• 2021年第40卷第2期文章目次
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    • >高比例可再生能源电力系统分析与调控专题
    • 高比例可再生能源电力系统分析与调控

      2021, 40(2):1-1.

      摘要 (850) HTML (629) PDF 869.67 K (948) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 集中式光伏电站汇集系统故障分析与保护方案

      2021, 40(2):2-10. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.001

      摘要 (811) HTML (674) PDF 6.13 M (1059) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决现有集中式光伏电站阶段式电流保护存在的拒动或误动问题,文中建立了集中式光伏电站升压入网仿真模型,结合逆变器的控制目标及光伏自身的输出特性,推导光伏侧提供的稳态短路电流解析表达式。在此基础上,逐一分析架空线路、汇集电缆、集电线路发生故障时,传统故障分析与保护方案的适应性。针对架空线路故障时原后备保护不足的问题,提出下游汇集站侧距离保护代替原阶段式电流保护的方案;对现有保护方案难以区分集电线路故障与汇集电缆故障的问题,提出基于熔断器配合的反时限保护方案。PSCAD仿真结果表明,所提保护方案对常见故障类型均能可靠动作。

    • 考虑输出功率相关性的光伏电站典型场景生成方法研究

      2021, 40(2):11-17, 25. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.002

      摘要 (702) HTML (676) PDF 6.37 M (1041) 评论 (0) 收藏

      摘要:含光伏的传统概率潮流计算常使用Beta、Weibull等分布模型,但这些模型难以精确体现不同场景下输出功率特性的变化。针对此问题,文中提出一种光伏输出功率多场景生成方法。该方法将多个光伏电站输出功率的相关性以及相关性跟随外界条件的变化纳入考量范围,可实现多个光伏电站输出功率的精确建模。首先,对光伏电站历史输出功率数据进行基于密度中心的聚类处理,产生的多个聚类中心作为输出功率场景;其次,对不同场景进行核密度估计,建立Copula函数以描述多个输出功率的概率分布;然后,对生成的多场景概率分布模型进行拉丁超立方采样,利用生成的样本进行概率潮流计算,评估含光伏的配电网运行状态;最后,分析算法的稳定性,讨论采样规模对计算结果的影响。结果表明,文中提出的多场景生成方法有助于提升光伏输出功率的建模精度和概率潮流计算精度。

    • 高比例光伏与配电网超高次谐波交互影响研究

      2021, 40(2):18-25. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.003

      摘要 (687) HTML (863) PDF 5.68 M (967) 评论 (0) 收藏

      摘要:高比例光伏并网显著增加了配电网超高次谐波含量,高比例光伏与配电网之间的交互影响相较于单台光伏并网更加复杂,电网安全运行稳定性降低。为揭示高比例光伏并网下的超高次谐波特性,文中对高比例光伏并网与配电网超高次谐波交互影响进行了分析。首先,针对高比例光伏接入配电网的超高次谐波传播特点进行理论研究,并综合电网背景谐波、光伏控制电路影响建立可准确反映分布式光伏超高次谐波电流的动态数学模型。在此基础上,搭建PSCAD仿真模型,重点分析多台光伏逆变器间以及电网背景与光伏逆变器间的超高次谐波交互影响。最后,通过福建泉州某集中接入的屋顶光伏超高次谐波实测数据验证了分析结果的正确性。

    • 考虑风机排序的风电集群分层有功控制策略

      2021, 40(2):26-32, 85. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.004

      摘要 (583) HTML (689) PDF 6.00 M (973) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国风电的迅速发展,风电场有功调控趋于集群化。为合理调控风电集群有功功率、提高风电消纳量、减少风电机组调控次数,文中提出考虑风机排序控制的风电集群分层有功控制策略。根据风电场所在区域不同并结合超短期风电功率预测,将风电集群分为场群层、风电场层、机组层3个控制层。场群层和风电场层通过不同时间尺度的滚动优化提高风电消纳量;机组层通过选取影响风机调控能力的评价指标,结合熵值法与隶属度函数,计算并排序各机组调控能力评分,通过机组的排序控制减少风机调控次数。基于GAMS及Matlab平台对山西电网实际风电场数据进行分析,结果表明所提控制策略在提高风电消纳量的同时减少了风机调控次数。

