纳入规划的重要作用。从能量互动方式、调度响应方式、用户及设备类型3个角度提出柔性负荷的分类方式与分类结果。针对柔性负荷接入对配电网规划的影响,从负荷预测、电力平衡、规划优化、规划方案评估四大环节分析了现有规划方法的适应性与不足之处,并提出相应的改进思路与建议。最后围绕柔性负荷建模、配电大数据挖掘与应用等新型关键技术进行了综述,并对未来配电网建设发展进行了总结与展望。

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      • 翁汉琍, 贾永波, 李振兴, 黄景光, 林湘宁, 刘雷

        优先出版日期:2020-03-04  DOI: 10.7500/AEPS20190612003

        摘要:在故障电流的影响下,变压器差动保护用两侧电流互感器(TA)易发生饱和,使传变的电流波形发生畸变,严重影响到变压器差动保护的正确动作。针对TA饱和造成的变压器差动保护误动或拒动这一问题,文中对不同故障类型下变压器两侧电流波形相位关系特性进行对比分析,提出将两侧电流进行二维空间重构,应用重构后的特征轨迹构造变压器差动保护新判据,以识别伴随TA饱和的变压器各类故障。由仿真和动模试验结果验证,新判据有较高的可靠性和灵敏性,并且具备较强抗TA饱和的能力。

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      • 陈哲, 王橹裕, 郭创新, 马光, 张金江

        优先出版日期:2020-03-04  DOI: 10.7500/AEPS20190813001

        摘要:为缓解多重不确定性因素造成的系统运行与备用压力,提出了一种计及风电备用能力与需求侧响应的日前-日内两阶段多备用资源鲁棒优化模型。一方面,为充分发挥风电机组与需求侧的备用能力,提高系统运行与备用的灵活性,分别对风电场备用与需求侧备用进行建模;另一方面,基于鲁棒优化模型对系统多种备用资源进行优化,保障电网在最恶劣运行工况下的安全可靠运行,提升了系统的鲁棒性。采用列和约束生成算法对两阶段鲁棒优化问题进行了求解。修改的IEEE RTS-79测试系统算例验证了所提模型与算法的有效性。结果表明,协同优化多种备用资源可以提升电力系统的运行灵活性,促进风电的消纳;同时,通过调节鲁棒模型中不确定性限值的大小,可以实现系统运行鲁棒性与经济性的平衡。

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      • 汪颖, 王欢, 张姝

        优先出版日期:2020-03-04  DOI: 10.7500/AEPS20190809004

        摘要:准确识别电压暂降源对暂降责任分摊和治理决策至关重要。文中提出一种基于优化极限学习机的电压暂降源识别方法。通过直接提取电压暂降波形的时域特征和经S变换提取能量熵和奇异熵2种时频域特征,构建基于时域和时频域的特征向量,弥补现有方法仅采用时频变换提取特征,可能丢失仅存在于时域内的重要信息而影响识别精度的不足。针对极限学习机输入权值和隐含层偏置随机产生的不足,采用遗传算法对其进行优化,构建优化极限学习机模型,解决利用模式识别存在模型复杂和耗时较长,难以实现快速识别的问题。应用仿真数据和实测数据验证了所提特征向量和优化极限学习机模型的有效性;并与其他方法相比,证明所提模型简单、训练和分类识别速度快,识别精度更高,适用于边缘计算,以实现电压暂降源的快速准确识别。

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      • 赵文广, 张兴, 李彦君, 高帅

        优先出版日期:2020-02-27  DOI: 10.7500/AEPS20190801002

        摘要:针对采用双向Buck/Boost拓扑作为电能路由器储能端口时存在的储能端口并网启动电流冲击和离网母线电压波动的问题,提出了一种储能端口电压前馈与负载功率前馈相结合的电能路由器储能端口并离网优化控制策略。该方法通过前馈储能侧电压抑制储能端口的并网启动冲击电流,消除离网下储能侧电压波动对母线电压的影响,同时利用基于以太网控制自动化技术(EtherCAT)的电能路由器快速控制通信单元前馈负载功率,抑制离网下负载突变产生的母线电压扰动,节省电流采样成本。理论分析与实验结果验证了所提优化控制策略的有效性。

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      • 徐箭, 廖思阳, 魏聪颖, 袁佳歆, 杨军, 贾宇乔, 付昊博, 谢博宇, 袁智勇

        优先出版日期:2020-02-26  DOI: 10.7500/AEPS20190829003

        摘要:分布式电源等电力电子设备的大规模接入,对配电网控制灵活性以及控制时间尺度提出了新的需求。配电网同步相量测量装置(D-PMU)的配备将为配电网在线监测及实时控制打开新的局面。对于D-PMU数据融入配电网量测系统后形成的新调控框架、新调控手段,提炼总结了基于广域量测信息的配电网源-网-荷协调控制技术中亟待研究内容,包括多源数据融合背景下的分布式电源功率预测与柔性负荷建模、解决新能源功率波动与配电网电压安全问题的配电网源-网-荷快速协调控制、利用D-PMU数据快速同步特点实现的孤岛平滑切换与稳定控制等。针对上述内容,构思了相应的技术路线,对关键技术难点进行了展望,并介绍了部分技术在示范工程的应用情况。

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      • 陈丽娟, 秦萌, 顾少平, 钱科军, 许晓慧

        优先出版日期:2020-02-25  DOI: 10.7500/AEPS20190730003

        摘要:考虑动力电池的损耗成本,提出一种电动公交车参与电动汽车与电网互动(V2G)的多时间尺度优化调度策略。首先,依据工程经济学原理建立动力电池的损耗模型。然后,在日前阶段的上层以公交公司的日运营成本最小为目标,采用迭代法对电池损耗成本和充电站的充放电计划进行联动优化;下层模型在上层优化结果的基础上,以配电网负荷峰谷差最小为目标,进一步优化充电站的充放电计划。日内阶段对光伏出力和配电网基础负荷功率进行滚动更新,以公交公司日运营成本最小和日前、日内计划偏差最小为目标对日前计划进行修正。最后,从公交公司和电网 2 个角度对无序充电、有序充电、参与 V2G 的 3 种方案进行对比分析,验证了电动公交车参与 V2G 时的优越性,并通过灵敏度分析表明不同 V2G 补偿系数下公交公司运营成本的变化趋势。

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      • 林国营, 卢世祥, 郭昆健, 高赐威, 冯小峰

