• 2017年第45卷第12期文章目次
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    • >理论分析
    • 配电自动化终端布点优化的动态规划研究

      2017, 45(12):1-8. DOI: 10.7667/PSPC160977

      摘要 (5380) HTML (0) PDF 485.35 K (2516) 评论 (0) 收藏

      摘要:提高配电系统的供电可靠性是配电自动化系统建设的重要目标,但需考虑配电自动化设备的经济成本,且实际工程中通常是分阶段拨款。提出一种考虑供电可靠性和经济成本的配电自动化终端布点优化的动态规划方法,混合使用多种类型配电终端,在架空线安装故障指示器、电压时间型终端、电压电流型终端,在电缆线安装故障指示器、二遥终端和三遥终端,根据自动化终端类型确定故障影响模式。运用JAVA语言进行编程,实现从XML文件读取配网数据。以开关为边界划分配电网的区域节点,采用开源的图形库JGraphT存储配网拓扑信息。考虑故障停电情况,以用户年平均故障停电时间为评价供电可靠性的指标,分别建立以可靠性指标为优化目标和以投资总额为优化目标的配电自动化终端布点优化的动态规划模型。使用建模系统GAMS求解模型,得到配电终端布点优化结果。采用某地区区域配电网自动化终端布点规划作为算例验证,结果显示了该方法的可行性与优越性,为类似实际工程提供借鉴与依据。

    • 考虑多种影响因素的电网频率概率分布研究

      2017, 45(12):9-15. DOI: 10.7667/PSPC160897

      摘要 (5421) HTML (0) PDF 1021.22 K (2294) 评论 (0) 收藏

      摘要:搭建了电网频率测量平台,分别在湖北和贵州两地测得电网频率数据。实测结果表明,这两地的电网频率分布形状相近,与现有研究得出的结论有一定差异。这种电网频率分布的成因主要是负荷波动带宽受限和AGC控制非线性。综合考虑了以上因素,通过仿真得出了与实测结果相符合的电网频率分布。最后讨论了CPS应用条件,得出大样本抽样是CPS2应用条件的结论,即计算CPS2的时间应足够长。

    • 华东电网多直流同时换相失败仿真分析

      2017, 45(12):16-21. DOI: 10.7667/PSPC160910

      摘要 (6276) HTML (0) PDF 790.85 K (2648) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着馈入华东电网直流条数及输送容量的不断增加,交流系统故障引起的多直流同时换相失败稳定性问题日益突出。采用PSD-BPA暂态稳定仿真程序,对2016年华东电网丰大运行方式下的多直流同时换相失败问题进行了仿真分析。结果表明:上海地区及上海—江苏、上海—浙江联络线附近多数500 kV线路发生三相短路故障均会引起八回直流全部发生换相失败。多直流同时换相失败会影响受端系统稳定运行,但一般不会造成系统失稳,影响程度与等效换相失败时间有关。等效换相失败时间和负荷模型会对换相失败恢复过程中的换流母线电压造成影响。

    • 解列后局部电网功角首摆失稳问题研究

      2017, 45(12):22-28. DOI: 10.7667/PSPC160908

      摘要 (4504) HTML (0) PDF 1.19 M (2497) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于EEAC理论,研究解列后局部电网功角首摆失稳问题。构建三区域互联电网,形成局部电网解列后等值模型。针对无故障解列和故障后解列两种情况,分析解列前后局部电网的等值单机无穷大母线(OMIB)系统的功角-功率特性曲线变化特点。结合解列后局部电网首摆功角稳定裕度计算,从对OMIB系统解列时刻的相对动能、解列扰动后的首摆加速面积以及最大减速面积的影响方面。分析影响首摆稳定性的因素。最后,基于电力系统安全稳定量化分析与优化决策软件FASTEST,在等值电网和实际大电网进行仿真验证。研究结论有助于采取有针对性的防控措施以提高解列后局部电网安全稳定水平。

