半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 近年来风涝等极端自然灾害频发,灾后配电网生命线负荷的持续供电面临严峻挑战。针对台风灾害下配电网灾损难以准确评估、配电网恢复力与经济性难以兼顾的现状,结合台风历史数据与致灾机理,建立了同时考虑台风与暴雨的数据-机理联合驱动的台风下配电网故障率模型;针对极端灾害数据少、预测精度低的问题,利用φ散度获得灾害持续时间的条件风险价值(CVaR);将移动储能容量作为决策变量,利用纳什谈判方法构建配电网经济性和恢复力均衡模型,实现了对于恢复力和经济性的综合考虑。通过算例测试验证了所提策略的有效性。
    • 可再生能源的规模化接入增加了电-气互联区域综合能源系统中的不确定性,同时随着电力系统和天然气系统耦合程度的加深,耦合环节负荷的波动对整个电-气互联区域综合能源系统能流产生的影响日趋显著。首先,建立基于能源集线器模型的电-气互联区域综合能源系统稳态多能流计算模型;在此基础上,考虑可再生能源出力、电力系统负荷、天然气系统负荷和耦合环节负荷的波动性,并计及电力系统负荷和天然气系统负荷间的相关性,提出电-气互联区域综合能源系统中输出状态变量半不变量的计算方法;最后使用Cornish-Fisher级数展开法来拟合输出状态变量,得到输出状态变量的概率分布。在修改后的IEEE 33节点配电网络与天然气11节点网络耦合而成的电-气互联区域综合能源系统上进行算例分析,验证了所提方法的有效性、快速性和实用性,同时分析了耦合环节负荷不同波动水平和电力系统负荷与天然气系统负荷间相关性水平对概率多能流计算结果的影响。
    • 首先,比较了电动汽车交流充电系统中国方案与国际电工委员会(IEC)方案在物理接口、控制导引电路、连接确认电路、脉宽调制(PWM)占空比映射关系上的差异。然后,研究2种方案的技术分歧点,计算Case B连接方式中国方案与IEC type2方案公差叠加情况下物理接口的交叉耦合结果,分析可能带来的互操作性问题。最后,提出实现2种方案互操作性的标准修改建议以及中国交流充电系统国际标准化方案。
    • 当前电网对部分输电设备引入了基于代理的状态监测管理模式,但该模式存在单点故障安全隐患且严重依赖通信的高可靠性,分布广泛的配电设备也并不适用于此模式。即当前电力设备只执行功能不具备“智慧”,无法实现状态智能感知,不符合能源互联网需求。为此,阐述了“智能电力设备”概念,并全面详述了其智慧功能,包括自我传感、自我告警、自我状态分析、健康状态评估以及自我保护。该设备管理模式基于电力设备对自身的智能感知、状态分析与健康管理,使其具备自主思维,成为可与外界智能交互的独立个体,实现对设备的高效全面感知,适应电网智能感知与灵活运维的要求。此外,研究了支撑该模式的关键技术,包括传感技术、故障预测算法、故障诊断算法、设备退化模型、健康评估方法、通信方式与传输协议。最后,讨论了智能电力设备的运维管理。
    • 提出一种含分布式能源的配电网实时最优潮流分布式算法。首先,该算法在获取电压状态量的实时数据后,利用原问题的二阶泰勒展开对状态量进行一次修正,并将修正结果用于控制量的计算和分布式能源的功率控制,给出了该方法在连续执行后的可行性分析。然后,利用海森阵的稀疏特性,提出了海森阵元素的分解、并行计算方法和修正方程的分布式高斯消去法,从而实现算法的分布式求解。最后,通过算例分析验证了所提算法的可行性和有效性。