    • 新能源全消纳并网友好型虚拟发电厂优化调度研究

      2021, 40(2):33-38. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.005

      摘要 (676) HTML (970) PDF 4.46 M (1000) 评论 (0) 收藏

      摘要:虚拟发电厂利用智能测量、网络通信、智能决策等先进技术,将分布式发电整合为一个整体向电网供电,有望成为大规模新能源电力接入的支撑框架。文中所构建的虚拟发电厂以其并网经济效益最大化为目标,同时考虑新能源出力的不确定性给电网带来的不利影响,通过引入波动因子参数和奖惩机制来限制其并网功率的波动性。在此基础上,以储能系统和可中断负荷为调度资源,对新能源发电进行全部消纳。最后,在相关约束条件限制下采用粒子群算法进行寻优。算例结果表明,该方法能在全部消纳新能源发电的基础上,有效抑制虚拟发电厂的并网功率波动性,极大提高了新能源接入的友好性。

    • 西北电网风电与光伏紧急功率控制系统设计

      2021, 40(2):39-45. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.006

      摘要 (627) HTML (950) PDF 6.13 M (1064) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国已形成新能源基地集群通过特高压直流群外送格局,新能源消纳受直流送电能力和新能源并网功率约束。为提高新能源消纳能力,区别于传统的馈线刚性切除控制,首先分析了利用新能源(风电、光伏)逆变器的快速控制特性,将新能源功率控制纳入电网紧急控制的必要性。新能源功率控制可有效降低冲击,提高控制精细水平,实现有功和无功解耦控制能力。其次针对新能源设备控制、通信现状和有功、无功控制能力,研究将新能源纳入紧急控制的通信时延和可控功率实时感知的技术需求,设计了系统架构,研究了适用场景,并提出了具体的实现方法及相应的控制策略。最后基于实际电网,仿真验证了所提控制架构和控制方法的有效性,其能够有效提高直流送电能力和新能源并网功率。

    • 计及综合因素的光伏接入配电网优选研究

      2021, 40(2):46-52. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.007

      摘要 (639) HTML (657) PDF 4.95 M (1074) 评论 (0) 收藏

      摘要:光伏的接入改变了配电网结构,突破了传统电源向配电网单相供电的格局,改变了系统潮流,从而不可避免地会对配电网的电压质量、经济指标和安全性能产生影响。针对光伏接入配电网可能带来的诸多影响,文中提出了一种基于交互式决策数学模型的多目标优化方法。首先,推导光伏在不同接入位置、不同接入容量、密集和分散接入时对台区电压、线路损耗和电压稳定性的变化规律;其次,建立了光伏接入的优选模型;最后,分析接入光伏对配电网关键指标的影响,求解出光伏接入的最优选方案。由德31德都北馈线的分析结果可知,该方法能为光伏发电项目的规划设计提供理论依据。

    • >专论与综述
    • 电网移相器RTDS建模及应用场景分析

      2021, 40(2):53-58. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.008

      摘要 (577) HTML (722) PDF 4.96 M (934) 评论 (0) 收藏

      摘要:电网移相器可以有效均衡电网潮流分布,提升供电能力。为掌握移相器参与电网潮流调节的暂态特性,文中首先分析了移相器的结构特点以及调节电网潮流的原理;然后,基于实时数字仿真平台建立了双芯对称型移相器的详细电磁暂态模型,分析了串、并联变压器在潮流控制中的具体作用,并分别在不同运行方式下研究了电网潮流分布情况以及移相器的暂态控制特性,结果表明,文中所建移相器模型可有效控制电网的潮流分布;最后,总结了移相器在电网中的典型应用场景,以实际电网为例,分析了移相器通过均衡线路潮流分布提升电网供电能力和清洁能源消纳能力的可行性,为潮流控制技术在我国电网中大规模推广应用提供借鉴。

    • 直流配电网电压控制技术综述

      2021, 40(2):59-67. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.009

      摘要 (882) HTML (871) PDF 7.21 M (929) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着分布式可再生能源的快速发展以及电动汽车、数据中心等大量直流负荷的普及,交流配电网的运行和管理受到了挑战。直流配电系统潮流灵活可控,可闭环运行,供电方式多样,具有更广阔的应用前景。但是,相比交流系统的控制,直流配电系统的控制更加复杂。直流电压作为衡量直流配电网有功功率平衡的唯一指标,其稳定控制对直流配电网的可靠运行至关重要。文中首先列举了直流配电网的典型拓扑结构和直流电压等级序列;然后,总结了直流配电网中关键设备电力电子变流器的控制技术;接着,梳理了直流配电网的传统电压控制策略,并对目前一些改进的直流电网电压控制策略进行了深入分析和总结。最后,指出了直流配电网电压控制需要重点关注和解决的问题,可为未来直流配电网直流电压控制的进一步研究提供思路和借鉴。

