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
      • 朱林, 张健, 陈达, 苗璐, 龙霏, 杨文佳

        优先出版日期:2021-07-27  DOI: 10.7500/AEPS20201126003

        摘要:以卷积神经网络(CNN)为代表的深度学习算法在电力系统暂态电压稳定评估中开始得到应用,但其输入特征的构建方法及合理性验证未得到充分的研究。面对交直流系统暂态电压稳定评估,提出了一种适用于CNN的输入特征构建方法。首先,基于双阶段分区来降低输入特征的维度和冗余度,即先依据系统拓扑关系和地理位置约束给出初始分区结果,再以节点的暂态电压特征相似性进行聚类,得到降低维度和冗余度后的最佳分区方案;然后,在分区结果的基础上,考察影响交直流系统暂态电压稳定的关键因素,构建兼顾稳态特征量和多维度故障信息的输入特征;最后,将所构建的输入特征应用于CNN暂态电压评估模型,并采用实际电网数据进行验证。仿真结果表明,所提方法较传统特征选择方法具有更高的准确性。

      • 尹逊虎, 丁一, 惠红勋, 包铭磊, 徐立中, 唐学用, 桑茂盛

        优先出版日期:2021-07-27  DOI: 10.7500/AEPS20200630008

        摘要:在中国电力现货市场建设初期,电力用户参与市场的方式及响应行为具有较大差异。高比例用户受电网公司管理间接参与市场,无法主动响应市场的动态价格,但其固有的用电行为会影响市场价格,甚至导致电力供需紧张场景下出现极端价格。为此,考虑到高比例间接参与市场的用户在日前的负荷调整能力,设计了适用于初期现货市场的需求响应机制。首先,建立了考虑不同用户响应行为的需求响应机制框架,提出了需求响应机制的触发条件,并进一步分析了该机制框架下用户参与需求响应的机理。然后,构建了考虑间接参与用户主动响应的市场出清模型,并提出了保证需求响应机制可持续运行的结算方法。最后,通过算例验证了所提机制的合理性及有效性。

      • 姜卫同, 胡鹏飞, 尹瑞, 胡雪凯, 江道灼, 梁一桥

        优先出版日期:2021-07-27  DOI: 10.7500/AEPS20210302010

        摘要:针对采用组网型控制策略(以虚拟同步机控制为例)且考虑电流限幅的电压源型变流器(VSC)暂态稳定性差且失稳机理不明的问题,首先从传统同步机的暂态稳定分析方法入手,定性地分析了组网型VSC的暂态过程。然后,通过基于相图的非线性微分方程的分析方法,定量研究了组网型VSC的暂态失稳机理,并提出了一种结合了传统同步机摇摆方程和锁相环的新型同步方法(称为混合同步控制),使得VSC不仅具备频率响应的能力,而且其暂态稳定裕度得到了大幅提高。最后,通过MATLAB/Simulink搭建的仿真模型验证了分析方法的准确性和所提控制方案的有效性。

      • 吴张曦, 郭春义, 赵薇, 叶全, 杨硕

        优先出版日期:2021-07-27  DOI: 10.7500/AEPS20210330001

        摘要:基于电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)的特高压混合级联直流(HC-UHVDC)系统受到工程和学术界的广泛关注。文中建立了整流侧采用双12脉动LCC、逆变侧采用LCC串联3个并联MMC的HC-UHVDC系统模型,分析了逆变站交流故障LCC换相失败导致直流过电流的产生机理,并提出了一种基于模糊聚类与识别的HC-UHVDC系统过电流抑制方法。该方法首先通过仿真对系统逆变侧交流故障时整流站多电气量进行模糊聚类,根据聚类结果识别的逆变站不同暂态阶段特征来提前设计分阶段的触发角指令值;当系统发生交流故障时再基于整流站本地信息及时调节整流站直流电压,从而快速抑制直流过电流。在PSCAD/EMTDC上的详细电磁暂态仿真结果表明,在逆变侧三相和单相金属性短路故障工况下,所提方法在一定程度上可以抑制逆变站LCC换相失败后的直流过电流和过电压,且可以显著改善HC-UHVDC系统的动态特性。