        优先出版日期:2020-02-21  DOI: 10.7500/AEPS20190613004

        摘要:文中构建了电网公司与多个用户的需求响应主从博弈模型。其中电网公司基于预测得到的下一年负荷持续曲线,选取合适时间段制定需求响应补贴策略,通过降低峰值负荷减少输配电建设成本,提高输配电整体收益;而用户根据电网公司在某时段制定的需求响应补贴价格决定在该时段的响应量来获取额外收益。文中对主从博弈模型的存在性及求解思路进行了分析,并给出了博弈均衡解的求解流程。算例表明,电网公司可基于所构建模型得到峰荷时段的补贴价格,且电网公司及用户均可通过需求响应而获益;此外算例还分析了可避免输配电容量单位成本变化对电网公司需求响应收益的影响。

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      • 李泽宇, 郭创新, 朱承治

        优先出版日期:2020-02-21  DOI: 10.7500/AEPS20190203002

        摘要:本文基于反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,简称BPNN)建立了风电机组状态参数预测模型,并采用遗传算法对BPNN模型的初始权重与阈值进行优化,有效消除环境因素对风电机组状态参数的影响;采用t-location scale(简称TLS)分布模型刻画不同风速区间下预测残差的分布特性,基于矩估计方法实现TLS分布参数估计,并在此基础上提出了计及风速影响的状态残差异常程度量化指标。以国内某风场的1.5MW风电机组为例进行了异常分析,结果验证了模型的有效性和准确性。

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      • 刘文霞, 韩辉

        优先出版日期:2020-02-21  DOI: 10.7500/AEPS20190710002

        摘要:随着可再生能源接入以及电压管理系统的应用,配电网愈发依赖信息通信系统,以实现对配电网的主动控制与边界维持,控制信息失效必然会对系统状态造成影响。为评估信息失效对配电网电压的影响,本文考虑多种失效因素建立信息系统有效性模型,提出表征电压波动性的分布指数和越限概率指标,给出了不同故障类型下电压波动影响的分析方法,并采用序贯蒙特卡洛模拟方法进行信息系统故障下的指标评估。测试系统验证了模型可行性并探讨了不同信息失效因素对电压波动性的影响。为配电网信息物理系统的规划和运行提供了实用性技术支撑。

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      • 李存斌, 计丽妍, 赵德福, 李小鹏

        优先出版日期:2020-02-17  DOI: 10.7500/AEPS20190226004

        摘要:随着电力信息物理融合的深入,电力系统呈现结构复杂化、外部致灾因子易发等发展趋势。在对电力系统灾变研究现状分析的基础上,针对电力系统灾变演化及防控问题,提出电力系统“孕灾–传灾–报灾–防灾”灾变过程理论。首先,基于大数据驱动分析致灾因子与电力系统孕灾机理及其耦合关系;其次,研究致灾因子的孕育、演化、临界态、涌现与传递机理;再次,基于对外部致灾因子的物联网实时监测技术研究致灾因子及灾变的评估和预警机制;然后,基于态势感知技术分析灾变的主动防控策略,从灾变防控手段库构建、灾变发展趋势感知预测、防控手段智能决策以及灵敏度评估等方面进行分析。最后,提出应用于电力系统灾变防控的大数据分析流程框架。

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      • 王灿, 杜船, 徐杰雄

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20191021006

        摘要:随着直流输配电系统的发展,直流系统对故障时故障电流抑制和清除的要求增加,采用直流断路器能够很好的解决清除直流故障时快速性、稳定性和经济性的问题。本文论述了直流断路器的发展现状,对近年来国内外提出的直流断路器拓扑进行归纳总结。在此基础上,就机械式、Z源结构、组合式、级联模块、器件组合型直流断路器拓扑以及直流断路器测试电路进行了详细讨论。文章论述了各个方面的拓扑原理、使用优点以及面临的主要问题,对同一方面所涉及的文献进行了归纳对比。最后,提出了直流断路器未来可能的发展方向及相关问题。

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      • 杨玉莲, 齐林海, 王红, 苏林萍, 徐永海

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20190605007

        摘要:传统的数据缺失重构技术大多依赖数理统计方法和先验知识结合机理分析构建数学模型,但是配电网量测数据具有高维、时变、非线性特征,复杂度高、表征难度大,难以保证高精度重构。文中提出一种利用无监督生成对抗训练方式自主提取数据特征并结合双重语义感知重构约束实现数据缺失重构的方法。其中,基于二维卷积的重构模型和量测数据二维灰度图像化训练增强了模型泛化能力和稳定性。该方法无需先验知识的分布假设与显式物理建模,在保证数据特征提取最大化的同时,有效提高了重构数据的精确性。最后,利用实测数据验证了该方法在重构缺失数据上的有效性。

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      • 程鑫, 许亮, 周姝灿, 刘正超, 林勇, 龚贤夫

        优先出版日期:2020-02-16  DOI: 10.7500/AEPS20190717008

        摘要:大规模新能源接入电网使得电源出力的不确定性超过了负荷需求的不确定性,电力系统概率潮流加大了运行部门的管理难度。针对这一问题,提出了一种基于新能源出力保证率轨迹灵敏度分析的储能配置方法。首先根据新能源出力的不确定性,建立了受考核元件的概率潮流越限方程。其次,以新能源出力保证率作为参数改变量,建立概率潮流的轨迹灵敏度分析模型。然后,提出了使得概率潮流不发生越限储能容量配置策略,针对轨迹灵敏度较小的元件相关节点,计算储能功率需求和储能能量需求。最后,在中国南方某地区实际电力系统进行了算例仿真,验证了所提方法的有效性。

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      • 吴杭飞, 杨晓东, 张有兵, 杨宇, 潘红武, 黄晓明

        优先出版日期:2020-02-14  DOI: 10.7500/AEPS20190521001

        摘要:考虑到户用负荷的多样性、丰富性及用电随机性带给户用多微网系统互联运行的极大挑战,对此提出一种基于事件驱动机制的自动需求响应策略。采用事件驱动机制,将户用微网的运行状况划分为不同的事件。根据事件驱动信号,结合价格激励与调度潜力引导负荷完成自身用电优化,以此实现自动需求响应。在此基础上,将能级概念引入能量共享模型中,通过对多微网系统中各个子微网的能级计算,决定微网间的交互功率,降低了网间与网内的耦合性,使得能量共享模型具有较低的复杂性。以某一户用多微网系统为例进行仿真分析,仿真结果表明所提算法能够有效降低户用多微网系统的运行成本,提高优化效率。