    • 电力电子装置在电力系统大量接入改变了电网故障特征,适用于同步机激励下电网的常规继电保护面临挑战。电力电子化电力系统故障暂态特征复杂、持续时间较短,限制了被动检测保护技术的应用和发展,利用电力电子设备的可控能力可以提高继电保护对故障的甄别能力。文中总结了控制与保护融合的探测式故障识别方法的关键技术,对能够实现主动探测的电力设备进行了分类,阐述了实现注入操作的可行性和注入探测信号的物理限制,最后探讨了探测式故障识别方法的应用场景,并给出了研究展望。
    • 针对纯能量市场难以解决发电机组的固定成本回收问题,国外电力市场已开展了建立容量市场的实践,以市场化机制形成对机组补偿的价格信号,保障发电容量充裕性。文中从容量市场机制设计的角度出发,在考虑市场成员策略行为的前提下,对引入投资决策的电力容量市场进行了建模与均衡分析。首先,描述了容量市场的基本机理,针对容量市场的投资决策问题建立双层均衡模型,上层模型为寡头主体的最优决策模型,下层模型为容量市场出清模型;其次,利用最优性条件将双层模型转化为单层模型,运用分段线性化等方法实现模型线性化,得到混合整数线性规划问题;最后,基于中国某省的实际数据进行算例分析,深入探究了市场主体的策略行为,揭示了寡头主体抬价时的过度投资行为及其影响因素,提出限制项目竞标自由度的策略行为规制方法并验证了该方法的有效性。
    • 随着能源结构与电力系统运行方式发生巨大变化,交互能源机制下的电力产消者优化运行研究得到了广泛关注。首先对电力产消者的类型、基本特性进行了分析与归纳,提出了电力产消者的典型运行框架,明确了不同运营商可能的功能与权责。随后,从电力产消者的资源灵活性预测模型、基于市场交易模型的协调策略、优化运行模型求解技术以及信息的采集、传输与处理4个方面对基于交互能源机制的产消者优化运行关键技术研究进行了概述与归纳。最后,考虑当前的发展趋势指出了存在的关键问题以及未来的研究发展方向。
    • 随着可再生能源并网比例持续提高,储能技术的发展受到广泛的关注。季节性储能作为新兴的储能方式,可以实现长时间以及广域空间范围内的大规模能量转移,是消纳高比例可再生能源的重要技术。文中介绍了季节性储能技术的典型类型与发展现状,总结了各种季节性储能的技术性能与关键特征,从季节性储能的建模、灵活运行分析、储能容量需求分析与效益评估、季节性储能优化规划、长-短期储能的协同运行与合理配置等方面综述了电力系统的季节性储能研究现状,从长时间尺度、多能源形式与跨空间范围3个层面分析了面向高比例可再生能源的季节性储能研究的关键科学问题与挑战,展望了未来在季节性储能精细化建模、协调规划、运行控制、综合能源市场等方面需要解决的重点问题,以期为未来研究提供参考。
    • 异步联网方式下的中国西南电网转动惯量显著减小,频率调节特性发生深刻变化,对自动发电控制(AGC)的动态品质要求更高。首先,利用离散傅里叶变换分析了区域控制偏差(ACE)的频域特性。然后,结合中国西南电网高比例水电、大规模外送的显著特征,分析了有功功率控制面临的新问题,建立了维持省级电网控制区有功功率平衡和电网频率稳定性的数学模型。提出了基于2层数字低通滤波的水、火电机组有功功率调节量分离算法,时间维度上实现不同响应时间和跟踪周期的水、火电机组互补协调控制。进而,通过考虑电网频率、ACE以及送出断面功率控制要求,空间维度上动态调整不同地理位置机组群的调用顺序和有功功率调节范围。最后,基于电力系统全过程动态仿真程序(PSD-FDS)验证了所提方法的有效性。
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      • 张哲任, 唐英杰, 徐政, 傅春翔