    • 电力系统硬件在环仿真应用的现状及展望

      2021, 40(2):68-74. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.010

      摘要 (621) HTML (753) PDF 6.29 M (944) 评论 (0) 收藏

      摘要:硬件在环仿真(HILS)是提升现代大电网系统仿真准确性、支撑开展高压直流/新能源等装置可靠性验证的有效手段。首先,在介绍HILS基本架构和优势的基础上阐述了HILS在提升电网一次系统仿真准确性、支撑电网二次控制系统测试验证方面的技术及应用现状;然后分析了电力系统HILS平台构建面临的挑战,提出可接入多异构数据模型的灵活架构技术、有限仿真资源下新能源场站等值和大型二次系统等效技术、控制对象接入的通用接口技术等技术方向;最后,从传统技术深化和与新技术融合发展2个角度探讨了电力系统HILS的未来发展趋势,以期对相关平台研发和仿真实验工作提供一定参考。

    • 永磁直驱风电机组低电压穿越研究综述

      2021, 40(2):75-85. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.011

      摘要 (523) HTML (659) PDF 9.26 M (783) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电的大规模发展使越来越多的永磁直驱风电机组接入电网,影响电网安全稳定运行,其中风电机组的低电压穿越(LVRT)问题是风电并网安全性方面的首要问题。文中首先基于传统风电场和其他新能源发电场LVRT策略的研究成果,结合永磁直驱风电机组特点,综述较为主流的适用于永磁直驱风电场的LVRT技术手段,为永磁直驱机型为主的风电场提供相应策略。然后,分析各个方法的应用场景与工作机理,比较不同方法的优势与不足,并针对不同方法的应用前景提出相应建议。最后,总结未来LVRT技术的发展方向,并指出当前风电场大规模并网仍需解决的经济技术难题,为进一步提升大规模风电安全消纳水平指明方向。

    • >电网运行与控制
    • 谐波附加控制抑制直流输电连续换相失败研究

      2021, 40(2):86-92. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.012

      摘要 (486) HTML (615) PDF 5.28 M (886) 评论 (0) 收藏

      摘要:换相失败是高压直流输电(HVDC)最为常见的故障之一,而我国特高压直流在控保系统内设置了连续换相失败启动直流主动闭锁的逻辑,连续换相失败及其可能造成的直流闭锁对电网的安全稳定运行造成了一定威胁。国内外关于抑制连续换相失败的研究已经取得部分研究成果,但就谐波对HVDC连续换相失败的影响研究方面还有待进一步深入。文中从HVDC换相过程出发,通过换相电压-时间面积分析法,推导出直流输电附加控制回路的各次谐波控制参数,并考虑低压限流控制对直流输电换相失败恢复过程的影响,提出一种谐波附加控制抑制直流输电连续换相失败的方法。最后,基于CIGRE HVDC标准测试模型,利用PSCAD/EMTDC对所提控制方法有效性进行了仿真验证。

    • 电力区块链基础设施架构及其设计与实现

      2021, 40(2):93-100. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.013

      摘要 (553) HTML (819) PDF 7.35 M (749) 评论 (0) 收藏

      摘要:区块链是新型信息基础设施的重要支撑技术,在电力系统中应用广泛。针对电力系统应用场景的去中心化和可信数据交换需求,分析了电力区块链技术的适配性和技术架构,在此基础上从建设需求、高可用计算资源、分布式存储、多平面网络和服务化中台等方面探讨了区块链技术设施的建设原则、规范和关键技术。其中,计算资源方面,提出了高性能自组织的区块链一体机的设计方法;网络资源方面,提出了业务平面、存储平面和管理平面的区块链数据中心多平面架构;服务化中台方面,提出了资源管理层、区块链管理层和平台管理层3层管理体系。最后通过电力信息安全督查管理系统对研究内容进行了可行性验证。