      • 杜一星, 胡志坚, 李犇, 陈锦鹏, 翁菖宏

        优先出版日期:2021-07-27  DOI: 10.7500/AEPS20210118001

        摘要:常规的机器学习模型应用于电力系统暂态稳定评估时对时间序列的整体感知能力较弱,难以挖掘蕴藏在电气量响应轨迹中的动态信息,且对于临界样本预测结果的可靠性较低。针对上述问题,提出了一种基于双向门控循环单元(BiGRU)的2阶段暂态稳定评估方法。该方法以受扰后底层量测数据的动态轨迹作为输入,首先通过持续的动态评估筛选出可信样本,然后通过回归模型预测不确定样本和可信稳定样本的故障严重度。文中通过向损失函数中引入截断函数和权重系数对BiGRU分类器加以改进,强化了模型对困难样本和失稳样本的学习力度。在修改的新英格兰10机39节点系统上的实验结果表明,所提方法在显著减少对失稳样本漏判的同时,提升了对稳定样本的识别能力。

      • 夏嘉航, 王晨欣, 展瑞琦, 赵成勇, 郭春义

        优先出版日期:2021-07-27  DOI: 10.7500/AEPS20201224008

        摘要:传统直流输电存在换相失败问题,且交流侧需要大量的滤波器和无功补偿装置,体积大、成本高。串联电容换相换流器可以抑制换相失败的发生,但无法补偿大量无功功率;并联电容换相换流器能够降低换相失败概率,但存在谐振等风险。针对此问题,提出一种改进型并联电容换相换流器(ESCCC),在换流阀交流出口侧并联电容的基础上,引入了串联滤波电感。分析了其换相特性和无功特性,并考虑谐振特性和无功需求,对并联电容和滤波电感的参数进行了优化设计,最后在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型进行验证。仿真结果表明:ESCCC稳态交直流侧谐波均满足要求,交流侧无需额外的滤波器和无功补偿装置;故障时能降低换相失败发生的概率,且换相失败后的恢复特性良好。

      • 罗魁, 石文辉

        优先出版日期:2021-07-27  DOI: 10.7500/AEPS20200908006

        摘要:大规模风电接入给电网的规划和运行带来了极大的不确定性,导致系统运行模式更加多变。极端运行场景提取对于分析电网运行的高风险薄弱点具有重要意义,而传统经验场景提取方式难以应对风电和负荷的双重不确定性。面向规划层面的电力系统安全稳定评估问题,提出一种基于数据挖掘和机器学习算法的电网极端运行场景提取方法。首先,通过机器学习识别出对暂态功角稳定影响较大的场景变量并依据重要程度进行排序,同时采用熵权法体现场景变量自身的离散性对极端运行场景的贡献程度。随后,利用加权聚类算法筛选出代表大多数场景暂态功角稳定水平的典型运行场景,进而提取出离群、极端的边缘运行点作为极端场景。最后,采用IEEE 39节点算例进行暂态仿真分析,验证了采用数据挖掘与具体问题相结合的方法进行极端场景提取的有效性和合理性,提升了风电并网规划、稳定分析的水平和效率。

      • 李建林, 武亦文, 王楠, 熊俊杰, 马速良

        优先出版日期:2021-07-27  DOI: 10.7500/AEPS20210223003

        摘要:信息构架与安防体系是吉瓦级电化学储能电站安全稳定运行的根本保障。文中针对吉瓦级储能电站的信息构架与安防体系,总结了现有技术的不足并提出展望。首先,研究了吉瓦级储能电站的通信结构以及电站监测数据的特性。其次,对现有的储能电站状态评估方法进行对比分析,探讨吉瓦级储能电站状态评估技术,研究电站故障预警以及消防技术。最后,对吉瓦级储能电站信息构架与安防体系的技术发展方向提出建议。