        优先出版日期:2021-09-22  DOI: 10.7500/AEPS20210419001

        摘要:海上风电具有广阔的发展前景,而可靠、高效的大规模远海风电并网系统是开发海上风电的关键技术。针对远海风电直流送出系统的海上平台轻型化问题,提出一种跟网型中频远海风电场直流送出方案。该方案采用跟网型风电机组,直流系统的整流侧和逆变侧都采用模块化多电平换流器(MMC)。首先,从拓扑结构和控制系统2个方面对该跟网型中频方案进行了描述;接着,就海上风电场交流系统运行频率对风电场及其直流送出系统的影响进行了分析,包括对变压器、交流电缆和MMC等的影响。基于±320 kV/1 000 MW海上风电直流送出系统,分析了100 Hz跟网型中频方案的技术经济性,包括关键电气设备的主回路参数、海上交流电缆造价、海上平台造价、风机造价、交流电缆损耗和整流站阀损耗、交流电缆输电能力。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了跟网型中频方案的电磁暂态仿真模型,验证了该方案的有效性。

      • 孟沛彧, 向往, 邸世民, 郝为瀚, 文劲宇

        优先出版日期:2021-09-22  DOI: 10.7500/AEPS20210425008

        摘要:海上风电场拥有更加丰富与稳定的风能资源,同时具备适宜大规模开发的优点,发展潜力巨大,是未来风电的主要发展趋势及重要力量。文中总结分析了现有工程和理论研究中涉及的大规模海上风电直流送出拓扑,包括仅采用模块化多电平换流器的柔直换流站系统和二极管整流单元-模块化多电平换流器混合直流系统,归纳了各方案的运行特点。为解决现有方案运行灵活性低、可行性差的问题,提出了一种多电压等级混合级联直流送出系统,从技术性、经济性的角度对方案进行了对比分析。最后,设计了多电压等级混合级联直流送出系统协调控制策略,通过PSCAD/EMTDC仿真分析对并网方案进行了可行性验证。

      • 刘可真, 林铮, 骆钊, 黄剑湘, 杨涛, 雷金辉

        优先出版日期:2021-09-22  DOI: 10.7500/AEPS20210506006

        摘要:随着中国特高压交直流电网的大规模运行,直流换流站一、二次设备复杂程度不断增高,使得直流系统发生状态转换或故障时,换流站顺序事件记录(SER)系统短时间产生大量SER事件,SER事件集中的特征事件丢失难以被运维人员及时察觉。针对此问题,文中提出了一种基于改进关联规则的直流换流站典型运维事件集诊断方法。首先,分析了换流站原始SER特征类型并筛选SER事件的主要特征类型,实现数据降维与换流站SER事件模型构建;然后,通过改进关联规则算法挖掘换流站相似故障与状态转换的SER强关联事件组与SER关联事件;最后,基于数据挖掘结果诊断SER事件集中是否存在特征事件缺失的情况。结合昆柳龙直流工程工程换流站试运行数据进行算例分析,结果表明所提方法可以从海量异构、多态SER事件集中挖掘关联规则,为辅助运维人员诊断换流站状态转换与故障发生下SER事件集的缺失情况提供参考。

      • 徐政, 金砚秋, 李斯迅, 张哲任

        优先出版日期:2021-09-22  DOI: 10.7500/AEPS20210412003

        摘要:由于相同电压等级下电力电缆的电容效应比架空线路大出20倍以上,使得一般在陆上风电场并网中并不严重的谐波谐振放大问题,在海上风电场并网中可能会变得十分严重,为此研究了海上风电场并网引起的谐波谐振放大问题及其治理原理。首先,对海上风电场并网时的谐波谐振放大机理进行了分析,从原理上给出了治理的技术途径;然后,以某海上风电并网实际工程为研究案例,分别建立了海上风电场电网和陆上电网的谐波模型,包括电缆、变压器和风电机组的谐波模型以及超高压大电网的等效谐波模型和低压配电网的等效谐波模型,并根据所建立的谐波模型分析了发生谐波谐振放大的原因,提出了解决谐波谐振放大问题的治理方案并进行了验算;最后,对海上风电场并网引起的谐波谐振放大问题的机理和治理原理进行了总结。

      • 吉兴全, 张朔, 张玉敏, 韩学山, 肖云东, 曾若梅

        优先出版日期:2021-09-18  DOI: 10.7500/AEPS20210121007

        摘要:针对传统智能优化算法在配电网故障区段定位中存在准确率随配电网规模扩大而大幅下降的问题,提出一种基于改进仿电磁学(IELM)算法的配电网故障区段定位方法。首先,基于分层处理以及全局寻优思想对传统故障定位方法的一体式结构进行优化,通过改变算法结构实现单一故障及多重故障的分层处理并缩减多重故障定位的解空间规模。在结构优化的基础上对仿电磁学(ELM)算法进行改进,忽略全局电荷对单一电荷的影响,突出单一电荷对最优电荷的学习能力,提高其全局寻优能力及运算效率。最后,分别以IEEE 13节点单电源辐射配电网和改进后的4电源119节点配电网为仿真测试系统,测试结果表明所提故障区段定位方法在面对不同结构和规模的配电网时具有准确性高、容错性好、定位速度快以及降维效果佳等优点,在大规模配电网中具有良好的应用前景。

      • 张巍, 卢骧

        优先出版日期:2021-09-18  DOI: 10.7500/AEPS20210304002

        摘要:基于共享模式的储能交易模式可有效降低投资成本与使用成本,其所依赖的去中心化以及去信任化的特性与区块链的交易特性相符合。提出一种点对点交易下兼具储能共享和电能自营模式的储能聚合商交易模型,所有的用户交易匹配均通过智能合约进行,单交易周期内同时进行储能租赁和电能购售,缩短了链上用户的交易周期。此外,针对链上用户的违约行为,分别建立了违约惩罚模型和被违约补偿模型。最后,基于Remix和MATLAB的仿真结果表明,该交易模型在便利性和经济性的提升上具有可行性和有效性。