    • 考虑设备运行状态的频率和电压紧急调控在线预决策

      2021, 40(2):101-106,127. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.014

      摘要 (476) HTML (523) PDF 5.58 M (704) 评论 (0) 收藏

      摘要:常规机组被特高压直流和大规模新能源替代导致电网面临严重的频率和电压安全稳定风险,而及时有效的故障后紧急调控可以有效阻止大停电事故的发生。文中提出考虑设备实际运行状态的频率和电压紧急调控在线预决策方法,考虑故障后系统保护、机组一次调频、自动发电控制和自动电压控制等装置动作对节点注入的影响,自动识别故障后准稳态方式,构建以综合控制代价最小为目标的频率和电压预决策模型;通过措施枚举组合形成校核方案,并基于措施调整量快速估算实现校核方案筛选;兼顾频率和电压安全问题进行预决策策略迭代搜索,给出具体设备和控制量,实际故障发生后通过匹配故障和故障后问题进行紧急控制,降低电网事故风险,采用实际电网算例验证了该方法的有效性。

    • >配网与微网
    • 基于并行化K-means的综合能源服务客户识别

      2021, 40(2):107-113. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.015

      摘要 (451) HTML (511) PDF 5.61 M (663) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着电力体制改革的不断深入以及大数据技术的发展,传统的供电公司和综合能源服务企业急需改善现有的粗放型营销模式,实现不同用户需求的快速响应。针对综合能源服务潜在客户的精准识别问题,文中通过对综合能源服务潜在客户的标签进行分析,基于Spark内存计算平台提出了一种改进的并行化K-means聚类算法。首先,对聚类过程中初始聚类中心的选取和样本影响因素的权值进行改进;其次,基于优化后的权值对客户数据集进行聚类分析,对综合能源服务潜在客户进行识别;最后,采集综合能源服务企业的近期交易数据,在多节点的物理机上进行实验与分析。结果表明改进后的聚类算法更准确。在执行效率上,并发度高的算法执行效率优于单线程的算法具有较好的并行能力。

    • 基于零模线模时差的配电网双端行波故障测距

      2021, 40(2):114-120. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.016

      摘要 (514) HTML (467) PDF 5.11 M (632) 评论 (0) 收藏

      摘要:快速、可靠定位配电网单相接地故障是提高配电网供电可靠性的重要技术手段。现有单相接地故障定位技术实用效果较差,过电压时间较长导致电缆相继燃烧的情形屡见不鲜。文中首先分析行波测距技术在配电网单相接地故障定位中的适用性;然后,利用模量分析法分析配电线路单相接地故障时暂态零模和线模行波的故障特征,提出基于零模线模时差的双端行波测距算法;最后,基于配电网仿真模型,对比分析所提算法与现有算法的单相接地故障定位精度,验证所提算法的有效性和优越性。仿真结果表明,所提算法不受过渡电阻影响、无需对时同步且不受行波波头折反射影响,具有较好的工程应用前景。

    • 高载能负荷企业参与受阻风电消纳决策方法

      2021, 40(2):121-127. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.017

      摘要 (435) HTML (524) PDF 5.09 M (738) 评论 (0) 收藏

      摘要:高载能负荷企业具备就地消纳受阻风电的良好条件,在其参与电网调节过程中,需向电网上报调节能力或意愿调节曲线,但目前尚缺乏供企业使用的决策方法。文中考虑企业参与电网调节后成本、销售额的变化,首先对高载能负荷企业参与调节的经济收益进行分析;其次,基于企业经济收益及社会责任,建立以高载能负荷企业收益及消纳受阻风电电量最大为目标的决策模型;然后,应用NSGA-Ⅱ算法对模型求取Pareto最优解,利用附加约束及满意度评价选取最优折衷解,并提出高载能负荷企业参与受阻风电消纳的决策方法;最后,通过算例分析验证了所提决策方法可为高载能负荷企业主动参与受阻风电消纳提供技术支持。

