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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      全选
      • 张亚超, 谢仕炜

        优先出版日期:2021-06-11  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。

      • 孙庆凯, 王小君, 王怡, 张义志, 刘曌, 和敬涵

        优先出版日期:2021-06-11  DOI: 10.7500/AEPS20210104006

        摘要:目前求解综合能源市场多参与主体竞价博弈问题普遍采用数学推导法与启发式算法,但两类方法均须以完全信息环境为前提假设,同时前者忽略市场参与者非凸非线性属性,后者易陷入局部最优解。为此,引入多智能体Nash-Q强化学习算法,将市场参与主体构建成智能体,经由智能体在动态市场环境中反复探索与试错方式寻找博弈均衡点。首先,构建竞价决策-市场出清双层迭代的电-气综合能源市场交易框架。其次,在竞价决策层中通过博弈理论构建市场参与主体间的利益关系模型,采用多智能体Nash-Q强化学习算法优化参与主体竞价策略;在市场出清层中联合博弈竞价策略共同求解得到交易Nash均衡解。最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性和准确性。

      • 樊强, 赵西贝, 赵成勇, 许建中

        优先出版日期:2021-06-11  DOI: 10.7500/AEPS20201230004

        摘要:直流断路器(DCCB)的造价和体积与其开断电流大小密切相关。文中从降低DCCB的开断电流层面出发,设计了适用于半桥模块化多电平换流器(MMC)故障限流的自适应限流控制器。通过在直流故障工况下调整MMC直流电压和子模块电容电压参考值,可自动快速限制故障电流发展速度。采用数学解析的方法对自适应控制器的限流原理进行了分析。在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建四端柔性直流电网进行仿真验证。仿真结果表明:相比于无任何限流措施的控制方案,自适应限流控制可有效降低断路器的开断电流,明显减少避雷器吸收的能量,同时可加快故障后的系统恢复。

      • 施雄华, 薛忠, 唐健, 宋吉峰, 叶桂南, 陈根军

        优先出版日期:2021-06-11  DOI: 10.7500/AEPS20201122001

        摘要:为充分激发火电机组调峰意愿,促进水电等清洁能源的就地消纳,中国南方电网决定在中国广西试点区域内首个省级调峰辅助服务市场。文中重点介绍了广西调峰辅助服务市场的交易品种、交易组织形式、出清模型和方法、结算分摊机制、工程化问题及处理方法。出清模型除考虑常规深度调峰和启停调峰资源外,还考虑了机组启停调峰热备用的调用,充分挖掘了火电机组的调峰潜力。同时,约束条件考虑了机组的启动和停机过程,更符合火电机组实际调峰特性。基于文中模型和方法研发的技术支持系统已在广西调峰辅助服务市场投入实际运行。算例分析及运行实践表明所提模型和方法是有效的且研发的技术支持系统能满足实际工程需要。

      • 苏玉刚, 阳剑, 戴欣, 刘家鸣, 侯信宇

        优先出版日期:2021-06-08  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。

      • 王方洲, 刘开培, 秦亮, 陈满, 朱蜀, 杜一星

        优先出版日期:2021-06-08  DOI: 10.7500/AEPS20201109003

        摘要:可变速抽水蓄能和直驱风电联合运行系统中存在多种电力电子装置,且运行工况复杂,亟须对该类系统的稳定性进行深入研究。在构造双馈感应电动机小信号模型时,把双馈感应电动机转速作为变量,并引入水泵水轮机小信号模型,建立了d-q-0坐标系下联合运行系统的宽频段阻抗模型;同时对不同工况、不同参数下的系统稳定性进行了相应的分析。分析结果表明,系统在快速转速控制方式下稳定性受电气侧参数影响更大;对于可变速抽水蓄能机组与直驱风电机组,前者锁相环阻尼比的减小会增大后者锁相环阻尼比的稳定域,二者控制器积分参数间也存在一定程度的耦合。最后,通过仿真验证了理论分析的正确性。

