计及风电场的发输配电系统可靠性评估

考虑风速时序性和自相关性的特点,建立了风速的自回归移动平均(auto-regressive and moving average,ARMA)模型,并结合常规机组、线路和变压器等状态模型,建立了基于蒙特卡罗仿真方法的风电场可靠性模型,对含风电场的发输电组合系统进行可靠性评估,同时建立了发输电组合系统的多状态机组等值模型,将该等值模型与配电系统相结合,计算了平均停电频率和停电电量损失等配电网可靠性指标,通过分析和比较可靠性指标研究了风电场对配电系统可靠性的影响,结果表明风电机组的接入对提高电力系统可靠性具有一定的作用。

基于近端策略优化算法的新能源电力系统安全约束经济调度方法

针对高比例新能源接入导致电力系统安全约束经济调度难以高效求解的问题,该文提出了一种基于近端策略优化算法的安全约束经济调度方法。首先,建立了新能源电力系统安全约束经济调度模型。在深度强化学习框架下,定义了该模型的马尔科夫奖励过程。设计了近端策略优化算法的奖励函数机制,引导智能体高效生成满足交流潮流以及N-1安全约束的调度计划。然后,设计了调度模型与近端策略优化算法的融合机制,建立了调度训练样本的生成与提取方法以及价值网络和策略网络的训练机制。最后,采用IEEE 30节点和IEEE 118节点2个标准测试系统,验证了本文提出方法的有效性和适应性。

基于深度置信网络的电网安全稳定控制系统故障诊断方法

安全稳定控制系统(安控系统)控制节点多、控制链条长,若因故障导致拒动或者误动,将给电网的运行造成严重危害。安控系统的故障诊断是电力系统安全稳定运行的基础。现有安控系统的故障诊断主要依赖于技术人员依据通信报文辅助判别异常原因,难以对安控系统各个环节故障进行实时诊断。为此,分析了安控系统故障的存在环节和产生原因,提取了安控系统故障特征量;建立了基于深度置信网络的安控系统故障诊断模型,提出了安控系统故障诊断方法;最后选取安控系统运行故障样本,验证了故障诊断方法的正确性。

基于变流器并网的新能源外送系统功率传输能力评估

光伏、风电等清洁能源广泛采用并网变流器接入电网,评估变流器并网新能源外送系统的功率传输能力,对于保证电网正常及紧急运行工况下的清洁能源持续、稳定外送具有重要意义。该文首先分析无功补偿前后变流器并网系统的功率传输特性,掌握变流器并网系统的安全稳定传输边界。接着,对新能源外送通道开展动态热容量评估,挖掘传输通道潜在传输能力以促进清洁能源消纳。然后,统筹考虑保证并网系统及外送通道安全稳定运行的各类型约束,确定新能源最大外送能力。最后,对算例测试系统中的新能源场站开展最大外送能力评估,算例研究表明:配合无功补偿并同时利用设备动态热容量,可以提升新能源外送能力;不同电网连接强度和运行工况下,限制清洁能源外送能力的主导因素不同,需依据主导因素确定外送功率,才能确保电网的安全稳定运行。

基于储能的电力系统安全调控方法

“双碳”目标下新型电力系统面临交直流系统故障耦合传播、频率与电压稳定风险上升等新的安全问题,引入储能参与安全调控的研究已逐渐成为热点。为了更有效地挖掘储能参与安全调控的能力,有必要对储能为电力系统提供安全支撑的场景、理论与技术方法进行梳理总结,并在此基础上探讨后续需要重点关注的问题及研究思路。从储能对电力系统静态安全、动态安全、交直流混联电力系统安全、主动安全技术、辅助服务市场5个方面进行总结,涉及储能与电网可靠性、储能与频率稳定性、储能与电压稳定性、储能与输电堵塞、储能与直流闭锁连锁跳闸防控等方面的研究进展,指出了关注储能备用荷电状态(state of charge,SOC)、储能与其他调控资源之间多时间尺度耦合研究的重要性,以及完善储能参与系统紧急安全调控服务市场机制的必要性,对促进储能参与新型电力系统安全调控的研究具有一定参考意义。