      • 徐岩, 张荟, 马天祥, 要金铭

        优先出版日期:2021-09-17  DOI: 10.7500/AEPS20210421009

        摘要:随着分布式电源的规模化接入,传统配电网故障恢复策略逐渐难以适应实际需要。为此,提出一种含分布式电源的配电网故障紧急恢复与抢修协调优化策略。首先,在故障紧急恢复模型中引入典型负荷时变性需求模型,优先恢复需求度高的负荷。以抢修时间最短和社会经济损失最小为综合目标函数得到故障抢修模型。然后,研究故障紧急恢复与抢修协调优化策略,利用主网与孤岛协调控制进行故障恢复,通过改进粒子群算法得到最优抢修顺序。在抢修过程中,考虑负荷及时变性需求变化,调整故障紧急恢复与抢修最优方案,保证配电网可靠、快速恢复正常运行状态。最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性。

      • 杜夏冰, 郭春义, 赵成勇, 徐李清, 张加卿

        优先出版日期:2021-09-17  DOI: 10.7500/AEPS20210511002

        摘要:随着电网不断扩大与发展,电力系统出现了水电经高压直流输电系统外送的结构,为保障电网的安全稳定运行,有必要探索该系统是否存在多频段振荡风险。首先,文中建立了水电机组和高压直流输电2个系统的独立模型,并推导了其接口动态方程,进而建立了全系统状态空间模型,并验证了模型的正确性。在此模型基础上,采用特征根分析法对系统进行多频段振荡模态特征识别和影响分析。分析结果表明,外送系统存在超低频、低频、次同步振荡模态。其中,超低频振荡模态除了与水电机组调速器强相关以外,还与整流站定电流控制器弱相关,在高比例水电出力的场景易发生超低频振荡;低频振荡模态与锁相环强相关,锁相环控制参数在合理范围内变化,不会激发系统低频振荡模态;水电机组和高压直流输电系统间电气和多控制环节共同影响次同步振荡模态,当受端电网强度弱时,系统次同步振荡模态被激发,调整励磁增益和整流站/逆变站控制参数可以改善模态阻尼。

      全选

      2021年第45卷第18期

        >能源转型与电力支撑
      • 曹永吉,张恒旭,施啸寒,徐清文,李常刚,李威

        2021,45(18):1-8, DOI: 10.7500/AEPS20210426006

        摘要:碳达峰、碳中和目标驱动能源结构转型,规模化分布式能源(DER)并网将成为一个突出问题。为保障大电网安全稳定运行、支撑可再生能源可持续消纳,探索DER参与大电网安全稳定控制的形式,提出基于虚拟电厂(VPP)的交互机制。首先,分析双碳目标下电力系统的衍变过程,剖析其安全稳定运行所面临的挑战。其次,阐述VPP的定义、组成结构和功能特征,揭示其整合海量异构型DER以与大电网友好交互的内涵。然后,构建基于多代理技术的VPP分层调控架构,提出其内部运行及参与大电网安全稳定控制的机制。最后指出,VPP是新型电力系统消纳高比例可再生能源的新型技术形态,该领域有若干技术问题需要重点关注。

      • 肖晋宇,侯金鸣,杜尔顺,金晨,周原冰,康重庆

        2021,45(18):9-17, DOI: 10.7500/AEPS20200407004

        摘要:目前,储能需求的研究多集中于特定应用场景中电化学电池等持续放电时间较短的储能装置的配置,缺乏对系统整体性储能需求规划的方法及经济性影响的研究。针对短时和长期2种不同类型储能的特点,建立了以系统综合成本最低为优化目标的量化分析模型和方法,从总量、结构和成本3个维度量化分析系统级储能需求,将储能规划嵌入电源规划的混合整数优化问题中统一求解。以欧洲、全球和中国为算例,分析支撑能源清洁转型电力系统所需的储能种类、储能装机容量和可接受的储能成本。结果表明,仅依靠以锂离子电池为代表的短时储能无法满足未来高比例可再生能源场景的全部系统要求,长期储能将在2035年后的深度清洁转型中逐步发挥重要作用。