    • 基于最优系统能效的配电网规划方法

      2021, 40(2):128-134. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.018

      摘要 (486) HTML (487) PDF 5.00 M (755) 评论 (0) 收藏

      摘要:在当今的配电网规划中,提升能效是最重要的目标之一。现有的配电网规划模型大都以经济性为目标。文中从配电网系统能效入手,提出基于最优系统能效的配电网规划模型,选取节点煤耗作为入手点,综合考虑配网网损、分布式电源规划等能效因素,可以较为全面地反映配网系统能效。在模型求解中,文中使用改进的粒子群(PSO)算法,在算法中加入惯性权值,可以在提高算法收敛速度的同时保证寻优结果的准确性,并给出了辐射网形态修正策略,确保规划结果的合理性。选取IEEE 33节点算例进行模型和算法验证,计算结果表明,文中的模型求解算法收敛快,稳定性高,配电网规划结果合理,有效提升了配网系统的能效水平,验证了文中配电网规划方法的有效性。

    • >高电压技术
    • 变压器油纸绝缘套管受潮缺陷频域介电谱特征

      2021, 40(2):135-140. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.019

      摘要 (496) HTML (534) PDF 8.58 M (733) 评论 (0) 收藏

      摘要:已有研究表明,频域介电谱(FDS)对油纸绝缘受潮缺陷的检测比较灵敏。为了研究变压器油纸绝缘套管受潮缺陷的FDS特征,测试了受潮后套管模型不同静置时间下的介损电压特性和0.001 Hz~1 kHz的介损频率特性。结果表明:在受潮初期,相同试验电压下介损随时间的变化呈现微弱增长趋势,但并不明显,相同时间下,介损随试验电压升高有所增长;在受潮中期,介损随时间的变化呈现明显增长趋势,并在120 h时介损达到峰值;在受潮末期,介损随着时间的增加呈现下降趋势,整个过程介损增量未超过规程规定值,可考虑降低规程规定值。在FDS的低频段0.001~0.01 Hz区间范围内可明显区分受潮套管和不受潮套管,1 mHz介损特征尤其明显。因此建议套管出厂及运行增加FDS低频段测试,利用FDS低频段特征进行套管绝缘诊断。

    • 特殊工业粉尘地区复合绝缘子腐蚀失效过程研究

      2021, 40(2):141-146. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.020

      摘要 (416) HTML (506) PDF 5.69 M (703) 评论 (0) 收藏

      摘要:硅橡胶复合绝缘子因其优异的憎水性及憎水迁移性而具备较好的防污闪能力,往往作为应对污闪事故的首选方案。但在部分特殊工业粉尘地区,复合绝缘子在短时间运行后会出现爬电及蚀损现象,并发展为绝缘失效。为研究特殊工业粉尘地区复合绝缘子的腐蚀失效过程,测试了某特殊工业园区内运行的复合绝缘子的表面污秽度及污秽成分、污闪电压梯度、憎水性能及微观性能,并分析了其腐蚀失效过程。主要结论如下:绝缘子表面等值盐密为0.1~0.2 mg/cm2,其污秽成分与化工污源类似;存在自然污秽时绝缘子表面憎水性良好,但其憎水性的减弱、恢复及迁移特性均不能满足运行要求;绝缘失效的起因是电晕放电导致憎水性降低,进而导致伞裙电蚀损,最后发展为绝缘失效。

    • 基于Havriliak-Negami介电模型的油纸绝缘老化参数提取

      2021, 40(2):147-153. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.021

      摘要 (424) HTML (503) PDF 5.67 M (758) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力变压器是电能传输中最重要的设备之一,检测变压器老化状态具有重要意义。为了对变压器内油纸绝缘的老化状态进行有效评估,文中通过频域介电谱法(FDS)研究了不同老化程度下油纸绝缘的介电特性,并通过引入Havriliak-Negami (H-N)模型建立了特征参量与老化时间之间的关系,最后将此方法应用于现场变压器的测试,进行了验证。结果表明:随着老化程度的加深,FDS曲线在高、低频段变化不明显,中频段显著增大,总体曲线呈“枣核”状;依据H-N模型提取的特征参量与老化程度具有良好的对应关系;对现场变压器的应用验证了此方法对于评估变压器老化状态的可行性。

