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2017, 45(9):1-8. DOI: 10.7667/PSPC160704
摘要:分布式光伏电源由于自身特点及其出力会随环境因素变化,接入后容易造成电网的电能质量越限。将在分布式光伏发电接入配电网的规划阶段考虑电能质量问题,提出一种考虑电能质量问题的分布式光伏发电的规划方法。在确定基于最大接入容量的光伏电源优化配置的接入方案后,取接入点的电流总谐波畸变率、电压偏差和电压波动作为表征配电网电能质量的特征量,用数据包络分析的方法评估接入点的电能质量,对不符合电能质量标准的接入点给出修正方案。最后得到一种电能质量水平达标的分布式光伏发电的规划方案,并在算例中结果验证了所提方法的有效性。
2017, 45(9):9-17. DOI: 10.7667/PSPC161641
摘要:在间歇性接地故障全过程中,各种故障特征的强弱随时间推移而变化,提出综合利用故障全过程信息的选线方法。通过对接地故障全过程进行分阶段处理,分别利用特征频带暂态能量特征量和零序有功功率稳态特征量进行计算,从而实现对接地故障全过程中暂态与稳态特征的充分利用,提高单一选线方法的准确性和灵敏性。其中,在具体分析相控式消弧线圈输出电流高频特性的基础上,提出能有效消除其高频分量影响的特征频带暂态能量幅值判据。仿真结果表明,所提选线方法对于相控式消弧线圈接地系统中所发生的含间歇性接地故障在内的各类接地故障均能实现其可靠的故障选线。
2017, 45(9):18-25. DOI: 10.7667/PSPC160661
摘要:为了解决风电机组运行状态及故障诊断中外界环境因素对出力情况的影响,引入风电机组出力相关性信息,对机组运行状态进行判别。实现了在不增加传感器和测点的情况下,提高判别机组非健康状态或故障状态的可靠性。将相关性分析与模糊故障Petri网相结合,以此判别风电机组的运行性能并诊断故障。采用风场实际数据的验算结果表明了该方法的有效性。
于芃 , 张用 , 孙辉 , 刘兴华 , 赵鹏 , 程艳 , 孙树敏 , 李广磊 , 曲玉瑶 , 王瑞琪
2017, 45(9):26-34. DOI: 10.7667/PSPC160692
摘要:微电网是促进分布式电源与可再生能源大规模接入电网的有效手段。针对微电网模块化接入及与大电网友好互动的设计运行需求,提出一种利用背靠背变流器对交直流混合微电网进行模块化封装组网拓扑,并研究了该拓扑多目标、多状态运行控制策略。通过合理设计蓄电池-超级电容器混合储能系统结构及在微电网中接入位置,蓄电池和超级电容器可发挥各自优势为微电网多模态运行提供快速功率/能量支撑。仿真分析表明,所提出的模块化微电网组网拓扑及其运行控制方式是切实可行的,不仅使得并网/孤岛双模式无缝切换成为微电网自然属性,同时还可实现微电网整体有功/无功精确调度,使得微电网成为多特性电源/负荷模块与大电网进行“友好”功率交互。
2017, 45(9):35-40. DOI: 10.7667/PSPC161504
摘要:发电机定子绕组单相接地故障定位能扩展目前定子接地保护的功能,为快速检修故障提供依据。分析了大型汽轮发电机的电动势分布特征,推导了定子绕组电势与故障位置的关系,给出了新的定子绕组电势表达式。分析了定子绕组单相接地故障时零序电压、三相电压的幅值变化特征,推导了三相电压幅值变化与故障位置和接地电阻的关系。在此基础上,提出了一种综合利用零序电压和三相电压幅值特征的定子绕组单相接地故障定位新原理。理论分析和仿真计算表明:应用本方法能可靠识别故障位置,且该方法不受中性点接地方式的影响。该方案仅需要零序电压和机端三相电压,简单易行,不需增加额外设备,适用于高阻接地故障,仿真数据验证了算法的可行性。
2017, 45(9):41-47. DOI: 10.7667/PSPC160588