      全选

      2021年第45卷第14期

        >观点
      • 江昕玥,侯佳萱,吴华华,张思,徐建平,杨莉

        2021,45(14):1-12, DOI: 10.7500/AEPS20200628003

        摘要:科学合理的电力监管体系能够有效地防范市场潜在风险、促进电力市场健康发展。随着中国电力现货市场建设的逐步推进,电力市场的监管机制再次受到电力市场设计者的关注。澳大利亚国家电力市场作为发展成熟的电力现货市场,在处理能源结构转型、开放电力市场竞争、完善电力监管体制等方面积累了丰富的实践经验。首先,介绍了澳大利亚国家电力市场特点和电力监管体系,阐述了其电力监管改革历程和电力监管机构职能;其次,深入分析了澳大利亚电力监管机构采用的电力市场评价指标体系及其评估方法;接着,对比分析了澳大利亚、欧洲和美国电力市场的监管机构评估机制,总结了澳大利亚电力监管机制的优势和目前存在的问题;最后,结合中国电力市场建设情况,对电力市场中能源电力法律法规体系、完善监管机构职能、加强监管信息化和健全评价机制等方面提出了相关建议。

      • >学术研究
      • 刘嘉诚,刘俊,赵宏炎,吴泽阳,刘晓明,吴柳

        2021,45(14):13-21, DOI: 10.7500/AEPS20201126004

        摘要:随着光伏发电装机容量的增长,其在能源消费中的占比不断提升,准确预测光伏发电功率对电力系统发展规划和调度运行均具有重要意义。目前,针对光伏预测特征选择的研究比较少,不合理的特征选择往往导致信息丢失,气象参数与出力间的映射关系难以有效挖掘,最终导致预测精度偏低。因此,文中提出一种基于改进互信息计算与改进最大相关最小冗余(mRMR)的光伏预测特征选择方法。针对连续随机变量相关性互信息难以直接计算的问题,基于扩散核密度估计(DKDE)理论,提出一种依据概率密度的区间划分方法并应用于变量离散化,以提高互信息对实际有限数据集的表征能力。然后,对传统mRMR的增量搜索过程进行了改进,提出一种可并行筛选多个特征子集的改进mRMR算法,并针对各特征子集分别采用XGBoost算法构建气象信息与光伏功率的预测模型。最后,通过实际光伏电站测量数据验证了所提方法的有效性和准确性。

      • 苗长新,李昊,王霞,韩丽,马也,李衡

        2021,45(14):22-29, DOI: 10.7500/AEPS20201127004

        摘要:从多源、多维、多模态的风电数据中挖掘风能、风电的因果关联,以及多风电场间的时空关联,是提高风电功率预测精度的有效途径。文中提出了一种基于数据驱动的混合深度学习模型。首先,在数据预处理环节,将风电场满功率输出、风速溢出的场景,视为风电功率预测的异常、故障状态,并提出数据清洗方法以加强风速和风电的相关性。然后,针对气象信息与风电的因果关联,设计多通道卷积挖掘其耦合关系;针对相邻风电场间的时空关联,设计多尺度卷积挖掘不同时空尺度下的风电特征,并通过1×1卷积层对不同尺度的时空特征赋权、融合和降维。最后,将融合特征输入门控循环网络挖掘时序关联,输出多风电场风电功率的预测结果,以真实数据集验证了所提模型的有效性。

      • 魏翔宇,向月,沈晓东,杨晶显,刘俊勇

        2021,45(14):30-37, DOI: 10.7500/AEPS20201005003

        摘要:合理认知台风对区域风速预测的影响,对未来风电的最大化利用至关重要。针对台风到来对风速预测影响较大问题,基于多模式集成(ME)的台风数值气象预报信息,提出了一种考虑台风影响的风速多步预测模型。首先,针对台风期间风速数据噪声问题,使用经验小波变换(EWT)对风速历史数据进行解构,基于自适应阈值方法剔除噪声扰动,并重构风速序列信号。然后,采用门控循环单元(GRU)网络对重构后的风速序列进行多步预测,获取不考虑台风影响下的风速预测信息。考虑台风数据的缺乏,在GRU网络基础上引入深度信念网络(DBN)进行台风情况下的修正,以提高考虑台风影响时的风速预测精度。最后,基于中国南部某地实际数据进行算例分析,并与不考虑台风数值预报信息的基础算例进行对比分析。算例分析结果表明,相较不考虑台风影响的基准模型,所提模型可有效降低风速预测误差。