      • >学术研究
      • 钱韦廷,赵长飞,万灿,黄越辉,朱炳铨,陈文进

        2021,45(18):18-27, DOI: 10.7500/AEPS20200616007

        摘要:在风电场中安装不同类型的储能设备可以有效平抑风电波动,减少风电不确定性给电力系统安全运行带来的影响。对于由风电场和混合储能系统构成的风储混合系统,提出了基于概率预测的混合储能平抑风电波动随机优化调控方法。首先,通过风电概率预测结合多元Copula函数生成具有时间相关性的风电场景集;随后,提出自适应变分模态分解方法计算并网风电功率和混合储能系统充/放电功率的目标预调度值;接着,基于所获得的预调度目标功率,考虑储能充/放电循环次数约束和存储能量机会约束,构建并求解了混合储能平抑风电波动随机优化调控模型;最后,通过算例分析说明了所提混合储能平抑风电波动随机优化调控方法的有效性和经济性。

      • 张亚超,谢仕炜

        2021,45(18):28-34, DOI: 10.7500/AEPS20210121003

        摘要:针对小概率、高损失极端灾害事件对配电网安全稳定运行的影响,提出了一种面向配电网弹性提升的多时间尺度恢复策略协调优化框架。首先,针对检修人员调度问题,建立考虑极端灾害下时间不确定性的故障修复模型。其次,在配电网三相不平衡运行条件下,构建结合分布式电源和联络开关进行网络重构的负荷恢复模型。然后,以故障元件修复状态作为耦合变量,基于上述2种不同时间尺度的模型构建协调优化框架,并建立两阶段鲁棒优化模型采用列约束生成方法进行迭代求解。最后,考虑检修人员时间不确定性、多种恢复策略关联性以及求解时间步长等因素构建不同场景,通过算例验证了所提模型及求解方法的有效性。

      • 张汀荟,谢明成,王蓓蓓,雪田和人

        2021,45(18):35-44, DOI: 10.7500/AEPS20200901004

        摘要:随着以光伏为代表的分布式能源(DER)广泛开发利用,其对配电网的扰动、补贴缺口等问题使得局部区域内用户间分布式电能的共享模式得到普遍应用。文中从整体角度分析了共享模式下配电公司、共享协调管理员、分布式光伏拥有者和分享者等各相关参与主体的利益问题,搭建了包括分布式光伏电能共享模块、配电公司收益和输配电价等耦合模块的系统动力学模型,模拟仿真了不同分布式光伏安装率和上网电价下的共享价值变化,并就其对配电公司利益和输配电价的影响进行了前瞻性分析。算例分析结果表明,共享价值空间随区域内的分布式光伏安装率变化而存在一个峰值,因此合理规划区域内分布式光伏接入有利于各参与主体调整策略,促进多方收益协调。

      • 裴蕾,卫志农,陈胜,孙国强,吕思

        2021,45(18):45-51, DOI: 10.7500/AEPS20210220003

        摘要:现有配电网安全域研究主要针对交流配电网,文中提出基于凸包络的交直流混合配电网安全域模型。首先,计及电压约束、馈线容量约束和关键设备出力约束,构建交直流配电网非线性安全域模型。其次,基于非线性规划模型求解交直流混合配电网安全边界点。最后,采取凸包络拟合的方法生成可观测的安全域空间。算例结果验证了凸包络拟合的合理性和优越性,同时评估了交直流混合配电网中换流器控制方式、换流器无功补偿量和系统电压下限等因素对安全域大小的影响。

      • 曾梦隆,韦钢,朱兰,袁洪涛,何晨可,马钰

        2021,45(18):52-60, DOI: 10.7500/AEPS20210112007

        摘要:首先,以马尔可夫和速度-流量模型对快充车辆和电动公交进行时空负荷预测,结合快充站、换电站和梯级储能站的充放电功率构建充换储一体站(CSSIS)模型。然后,建立含CSSIS的交直流潮流模型,构建计及电动汽车到站行驶时间、排队等待时间和交直流配电网电压偏差的多目标选址模型,采用动态权重结合二进制遗传算法进行求解。其次,采用Voronoi图划分CSSIS服务范围,以综合投资成本最小为目标建立优化模型来确定最终站址,通过排队论优化充电机数量,以系统节点电压和CSSIS功率平衡为约束来确定站内设备容量。最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性。