      • 胡怡霜, 丁一, 朱忆宁, 包铭磊

        优先出版日期:2021-06-08  DOI: 10.7500/AEPS20200627005

        摘要:在电力信息物理系统中,风险可以从信息层向电力层传播,针对电力信息物理系统的风险传播研究尤为必要。考虑电力信息物理系统的风险传播路径,文中提出跨系统故障状态传播的最优化模型,计算得到电力信息物理系统风险传播的五阶段风险状态依存矩阵。同时,考虑电力信息物理系统各网络风险传播周期差异、物理和业务逻辑连接差异,对风险状态依存矩阵进行修正。针对电力信息物理系统外来因素和内部因素,量化分析风险管控能力和隐性故障对风险传播的影响。最后,通过仿真分析了不同风险来源、不同风险管控能力和存在隐性故障的情景下,风险传播和风险高敏感性节点的变化情况。

      • 沈霞, 帅智康, 沈超, 葛俊, 黄文

        优先出版日期:2021-06-08  DOI: 10.7500/AEPS20201015002

        摘要:交流微电网是促进新能源消纳、缓解能源危机与环境问题的有效手段。分布式微源是微电网的重要组成部分,一般通过电力电子接口逆变器并入电网。因而,微电网的运行特性受微源接口逆变器控制主导,呈现惯性小、过流能力弱、非线性强、抗干扰能力差等特征。这些特征导致微电网在大扰动时易发生逆变器烧毁甚至不可逆失稳等问题,严重影响微电网安全稳定运行。针对大扰动时交流微电网的运行与控制问题,首先分别从微电网电流特性与稳定运行特性2个角度进行总结。然后,梳理了微电网典型限流控制策略以及稳定性提升控制策略的研究现状,包括其主要适用场景及优缺点。最后,从多物理场耦合、多时间尺度交互、系统稳定判据、信息物理安全等方面探讨了微电网安全可靠运行所面临的主要挑战,并展望了微电网智能化、高可靠供电的发展前景。

      全选

      2021年第45卷第12期

        >专栏:区块链技术在电力系统中的应用
      • 吉斌,昌力,陈振寰,刘妍,朱东海,朱丽叶

        2021,45(12):1-10, DOI: 10.7500/AEPS20200707004

        摘要:建立电力碳排放权交易市场,开展碳排放权交易是推动中国实现低碳目标的可选途径之一。文中从电力市场出发,将碳排放权交易市场作为其衍生市场,开展以电力不平衡量为依据的独立碳排放权交易市场机制研究,提出了耦合电力交易的碳排放权责任市场规则。结合区块链技术,引入碳排放权交易“泛双边”交易机制,构建“多对多”的多轮碳排放权交易匹配与出清方式。其次,根据区块链技术特征,设计了碳排放权交易应用,提出了“泛双边”碳排放权交易机制模型。最后,通过算例验证了所提碳排放权市场机制的可行性。

      • 蒋玮,程澍,李鹏,章立宗,张雪松,单沫文

        2021,45(12):11-19, DOI: 10.7500/AEPS20201022009

        摘要:用户侧分布式源储资源单体容量小、分布零散,归属主体多样,难以被现有电网调度系统直接调控。为能够在聚合层有效利用用户侧泛在资源,文中设计并实现了一种能源互联网区块链(ENBC)平台,将分布式发电资源和负荷侧资源进行聚合及协同优化调控。并进一步研究了基于物联网和ENBC平台的分布式虚拟电厂内部能量优化调度方法,从参与主体、数据结构、优化调度、安全校核、价值结算等方面进行了框架设计,进而提出了面向可信交易的用户侧泛在资源调控实现方法。最后,以实际算例对系统的可用性进行了验证。

      • >学术研究
      • 武梦景,万灿,宋永华,王蕾,江艺宝,王坤

        2021,45(12):20-29, DOI: 10.7500/AEPS20200803001

        摘要:分布式能源与负荷聚合形成多能微网群连接至区域供热系统和上级配电网,构成区域电热综合能源系统。为保护多利益主体隐私并满足其利益诉求,提出了基于分布自治、集中协调设计架构的区域电热综合能源系统分层优化调度方法。在上层,计及多能流异质动态特性,提出了区域电热综合能源系统的动态经济调度模型;在下层,考虑用户柔性热需求和分布式光伏不确定性,建立了多能微网自治能量管理的机会约束模型。基于目标级联分析法将上下层解耦,层间仅需交换边界电功率和热功率,通过微网并行计算与层间迭代求解获得全局最优策略。算例结果证明,该方法能够在保证收敛性的前提下,为含多能微网群的区域电热综合能源系统提供高精度的多能互补优化调度结果。此外,对缩放因子进行灵敏度分析,讨论了算法误差来源并说明了算法最优性。