    • 不同负载电流下变压器表面三维振动信号特征分析

      2017, 45(12):29-34. DOI: 10.7667/PSPC160883

      摘要 (4056) HTML (0) PDF 943.39 K (2103) 评论 (0) 收藏

      摘要:变压器表面振动信号与绕组及铁芯运行状态密切相关。采集正常运行中变压器表面三维振动信号,结合负载电流和运行电压数据,分析总结不同方向变压器表面振动信号的时域峰值特征和频域能量特征。提出能量—电流灵敏度指标EC-S,用于定量描述变压器表面振动信号各频点能量受负载电流变化的影响,基于该指标分析了可表征变压器绕组振动状态的特征频点。结果表明同一位置不同方向的变压器表面振动信号差异显著,三维振动信号较单一方向振动信号能更全面地反映变压器绕组振动变化。

    • 含抽水蓄能的风水火联合机组组合研究

      2017, 45(12):35-43. DOI: 10.7667/PSPC160884

      摘要 (4681) HTML (0) PDF 637.58 K (3096) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对含抽水蓄能和风电系统,基于风电功率概率分布特性,并结合火电机组和抽水蓄能运行特性的差异,提出了一种新的抽水蓄能和风电合作方式。其核心是对火电机组和抽水蓄能在应对风电不确定性过程中承担的作用进行区分,通过抽水蓄能和风电的合作应对风电预测误差中出现的概率较小、幅值较大的部分。常规的风电波动仍由火电机组应对,以节省抽水蓄能有限的调节资源,提高火电机组备用响应有效性。在此基础上,将抽水蓄能和风电合作纳入到机组组合决策中,建立了含抽水蓄能的风水火联合机组组合模型。并通过26节点地区电网验证了该模型在减少火电机组启停,提高系统消纳风电能力方面的有效性。

    • >应用研究
    • 电力机车变压器和应涌流产生机理与影响因素

      2017, 45(12):44-52. DOI: 10.7667/PSPC160832

      摘要 (4891) HTML (0) PDF 1.89 M (2253) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究电气化铁道电力机车变压器和应涌流产生机理,建立了牵引供电系统、合闸电力机车以及运行电力机车的数学模型,利用Laplace变换求解出机车变压器磁链的解析解。通过搭建车网仿真平台分析了合闸变压器和运行变压器的磁链变化过程以及多种条件下和应涌流的变化规律,得到了影响和应涌流变化的关键因素,并分析了励磁涌流以及和应涌流对牵引网电压的影响。分析结果表明了合闸电力机车的励磁涌流会造成运行电力机车出现和应涌流现象,并造成牵引网电压发生严重跌落和畸变,为车网系统出现的异常跳闸现象提供参考。

    • 全风况下双馈风机参与调频的协调控制策略研究

      2017, 45(12):53-59. DOI: 10.7667/PSPC160983

      摘要 (5697) HTML (0) PDF 949.83 K (1997) 评论 (0) 收藏

      摘要:双馈风机的转子转速与系统频率相互解耦,风电大规模并网将导致系统调频能力下降,调频成本增加。为了结合附加惯性控制、超速控制和桨距角控制三种调频措施的优点,使双馈风机在全风况条件下具备一次调频能力,提出在最大功率追踪区采用附加惯性与超速控制相结合;而在恒转速和恒功率区则采用附加惯性与桨距角控制的协调控制策略。针对风能利用系数与桨距角和叶尖速比的复杂非线性数学关系,在传统桨距角控制策略基础上通过增加补偿桨距角和频率响应环节,简化了桨距角控制参与系统一次调频的控制策略。最后通过仿真验证了所提控制策略的有效性。

    • 考虑主动管理措施的配电网无功补偿双层优化配置

      2017, 45(12):60-66. DOI: 10.7667/PSPC160923

      摘要 (5392) HTML (0) PDF 1.10 M (2148) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了适应未来大量分布式电源(DG)并网及自动化水平显著提高的主动配电网发展,在规划阶段应该考虑主动管理措施,优化系统运行方式。同时,现有的无功补偿规划研究忽略了DG及负荷的不确定性。为此,计及间歇性DG及负荷的不确定性,提出主动配电网无功补偿双层优化配置模型。上层规划以无功补偿电容器的投资成本、网络损耗费用综合最优为目标函数,下层规划在此基础上考虑调节无功补偿容量及调节有载变压器抽头两种主动管理措施,对每个场景进行优化。采用K-均值聚类法对场景进行缩减,结合和声搜索算法和粒子群算法联合求解模型。通过IEEE33节点算例进行仿真计算,验证所提模型和方法的正确性。