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      • 黄伟, 柳思岐, 叶波

        优先出版日期:2020-02-07  DOI: 10.7500/AEPS20190521003

        摘要:建立了园区综合能源系统站-网协同优化双层模型,上层模型采用改进的p-中位模型,决策变量为能源站位置、容量及网架结构;下层模型考虑电、热负荷的需求响应特性,以电-热-气混合潮流为支撑,将可中断负荷与能源站进行协同调度。采用贪婪-变邻域蛛网算法求解上层模型,高效且可得到全局最优解;利用二阶锥松弛技术,将含有非凸气流约束的非线性规划问题转化为二阶锥规划问题,并采用凸-凹步骤法恢复解的确切性。通过算例表明,考虑源荷互动,可以有效降低系统的运行成本,并且使规划出的能源站容量更加经济合理。

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      • 吴文传, 张伯明, 孙宏斌, 王彬, 杨越, 刘昊天, 蔺晨晖, 王思远

        优先出版日期:2020-02-05  DOI: 10.7500/AEPS20191030001

        摘要:大量分布式电源并网运行的主动配电网,若采用传统集中式的调控决策体系,面临控制敏捷性、系统可靠性、海量通信和信息隐私等问题。本文设计了 大量分布式资源并网运行的主动配电网,若采用传统集中式的调控决策体系,面临控制敏捷性、系统可靠性、海量通信和信息隐私等问题。本文设计了 “集群自律-群间协调-输配协同”的主动配电网能量管理与运行调控的体系结构,并开发了相应的系统。论文重点介绍了这种集群控制、多级协调的调控体系特点和关键技术:(1)主动配电网网络分析技术;(2)分布式集群调控技术;(3)考虑不确定性的配电网有功无功协调优化技术;(4)输配电网分布式协调调度技术。最后简要介绍了该系统在高比例分布式可再生能源配电网的应用效果,并对后续的研究进行了展望。

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      • 李晓华, 梁子鹏, 冯家伟, 张少凡, 曹杰, 丁晓兵

        优先出版日期:2020-02-03  DOI: 10.7500/AEPS20190310003

        摘要:中国直流输电工程输送距离长、跨度大,与交流线路跨越的情况日益增多。电网出现了新的故障形式——交直流碰线故障,其故障特征及对继电保护的影响研究比较匮乏。对碰线故障的特征进行理论分析,基于详细直流工程 PSCAD/EMTDC 仿真平台搭建交直流同塔模型,对碰线故障引起的特征量及其影响因素进行研究,并分析其对交直流保护动作特性的潜在挑战。仿真结果表明:碰线故障引入的工频分量会使直流线路行波保护动作率降低;行波保护与交直流碰线保护在保护配合范围内存在动作死区;交流距离保护灵敏度下降。#$NL关键词:交直流交叉跨越;碰线故障;行波保护;交流保护;动作死区;灵敏度

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      • 王守相, 郭陆阳, 陈海文, 邓欣宇

        优先出版日期:2019-10-21  DOI: 10.7500/AEPS20190625010

        摘要:针对使用单一设备特征进行负荷辨识存在的局限性,提出了一种基于特征融合与深度学习的非侵入式负荷辨识算法。通过分析设备的高频采样数据提取了V-I轨迹图像特征与功率数值特征。利用人工神经网络的高级特征提取能力实现了V-I轨迹图像特征与功率数值特征的融合。以复合特征作为设备新的特征训练BP神经网络进行非侵入式负荷辨识。最后使用了PLAID数据集对算法辨识效果进行了验证,并对比了不同分类算法对特征融合的有效性与负荷辨识能力。结果表明本算法利用了不同特征之间的互补性,克服了使用V-I轨迹特征无法反映设备功率大小的缺点,从而提高了V-I轨迹特征的负荷辨识能力,并且在嵌入式设备中的运算速度为毫秒级。

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      2020年第44卷第7期

        >观点
      • 梁得亮,柳轶彬,寇鹏,蔡生亮,周堃,张明康

        2020,44(7):1-14, DOI: 10.7500/AEPS20190507007

        摘要:智能配电变压器是智能电网快速发展背景下构建新一代配电网的关键部件。结合新能源分布式电源、交直流混联配电网的发展趋势,文中分析了智能配电变压器的主要功能,指出实现智能配电变压器的关键在于利用电力电子技术使配电变压器具备丰富的控制功能。在此基础上,分析指出电力电子变压器(PET)与混合式配电变压器(HDT)是智能配电变压器的两类可选方案。对PET与HDT的工作原理进行说明,列出基于PET,HDT及扩展型HDT的智能配电变压器的几种典型应用电路,并对其特点进行定性分析。基于一种具体的配电网应用场景,从工作原理、可靠性、经济性、可控性等方面对基于PET与HDT的智能配电变压器进行对比,并定性给出当变换功率比重增大时二者各项性能的变化规律。最后分析了智能配电变压器未来的发展趋势。

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      • >区块链技术在电力系统中的应用
      • 周步祥,杨明通,史述青,魏金萧,李祖钢,董申

        2020,44(7):15-22, DOI: 10.7500/AEPS20190308006

        摘要:微电网是实现新能源优势互补、高效消纳和并网远送的有效形式。基于区块链与微电网市场相似的分布式拓扑结构,设计了微电网市场总体框架。综合考虑微电网市场经济性和能源利用情况,引入博弈理论和势博弈概念,将约束条件转化为状态空间,构造基于双向时变信息交互下状态量序数势博弈的微电网运行优化模型,并证明了该模型状态均衡的存在。在微电网市场不同信息交互的条件下,通过博弈中策略学习算法求解势博弈模型,实现微电网市场的运行优化。仿真结果表明,在微电网市场参与个体保持理性的情况下应用势博弈模型,能够使得微电网中各设备运行在最优水平,增加了微电网的经济收益,提高了新能源利用率。

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      • >学术研究
      • 周晓倩,艾芊

        2020,44(7):23-30, DOI: 10.7500/AEPS20190501002

        摘要:对于一种混合连接的联合多微网以及配电网的拓扑架构,通过引入虚拟协调器以及互联线等效化,将拓扑分解为具有“部件-子系统-主系统”特征的3层系统,从而便于利用目标级联分析算法分布式求解对应的经济调度问题,同时采用鲁棒优化来处理由可再生能源和负荷带来的不确定性。具体来说,建立的鲁棒经济调度模型采用列与约束生成算法且联合目标级联分析算法进行分布式求解。所提的分布式算法仅需配电网运行商、虚拟协调器代理商和微网运行商各个层级之间的少量数据交换即可求得最优值,有效地保证了不同实体的隐私。最后,在含有6个微网的改进的IEEE 33系统上进行了算例分析,结果表明了所提分布式算法的有效性。