      • 张安安,冯雅婷,黄璜,林冬,徐宪东

        2021,45(12):30-39, DOI: 10.7500/AEPS20200730005

        摘要:天然气压力能的不确定性与其管网负荷随机波动性,限制了综合能源系统中压力能利用效率的提高。提出一种天然气调压站压力能发电与制冷的综合利用模式及系统架构。首先,为解决天然气管网流量波动导致压力能不稳定、供需不平衡的问题,通过研究调压站综合能源系统中的压力与负荷不确定性因素,分析压力能不确定性及综合能源系统与调压站集成系统相关性对综合能源系统优化调度的影响,确立综合能源系统不确定性因素与模型。然后,在此基础上,将气体作为冷能传输介质,考虑气、冷、热不同能量的传输特性,分析该系统分时间尺度能量平衡关系,并兼顾经济性与低碳性建立含天然气调压站的综合能源系统优化调度模型,进而采用混合整数非线性规划法进行求解。最后,通过某实际调压站综合能源系统验证了所提优化调度模型的可行性与有效性。

      • 徐箭,胡佳,廖思阳,柯德平,王玉林,孙荣富

        2021,45(12):40-48, DOI: 10.7500/AEPS20200629002

        摘要:在综合能源系统中,利用电、热、气的互补耦合特性可以提高系统运行的灵活性。针对综合能源系统的日前优化问题,文中建立了考虑网络动态特性与综合需求响应的综合能源系统协同优化模型。首先,对热网与气网的管网动态特性进行分析,构建了多能流动态传输方程。其次,基于用户热感知的模糊性,考虑了热负荷的柔性调节能力。然后,同时考虑价格型负荷和替代型负荷,引入综合需求响应以优化次日的负荷曲线,挖掘用户侧的需求响应能力。最后,对所提模型进行了验证分析,结果表明管网的动态特性可以有效提升系统的整体灵活性,相对稳态模型而言,协同优化动态模型可以更加准确地反映系统的运行工况,保证系统运行安全。此外,仿真结果还表明考虑综合需求响应可以有效促进新能源消纳,提升系统运行的经济性。

      • 罗平,樊星驰,章坚民,李俊杰

        2021,45(12):49-56, DOI: 10.7500/AEPS20200929001

        摘要:根据不同电器运行状态数的差异,将电器分为状态复杂和状态简单2类。状态复杂电器存在多种工作状态,且前后状态有逻辑关联。因此,利用非基于事件的方法,选择能考虑过去和未来运行状态变化的双向长短期记忆网络对其进行分解,并采用树结构Parzen估计算法选择该网络的超参数以提高训练的精度。状态简单电器仅有开关状态,故利用基于事件的方法获得其投切状态,并选择多层感知器网络识别对应电器种类。最后,利用极大似然优化模型求解电器的功率序列。利用参考能量分解数据集对所提方法进行验证,结果表明该方法增强了负荷分解模型的可拓展性和抗噪声能力,在一定程度上提高了负荷分解的精度。

      • 肖白,张小娜,姜卓,阚中锋,綦雪松,肖志峰

        2021,45(12):57-64, DOI: 10.7500/AEPS20201107002

        摘要:针对现有空间电力负荷预测方法没有考虑待预测区域内各供电小区之间的负荷相互影响关系的情况,提出一种考虑本位元胞接受能力和相邻元胞负荷影响的空间负荷预测方法,主要适用于城市电网规划年负荷预测。首先,利用变异系数建立本位元胞接受负荷影响的量化模型,来反映本位元胞对相邻元胞负荷影响的接受能力;其次,考虑待预测区域内各元胞之间的距离因素和用电负荷相似性因素生成空间复合权重矩阵,并利用空间卷积建立相邻元胞产生负荷影响的量化模型,来反映相邻元胞对本位元胞产生的负荷影响;然后,综合考虑本位元胞接受负荷影响的能力和相邻元胞产生负荷影响的共同作用,构建空间电力负荷预测模型;最后,通过工程实例分析验证了所提方法及模型的正确性和有效性。