    • >智能电网技术
    • 基于直流调制度的特高压柔直阀组在线投入策略

      2021, 40(2):154-161. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.022

      摘要 (452) HTML (498) PDF 6.27 M (899) 评论 (0) 收藏

      摘要:为简化阀组在线投入的顺控操作流程,特高压柔性直流输电系统要求柔直阀组具备在直流侧短接状态下完成在线投入的能力。首先,阐述基于混合型MMC特高压柔直阀组的在线投入过程,分析过程中的关键技术难点;然后,结合混合型MMC阀组控制特性及直流侧等效回路,对在线投入过程的关键策略进行详细分析,提出基于直流调制度的特高压柔直阀组在线投入策略实现方案,该策略方案在直流侧短接状态下可实现柔直阀组平稳解锁、直流电流快速转移、旁路开关可靠分断以及子模块均压等关键目标;最后,通过实时数字仿真平台试验,验证所提策略具有良好的控制性能。

    • 基于单摆方程的电力系统同调性量化分析

      2021, 40(2):162-168. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.023

      摘要 (409) HTML (550) PDF 5.52 M (713) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力系统受扰后的非同调可能导致动态等值不准确,影响系统的安全稳定分析。为此,文中提出能计及阻尼力矩影响的电力系统同调性量化分析方法。首先,基于单摆方程推导电力系统受扰后其动态等值系统周期特性表达式,分析电力系统动态等值与同调性的关联关系;其次,在确定故障场景中,根据等值系统转子角轨迹的上下边界提出运动周期的估算方法,通过比较估算周期与实测周期的差异提出电力系统同调性的量化分析指标;然后,研究系统阻尼力矩影响,基于估算周期提出系统动态阻尼特性的量化评估指标;最后,两个典型系统算例仿真表明,文中所提方法与指标均有效可靠,可为电力系统安全稳定校核提供参考。

    • 基于深度置信网络的电网故障类型辨识

      2021, 40(2):169-177. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.024

      摘要 (505) HTML (638) PDF 7.56 M (773) 评论 (0) 收藏

      摘要:高效可靠的电网故障分类有利于指导调控人员快速排查和消除故障、恢复系统供电,对保障系统安全可靠运行具有重要意义。为了克服浅层智能方法对信号处理技术和人工经验的依赖以及对复杂电力系统特征提取和表达的不足,文中基于故障录波信息,提出一种基于深度置信网络的电网故障类型辨识方法。直接以故障发生后的各相电流/电压以及零序电流/电压作为网络输入,从原始时域信号中自动学习和提取故障状态特征,从而实现故障类型的辨识。IEEE 39节点仿真系统案例和电网实际故障案例均表明该方法具有良好的故障特征提取能力,在数据降维过程中能保持数据原本的特征,且辨识结果不受过渡电阻、故障时刻、故障位置、负荷大小等因素的影响,与传统人工神经网络模型相比其识别准确率更高。

    • >电机与电器
    • ±800 kV柔性直流换流阀阀塔均压优化设计

      2021, 40(2):178-184. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.025

      摘要 (460) HTML (473) PDF 6.77 M (764) 评论 (0) 收藏

      摘要:柔性直流输电工程已迈入特高压时代,现有柔性直流换流阀(VSC阀)的均压屏蔽设计已无法满足特高压应用场合。为解决±800 kV VSC阀塔顶部均压管母表面电场强度过大的问题,文中首先利用PTC Creo与ANSYS联合建模技术完成复杂阀塔结构的三维建模与静电场有限元仿真,通过增加与顶部均压管母等电位连接的顶部屏蔽板,有效降低阀塔顶部均压管母及子模块的表面电场强度。然后,提取顶部屏蔽板增加前后的阀塔对地寄生电容参数,分析顶部屏蔽板对操作冲击下模块电压分布的影响。最后,研究阀塔不同均压部件间距对最大电场强度分布的影响,完成±800 kV VSC阀塔均压优化设计,并在阀塔样机上进行冲击电压试验。文中所提优化措施提升了VSC阀在特高压应用场景的安全运行能力,为VSC阀在特高压柔性直流输电工程的应用及设计提供借鉴。

    • 提升双馈风力发电系统低电压穿越能力的跟踪控制方法

      2021, 40(2):185-191. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.026

      摘要 (448) HTML (507) PDF 5.12 M (612) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升双馈风力发电系统的低电压穿越(LVRT)能力,提出一种基于状态相关Riccati方程(SDRE)技术的网侧换流器(GSC)跟踪控制方法。并网导则要求风电场在LVRT过程中须注入一定无功功率支撑电压恢复,为了改进非线性状态调节器在无功支撑能力上的不足,针对双馈风力发电系统的GSC设计非线性无功功率跟踪控制器,并采用SDRE技术求解状态反馈控制律。在维持LVRT过程中直流电压稳定的基础上,该方法能充分利用GSC的无功功率调节能力,为电网提供无功功率支撑以避免电压恶化。最后,在Matlab/Simulink平台搭建9 MW双馈风力发电系统,并在三相接地故障下进行仿真验证,结果显示,所提出的GSC控制方法具有良好的暂态表现,能够有效提高双馈风力发电系统的LVRT能力。