      • 张宇轩,郭力,刘一欣,李相俊,尹晨旭

        2021,45(18):61-70, DOI: 10.7500/AEPS20201210011

        摘要:传统电动汽车充电负荷概率建模通常采用蒙特卡洛模拟方法,存在耦合参数多和计算耗时大等问题。为此,提出一种基于车辆集合的整体荷电状态(CSOC)概率分布特性的电动汽车充电负荷概率分布数值计算方法。首先,将车辆的多次行程拆解为独立的单次行程进行起止点(OD)分析,消除多行程间建模中的变量耦合误差。其次,建立考虑车辆出行特性的CSOC动态概率模型,确定各行程的起始荷电状态概率密度函数;结合大数定律得到充电负荷时空概率分布函数。最后,以12节点路网案例计算充电负荷时空概率分布。结果表明,较传统蒙特卡洛模拟方法,所提方法消除了耦合误差问题,并在保证计算精度的前提下大幅提高了计算效率。

      • 刘苏,黄纯,侯帅帅,黄世付,李建奇

        2021,45(18):71-77, DOI: 10.7500/AEPS20201123001

        摘要:针对低压配电台区拓扑结构中户变关系缺失或异常的问题,提出了一种基于导数动态时间弯曲(DDTW)算法与基于密度的有噪空间聚类应用(DBSCAN)算法的户变关系识别方法。首先,采用DDTW算法对台区配电变压器(以下简称台变)低压侧电压和用户电压的时间序列进行相似性分析。然后,根据DDTW距离对台变和用户进行聚类得到户变关系的概率性结果,减小聚类算法参数对聚类结果的影响。该方法能够对时间间隔不同、不等长的电压时间序列进行分析,对电压数据缺失或异常不敏感,且不需要人为设定阈值,户变关系识别准确性高。最后,通过实例分析验证了所提方法的有效性。

      • 闫寒,黄萌,唐英杰,付熙坤,查晓明

        2021,45(18):78-84, DOI: 10.7500/AEPS20201207003

        摘要:在弱电网条件下,锁相环固有的非线性特性会对电网扰动条件下并网变换器系统的暂态稳定性产生影响。针对并网逆变器系统中电网频率扰动工况,建立了锁相环输出相角的二阶微分方程。基于非线性动力学多尺度法对模型进行了时域解析求解,并量化分析了电网扰动对锁相环输出相角的影响,进一步给出了暂态稳定边界。针对电网频率、电流以及电网阻抗扰动工况,将所建模型的解析解与其数值解、仿真结果进行了对比,并与传统相图分析方法进行了比较,验证了所提出的锁相环暂态解析模型与解析方法的正确性。通过实验进一步验证了暂态稳定边界的有效性。

      • 陈民权,张谦,甘德强,摆世彬,田志浩,刘刚

        2021,45(18):85-93, DOI: 10.7500/AEPS20210105004

        摘要:电力系统电压控制存在典型的负反馈环节,使得系统雅可比矩阵呈现符号特征。这类结构特征与系统特性会对电压动态的鲁棒行为产生影响,决定了电压动态的响应规律,值得深入分析。针对计及励磁系统的电压动态响应机理开展研究,根据电压模型雅可比矩阵的符号特征,采用混合单调动态系统理论来分析电压响应规律,指出网络连接模式与同步机电压调节机制是电网具有较好电压稳定性的内在原因,并明确调节器比例系数与时间常数对电压稳定性的影响。首先,文中梳理了数学模型中的单调动态系统部分与负反馈环节,明确方程结构特征与雅可比矩阵符号特征。然后,应用混合单调系统理论在反馈通道上交换信息,快速构造增广单调系统,开展电压响应的双边估计。最后,结合增广系统解轨迹有界的充分条件,得到一种稳定域估计结果,可用于判断大干扰后的电压响应是否有界,有助于理解电压动态的鲁棒行为。

      • 任景,薛晨,马晓伟,刘友波,王潇笛,王富阳

        2021,45(18):94-102, DOI: 10.7500/AEPS20201215001

        摘要:新能源大规模并网给电力系统调峰带来巨大挑战,在电源侧深调空间逐步用尽的背景下,亟需高效的市场化机制引导用户侧可控负荷主动参与新能源辅助消纳。文中提出一种负荷聚合商参与的源荷联动调峰辅助服务市场框架,通过构建两阶段决策模型以实现考虑源侧深度调峰的用户侧调峰资源的市场化供给。其中,负荷聚合商测算其签约用户的需求侧响应容量及成本,基于边际效用进行竞价投标;火电机组测算其机组深度可调节能力,基于边际成本进行竞价投标,系统运营商建立采用随机机会约束规划方法的出清模型,实现源荷联动调峰市场出清。此外,进一步对市场的交易流程、出清规则及调控手段等关键问题进行了分析及探讨,算例结果验证了所提市场框架的有效性。