      • 杨挺,张璐,张亚健,刘亚闯,牛荣泽

        2021,45(12):65-74, DOI: 10.7500/AEPS20201013009

        摘要:针对电力信息物理系统中控制策略、网络和物理过程紧密耦合、互相影响的问题,现有计及运行不确定量的控制策略难以实现对信息传递和物理流动过程的统筹考量,且缺乏对离散信息子系统与连续属性的电力物理子系统的耦合统一建模控制。因此,对电力多维信息不确定性采取统一建模,给出传输时滞、丢包和误码的统一信息熵数学表述,进而将信息不确定集结项引入系统变结构滑模控制中,并采用积分结构的切换函数使系统稳定性参数趋近滑模面,从而提出了适用于高信息不确定性系统的变结构滑模控制器。通过多区域互联电力系统的负荷频率控制仿真实验验证了所提方法的控制性能。实验表明,对比现有的计及时滞负荷频率控制器,所提方法可以在大尺度信息不确定和多种负荷扰动叠加情况下,对功率波动所引起的频率偏差进行有效跟踪,并具有良好的系统动态性能和控制强鲁棒性。

      • 方勇杰,刘福锁,李威,李继红

        2021,45(12):75-83, DOI: 10.7500/AEPS20200512002

        摘要:解列时刻是解列后孤网能否保持同步稳定运行的一个关键参量。文中采用扩展等面积准则方法,将组成孤网的机组通过互补群惯量中心-相对运动变换映射为单机映象。基于单机映象等值电磁功率在解列前后的差值在等值功角变化区间上的积分,提出了解列时刻影响孤网暂态能量变化量的计算方法,从能量角度解释了不同解列时刻对孤网暂态稳定性的影响机理。进而提出了解列后孤网暂态稳定裕度对于解列时刻的灵敏度计算公式,判断延迟解列是否有利于孤网暂态稳定性,并通过仿真证明了分析方法的正确性。

      • 陆展辉,荆朝霞,陈柏柯

        2021,45(12):84-91, DOI: 10.7500/AEPS20200630020

        摘要:前瞻优化对于适应可再生能源的发展需求,确保电力现货市场良好运作,发挥着重要作用。而合理的前瞻周期选择能够有效地提高电力系统全局优化的可靠性与经济性。因此,迫切需要对前瞻周期的选择问题进行研究。为此,文中首先通过建立电力现货市场前瞻优化模型,推导了优化模型下的节点边际电价公式,分析了跨时段约束对节点边际电价的影响。然后,构建了前瞻周期的偏差量模型,设计了电力现货市场前瞻周期的选择流程。最后,通过不同的算例,揭示了不同前瞻周期下跨时段约束对节点边际电价的影响,验证了流程所选最佳前瞻周期的有效性。

      • 刘有志,资慧,肖健,高曦,杨春奇,林济铿

        2021,45(12):92-100, DOI: 10.7500/AEPS20200924001

        摘要:杠杆量测的准确辨识多年来一直是状态估计精度提升的瓶颈。文中针对杠杆量测这一重要的量测类型进行了深入分析和研究。首先,分析了2个关于杠杆量测定义的内涵一致性;进而,分别从代数和几何角度对杠杆量测的特性进行了分析,并以命题形式证明了无限靠近雅可比矩阵列空间的量测只能是杠杆量测;在此基础上,提出了基于潮流解及改进广义潜能指标的杠杆量测辨识新方法。相对于其他方法而言,该方法能够明显提升多个杠杆量测的正确辨识率。算例结果验证了所提方法的可行性和正确性。

      • >研制与开发
      • 汪家铭,徐谦,戴攀,王冠中,沈广进,辛焕海

        2021,45(12):101-108, DOI: 10.7500/AEPS20201104006

        摘要:基于电网换相换流器的高压直流输电故障后的动态恢复过程与交直流系统间的无功交换强相关,持续的无功交换过程往往伴随着换相电压持续波动,进而可能引发后续换相失败。基于此,提出采用闭环反馈控制的无功控制方法以降低后续换相失败的风险。首先,利用实时仿真分析了采用典型低压限流(VDCOL)控制的直流系统故障恢复过程与无功交换的关系。其次,利用交直流系统的无功功率特性方程以及隐函数存在定理,分析了直流电流分别与无功交换和关断角之间的微增量关系,并据此提出无功反馈控制结构。然后,提出了用来替代VDCOL的直流电流实时计算方法,该方法同时考虑了无功交换平衡和定关断角二维约束,并通过闭环控制抑制了干扰偏差,控制精度更高。最后,仿真结果表明,所提方法可以减小直流系统发生后续换相失败的概率,改善系统的恢复性能。