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      • 葛少云,曹雨晨,刘洪,李吉峰

        2020,44(7):31-37, DOI: 10.7500/AEPS20190326010

        摘要:针对综合能源微网涉及多种能源相互耦合、各能源负荷供应能力难以量化评估的问题,提出了综合能源微网可行供能区间及可靠供能区间评估方法。首先,以综合能源微网为研究对象,结合能源集线器模型构建了典型微网系统模型,并提出综合能源微网供能能力概念。其次,构建综合能源微网可行供能区间模型,并进一步考虑供能可靠性约束,构建综合能源微网可靠供能区间模型。再次,基于NSGA-2多目标优化算法提出综合能源微网可靠供能区间模型的求解方法及流程。最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性和实用性。

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      • 米阳,宋根新,宋元元,袁明瀚,符杨,王成山

        2020,44(7):38-45, DOI: 10.7500/AEPS20190108003

        摘要:为实现孤岛交直流混合微电网群的稳定优化运行,提出一种多级功率管理策略。该策略包含两部分:多级功率分配控制策略和多级功率互动管理策略。多级功率分配控制策略通过功率自治级、功率互助级和功率平衡级等三级控制,实现系统功率的分散管理。考虑系统互联通信正常和通信故障2种运行情况,提出一种适用于交直流混合微电网群的多级功率互动管理策略,实现各功率分配级之间合理的切换管理,保证孤岛系统的供电质量,并减少系统功率互动损耗。设计事件触发控制器,实现多级功率互动管理策略仅在事件触发时刻进行数据交换,降低系统对通信网络的要求。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台验证了所提控制策略的有效性。

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      • 孙毅,陈一童,李彬,谢祥颖,卢毓东

        2020,44(7):46-52, DOI: 10.7500/AEPS20190708002

        摘要:首先描述了典型温控负荷的热力学模型,并在此基础上讨论了常用温度设定控制策略下负荷温度分布变化及负荷开关状态变化。随后以温度队列为基础,提出了一种基于负荷温度的密度聚类集群控制策略。该策略考虑负荷在温度区间内的分布情况,通过密度聚类算法对负荷群进行聚类分析并确定密集区域与非密集区域;随后计算温度节点和补偿节点并确定设备响应群体和温度设定值;最后以温度设定值为响应信号对负荷群进行控制。以常用温控负荷电热泵为控制对象进行仿真分析,与常用温度设定控制下负荷群开关变化次数进行了对比。结果显示,负荷在控制中开关状态变化次数明显降低,负荷群中发生开关状态变化的负荷数目明显减少。

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      • 于国星,侯睿,汪任潇,宋蕙慧,曲延滨

        2020,44(7):53-60, DOI: 10.7500/AEPS20190603004

        摘要:为提高微网频率调节和功率优化性能,提出一种两层控制结构。为适应这一结构,初级控制由传统的功率-频率下垂改进为功率-增量因子下垂。二层控制采用一致性协议以分布式方式实现频率同步、频率无差、功率优化目标。此外,针对功率约束问题,分析发现只采用饱和器会导致频率无差和功率优化目标间的冲突,为解决这一冲突,提出相应的功率约束控制方法。通过Lyapunov直接法论证了所提控制策略在系统中的稳定性。最后,采用5节点孤岛微网仿真算例验证了所提策略的有效性。

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      • 刘忠,杨陈,蒋玮,李培培,杨波,梁铭

        2020,44(7):61-69, DOI: 10.7500/AEPS20190515005

        摘要:以直流微电网中的分布式储能系统为研究对象,分析了储能单元间存在的功能、参数和信息的不对称性,并提出了混合储能单元多工作模式下最大输出功率及等效荷电状态(SOC)的评估方法。在此基础上,提出了一种基于离散一致性算法的分布式储能系统负荷功率分配分层控制策略:在下层,以储能单元多模式参数评估为依据,使用动态下垂控制对各储能单元输出功率进行一次分配;在上层,以减小分布式储能系统等效SOC差异为目标,利用相邻单元之间的的弱通信,使用离散一致性算法产生电流修正量,直接调节下垂控制电流参考值,动态调整处于不对称工作状态的各混合储能单元的输出功率。最后,在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,对所提控制策略进行了仿真验证。

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      • 郝金宝,张勇军,刘泽槐,周来,陈伯达,陈家超

        2020,44(7):70-78, DOI: 10.7500/AEPS20190519002

        摘要:首先,提出了负荷聚合商调度架构,然后对分体式定频空调负荷进行分钟级的优化,得到每小时内空调平均负荷与始末时刻设定的温度差值之间的阶梯函数特性,并对该特性进行线性化,建立了适用于空调小时级调度的温差-功率模型。其次,根据空调温差-功率模型特性,提出了适用性的空调分组方法。接着针对配电区域内存在的多个负荷聚合商,提出了空调负荷聚合商非合作博弈的模型,并针对博弈收益函数中的控制变量离散化的问题,引入连续化的中间变量,建立了博弈的分层优化模型,给出了该博弈的分层优化存在唯一纯策略纳什均衡解的证明及求解方法。最后通过算例仿真验证了所提方法的可行性。

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        2020,44(7):79-86, DOI: 10.7500/AEPS20190314001

        摘要:电转气(P2G)技术为消纳可再生能源提供了新的途径,然而,投资成本高、经济性较差的问题限制了P2G技术的应用与发展。为实现弃风资源的消纳与P2G经济性的提升,首先提出通过P2G技术用弃风生产天然气,经储气罐存储并通过燃气机组(NGGU)发电参与调频的运行场景,并提出了各装置的协调运行策略。其次,根据上述运行策略,构建了P2G、储气罐、NGGU参与调频过程的成本–收益模型,以最大化净收益为目标实现各装置的容量优化配置。最后,以某风电场实际弃风、某自动发电控制(AGC)机组实际下发指令为参考,利用粒子群优化算法进行规划计算。结果分析了利用风电场弃风与P2G技术在P2G、储气与NGGU容量优化配置下参与电力市场调频辅助服务经济性与可行性。

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      • 薛安成,王子哲,付潇宇,王嘉伟,乔登科

        2020,44(7):87-92, DOI: 10.7500/AEPS20190714001

        摘要:新能源大规模并网引发的振荡问题近来得到广泛关注。目前,忽略变流器的限幅等非线性特性,在稳态工作点附近线性化得到的小信号模型是研究上述振荡问题的主流方法。然而,在某些条件下,变流器中的限幅环节对振荡特性的影响不可忽视。结合相图分析方法,揭示直驱风机次同步频段振荡的数学机理之一是与限幅相关的非光滑分叉。首先,介绍了与限幅环节有关的非线性非光滑分叉理论。其次,介绍了直驱风机并网系统的限幅环节及其和限幅相关的次同步频段振荡现象。再次,分析了不同限幅环节对次同步频段振荡特性的影响,揭示了定子直流电压限幅环节饱和是导致系统振荡的原因。进一步,分析了短路比对系统振荡特性的影响,揭示了参数变化导致的非光滑分叉现象。最后,分析了交流故障持续时间、接地电阻对振荡的影响,揭示了初值导致的非光滑分叉现象。分析表明,直驱风机并网系统在故障清除后产生的次同步频段振荡,是在足够大的故障冲击下多个限幅环节共同作用产生的,数学上,也对应着相应的动力学系统发生非光滑分叉。