    • 无换流变MMC-HVDC的零序电流影响机理分析与抑制

      2017, 45(12):67-73. DOI: 10.7667/PSPC160903

      摘要 (5875) HTML (0) PDF 892.44 K (2107) 评论 (0) 收藏

      摘要:在交流电网发生不对称故障条件下,存在零序大电流由无换流变MMC-HVDC系统在互联的交流电网之间流动,对MMC-HVDC系统和交流电网都造成恶劣影响。根据MMC的平均值数学模型,化简得到MMC-HVDC系统的零序等值网络,推导出零序电压电流关系式,从而解释了零序电流影响机理。采用基于PR环节的附加零序电流控制器,能够有效抑制零序电流,增强无换流变MMC-HVDC系统的故障穿越能力。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了上述理论分析的正确性和附加零序电流控制器的有效性。

    • 适用于高频连接方式的直流配电系统分层逻辑控制

      2017, 45(12):74-81. DOI: 10.7667/PSPC160950

      摘要 (5527) HTML (0) PDF 1.56 M (2341) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于模块化的高频隔离功率变换系统为基础,搭建了含有光储系统和工频负载的直流配电系统实验模型。设计了实验模型的3种运行模式,并通过对系统电压、功率关系及各并网接口模块工作特性的分析,提出一种以直流母线电压为主要控制量的分层逻辑控制系统。分层逻辑控制系统分为数据采集、模式识别、逻辑组合和指令执行4个控制层,各层间无需互联通信,通过各并网接口模块所离散出的12个子控制器,以就地控制方式保证系统功率平衡、电压稳定及各接口模块间的协调配合。最后通过Matlab/Simulink仿真实验,验证了所提出的控制策略在直流配电系统运行控制中的正确性和有效性。

    • 抗时延抖动的线路纵差保护分组传输通道配置参数影响分析

      2017, 45(12):82-87. DOI: 10.7667/PSPC160972

      摘要 (5539) HTML (0) PDF 2.45 M (2415) 评论 (0) 收藏

      摘要:分组传送网承载电力通信时分复用业务存在随机时延抖动,严重的随机时延抖动会影响线路纵差保护数据的实时性,进而威胁电网安全。在全面分析分组传送网调度机制和时延抖动原理的基础上,建立了分组传送端到端随机时延抖动的数学模型。数值仿真研究了分组封装尺寸、背景流量、网络节点数和节点吞吐量对随机时延抖动的影响。结果表明,合理设置这几个参数可以有效降低随机时延抖动,提升网络性能。研究成果对线路纵差保护数据分组传输通道的配置具有工程参考价值。

    • 电动汽车充电桩选址定容方法

      2017, 45(12):88-93. DOI: 10.7667/PSPC160958

      摘要 (7732) HTML (0) PDF 1.01 M (3901) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种考虑不同类型充电桩之间相互补充的规划方法,分别对住宅区内充电桩与公共充电桩进行分析。在确定住宅区内充电桩数量的基础上,从计及电动汽车分布不平衡的充电需求确定、考虑充电距离最小的公共充电桩位置规划和计及电动汽车多日一充的充电桩容量确定三方面依次对社会公共充电桩规划进行分析,从而确定了区域内整体充电桩规划流程。最后通过对涿州市高铁新城的充电桩设施进行规划,说明了该规划方法的可行性。对比目前的其他规划方法,该方法从最开始的充电需求确定到整体的规划流程都更多地考虑了充电桩使用中的实际情景,因此规划结果也能加贴合实际。