      • 林银鸿,王彬,葛怀畅,单瑞卿,孙宏斌,郭庆来

        2021,45(12):109-118, DOI: 10.7500/AEPS20200426005

        摘要:近年来,随着中国可再生能源的发展以及交直流混联电网的形成,电力系统暂态电压安全问题越来越突出。对于大电网进行在线暂态电压安全分析十分必要,但因存在维数灾问题导致其在线应用困难。关键挑战在于需要处理高维电压时序轨迹(时间维)、大量预想故障(故障维),以及众多节点和无功设备(空间维)。传统的无功电压分区方法无法应对以上挑战。为此,提出了一种面向暂态电压安全分析的降维方法,包括基于高维电压时序轨迹的暂态电压安全性量化评估方法、面向大量预想故障的代表性严重故障筛选方法,以及故障相依的动态电压分区方法。这3种关键方法分别从时间、故障和空间维度对原问题进行降维。基于IEEE 39节点系统和实际电网模型的仿真验证了所提方法的可行性和有效性。

      • 陈淼,贾科,陈聪,冯涛,毕天姝

        2021,45(12):119-125, DOI: 10.7500/AEPS20200711005

        摘要:混合直流输电具有电压等级高、输送容量大的优点,解决了传统直流受端的换相失败问题。然而,传统直流输电纵联保护依赖送受端拓扑对称下滤波器产生的故障特征,且受分布电容影响大,混合直流输电系统中受端不存在滤波器,因此传统直流输电纵联保护不能直接应用于混合直流输电系统。文中针对这一问题,提出了不依赖于滤波器产生故障特征、不受分布电容影响的纵联保护。通过分析行波的折反射,得到保护在线路正反方向故障时高频测量阻抗的差异,利用波形匹配算法识别故障方向并构造保护判据。该方法利用短窗提取行波高频阻抗特征,并利用分布式电容高频特征构成差异,解决了线路分布电容影响,同时提升了保护动作速度。以实际工程为例,搭建了两端混合直流输电系统模型进行仿真,仿真结果证明该方法能快速、灵敏、可靠地实现区内外故障判别,且具有较好的耐受过渡电阻能力。

      • 邓雯玲,卢继平,苟鑫,钟璐,何潜

        2021,45(12):126-132, DOI: 10.7500/AEPS20200801001

        摘要:针对高压电缆-架空线混合线路的重合闸问题,提出一种基于连接点电流相位特征的混合线路新型重合闸方案。首先,推导混合线路不同区段发生单相接地故障时,故障发生前后流经混合线路连接点的故障相电流和系统两侧故障相电压之间的相位关系,由此求出故障前后流经连接点的故障相电流相位变化的表达式;然后,根据系统参数特性,分析得出不同区段发生单相接地故障时,上述表达式呈现不同的特征,能够有效判别故障区段,由此提出重合闸动作的判据;最后,阐述了基于该判据的混合线路重合闸方案。PSCAD仿真结果表明,所提方案能够准确判别混合线路的故障区段,从而使重合闸正确动作。

      • 王志远,高湛军,张健磊,陈明,魏振,安树怀

        2021,45(12):133-141, DOI: 10.7500/AEPS20200723002

        摘要:分布式电源大量接入和极端灾害导致的复杂故障形态,使得有源配电网保护面临新的挑战。基于分析不同故障类型区内外故障时电压故障分量的特征差异,提出一种基于电压故障分量比较的保护新方法。所提方法利用电压故障分量推算公式以及实测的线路一端的电压故障分量、电流故障分量求取线路另一端的电压故障分量,将推算得到的电压故障分量与实测的电压故障分量求比得到电压故障分量比值,再利用电压故障分量比值识别线路内外部故障,从而能够兼顾有源配电网在短路故障、断线故障等不同故障场景下的保护需求,且具有不受不可测分支影响、不受分布式电源渗透率影响、耐受过渡电阻能力强等优点。