摘要:以谐波电压或谐波电流为依据的现有谐波贡献度评估指标对电网侧和用户侧阻抗参数敏感,对特定情况有效,但普适性不强。针对这一问题,从电力系统是电能量转换和传输系统的实质出发,研究电压或电流畸变条件下电功率流的物理机制。基于坡印廷矢量分析法,比较现有不同畸变功率的定义,提出一种基于非基波视在功率的多谐波源贡献度量化指标,并结合电流矢量法进行了求解算法研究。通过理论仿真和实验测试,并与传统的电压、电流指标评估结果进行比较,证明了所提贡献度评估指标的合理性和可行性。
林雪华 , 洪国巍 , 郭琦 , 李岩 , 谢国超 , 刘崇茹
2017, 45(9):48-55. DOI: 10.7667/PSPC160656
摘要:在模块化多电平换流器中,控制系统性能对控制器参数依赖性很强。选择合适的控制参数需要大量的调试,严重影响了系统控制器的设计效率。首先分析了模块化多电平换流器控制策略,对控制系统进行了模块化划分。为了适应模块化多电平换流器控制参数优化,加入状态评估来动态适应运动参数,以改进多目标粒子群算法。将优化算法与电磁暂态仿真程序结合,利用电磁暂态仿真软件计算适应值。实现了Matlab优化程序调用PSCAD,仿真结果验证了该方法在模块化多电平换流器控制参数优化中的有效性。
2017, 45(9):56-62. DOI: 10.7667/PSPC160634
摘要:针对现有的电力系统谐波信号检测方法精度不高的问题,提出一种基于自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN)和Teager能量算子的谐波检测新方法。首先利用CEEMDAN对谐波信号进行分解,获得不同局部特征时间尺度的固有模态函数(IMF)分量。其次,通过改进的EEMD去噪方法和相关性判据方法分别去除噪声分量和虚假分量得到真实的谐波分量。最后利用Teager能量算子计算出谐波分量的瞬时幅值和瞬时频率,可以准确地获得谐波信号的能量谱信息。该方法充分利用了CEEMDAN的局部自适应性与Teager能量算子的快速响应特点,通过EMD、EEMD和CEEMDAN分别与Teager能量算子相结合的方法进行谐波检测。对比检测结果不仅表明了该方法具有较高的检测精度,而且验证了所提方法的可行性和有效性。
2017, 45(9):63-70. DOI: 10.7667/PSPC160639
摘要:提出了一种新的适用于电力系统机电暂态仿真的并网光伏发电系统模型。从光伏发电系统稳态潮流模型出发,兼顾电力系统机电暂态仿真要求和现有光伏电磁暂态模型建模特点,将光伏输出的功率近似解耦,用滤波电路两端的电压相角差、逆变器调制比分别计算并网有功、无功输出,模拟光伏发电系统在稳态和暂态过程中的内外部特性。在电力系统综合分析程序(Power System Analysis Software Package, PSASP)的UD模块中建立模型,通过在光照、电网故障扰动情况下的仿真结果和PSASP自带光伏模型的结果进行对比,验证所建模型的正确性。该模型不但考虑了无功控制,还具有封装性好、计算速度快等优点,对大型光伏接入发电系统的暂态稳定分析具有较好的适应性,可以在大规模光伏并网的相关研究方面提供有效的支持与借鉴。
2017, 45(9):71-79. DOI: 10.7667/PSPC160673
摘要:为了有效防止变压器区外故障电流互感器(CT)饱和引起的差动保护误动以及区内故障CT饱和引起保护拒动,提出了一种基于改进经验模态分解(EMD)和改进灰色相关度的防止变压器差动保护误动的新方法。该方法主要利用了区内、区外故障时差流波形存在差异这一特点,只需定位故障发生时刻与第一个差流极值点出现时刻,将两时刻之间的差流波形进行关于坐标原点的对称变换,得到新的差流波形。之后将新的差流波形与正弦“小波”信号叠加得到合成波形,对合成波形进行改进EMD获得其第一个本征模态函数(IMF1),然后求取合成波形与其IMF1的改进灰色相关度。由于该方法仅需提取故障发生时刻与第一个差流极值点出现时刻的差流波形,且区内、外故障时的改进灰色相关度数值相差甚远,因此该方法能够保证快速、准确地对变压器区内、外故障做出识别,从而保证区外故障CT达饱和时保护不误动;区内故障时CT达饱和时,保护不拒动。PSCAD及Matlab仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。