含新能源发电接入的电力系统低频振荡阻尼控制研究综述

电力系统低频振荡是现代电网发展进程中一个亟待解决的问题,随着以风电和光伏为主的新能源发电渗透率越来越高,传统阻尼控制手段将难以独立应对电力系统运行特性出现的新变化。为充分发掘新能源发电在参与阻尼低频振荡方面的潜力,需要对新能源的阻尼控制展开研究。该文整理了无阻尼控制新能源发电对低频振荡的影响的研究现状,概述了当前各类阻尼控制器的阻尼控制原理,然后分控制器设计和控制结构设计两大部分对新能源阻尼控制的研究现状做了归纳和总结。在设计控制器之前,首先需要解决控制器的安装位置、控制输入–输出的选择和配对等控制结构问题,工程经验、留数法和几何测度法等是较常采用的控制结构设计方法。相比电力系统稳定器、高压直流输电系统和柔性交流输电系统等传统阻尼装置,新能源阻尼控制器对鲁棒性和自适应性的要求更为严苛,因此该文着重对最优控制、自适应控制、鲁棒控制和模糊逻辑控制等先进控制进行了介绍。

低压配电系统单相非线性负荷的谐波衰减效应研究

对单相不可控电容滤波整流型电路的仿真和实验研究表明,低压配电系统非线性负荷的谐波特性与电压波形畸变程度相关;提出用电压波形的波峰系数(crest factor)作为非线性负荷谐波电流的衰减效应(attenuation effect)的衡量指标,波峰系数与非线性负荷的谐波发生水平之间具有线性递增关系。分析还表明,在民用低压配电系统中,非线性负荷谐波电流几乎均使其供电端电压呈现平顶波峰的趋势。这一结论与实测电压大部分呈现平顶波一致;同时说明,导致低压系统供电电压畸变的主要因素就是系统中大量存在的分布式谐波源。

中压配电网可靠性评估技术规范研究

基于我国中压配电网供电可靠性现状及供电可靠性管理实际,分析了评估模型、参数和方法中影响可靠性计算的主要问题,并给出了合理的处置办法。其中,提出的配电网模型构建思路和方法可将可靠性评估与可靠性统计评价建立起有机联系。此外,就评估指标、模型、参数、方法、流程、软件设计要求、测试算例和报告内容等系统地提出了规范性建议。其中,测试算例能考虑负荷开关、负荷变化、设施容量约束和负荷削减对可靠性指标的影响;对评估流程、评估软件和评估报告提出了明确要求;通过对可靠性指标和薄弱环节分析、改善措施及其效果等报告核心内容进行规定,确保评估报告的完整性、技术深度和实用价值。算例结果表明了所提规范建议的实用性和可操作性,可对中压配电网可靠性评估技术规范的制定起到借鉴作用。

新疆强风沙尘环境下750kV线路运维技术

为了保证大风及强沙尘环境下特高压输电线路的正常运维,确保输电线路及电网安全,针对750 kV特高压输电线路提出了防范强风沙尘侵害的措施。通过总结新疆地区气象特征,分析新疆电网输电线路在强风沙尘作用下可能出现的故障现象,从防范绝缘子伞裙破裂、金具和引流线磨损等方面给出了具体的技术方法。结合新疆750 kV输电线路实际发生的故障案例以及故障处置对策,说明了该方法对于提升750 kV特高压输电线路的耐受强风沙尘能力是有效和实用的,可为后续强风沙尘地区的输电线路设计及高可靠性运行提供有益借鉴。

数字化变电站保护系统可靠性新措施及仿真

传统的微机继电保护系统通过设备双重化配置来提高可靠性,这种方案并没有充分利用变电站内的各种保护信息,且在一定程度上造成了投资浪费。文章以基于IEC61850标准以及电子式互感器的新型数字化变电站通信网络为基础,提出了解决保护装置失效和数字互感器失效的新型可靠性技术方案,分别是共享备用保护单元和软后备信号流切换;并依据IEC61850标准确立了两种方案的逻辑节点和逻辑结构。通过分析多播应用关联(multicast application association,MCAA)模型与双边应用关联(two party application association,TPAA)模型的优缺点,确立了逻辑节点间的关联模型,并选择面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation events,GOOSE)快速报文作为主要通信格式。通过OPNET网络仿真得到了两种可靠性方案的投切时间,证明了两种方案的可行性。