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      • 李青兰,吴琛,陈磊,段荣华,黄伟,闵勇

        2020,44(7):93-99, DOI: 10.7500/AEPS20190803005

        摘要:超低频频率振荡是有功频率控制过程的小扰动稳定问题。由于负荷电压调节效应使得无功电压控制和有功频率控制产生耦合,传统用于抑制低频振荡的电力系统稳定器(PSS)可用于抑制频率振荡。提出了在多机系统中选择抑制频率振荡的PSS的方法,该方法综合了PSS对低频振荡和频率振荡的影响大小。构建了抑制频率振荡的PSS参数优化模型,该模型仍然以低频振荡模式阻尼比作为优化目标,但加入频率振荡对应频段发电机励磁系统相位要求作为约束,保证机组励磁系统为频率振荡提供足够的正阻尼。采用粒子群优化算法对模型进行求解得到PSS最优参数。仿真结果验证了所提方法的有效性。

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      • 冯卓诚,万凯遥,姜彤

        2020,44(7):100-106, DOI: 10.7500/AEPS20190301001

        摘要:为实现静态电压稳定边界的快速准确计算,提出了一种基于渐近数值方法拟合静态电压稳定边界的算法。算法对电压崩溃点处的方程组进行分析,得到了静态电压稳定边界高阶偏导数的通式。基于渐近数值方法,分析了拟合误差与边界范围的关系。所提方法一方面避免了传统方法的多次潮流计算,耗时降低且有更高的精度;另一方面,计算高阶偏导数时可复用已有系数矩阵的因子表,计算量小。最后,给出了基于算法的相关应用,并将IEEE 118节点系统作为算例,验证了本算法的有效性。

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      • 赵晋泉,杨婷,姚建国,杨胜春,陈刚,徐春雷

        2020,44(7):107-114, DOI: 10.7500/AEPS20190409001

        摘要:电力现货市场中传输阻塞管理需要协调输电网和配电网可控资源。鉴于虚拟电厂(VPP)具有能够聚合分布式电源(DG)参与电力市场的良好特性,提出了配电网作为VPP参与电力现货市场阻塞管理的输配协同双层优化模型。输电网层综合考虑了由母线电压越限和支路/断面功率越限引起的输电网阻塞,实现了VPP和常规机组的协同优化;VPP层考虑了配电网可控DG和可中断负荷的参与并满足了配电网安全约束。通过2层之间的交互协调,实现了输配全局资源的经济利用、给出了更加合理的价格信号。对由IEEE 30节点输电网和3馈线、16节点配电网组成的输配全局电网算例进行仿真,结果表明了文中模型与方法的有效性。

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      • 杨娜,刘敦楠,刘明光,叶彬,马静,李霄彤

        2020,44(7):115-122, DOI: 10.7500/AEPS20190118007

        摘要:输配电价改革环境下电网企业的盈利方式发生变化,提升电网企业精准投资能力对电网企业未来发展具有重要意义。首先,基于Logistic模型针对人均用电量指标分析地市发展阶段,并引入地市经济与电网发展的适应性进行结果修正;其次,对输配电价动态调整机制进行分析,构建电网投资规划策略的评估模型及流程,以全部新建、全部扩建以及新建扩建并行3种典型模式设计电网差异化投资策略;最后,选取4个典型地市进行测算分析。结果表明,处于后快速发展阶段的地市应采取全部新建投资策略,而处于饱和增长发展阶段的地市应采取全部扩建模式,处于快速增长发展阶段的地市其最优投资策略应进行具体分析。文中提出的考虑输配电价核定和地市发展阶段的电网差异化投资策略,可以在传统投资决策基础上为省级电网在各个地市之间进行资源优化提供参考。

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      • >研制与开发
      • 陈巧地,张兴,李明,郭梓暄,刘晓玺,赵为

        2020,44(7):123-129, DOI: 10.7500/AEPS20190612007

        摘要:为了保障安全及并网电能质量,基于并网逆变器的分布式发电系统需要具备孤岛检测功能。传统孤岛检测方法不适用于下垂控制并网逆变器,而现有适用于下垂控制并网逆变器的孤岛检测方法需要改变下垂特性且存在检测盲区的问题。为了解决上述问题,提出一种基于阻抗辨识的下垂控制并网逆变器孤岛检测方法。该方法在公共耦合点注入电压扰动,通过电压、电流扰动信号辨识阻抗,进而依据阻抗变化判定是否出现孤岛效应。利用谐波扰动注入放大孤岛前后特征量差异,提高检测灵敏性。另外,通过递归离散傅里叶变换提取扰动信号,提高了阻抗辨识的准确度和时效性。实验结果验证了所提方法的有效性。

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      • 张航,李耀华,高范强,李子欣,赵聪,王平,张宸宇

        2020,44(7):130-138, DOI: 10.7500/AEPS20190531003

        摘要:串联谐振型双有源桥变换器(DABSRC)由于具有控制简单及软开关范围宽的特点,可用在级联H桥型电力电子变压器隔离级DC-DC电能变换环节中。考虑电力电子变压器各相单元存在二倍电网工频瞬时功率波动,导致隔离级DABSRC高频电流幅值呈现相同波动,且过大波动将会增加隔离级开关器件导通损耗和电流应力。为解决该问题,文中以优化高频电流有效值为目标,提出一种零序电压注入控制策略,通过在交流侧级联H桥变换器中注入零序电压,降低了隔离级DABSRC开关器件电流应力。最后,利用苏州同里10 kV交流/750 V直流3 MVA级联H桥型电力电子变压器工程示范样机进行验证,仿真及样机测试结果证明了控制方法的有效性。

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      • 安海清,李振动,岳娜,华回春,陈军法,张国亮