    • 一种大电源接入电网接入点选取合理性的评估方法

      2017, 45(12):94-100. DOI: 10.7667/PSPC160891

      摘要 (4953) HTML (0) PDF 528.03 K (1846) 评论 (0) 收藏

      摘要:合理确定大电源接入点对于分层分区、合理化电网结构具有重要意义。为此,研究了基于综合权重的改进灰色关联分析法对大电源接入点选取合理性进行评估的方法。该评估方法选取短路电流、潮流分布、网损、稳定性、N-1故障校验结果作为综合评价的指标,并且采用整体短路电流水平、潮流熵、网损、V-Q灵敏度、N-1故障过负荷线路条数来定量描述上述评价指标。为避免单一赋权法的局限性,首先采用组合赋权法确定各指标的综合权重,然后利用基于综合权重的改进灰色关联分析法对大电源接入点选取方案进行综合评估,最后利用PSD电力系统分析软件进行仿真。仿真算例验证了该方法的有效性和可行性。

    • 基于0-1整数规划算法的PMU量测点优化配置新方法

      2017, 45(12):101-106. DOI: 10.7667/PSPC160911

      摘要 (5918) HTML (0) PDF 483.81 K (2172) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高同步相量测量装置的优化配置速度,提出了基于0-1整数规划算法的PMU量测点优化配置方法。在0-1整数规划算法的基础上,根据节点的可观测性建立数学模型,考虑节点间的相互关系构建邻接矩阵并进行分析,求解量测点模型获得量测配置优化位置。对IEEE-14和IEEE-18节点系统进行实验仿真,并利用Lingo工具验证所提0-1整数规划算法,获取PMU优化位置和速度。该算法与未改进的0-1整数规划算法相对比,结果表明,该方法减少了变量数目,简化了约束条件,减少了迭代次数,提高了收敛速度,验证了所提方法的有效性和实用性。

    • 变压器励磁涌流中的信息熵识别

      2017, 45(12):107-111. DOI: 10.7667/PSPC160917

      摘要 (4358) HTML (0) PDF 378.60 K (1906) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对励磁涌流具有间断角的尖顶波和故障电流以正弦波为主,充分利用两种不同波形下具有不同的电流能量熵值,提出了基于信息熵的变压器励磁涌流识别方法。该方法对变压器电流离散采样后进行差分滤波,设置启动电流后计算电流能量熵,通过自适应阈值有效地识别是否发生励磁涌流。仿真结果表明,该方法不仅能有效地区分故障电流和励磁涌流,而且可以进一步判别电流的饱和程度。

    • >设计开发
    • 配网用户用电特性市场分析预测应用系统方案设计

      2017, 45(12):112-120. DOI: 10.7667/PSPC160805

      摘要 (5064) HTML (0) PDF 1.25 M (2414) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于大数据平台模式下建立科学合理的电量分析预测管理办法及分析预测模型具有重要意义。基于此,设计一种基于用电分析的配网用户用电特性市场分析预测应用系统方案。给出了系统总体方案设计,包括系统总体架构、技术平台架构和大数据分析方法。其次,重点对系统功能架构、源数据平台层、大数据计算平台、系统接口和安全管理进行了方案设计,给出了设计应遵循的原则和技术实现方式。最后,应用系统设计方案中的电力相似月法模型,以广东某市2000~2008年历史用电量数据为基础,进行了实例分析。所设计的应用系统方案,具备对用电市场数据进行深入分析、挖掘的能力,科学预测的能力及提高全局用电市场分析的管理能力,为用电市场的营销服务策略制定提供支撑与保证。

    • >工程应用
    • 基于数值天气预报的输电线路风偏闪络预警方法

      2017, 45(12):121-127. DOI: 10.7667/PSPC160840

      摘要 (4855) HTML (0) PDF 885.09 K (2334) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有输电线路风偏预警一般是采用在线监测装置实现,且没有对风偏后空气间隙的闪络风险进行有效评估,导致工程上适用性不强、预警效果不理想等问题。利用传统的风偏研究成果,提出了一种基于数值天气预报的输电线路风偏闪络预警方法。首先,采用反距离加权的插值算法进行格点预报风速映射处理,并依据风向与线路走向的夹角完成垂直于线路风速分量的计算。然后,以典型的酒杯塔为例,运用刚体直棒法计算线路与杆塔的最小空气间隙。最后,对间隙击穿电压进行空气密度、湿度、降水量的修正,得到预报天气条件下的闪络电压值,并与系统运行电压进行对比完成风偏闪络预警。该方法可为安装在线装置困难而又处于强风区的重要输电线路提供一种可行、有效的风偏闪络风险管控手段,对电网防风减灾工作具有重要的实用意义。