      • 袁辉,辛焕海,王冠中,牛拴保,王铁柱,柯贤波,马士聪

        2021,45(14):38-46, DOI: 10.7500/AEPS20200826008

        摘要:弱电网中静止无功发生器(SVG)与新能源设备交互作用明显,如何分析含SVG的新能源多馈入系统的振荡特征是个难题。为此,建立了SVG和新能源联合运行且网络结构保持的系统动态模型,提出了考虑SVG影响的新能源多馈入系统广义短路比计算方法,并用于判断系统是否稳定以及量化系统稳定裕度。首先,推导了网络结构保持的模型的系统传递函数矩阵和特征方程;然后,基于模态摄动理论构造了可近似多馈入系统主导特性的等效同构多馈入系统,并严格论证广义短路比可用于分析含SVG的新能源多馈入系统的振荡稳定裕度;最后,给出了考虑SVG影响的新能源多馈入系统广义短路比及其临界值计算方法,以及电网强度和系统振荡稳定裕度的量化方法。仿真算例说明了所提分析和计算方法的有效性。

      • 秦继朔,贾科,杨彬,陈金锋,毕天姝

        2021,45(14):47-55, DOI: 10.7500/AEPS20201020002

        摘要:随着海上风电的发展和区域风电装机容量的增大,规模化新能源电源通过多端柔性直流(MMC-MTDC)并网成为风电并网的一种趋势。然而,考虑MMC-MTDC和永磁风机构成的多换流器系统协调故障穿越及其故障特征解析尚未得到有效解决,亟待针对性研究。文中首先对传统风电MMC-MTDC并网系统故障穿越策略进行优化,给出了可行的穿越策略。进而结合多个换流器各自故障的解析,利用换流器与永磁风机换流器之间功率传输平衡原则,提出了能够全面反映风电MMC-MTDC并网系统交流故障特征的稳态短路电流解析表达式,解决了多换流器级联故障特征难以解析的问题。最后,基于实际工程参数在PSCAD/EMTDC仿真平台进行建模,仿真结果验证了所提故障穿越控制的有效性和稳态短路电流计算式的正确性。

      • 吴宇奇,叶雨晴,马啸,王子璇,李正天,徐海波

        2021,45(14):56-64, DOI: 10.7500/AEPS20201104009

        摘要:传统孤岛微电网并网预同步过程中存在因风光电源出力变化而导致的电压波动问题,以及因比例-积分(PI)参数取值不当导致的频率越限问题。为解决这些问题,首先,对储能系统V/f控制策略引入负荷电压与电流的前馈扰动补偿以平抑电压波动;其次,基于Simplex算法优化PI参数以兼顾预同步过程中的并网速度与频率波动,并设计了离线优化与在线查表相结合的优化PI参数取值方法;然后,设计了兼顾电压波动与频率越限的孤岛微电网预同步优化控制方案;最后,利用仿真实验证实了该孤岛微电网并网预同步方案可实现相位迅速同步,并可有效抑制电压波动与规避频率越限风险。

      • 陈达,朱林,张健,吴子龙,徐敏,龙霏

        2021,45(14):65-71, DOI: 10.7500/AEPS20200615002

        摘要:提出了一种暂态电压稳定性评估及其风险量化方法。首先,探讨卷积神经网络(CNN)与暂态电压稳定评估的关联性和匹配性,建立了基于CNN的暂态电压稳定评估模型。其次,在可信度框架下引入四元评估结构,可有效解决CNN在稳定边界识别上对时域仿真依赖的难题。然后,通过评估结果获取暂态电压稳定裕度,并将其与可信度相结合来构建风险函数,从而实现对暂态电压稳定的风险量化分级。实际电网算例分析结果验证了该方法的有效性。