双碳目标下新型电力系统风险评述:特征、指标及评估方法

“碳达峰·碳中和”目标下,中国将建立以风、光等新能源为主体的新型电力系统。随着能源结构和系统形态的改变,电力系统供需双侧的不确定性将显著增强,供需失配等系统风险将愈发突出。准确评估系统风险水平对新型电力系统的规划和运行都具有重要意义。文中分析了新型电力系统的典型风险特征,论述了一套适用于新型电力系统的风险评估理论体系。首先,梳理了描述系统风险的三级风险指标体系,涵盖了供需失配的上行和下行风险以及碳排放相关的风险;然后,总结了体现新型电力系统风险特征的风险评估方法,在状态产生环节刻画多源风险因素,在状态分析环节计算多级风险指标;最后,探讨了与风险评估有机融合的系统薄弱环节辨识方法,为风险预控提供量化决策依据。

一种基于特征根的配电网单端故障测距的新方法

在零序电压、电流中,暂态分量的衰减时间常数及频率与故障距离相关,其值可由象函数特征方程的根表示。分析了该函数与故障距离的关系,提出了一种基于特征根的单端测距方法。该方法结合拉氏变换与双曲函数线路模型,由零序电压、电流象函数的特征方程,得到了象函数测距方程,同时,利用特征频段(SFB)的性质,提出了该测距方程在SFB内的等效形式,通过Prony算法,从采样信息中提取SFB内的特征根,采用搜索法求解超越方程,实现了故障测距。该单端测距方法可准确得到故障距离的解析表达式,且克服了传统双曲函数模型不能用于暂态计算的问题。大量的EMTP仿真实验结果验证了该方法的正确性,不受过渡电阻、故障初始角、中性点运行方式的影响,能够满足实际工程需求。

宽温度范围下感应耦合电能传输系统软开关技术

以石油钻井装置中的电能无线传输技术应用为背景,针对宽温度范围下系统参数变化导致系统偏离软开关工作点,造成系统传输性能下降甚至无法工作的情况,通过实验分析研究,给出感应耦合电能传输(ICPT)系统主要参数随温度变化的规律;基于频闪映射建模方法和周期不动点理论对主电路进行建模分析,给出系统谐振频率随温度变化的关系,为调整驱动频率实现系统软开关控制提供依据;提出一种查表法和扰动观察法相结合的控制方法,实现了ICPT系统在宽温度范围下的软开关控制。最后,通过仿真和实验验证了所提理论和方案的可行性和有效性。

低压配电系统单相非线性负荷谐波诺顿模型研究

谐波诺顿模型是一种简化的非线性负荷谐波模型,其构造和使用都是有条件的。对利用两种不同运行状态下的电压和电流波动量构造模型的方法(波动量法)进行理论分析,结果表明:电压波峰系数是影响低压配电系统单相非线性负荷谐波诺顿(Norton)模型成立的关键因素;模型只能在相同的波峰形态下构造(平顶或尖顶),且仅适用于相应的电压波形环境。实验和系统实测数据验证了这一结论。大量的实测结果还表明:在民用低压配电系统中,供电电压几乎均呈平坦波形,这为非线性负荷的谐波Norton模型参数提取提供了良好的构造和使用条件。文中还对通过投切电容器产生电压和电流波动量的方法进行了合理性分析,证实所提方法能有效地获取负荷谐波Norton模型参数。

主动配电网储能应用新形态:虚拟配电变压器与馈线

虚拟配电变压器与虚拟配电馈线将传统配电变压器、配电馈线分别与可控型电力电子变换电路及串并联储能单元有机结合,是探索储能融合发展新场景、构建清洁低碳和安全高效的配电网、实现分布式可再生能源多区域高比例消纳的重要手段。以配电网设备“功能虚拟化”为核心思想,文中对虚拟配电变压器与虚拟配电馈线的概念进行了定义,并阐述了其功能架构。在此基础上,总结国内外相关研究现状及工程实践情况,探讨了虚拟配电变压器与虚拟配电馈线的关键技术,并对未来的研究方向进行了展望,希望对虚拟配电变压器与虚拟配电馈线未来的研究和应用提供有益的参考。