    • 基于RTDS的高压直流控制系统锁相环仿真研究

      2017, 45(12):128-132. DOI: 10.7667/PSPC162005

      摘要 (5555) HTML (0) PDF 1.84 M (2658) 评论 (0) 收藏

      摘要:在基于实时数字仿真器(Real-time digital simulator, RTDS)所建立的特高压直流输电系统实时仿真平台中,常规锁相环技术无法实现换流阀触发脉冲的精确控制,不利于实际直流工程的故障重现。基于系统正序分量的瞬时锁相环控制原理,提出了一种高精度锁相环的建模方法,实现了电网系统频率的高精确跟踪测量。在RTDS仿真平台上搭建完整的云广特高压直流工程的控制系统仿真模型,并结合实际工程的运行工况设计仿真试验算例。试验结果表明,仿真波形与实际工程的录波取得了高度一致性,该仿真建模方法是有效可行的。

    • 基于基波检测原理的配电台区有源补偿装置研究与应用

      2017, 45(12):133-139. DOI: 10.7667/PSPC160904

      摘要 (4694) HTML (0) PDF 1.02 M (2004) 评论 (0) 收藏

      摘要:主要介绍了应用于低压配电网三相四线系统的配电网有源电力电子补偿装置,分析了直接检测基波有功电流分量的基本原理。利用此种控制方式的配电网有源补偿装置在谐波、无功方面的补偿特性,尤其在配电台区负荷不平衡情况下,通过在Matlab/Simulink环境下仿真,证明此种配电网有源补偿装置检测控制方法的可行性和对三相负载不平衡情况下的良好补偿特性。最后通过开发样机证明了此种理论在补偿配电台区无功及三相电流不平衡情况下的有效性。

    • 基于模糊FMEA分析的系统自动故障诊断方法

      2017, 45(12):140-145. DOI: 10.7667/PSPC160837

      摘要 (6250) HTML (0) PDF 792.40 K (2223) 评论 (0) 收藏

      摘要:在缺乏历史数据统计的情况下,传统系统故障诊断方法无法进行自动诊断。对此提出了一套基于模糊FMEA分析的系统故障自动诊断的方法。该方法结合故障模式、影响及危害分析诊断模型,实现了基于不同观测数据的故障诊断,并在计算风险优先数(RPN)时引入模糊理论建模,通过灰色关联理论解模糊集得出故障危害程度的模糊风险优先数(FRPN),达到了在缺乏统计数据的情况下将专家经验融入评价模型的目的。以计量自动化系统故障(异常)智能化自诊断系统作为分析案例,通过对比仿真计算与实际运行一年的风险优先数验证了方法的可行性。

    • >综述
    • 含分布式电源的配电网保护改进方案综述

      2017, 45(12):146-154. DOI: 10.7667/PSPC160926

      摘要 (5730) HTML (0) PDF 404.21 K (2222) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于分布式电源(Distributed Generation,DG)的接入,配电网原有保护的动作特性发生了变化,原有保护很难继续适用于含DG的配电网。为了保障配电网的供电可靠性,充分发挥DG的潜力,有必要对含DG的配网保护方案进行研究。在简略分析DG接入配网后对原有保护影响的基础上,对含DG的配网保护改进方案进行了全面地综述研究,并对其进行分类,主要包括限制DG的准入容量、改进的自适应保护方案、基于通信技术的故障定位、孤岛检测和孤岛划分。分析了各改进保护方案的原理和特点,说明了其优缺点,最终指出了含DG的配网保护发展方向,对含DG的配网保护的研究有一定参考价值。

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