    • 晶闸管电子负荷在孤网频率振荡抑制中的应用

      2021, 40(2):192-196, 204. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.027

      摘要 (432) HTML (534) PDF 4.55 M (705) 评论 (0) 收藏

      摘要:在电力系统运行过程中,出现大型负荷突然丢失而发电机调节能力不足时,系统频率升高,频率和功率发生振荡,甚至会导致系统崩溃。在只有数台发电机的孤岛供电系统中,发电机调节能力有限,常规负荷需要担任生产任务,并不能参与调频,故孤网系统缺乏有效的调频手段。文中提出一种基于晶闸管控制的电子负荷装置,对其工作原理、孤网频率振荡抑制机理和控制策略进行分析,基于实时数字仿真系统(RTDS)研究不同参数下电子负荷装置在频率振荡抑制方面的效果。研究表明,采用电子负荷装置可以通过负荷动态控制参与一次调频,为孤网频率振荡抑制提供了新的思路。

    • >技术探讨
    • 数据驱动型实时燃烧优化控制架构及应用

      2021, 40(2):197-204. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.028

      摘要 (426) HTML (637) PDF 6.48 M (699) 评论 (0) 收藏

      摘要:在安全运行基础上,为提高火电机组经济性和环保性,提出了基于历史运行数据、燃烧试验数据和实时运行数据的燃烧优化自动控制架构。在该架构中引入稳态检测、锅炉效率在线计算、数据挖掘、非线性建模、智能优化等技术,得到用于燃烧优化的运行控制基准和实时控制增量指令。这些数据经过可靠的通信和安全无扰的控制逻辑与原控制系统进行融合,根据机组运行状态参与锅炉燃烧实时控制优化。基于该架构的燃烧优化系统已在燃煤电厂实际应用,在宽负荷范围内实现了燃烧运行状态分析、指令自动优化和锅炉效率提升。可基于该自动控制架构拓展优化其中各技术要素,并应用到其他各种炉型和控制系统中。

    • 华东电网一次调频能力量化评估及运行控制策略

      2021, 40(2):205-211,219. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.029

      摘要 (521) HTML (794) PDF 5.11 M (781) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着新能源发电及区外直流来电占比的增加,电网一次调频能力愈显不足,保障电网频率安全日益重要。文中建立了包含同步发电机、调速器及负荷模型的频率仿真简化模型,并考虑了电网电压波动对负荷的影响,采用频率仿真简化模型对实际及预想故障下电网频率进行了仿真。与中国电科院电力系统仿真软件(BPA)详细模型仿真结果的比较表明,简化模型频率仿真的精度满足要求。应用该模型对华东电网当前及未来的频率安全形势进行了评估,指出2025年华东电网频率安全面临严峻挑战,要提高常规同步发电机的一次调频能力并控制直流来电占比,逐步考虑新能源具备虚拟惯量和一次调频能力,实现新能源机组友好并网,满足未来电网发展需求。

    • 改进严重度模型下计及二次系统影响的电网风险评估

      2021, 40(2):212-219. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2021.02.030

      摘要 (401) HTML (538) PDF 5.64 M (681) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有电网安全风险评估方法未充分考虑不同一次设备、负荷重要程度以及二次系统性能的影响,文中提出一种改进严重度模型下计及二次系统影响的电网静态安全风险评估方法。首先,分析继电保护隐性故障、自动重合闸成功率以及自动切负荷装置对风险评估的影响,并建立相应的风险评估模型;然后,在基于效应理论的严重度模型中引入重要程度因子,对系统中线路、母线和负荷的重要度进行量化,提出改进严重度模型的风险指标评估方法。最后,对改进IEEE-RTS79测试系统进行风险评估,验证了所提模型及方法可有效辨识电力系统中的薄弱环节,且较传统风险评估方法更符合系统实际,为电力系统运维检修和风险管控提供了参考依据。

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