        2020,44(7):139-144, DOI: 10.7500/AEPS20190613006

        摘要:闪变包络线检测是分析电压波动与闪变的关键。IEC推荐的平方检测法在闪变低频段的包络线提取误差较大,不适合风力发电并网产生的电压闪变包络线提取。文中针对风电并网引起的电压闪变问题,提出了基于稀疏复原算法的闪变包络线提取方法。以电压闪变信号的极值点作为观测序列,根据闪变包络线低频段较平稳的变化特性,构造变频宽的离散余弦变换基,利用正交匹配追踪算法还原出最佳闪变包络线。通过对单一频率闪变、复合频率闪变、基波频率变动、谐波及噪声影响的电压闪变信号进行分析,表明了该算法提取闪变包络线的准确性。最后,通过对张北柔直电网中新能源风电场实测的电压波动信号进行分析,进一步验证了所提算法提取风电并网引起的电压闪变包络线的可行性与有效性。

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      • 王振浩,赵家婧,成龙,刘婕,李国庆

        2020,44(7):145-152, DOI: 10.7500/AEPS20190619009

        摘要:针对传统半桥型模块化多电平换流器(MMC)无法阻遏故障电流,以及现有具备故障清除能力的MMC故障清除时间过长的问题,提出一种具有直流故障清除能力的主动接地式MMC拓扑。在传统半桥型MMC基础上,在换流器各相上、下桥臂电感外侧增加电流转移支路,在换流器直流出口增加断流支路和能量吸收支路。当MMC直流侧发生双极短路时,断流支路能够有效地隔离断路器和直流线路,电流转移支路能够消耗交流电流和电感电流,能量吸收支路能够快速清除故障电流。文中对主动接地式MMC的拓扑结构及其实现故障隔离和清除的过程进行详细分析,给出了关键参数的设计和计算方法,并利用RT-LAB OP5607软件搭建双端和四端MMC仿真模型,对比分析可知,所提出的主动接地式MMC能够在十几毫秒内清除故障,在经济性和实用性方面具有很大的优势。

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      • 李晓栋,张哲任,徐政,徐雨哲

        2020,44(7):153-160, DOI: 10.7500/AEPS20190511001

        摘要:针对直流电网目前面临的2个关键性问题:直流潮流控制自由度不够和直流线路故障,文中提出了一种适用于直流电网的具备潮流控制功能的组合式高压直流断路器。首先,介绍了模块化多电平潮流控制器和混合式高压直流断路器的基本结构和工作原理。然后,提出了一种组合式高压直流断路器,介绍了它的基本结构、配置原则、控制方式和工作原理;基于单换流器直流侧故障分析模型,分析了组合式高压直流断路器处理直流线路故障的可行性。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了四端柔性直流输电系统,分别对组合式高压直流断路器的直流潮流控制能力和直流故障处理能力进行了仿真。仿真结果表明:组合式高压直流断路器能够很好地控制直流潮流,并具有处理直流线路故障的能力。

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      • 刘志文,董旭柱,邹林,吴争荣,李杰,曾德辉

        2020,44(7):161-168, DOI: 10.7500/AEPS20190320013

        摘要:消弧线圈接地配电网发生高阻接地故障的概率较大,现有的故障检测和区段定位方法存在准确度低,实现难度大等问题。文中分析了消弧线圈接地配电网发生高阻接地故障时的并联谐振过程,研究了零序暂态衰减周期分量在故障点上下游的分布特征,得出了故障点上游和下游的零序电流衰减周期分量在相位上存在较大差别的结论。提出了一种基于零序电流衰减周期分量的高阻接地故障区段定位方法。该方法由配电自动化主站收集线路中各故障区段定位终端计算的零序电流衰减周期分量相位,并利用该相位和估算的过渡电阻判断故障区段。基于实时数字仿真系统(RTDS)对所提区段定位方法进行了仿真验证,结果表明该方案具有较好的准确性和可行性。

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      • 李振兴,王朋飞,王新,翁汉琍,龚旸

        2020,44(7):169-177, DOI: 10.7500/AEPS20190123010

        摘要:为了消除单相接地故障下配电网区段定位受系统中性点接地方式、不同过渡电阻以及线性相关法定位盲区等因素对定位准确性的影响,提出一种幅值特征下基于Hausdorff距离算法的故障区段定位方法。首先,分析了零序电流暂态分量故障特征,明确健全区段、故障区段两端零序电流暂态分量幅值特征的关系。其次,引入Hausdorff距离算法,测算馈线区段两端零序电流暂态分量幅值特征匹配度,进一步通过与设定阈值的比较,可以有效区分出故障区段。仿真验证结果表明,所提方法无定位盲区,在不同系统接地方式、不同接地过渡电阻下均能够准确定位故障区段。

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      • 徐方维,王川,杨洪耕,徐琳,赵劲帅,王杨

        2020,44(7):178-186, DOI: 10.7500/AEPS20190824004

        摘要:现有分散式多谐波源责任量化方法均采用谐波源等值电路(常用诺顿等效模型)的外部端口电流(统称为“谐波源端口电流”)来计算该谐波源对关注母线的谐波贡献度。由于谐波源端口电流受基尔霍夫定律约束,只要电网中某谐波源端口电流发生变化,所有谐波源对关注母线的谐波贡献度会随之改变,但该电流通常是谐波源和背景谐波耦合作用的结果,由此计算的谐波贡献度不能真实反映该谐波源的发射水平。基于此,文中运用谐波源电流本身而非谐波源端口电流来计算谐波贡献度,所提方法直接计算各谐波源对关注母线的谐波电压矢量贡献,而无须求解各谐波源对关注母线的谐波转移阻抗,减少了误差累积效应,可更为公平合理地反映各谐波源责任。仿真和实验算例验证了所提方法的有效性和准确性。

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      • 蒋轶澄,曹红霞,杨莉,费凡,李晶,林哲敏

        2020,44(7):187-199, DOI: 10.7500/AEPS20190602001

        摘要:随着中国可再生能源市场的不断扩大,现有的固定电价制度(FIT)造成可再生能源补贴压力逐渐增大,可再生能源配额制(RPS)成为中国当前可再生能源制度转型的目标机制。首先,论述了政府补贴型、市场导向型2类可再生能源激励制度的实施情况,并针对制度转型涉及的FIT和RPS机制展开比较分析。然后,综述了近年来RPS机制总体框架、核心要素以及配套措施等方面的研究。接着,根据RPS机制在各国实施情况和研究分析,综述了RPS机制对市场主体行为以及电力市场和绿证市场整体表现的影响。最后,分析表明中国应分阶段地推进RPS机制的实施,可考虑采用FIT-RPS并行的双轨制,按发电企业类型和可再生能源种类差别性实施FIT或RPS机制,同时注意惩罚措施、碳排放交易等相应配套措施的建设。

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      • 辛耀中, 石俊杰, 周京阳, 高宗和, 陶洪铸, 尚学伟, 翟明玉, 郭建成, 杨胜春, 南贵林, 刘金波