      • >研制与开发
      • 樊宇琦,丁涛,汤洪海,董晓亮,王彩霞,李琼慧

        2021,45(18):103-112, DOI: 10.7500/AEPS20201106002

        摘要:随着中国可再生能源的快速发展和电力体制市场化改革的推进,可再生能源实现更大范围消纳和全国统一电力市场建设的需求给跨省跨区电力交易的开展带来新的挑战。结合中国跨省跨区现货交易规则,以“高低匹配”撮合交易为基础,建立了考虑交易路径和输电损耗的增量现货交易模型。为反映交易路径送受端节点类型,在交易路径送端和受端分别设置卖/买方节点和虚拟卖/买方节点。利用该模型分析了输电通道可用容量、可再生能源上网电价和可再生能源弃电申报电量对可再生能源消纳情况的影响。通过中国“三北”地区的实际交易数据开展仿真计算,验证了模型的有效性,并分析了跨省跨区增量现货市场可再生能源消纳情况的关键影响因素。

      • 李满礼,倪明,颜云松,司庆华,薛峰,许剑冰

        2021,45(18):113-121, DOI: 10.7500/AEPS20210311003

        摘要:信息物理的紧密耦合使网络安全问题成为电力系统安全稳定运行的重大挑战,同时也给信息物理的协调感知和安全防御提供了新的潜力。围绕安全稳定控制业务,针对信息物理融合带来的网络安全问题,挖掘信息物理协调的潜力,提出信息物理协调防御的框架,提升安全稳定控制系统防御恶意攻击的能力。首先,通过试验分析了恶意攻击对电网安全稳定控制系统和电力一次系统产生的影响。在此基础上,分别从时间和空间维度提出了网络安全信息物理协调防御体系和框架,并结合传统网络安全技术和安全稳定控制业务逻辑分别提出了包含装置侧和主站侧的网络安全辨识和防护方案,给出了安全稳定控制系统网络安全监视与分析应用框架,从而提升了安全稳定控制系统应对恶意攻击的能力。

      • 薛永端,任伟,唐毅,徐丙垠

        2021,45(18):122-130, DOI: 10.7500/AEPS20210106001

        摘要:受环境因素及电弧自身燃、熄弧特性影响,间歇接地故障燃弧持续时间常小于保护动作时限,传统接地故障保护难以有效动作。分析小电阻接地系统接地故障特征,并比较出线与中性点零序电流关系,基于接地电阻器在故障期间发热、故障消失后散热的热稳定原理,提出一种中性点小电阻接地系统间歇接地故障保护方法。该方法利用零序电流构造故障期间的发热特征能量,利用热量差构造故障消失后的散热特征能量,发热特征能量越限后保护动作。经仿真与现场录波数据验证可知,该方法不易受故障间隔时间与过渡电阻影响,可作为现有中性点小电阻接地系统的出线后备保护,提高系统运行可靠性。

      • 吴小丹,朱海勇,董云龙,田杰,卢宇,杨晨

        2021,45(18):131-140, DOI: 10.7500/AEPS20201222003

        摘要:基于全桥结构的模块化多电平矩阵变换器(M3C)提出了三相柔性低频输电系统的分频分层控制策略。从双频功率耦合的机理出发,分析了M3C的工作原理,在旋转坐标系下分别实现了工频侧和低频侧的控制。在保证系统总有功功率平衡的前提下,通过在工频侧注入负序电流实现功率模组电容电压的相间均衡,在静止坐标系下通过桥臂内工频环流控制实现功率模组电容电压的相内均衡,所提的层次化控制可实现系统对称及不对称条件下基于M3C的柔性低频输电系统的稳定运行。根据对相单元瞬时功率的分析,提出仅用2种不同频率的滑差滤波器以确保功率模组电容电压偏差控制的暂稳态特性。搭建了双端柔性低频输电系统仿真模型,验证了所提控制策略的有效性和可行性。