      • 张昊天,韦钢,袁洪涛,邓申玮,马钰,曾梦隆

        2021,45(14):72-81, DOI: 10.7500/AEPS20210107005

        摘要:针对氢-电混合储能系统的运行模型和多端柔性直流配电网的电压-功率下垂特性二次调节过程,提出了一种源-储-网联合多时间尺度优化调度策略。日前调度阶段以运行成本和电压偏差率最小为目标,优化混合储能运行模式、微型燃气轮机的启停与下垂特性二次调节参数,为日内优化调度提供参考;日内滚动优化调度阶段以经济性为目标,微调设备出力并修正预测误差带来的功率波动。以某环形多端直流配电网为例,验证了所提调度策略的可行性、混合储能的优势和下垂特性二次调节对运行的改善。

      • 夏元兴,徐青山,黄煜,钱海亚

        2021,45(14):82-89, DOI: 10.7500/AEPS20200930002

        摘要:高渗透率可再生能源接入配电网不仅促进了分布式发电技术以端对端(P2P)的形式参与市场竞争,也对电网的安全稳定运行提出了挑战。为了保证配电网中P2P交易的安全稳定进行,提高用户和储能供应商投资储能的收益,在2种交易方案下提出了一种双层优化储能配置方法。上层模型以储能总投资成本最小为目标,采集配电网一年的运行数据进行优化,计算出储能的配置规格传递给下层模型。下层模型考虑集中竞价和用户主导这2种P2P交易模式,引入区域边际价格的概念最大化买卖双方收益,优化调度储能充放电策略以最小化储能投资成本。最后,以IEEE 15节点配电网为算例验证了所提方法的有效性。

      • 李建斌,王鹏程,傅侃,方睿,董树锋

        2021,45(14):90-96, DOI: 10.7500/AEPS20200802003

        摘要:随着中国电网省地一体化和输配一体化的不断发展,电力系统计算的维度越来越高。状态估计作为电力系统态势感知中的基础环节,需要保证其实时性,而加权最小二乘法是电力系统运用最广泛的状态估计方法。为此,针对加权最小二乘法在牛顿迭代过程中矩阵乘法和线性方程组求解耗时较长的特点,根据Krylov子空间方法中共轭梯度法的思想,设计了一种基于预处理共轭梯度迭代法的电力系统状态估计算法。该方法采用不完全LU分解法对原始线性方程组进行预处理,并采用图形处理器(GPU)并行加速技术对矩阵乘法、线性方程预处理和共轭梯度法迭代进行加速。算例分析表明了文中方法加速效果明显,内存和显存占用较低,经过不完全LU分解法预处理的线性方程组迭代次数少,能够满足大规模电力系统状态估计的实时性要求。

      • 徐弘升,陆继翔,杨志宏,李昀,陆进军,黄华

        2021,45(14):97-103, DOI: 10.7500/AEPS20200208001

        摘要:随着中国电力市场化改革的推进,售电侧市场逐步开放,售电商可以聚合大量的分散负荷参与电力市场环境下的需求响应。文中提出以售电商和用户综合收益最大化为目标的基于深度强化学习的激励型需求响应建模和求解方法。首先,建立售电商和用户的需求响应模型,通过引入时间-价格弹性,改进现有的用户响应模型,考虑用户对相邻时段补贴价格差的反应。然后,基于马尔可夫决策过程框架构建补贴价格决策优化模型,并设计基于深度Q学习网络的求解算法。最后,以1个售电商和3个不同类型的用户为例进行仿真计算,通过分析算法收敛性和对比不同模型及参数下的优化结果,验证了改进模型的合理性和生成策略的有效性,并分析了激励型需求响应对售电商以及用户的影响。

      • >研制与开发
      • 陈艺华,张炜,张成刚,乌鹏涛

        2021,45(14):104-113, DOI: 10.7500/AEPS20201111002

        摘要:随着中国新能源装机容量的快速增长,消纳任务愈发艰巨。电力市场建设也需要结合电网发展特点,寻找高比例新能源背景下的市场模式。文中在分析西北区域现行两级调峰辅助服务市场运行机制存在问题的基础上,提出了未来区域电网省间、省内两级电力市场协调运行中的关键问题及解决措施,建立了以最大化消纳新能源为目标的市场间优化协调机制,设计的机制可以推动省间、省内多个市场之间的有序衔接,促进电能的优化配置和调峰资源的有效利用。通过某省级电力市场实际运行数据,对所提出的两级市场协调机制进行了模拟计算和对比分析,结果验证了设计机制的有效性。