        2015,39(1):2-8, DOI: 10.7500/AEPS20141008024

        摘要:首先回顾了中国电网调度自动化系统的发展历程,然后阐述了智能电网调度控制系统的总体结构,接着总结了智能电网调度控制系统取得的主要技术创新与应用成效,包括特大电网的可观测性大幅提高、特大电网的可控制性得以加强、多调度中心协同运行和在线安全预警的能力大大提升、电网运行的经济性和新能源消纳的能力持续提高、电网调度抵御重大自然灾害和集团式网络攻击的能力显著增强等。最后,展望了智能电网调度控制系统需要进一步研究的关键技术。

      • 王锡凡, 王碧阳, 王秀丽, 邵成成

        2014,38(17):4-13, DOI: 10.7500/AEPS20140324013

        摘要:为响应“低碳”经济,海上风电作为一种优质可再生能源,在当前的环境压力和未来的能源危机情况下将得到大力发展。文中对海上风电系统的结构及其优化规划方法进行了归纳。首先,介绍了海上风电场选址、集电系统结构、输电系统并网方式;然后对其可靠性评估方法进行了详细讨论。在此基础上阐述了海上风电系统优化规划的模型与算法。最后,对海上风电优化规划的研究方向提出了建议。

      • 薛禹胜, 赖业宁

        2016,40(1):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20151208005

        摘要:大能源思维将电力视为能源生产与消费全流程中的枢纽环节,藉此推动上游一次能源的清洁替代与下游终端能源的电能替代,支撑能源的可持续发展。大数据思维将各种数据资源从简单的处理对象转变为生产的基础要素。这两种思维的融合,使电力大数据成为大能源系统广泛互联、开放互动及高度智能的支撑,包括:广域多时间尺度的能源数据及相关领域数据的采集、传输和存储,以及从这些大量多源异构数据中快速提炼出深层知识并发挥其应用价值。作为两篇论文中的开篇,在演绎大数据基本概念、结构类型及本质特征的基础上,归纳电力大数据的特点。针对综合能源,通过基于数学模型的因果型数据、无因果关系的统计型数据以及参与者博弈型数据的融合,构建信息能源系统的知识挖掘平台。其续篇将讨论信息能源系统,并通过若干案例,反映大数据思维对提高大能源经济性与可靠性的贡献。

      • 卫志农, 余爽, 孙国强, 孙永辉, 王丹

        2013,37(21):196-202, DOI: 10.7500/AEPS20130513006

        摘要:虚拟电厂(VPP)是分布式能源并网管理的一种有效形式,也是智能电网的重要组成部分,尤其受到欧洲发达国家的重视。在过去的十余年时间里,欧盟/欧洲各国开展了很多关于VPP技术的研究与试点项目,这些项目既各有侧重,又构成一个完整的体系。文中着重于VFCPP项目、Power Matcher VPP项目、FENIX项目、EDISON项目和WEB2ENERGY项目,对欧洲的相关VPP研究项目进行了介绍和总结,并提出了VPP在未来发展过程中仍需解决的主要问题。

      • 程时杰

        2013,37(1):3-8, DOI: 10.7500/AEPS201209150

        摘要:分析了储能技术在电力系统发展和变革中的地位和作用,对各种类型储能技术的基本原理、技术特点、发展现状、存在的主要问题及需要突破的关键技术等进行了较全面的综述,提出了针对规模化应用储能技术的评价指标。在此基础上,分析了不同储能技术的发展和应用前景,并预测了其发展的路线图。

      • 余贻鑫, 刘艳丽

        2015,39(2):1-5, DOI: 10.7500/AEPS20141204007

        摘要:智能电网发展的各个阶段,从基础科学和工程技术的研究直到开发、示范和运行都会出现障碍。指出其中关键性的障碍,可以明确如何才能最大限度地发挥其潜能,从而为国家提供广泛的社会效益和经济效益。为此,梳理出发展智能电网所面临的11个关键的挑战性问题,强调指出:计量科学和技术以及标准的制定是需要优先发展的重点领域,多学科交叉合作是发展智能电网的必然选择,法律框架和监管、市场设计以及管理改革是智能电网成功实施并获取应得效益的基本保障。

      • 陈旭, 张勇军, 黄向敏

        2016,40(1):143-151, DOI: 10.7500/AEPS20150330005

        摘要:为适应高渗透率、大规模分布式电源的接入,主动配电网成为当前及未来智能电网研究的趋势。文中综述了主动配电网背景下分布式电源接入、需求侧管理和拓扑结构等因素对配电网电压分布和电压稳定性的影响;从集中控制和分散控制两个方面总结了主动配电网的无功电压控制方法。结合当前研究现状的分析,总结了各种因素影响下主动配电网的无功电压控制研究中存在的一些问题和不足,指出了主动配电网无功电压控制研究中亟待解决的几个问题。

      • 赵俊华, 董朝阳, 文福拴, 薛禹胜

        2017,41(4):1-11, DOI: 10.7500/AEPS20160813002

        摘要:以多能源互补协调、“信息—物理—社会”系统深度融合为特征的大能源系统正在出现。因此,急需对面向能源系统的数据科学及大数据挖掘理论与技术开展深入研究。在此背景下,初步探讨了数据科学及其在大能源系统中的应用。首先介绍了数据科学的基本理论,并着重讨论了统计学习理论及数据质量理论的重要性。接着,介绍了深度学习、转移学习和多源数据融合等大数据挖掘技术的新进展。最后,对数据挖掘技术在能源系统中的应用现状做了简单回顾,并展望了未来能源系统数据挖掘研究中值得关注的若干问题。

      • 秦文萍, 王鹏, 韩肖清, 刘志娟

        2014,38(1):28-33, DOI: 10.7500/AEPS20130529009

        摘要:无功功率与系统电压稳定及电压崩溃现象密切相关,其对系统稳定运行具有重要意义。然而,在传统可靠性评估中,很少计及无功功率的影响。文中分别从有功和无功功率两个角度对电力系统可靠性进行研究。在评估中,考虑了有功和无功功率短缺以及由于系统故障引起的电压扰动问题,在事故后采用三级切负荷技术来确定有功和无功功率对电力系统可靠性的影响,并找出最经济的方法来缓解网络参数越限问题。

      • 鞠平, 刘咏飞, 薛禹胜, 李洪宇, 孙黎霞, 周海强

        2017,41(1):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20160530011

        摘要:随机性广泛存在于自然、工程和社会系统中,电力系统也不例外。20世纪70年代左右,电力系统研究逐渐考虑随机性,但偏重于稳态随机问题,而动态问题研究仍然是确定性的。近年来,新能源发电与电动汽车等的广泛接入,给电力系统动态带来不可忽视的随机性。为此,文中提出电力系统随机动力学的研究框架,聚焦电力系统在随机因素作用下的动态问题,包括电力系统的随机动力学模型、随机动态响应、随机稳定性、随机安全性、随机优化控制,并给出研究建议。