电力线信号技术的改进分布式发电系统孤岛检测方法

针对基于电力线信号技术的分布式发电系统孤岛检测和保护方法中存在的问题,该文提出一种改进的信号产生和检测方法。利用变电站侧两个双极性晶闸管交替导通,解决了单极性晶闸管频繁导通可能导致的信号变压器饱和问题;通过改变信号发生和检测方式,提高了对发电机孤岛状态的检测速度;此外对改进后检测过程中的信号干扰因素进行理论分析,并推导出用于选择信号发生装置的估算公式。通过仿真和实测数据验证表明,检测信号与干扰信号能够清晰地分辨出来,从而实现在不影响信号检测稳定运行情况下将信号检测速度提高一倍的目标。该改进方法为电力线信号技术在分布式发电系统孤岛检测中的实际应用提供了理论基础与依据。

电场耦合无线电能传输系统负载软切换控制技术

负载的移除或投入使电场耦合无线电能传输(ECPT)系统的拓扑结构发生改变,通常会对开关管造成较大的冲击,使得系统无法正常工作。针对此问题,围绕基于E类变换器的ECPT系统的基本特性分析,利用负载移除前、后系统的等效电路形式基本一致的特点,给出实现系统负载软切换需具备的条件,并提出一种参数设计方法使得系统在固定的工作频率下即可实现负载的软切换。最后利用该方法得到一组参数,在Matlab仿真平台下构建系统的仿真模型并搭建实验电路,仿真和实验结果验证了该方法的可行性。系统在负载投入时为负载提供需要的功率并工作在稳定状态,系统效率达到85%以上,在负载移除后工作在低功耗状态。

基于电场耦合式电能传输系统的电能与信号回路分离式并行传输技术

在电能与信号并行传输过程中,为了降低电能传输与信号传输间的相互串扰及信号通道的复杂度,提出一种基于电场耦合式电能传输系统(ECPT)的电能与信号回路分离式并行传输方法,并给出系统的拓扑;基于交流阻抗法建立所述系统的数学模型,并给出电能传输增益、信号传输衰减以及电能串扰的数学表达式,在此基础上给出系统参数设计方法。该方法通过建立相对独立的电能与信号传输回路并依靠其自身阻抗特性,在不改变电能传输能力的前提下可减小电能传输对信号传输的串扰,并降低电路复杂度。通过仿真和实验验证了该方法的有效性,搭建的系统实验装置可实现在1.2~115.2 kbit/s范围内的电能与信号并行传输。

面向季节性短时高峰负荷的虚拟配电馈线功能架构及协同配置

传统线路增容方式面对季节性短时高峰负荷时存在线路整体利用率低、紧急功率支撑能力差等问题。因此,文中以功能虚拟化为核心,研究了传统配电馈线与储能元件融合的虚拟配电馈线功能架构,利用双端储能元件搭建虚拟电能传输通道,以应对季节性短时高峰负荷、延缓传统线路增容改造工程,并在非高峰时期提供紧急功率支撑和辅助服务功能,提高储能元件整体利用率。为充分挖掘虚拟配电馈线的灵活传输和紧急功率支撑潜力,提出了配电网线路增容优化配置模型,在保证经济性和满足高峰负荷需求的前提下,优化虚拟配电馈线储能配置。算例研究表明,虚拟配电馈线能够有效延缓传统线路增容改造工程、应对季节性短时高峰负荷;对于线路负荷增长较稳定、线路长度较长和设计延缓增容年限较短的配电区域,虚拟配电馈线的优势更加凸显。

可控电信号技术在低压电力线呼叫系统中的应用研究

提出一种全新而有效地将可控电信号技术实施在低压电力线上的呼叫系统方案。在需要发出呼叫请求的终端利用晶闸管对系统电源造成可控短路,从而通过电网电压波形的畸变来携带信息,在接收端对信息进行提取和识别,并在此基础上对请求端作出定位,以此来实现请求端对接收端的呼叫功能。通过理论、仿真和实验分析对方案的可行性进行了论证,得出信号强度和频率随系统及线路参数的变化特点,给出了晶闸管触发角最为合适的工作参数,对信号的检测算法进行分析,并得出可以对信号作出判别的有效判据。