      • 颜新洋,么莉,张炳达,靳朝

        2021,45(12):142-150, DOI: 10.7500/AEPS20201020004

        摘要:针对由双端口子模块构成的模块化多电平换流器开关器件多、工作方式复杂的问题,提出一种采用模块组多样性等效实现的实时仿真方法。通过分析桥臂子模块间的双端连接工作方式,推导出端口简化过程,以此建立模块组概念并采用单端口戴维南等效模型简化计算。为进一步扩大换流站仿真规模,在模块组分析基础上对换流站桥臂进行静态分段解耦,各静态段内采用多样性等效模型计算分段后结构变化的模块组,静态段间以节点电压法完成仿真计算;对桥臂分段后的计算量进行定量分析,确定桥臂静态段最优分段数量准则。采用基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时数字仿真平台,验证仿真方法的先进性和仿真结果的正确性。

      • 蔡宇,靳晶,刘金波,陈鹏,季学纯,吴庆曦

        2021,45(12):151-157, DOI: 10.7500/AEPS20200711002

        摘要:随着调控云运行数据平台历史数据存储规模持续增长,对历史数据访问的高性能、高可靠性、易扩展需求日益增加。结合业务需求,在分析缓存应用技术的基础上,提出了基于Redis的运行数据平台分布式缓存框架,研究了运行数据缓存的高效存储模型、高速访问、高可用管理等关键技术。实验结果表明,在读写性能、可靠性、可扩展性等多个方面,可满足各类业务应用对运行数据平台历史数据管理与访问的要求。

      • >工程应用
      • 谢旭,江长明,喻乐,施磊,陈曦,匡洪辉

        2021,45(12):158-166, DOI: 10.7500/AEPS20200629005

        摘要:中国电力现货市场经过多次结算试运行表明,其发现电力商品价格的功能已初步体现,但释放改革红利的功能受多种因素影响不易显现,计算也较为复杂,需要深入分析。为此,文中立足国内计划与市场电量双轨制实际,从市场运营的最终结算环节入手,系统梳理试点省份能量结算逻辑和公式,给出电费总不平衡量计算公式。然后,结合中国电力市场建设从中长期交易起步的背景,根据现货市场全电量集中优化特点,阐述电费总不平衡量转化为现货市场红利的机理,并提出基于现货结算机制的红利量化计算方法。最后,结合算例进行验算。

      • 陈德扬,罗炜,郭琦,李书勇

        2021,45(12):167-173, DOI: 10.7500/AEPS20200519005

        摘要:针对常规电网换相换流器型高压直流阀区故障及直流系统测量隐患,文中提出了相应的定位方法。首先,根据晶闸管单向导通特性构造线性整流函数,再根据基尔霍夫电流定律构造对应阀区不同区域的差动电流,并进一步利用换流阀导通时序和现有保护减少误判,缩小划定的阀区故障范围。为查找直流系统测量隐患,构造量测方程并利用状态估计算法对测量值进行估计,并给出工程优化方法。实际故障案例和硬件在环试验结果表明,所提算法能够较为准确地定位阀区故障以及直流系统测量隐患。

      • >综述
      • 刘友波,王晴,曾琦,叶勇,刘畅,许立雄

        2021,45(12):174-183, DOI: 10.7500/AEPS20200828016

        摘要:第五代移动通信(5G)网络基础设施建设逐步加快,绿色节能通信网络的构建关乎5G网络能否可持续发展。研究5G网络能耗管控技术,对于探究能源互联网背景下,分布式清洁能源系统、储能系统与需求响应在5G网络能耗管控中如何应用以实现节能减排具有重要意义。文中从基站能耗管控研究的模型、算法、技术路线等角度出发,以配置有能量收集装置的5G基站为基础,介绍和分析了5G网络能耗问题研究现状和5G网络能耗管控相关技术,并对能源互联网背景下5G通信网与电力网的联合电力流优化控制及其技术创新与应用进行了展望,以期通过5G网络能耗管控技术的协同应用降低5G网络运营商与电网运营商的运营成本,为绿色5G网络建设提供思路。