2017, 45(9):80-87. DOI: 10.7667/PSPC160539
摘要:大电网平台的建立为实现能源资源跨区域跨省(市)的优化配置提供了条件。在受端实际分电方案制定过程中,往往将各条跨区输电线路分别考虑。在此背景下,首先,建立了跨区直流消纳模型。然后,提出了最大受电公平性指标用以评判消纳方案的优劣,该指标由消纳区外直流电力最大的跨区直流电力分配函数和受端区域各省之间火电替代容量偏差比变化量标准差最小的火电利益公平性函数共同组成。最后,提出基于图论最短路问题的改进分电路径确定方法,并结合半正定规划进行求解。通过实际算例说明所提出模型方法的有效性和可行性。
2017, 45(9):88-94. DOI: 10.7667/PSPC160636
摘要:储能具有削峰填谷、改善电压质量等作用,在配电网中具有极其重要的地位。研究制定蓄电池储能系统运行策略,并用其指导配电网中储能配置问题。以综合经济效益最大为上层规划目标函数,储能配置容量为控制变量,考虑了储能投资成本、运行维护成本、节约电能损耗收入和储能低储高放套利收入等因素。采用启发式数学方法,以分布式电源出力与电网负荷叠加后的等效负荷曲线为基础,根据一定指标提出一种考虑分时电价的蓄电池储能系统充放电策略,并作为下层规划部分,建立二层规划模型。利用嵌入启发式方法的遗传算法对该模型进行求解。用修改的IEEE33节点系统进行分析,验证了所建模型的有效性,并将提出的储能充放电策略与现有的典型充放电策略对比,说明了所提策略的优越性。
邓茂军 , 樊占峰 , 倪传坤 , 郝宝欣 , 马和科 , 姚东晓 , 黄继东
2017, 45(9):95-100. DOI: 10.7667/PSPC162021
摘要:提出了一种适合就地化变压器保护的有主分布式环形网络及其同步方案,按断路器配置保护子机,变压器本体子机兼作保护主机,直接采用常规采样、常规跳闸模式,对外连接全部采用预制的航空插头。主变本体子机利用IEEE 1588网络对时协议实现各侧子机模拟量的同步采集,各侧子机采样数据发送到主变本体子机,由主变本体子机完成全部保护及MMS通信等功能。保护动作后,主变本体子机发出GOOSE跳闸命令,各侧子机收到GOOSE命令后跳开本侧开关。此方案可以使110 kV及以上电压等级变电站所有保护装置满足就地化安装的要求,取消保护小室,减少新建变电站占地面积。
2017, 45(9):101-107. DOI: 10.7667/PSPC160721
摘要:变压器油中溶解气体在线监测的关键是气体检测的传感器技术,如何准确测量、分析油中二氧化碳气体的含量是这一技术的难点。为解决这一难题,设计了一种基于矩形窗时域滤波算法的热导检测系统。该系统采用新型热导传感器TCS208F,针对其输出信号小,采集分析难度大的问题,采用模拟滤波和数字滤波相结合的方法,完成热导检测系统的软硬件优化设计,实现二氧化碳气体微弱信号的采集与分析。该方法有效地抑制了各种类型的噪声干扰,提高了系统测量的精度与灵敏度,实现了微量气体浓度的准确测量,克服了传统气体热导检测的缺点。
黄继东 , 樊占峰 , 李宝伟 , 刘孝刚 , 邓茂军 , 侯元文 , 张宇迪 , 黄新月
2017, 45(9):113-118. DOI: 10.7667/PSPC161794
摘要:介绍了国家电网推出高压电网继电保护装置标准化设计规范的初衷,分析了因标准化设计而衍生的选配功能。介绍了目前广泛采用的基于离线文件管理的选配功能方案设计,提出了该方案在应用于就地化保护时所带来的工程应用和管理方面的新问题。给出了基于远程定值整定模式的在线定制式选配功能实现方案,并结合保护装置的具体设计分别从人机交互模块定制、保护功能模块定制、通信建模定制、数据与量值的定制、在线重构过程中的特殊处理等几个方面对在线定制系统的功能设计进行了详细论述。最后论述了在线定制式选配系统相对于离线式配置文件在测试和管理方面的优势,并给出了该定制系统具体的测试方案。