      • 钟儒鸿,程春田,廖胜利,赵志鹏,刘战伟

        2021,45(14):114-122, DOI: 10.7500/AEPS20200729002

        摘要:中国云南省的电源结构以水电为主,水电消纳问题异常突出,且云南水电外送的受端调峰压力巨大。为充分挖掘云南电网“西电东送”通道潜力,最大限度消纳云南水电,同时响应多电网的调峰需求,文中构建了兼顾多电网调峰与水电消纳的跨流域梯级水电站调度的混合整数线性规划模型。模型采用目标权重法将多电网调峰问题转化成单目标问题,并通过调整各电网余荷距平绝对值的平均值权重,使得目标兼顾了多电网的调峰需求与水电消纳。同时,通过引入特殊顺序集约束,对最小持续时间约束提出了一种简易的线性化方法,此方法可应用于其他同类型的约束中。最后,以澜沧江干流与金沙江干流的18座水电站为例,验证了模型的可行性与有效性,结果表明所提方法可满足多电网调峰与水电消纳的需求。

      • 梁倍华,何晋伟,金子开,王成山

        2021,45(14):123-131, DOI: 10.7500/AEPS20200623004

        摘要:相邻微电网之间往往通过长距离的输电线路互联。针对这类输电线路双端存在独立谐波源的系统,其谐波交互特性与谐波放大机理更为复杂,采用传统阻性有源电力滤波器方法抑制谐振并不适用。文中基于传输线理论分析互联线路的谐波传播机理,并提出基于谐波阻抗匹配的谐振抑制方案。为了克服线路参数与谐波源相角信息的不确定性,提出基于线路中点谐波电压检测的有源电力滤波器谐波阻抗协调控制策略,根据谐波电压含量在线调节线路两端谐波阻抗相角,实现谐振抑制目标。与此同时,提出一种有源电力滤波器改进控制策略,保证其谐波阻抗相角可以任意调节。仿真验证了控制策略的有效性。

      • 刘辉,陈璨,巨云涛,吴林林

        2021,45(14):132-139, DOI: 10.7500/AEPS20200702001

        摘要:中国风电多采用“大规模集中开发,远距离传输”的模式,风电汇集地区常无本地负荷,在大规模风电汇集地区常出现三相电压不平衡现象,严重时会造成风机脱网,威胁到电力系统的安全稳定运行。针对这一问题,提出了风电汇集地区电压不平衡机理及抑制策略。首先,基于实测数据提取风电汇集地区电压不平衡现象的关键技术特征;其次,构建风电汇集地区等效电路模型,考虑风电汇集地区静态电压稳定极限及不换位输电线路三相阻抗参数不平衡等因素,提出电压不平衡度的估算方法;最后,以汇集站负序电压最小为目标,提出风电汇集地区三相无功优化模型,通过动态无功补偿装置分相调节实现风电汇集地区负序电压抑制。以实际风电汇集系统为例,通过仿真分析验证了机理分析和抑制策略的有效性。

      • 王强钢,倪静怡,廖建权,魏能峤,周念成

        2021,45(14):140-148, DOI: 10.7500/AEPS20201030011

        摘要:含T接线路的柔性直流电网由于仅在送端和受端安装直流断路器,发生区内故障时各端的直流断路器均需断开,与双端直流相比,其故障电流特征更加复杂,常规的直流电网保护方法无法直接应用。为满足含T接线路的柔性直流电网对保护的高要求,文中提出了一种基于模量相平面的柔性直流线路故障识别方法。首先,研究网络拓扑结构,基于换流器闭锁前区内外故障等效电路,推导故障电流模量特征。然后,结合故障位置及类型,对保护动作原则和阈值整定进行分析;同时通过构造阈值缩比因子,实现保护的自适应整定。最后,在PSCAD/EMTDC平台中建立含T接线路的柔性直流电网仿真模型,验证了所提方法的快速性和可靠性。该方法算法简单、计算量小,仅利用单端信息快速识别故障且抗系统扰动能力强。