      • 夏妍, 李庚银

        2017,41(13):22-29, DOI: 10.7500/AEPS20161123004

        摘要:配电侧电力市场的建立需要依托配电网内各类资源和电网的友好互动,因而需要科学的激励机制来引导。为此,文中提出了激励配电侧用户与电网日前互动的模式。依据激励相容原理,提出了一种合理有效的电价机制,厘清了配电网内弹性用户对容量节约效益的贡献;依托输电侧日前市场,设计了用户参与配电侧日前互动的架构、过程及结算;基于分散决策思想,模拟了配电网用户自主响应、多轮博弈的日前互动模型。算例表明,文中所述机制能公平分摊互动产生的成本和效益,深度激励用户与配电网的友好互动,促进配电网有效资产利用率的提升,实现配电网与微电网协同运行、互利共赢。

      • 董朝阳, 赵俊华, 文福拴, 薛禹胜

        2014,38(15):1-11, DOI: 10.7500/AEPS20140613007

        摘要:以化石能源集中式利用为特征的传统经济和社会发展模式正在逐步发生变革,而以新能源技术和互联网技术为代表的第三次工业革命正在兴起。作为第三次工业革命的核心技术,能源互联网力图结合可再生能源技术与互联网技术,推动分布式可再生能源的大规模利用与分享,促进电力、交通、天然气等多种复杂网络系统的相互融合,最终实现改变能源利用模式,推动经济与社会可持续发展的目的。在此背景下,展望了能源互联网的发展前景,并试图建立其基本的研究框架。首先,给出了能源互联网的初步定义,并概述了能源互联网的基本架构及其组成。随后,针对广域内分布式设备的协调与控制、电力系统与交通系统的融合、电力系统与天然气网络的融合、信息物理建模及安全等几个核心问题,探讨了能源互联网研究中可能面临的主要挑战。

      • 卢志刚1 ,谢晓伟2 ,李学平1

        2012,36(7):86-91, DOI:

        摘要:为确定复杂环网保护配合中的最优断点集,引入了4个指标作为最优断点寻找的评判依据,建立了寻找最优断点集的数学模型。基于细菌群体趋药性算法的基本原理,提出了计算最优断点集的新方法。较已有的计算断点集方法,所述方法可以快速地找出最优的最小断点集。算例分析证明了该方法的有效性和实用性。

      • 王业磊, 赵俊华, 文福拴, 薛禹胜

        2015,39(21):1-10, DOI: 10.7500/AEPS20150623001

        摘要:电转气技术(P2G)的出现让电力系统和天然气系统间的能量双向流动成为可能,促进了气-电网络的深度融合,也为解决间歇性可再生能源发电出力的波动性问题提供了新途径;P2G技术使天然气和电能间具有相互可替代性,使多能源市场的联系更加紧密,是未来多能源系统的重要支持技术。在此背景下,针对包括P2G的多能源系统的市场均衡问题,首先采用近年来发展起来的能源中心建模方法对集成了P2G设备、储气装置、燃气机组等多种能源转换装置的多能源系统进行建模。之后,在博弈论的框架下,研究了各个能源中心同时参与多个能源市场时的市场均衡问题,建立了确定市场均衡点的优化模型,并适于采用并行算法求解。最后,采用一个4节点能源中心测试系统和澳大利亚维多利亚州气电联合系统为例对所提出的模型与方法进行了仿真验证。

      • 高辉,李怀良,翟长国,陈良亮

        2013,37(1):186-190, DOI: 10.7500/AEPS201207057

        摘要:为了提高电动汽车动力蓄电池能效,增加电动汽车的启动功率,设计了一种电动汽车用五自由度主动悬浮控制的磁悬浮飞轮电池储能系统,阐述了系统的悬浮控制原理,并结合一种数字比例-积分-微分(PID)控制算法建立了该磁悬浮飞轮径向单自由度传递函数。仿真分析了该传递函数的频谱特性及飞轮转子的运动轨迹曲线,实现了对磁悬浮飞轮电池样机30000r/min的旋转实验。实验结果表明:该磁悬浮飞轮转子可以高速稳定旋转,具有良好的储能能力;可以辅助电动汽车原动力蓄电池工作,有助于提高原动力电池的充放电性能以及延长原动力蓄电池的使用

      • 杨挺, 赵黎媛, 王成山

        2019,43(1):2-14, DOI: 10.7500/AEPS20180706005

        摘要:推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳安全高效的能源体系,需要发展更加智能的新一代电力系统及综合能源系统。人工智能(AI)是当前最具颠覆性的科学技术之一,在计算智能、感知智能和认知智能方面具有强处理能力。人工智能技术在电力系统和综合能源系统中的应用,将改变能源传统利用模式,促进系统进一步智能化。文中主要从人工智能概述、电力系统及综合能源系统对人工智能的需求,以及人工智能在能源领域中的应用几个层面进行综述和分析,最后对人工智能在电力系统及综合能源系统中应用所面临的挑战进行了分析和展望。

      • 许洪强, 姚建国, 南贵林, 於益军, 杨胜春, 翟明玉

        2018,42(1):1-7, DOI: 10.7500/AEPS20170518001

        摘要:随着特高压交直流互联电网的建设、新能源的发展,以及电力市场改革的深化,中国电网运行特性发生了深刻的变化,进而对电网调度控制能力提出了更高的要求。根据电网调度控制运行的业务特点,未来调度控制系统应采取分布和集中相结合的应用功能部署模式。概述了未来电网调度控制系统应用功能的三大新特征,即全局、快速、准确,分析了实现上述应用功能新特征的技术要素,并指出了在模型、数据和管理等方面亟需开展的基础工作。

      • 李鹏, 黄河, 吴小辰, 黄媚, 杨银国, 李凌

        2014,38(1):127-133, DOI: 10.7500/AEPS20130712005

        摘要:电网的安全稳定标准是电网规划和运行的基本准则,中国电网自20世纪80年代以来执行《电力系统安全稳定导则》,对不同严重程度的故障分级设防,为电网高速发展期间保持安全稳定发挥了重要作用。2011年国务院颁布的《电力安全事故应急处置和调查处理条例》,从负荷损失的角度提出了新的要求,电网公司需重新审视目前执行的安全稳定标准。文中介绍了西方主要发达国家电网执行的安全稳定标准,将其与中国的标准进行比对分析,指出中国下一步修订《电力系统安全稳定导则》需要重点学习和借鉴的内容。