      • 王灿,邓灿,潘学伟,梁亮

        2021,45(18):141-150, DOI: 10.7500/AEPS20210207001

        摘要:为了解决线路阻抗压降导致互联变流器(IC)传输功率存在偏差的问题,文中提出一种基于线路阻抗补偿的控制策略。首先,该方法借助交流母线处的变换器,向IC侧注入一定频率的谐波,其谐波频率与注入时刻母线电压存在一定函数关系,并在IC侧通过滤波器和锁相环得到谐波频率,结合IC侧的本地功率和电压,获取线路阻抗。然后,在线路阻抗检测的基础上,通过在IC的控制中补偿线路压降,从而在无互联通信的情况下实现功率的准确传输。最后,在MATLAB和StarSim实时仿真平台上搭建交直流混合微电网模型,验证了所提方法的有效性。

      • 陈威,汪娟娟,叶运铭,刘岳坤,冯俊杰,傅闯

        2021,45(18):151-161, DOI: 10.7500/AEPS20200917001

        摘要:中国鲁西背靠背直流异步联网工程和渝鄂直流背靠背联网工程均发生过高频谐振现象,柔性直流输电系统的链路延时是导致高频谐振现象发生的关键因素。文中针对柔性直流输电系统的中高频谐振问题,基于谐波线性化方法建立了柔性直流输电系统从交流侧端口看过去的等效详细阻抗模型,并分析了模块化多电平换流器(MMC)阻抗在中高频段呈现负阻尼特性的原因。然后,对比分析了在电压前馈环节采用低通滤波器、带阻滤波器和非线性滤波器等控制方式对MMC阻抗特性的改善作用与谐波抑制效果,并提出3种附加阻尼控制器,分析了其对MMC阻抗特性的改善作用。最后,以鲁西背靠背直流异步联网工程广西侧模型为例,通过PSCAD电磁暂态仿真验证了详细阻抗模型的正确性和附加阻尼控制的有效性。

      • 苏玉刚,阳剑,戴欣,刘家鸣,侯信宇

        2021,45(18):162-169, DOI: 10.7500/AEPS20210128004

        摘要:针对磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统负载与互感识别精度低、速度慢等问题,提出一种基于TensorFlow神经网络的双LCC型MCR-WPT系统负载与互感识别方法。该方法基于TensorFlow深度学习框架,采用神经网络模型,将MCR-WPT系统的负载与互感识别问题等效为非线性方程的求解问题,进而转化为深度学习非线性拟合问题,并给出模型的训练方法,最后得到基于TensorFlow神经网络的MCR-WPT系统负载与互感识别模型。通过离线方式训练负载与互感识别模型,并将训练完成的识别模型导入微型控制器,只需要采集系统输入电流值和传输距离就能够实现负载与互感在线同时识别,识别速度快、精度高,有利于系统的实时控制,且成本较低、易于实现,有利于工程推广应用。

      • 李国庆,宋禹衡,王利猛,赵炳然,潘禹含,闫克非

        2021,45(18):170-178, DOI: 10.7500/AEPS20201209001

        摘要:随着直流电网技术的广泛运用,直流断路器作为关键保护设备已成为相关领域研究重点。提出一种基于电压钳位原理的多端口限流式直流断路器,具有通态损耗低、经济性良好、重合闸速度快等优点。首先,提出新型断路器的拓扑结构及动作策略,通过电压钳位原理切除故障,而后利用LC振荡关断支路晶闸管;其次,分别对母线和线路故障进行解析推导,进而针对其关断过程设计参数;最后,利用PSCAD/EMTDC中的三端直流电网模型验证其有效性与适用性,并分别对两种故障仿真加以分析,通过故障电流、系统电压及支路电压对比分析等验证该断路器可代替多个常规断路器,减少了主断路器需求。

      • >综述
      • 王常骐,李斌,信赢,盛超,宋萌

        2021,45(18):179-191, DOI: 10.7500/AEPS20200827001

        摘要:实现快速有效的故障限流是直流系统控制保护的关键技术之一,利用超导特性研制的超导直流限流器具有理想的限流性能,近年来得到广泛研究和持续发展。以超导模块呈现的限流效果为依据,归纳了现有高温超导直流限流器的主要类别和工作原理,阐述了超导材料对超导限流器限流性能和适用性的影响,梳理了超导限流器在直流系统中的接入方案,并结合超导直流限流器、换流器和直流断路器的配合关系,提炼了直流系统对配置超导直流限流器的性能要求,总结了超导直流限流器的演变规律,并指出其未来的应用趋势。