      • 梁栋,徐丙垠,王鹏玮

        2021,45(14):149-157, DOI: 10.7500/AEPS20210115001

        摘要:针对单相触树接地故障(TSF)检出困难的问题,进行了TSF建模和检测方法研究。通过分析导线触树过程中的树木温度变化,构建了基于树木电阻率、高度、半径、电阻率-温度特性等实际物理参数的TSF过渡电阻工频时变模型。利用所建模型,分析得到不同10 kV系统发生TSF时的零序电压、电流随时间的变化规律。基于TSF零序电流缓慢单调上升的特征,提出了监测零序电流超过阈值的持续时间的TSF检测方法,并利用多周期测量数据提高测量可靠性。以数字仿真和10 kV TSF试验对模型和方法进行了验证。验证结果表明,所建模型能够准确地模拟不同尺寸树木TSF的过渡电阻随时间的缓变曲线,所提方法的TSF检测灵敏度可达几十千欧,能够大大提升TSF的检出率。

      • 张建鑫,谢丽蓉,杜立伟,查雨欣

        2021,45(14):158-164, DOI: 10.7500/AEPS20200925009

        摘要:衰减直流(DDC)分量、高次谐波等干扰信号的存在,使得对电网畸变信号中基频分量的幅值、相位检测存在一定误差,其中DDC分量的时间常数通常超过45 ms,持续时间较长。为此,文中首先针对畸变信号中DDC分量提出一种半周期四点采样检测算法,缩短了DDC分量的检测响应时间。其次,针对同时含有DDC分量与高次谐波的畸变信号,提出将畸变信号进行半周期积分后,在dq坐标系下将上述DDC分量检测算法与高次谐波检测算法进行组合,在工频半周期中可同时滤除干扰信号的影响,准确检测到畸变信号中的基频分量。最后,搭建了MATLAB/Simulink半实物实时仿真模型,从检测精度、响应时间等方面验证了所提算法的有效性。

      • 郁继栋,曲小慧,王国雨,陈武,储海军

        2021,45(14):165-172, DOI: 10.7500/AEPS20201015003

        摘要:为适应锂电池的先恒流后恒压充电曲线,感应式无线电池充电器应提供其所需的输出,同时在整个充电过程中还应具备阻性输入阻抗,以降低器件应力、减少无功环流。针对4种基本补偿拓扑无法同时实现以上要求,而高阶补偿网络必须依赖更多器件实现上述需求的问题,系统地推导了具备阻性输入阻抗和恒定输出特性的基于极简三电容补偿的单级式无线电池充电器的设计自由度,分析其补偿参数与工作频率的约束条件。同时,对三电容补偿的串/串并(S/SP)和串/并串(S/PS)结构的输出特性进行分析和对比,分析补偿元件参数对输入阻抗角和输出增益的影响,以指导软开关设计。最后,搭建一台输出为48 V/2 A的单级式无线电池充电器以证明以上设计的可行性。

      • >综述
      • 高仕林,宋炎侃,陈颖,黄少伟,于智同,谭镇东

        2021,45(14):173-183, DOI: 10.7500/AEPS20200727009

        摘要:高效、精确的电磁暂态仿真是支撑电力系统运行和控制的关键技术。为了解决传统电磁暂态仿真中速度和精度之间的矛盾,提出了移频电磁暂态仿真方法。文中对移频电磁暂态仿真理论的关键技术进行梳理并对其中存在的部分问题进行分析。首先,介绍移频电磁暂态仿真的原理。然后,依次对移频电磁暂态仿真中的3个关键点进行分析,包括复数信号的构造方法、移频变换的具体形式、移频仿真的模型及其特点。接着,对移频电磁暂态仿真技术应用的研究现状进行了介绍。最后,讨论了现有移频电磁暂态仿真中存在的部分关键问题。