李兴 , 杨智斌 , 颜远 , 徐攀腾 , 林舜江 , 梁梓均 , 陈灿旭
2017, 45(9):119-125. DOI: 10.7667/PSPC161752
摘要:交直流互联系统中各个直流输电通道在输送大量电能的同时,也会产生很大的电能损耗。通过协调优化多回超/特高压直流输电系统的电压无功控制措施,能够有效地降低整个交直流系统运行的损耗电量。提出一种考虑换流站详细损耗特性的交直流系统多目标无功优化控制方法,以包括换流站内部各主要设备损耗的整个交直流输电系统总网损和所有关键节点电压偏差平方和的最小化为目标,建立交直流互联系统的多目标无功优化控制模型。提出一种自适应加权和算法,结合GAMS/CONOPT解法器求解得到多目标优化问题的均匀分布的帕累托最优解集。并根据各个最优解的模糊隶属度和熵权信息从帕累托前沿曲线中确定出折中最优解,作为多目标无功优化控制方案。通过对某个6056节点交直流互联系统的计算表明,所提出的算法求得的帕累托最优解集分布均匀,且所获得的多目标无功优化控制方案能够有效降低换流站运行损耗,提高关键节点的电压质量。
2017, 45(9):126-132. DOI: 10.7667/PSPC160674
摘要:为了提高可再生能源利用效率以及土地资源利用率,研究了风电和光伏同场互补共建的容量匹配问题。分析影响光伏增建容量的相关因素,在此基础上建立了反映风电与光伏同场共建互补发电效益与相关约束的指标,并给出增建光伏容量的计算方法及流程。所提方法计及了风光互补发电特性、功率外送限制等运行约束,同时也考虑了光照强度、已建风场设施遮挡阴影等因素对增建光伏容量的影响,方法具有较强的工程实用性。以甘肃某实际风场为例,运用Sunlight和PVsyst仿真软件进行测算,并对风电光伏同场发电的经济效益和相关指标进行分析。仿真结果验证了所提配置方法的合理性和实用性。
2017, 45(9):133-137. DOI: 10.7667/PSPC160631
摘要:随着主干网架不断加强,尤其是特高压变电站的接入,京津及冀北电网500 kV短路电流日益攀升。针对特高压变电站接入引起的500 kV短路电流超标问题,采用短路点自阻抗模型分析特高压站及周边500 kV站的500 kV短路电流构成要素及超标机理,进而根据影响短路电流的主要因素选取有效的限流措施。最后通过对实际电网的短路电流计算分析进行了论证。
黄宗宏 , 王诚良 , 赵利军 , 屈高强 , 田星 , 党东升
2017, 45(9):138-143. DOI: 10.7667/PSPC160671
摘要:在中国经济进入中低速增长的新常态和国家加大产业结构调整、节能减排政策力度的背景下,高载能产业发展态势逐年疲软。此外,由于高载能产业用能成本占比较大,未来电力市场电价的波动存在不确定性,也会在一定程度上影响高载能产业的发展,从而对地区负荷的稳定和发展造成影响。根据高载能产业的成本构成,应用多因素敏感度分析法建立了企业电价承受能力测算模型。结合现阶段高载能行业所面临的市场环境,对其电价承受能力进行分析,并指出未来电力市场电价的波动是对地区用电市场发展一个重大考验。
2017, 45(9):144-154. DOI: 10.7667/PSPC160624
摘要:微电网是由分布式电源、储能装置和负荷等组成的统一整体,随着分布式电源渗透率的不断提高,微电网的应用越发广泛。在实际运行中,微电网中通常会出现并联逆变器功率分配不均、谐波污染、串并联谐振、故障电流和励磁涌流过大等问题。虚拟阻抗技术能够改变并网逆变器的阻抗特性,对于上述问题的解决效果颇佳,而且实现简单,因此具有广泛的应用前景。全面综述了虚拟阻抗的应用场景和相应的实现方法,并结合自适应虚拟阻抗这一现阶段的研究热点,探讨了未来的研究趋势和可能遇到的关键问题。