含大规模风电集中接入的电网自组织临界态辨识

基于学习向量量化(LVQ)神经网络法,提出了一种含大规模风电集中接入的电网自组织临界态辨识方法。该方法以加权潮流熵、网络拓扑熵和风电波动熵等熵值物理指标为主要输入对象,以停电数据的幂律尾曲线拟合方法生成的数据作为训练样本,采用LVQ1和LVQ2算法对创建的LVQ神经网络进行训练,然后利用经过训练后的网络模型进行含大规模风电集中接入的电网自组织临界态辨识。该方法建立了物理指标与自组织临界态之间的直接联系,避免了采用传统辨识方法多次仿真和较多主观干预的问题。实例仿真结果表明,所提方法能够正确地对电网运行状态进行辨识。

基于补偿法的快速短路电流算法

提出一种基于戴维南定理和补偿法的快速短路电流计算方法,算法中采用补偿法在故障端口引入补偿电流,以此来模拟节点短路故障对原网络的影响。该方法无需修改节点导纳矩阵,仍采用故障前的导纳矩阵来解算网络的状态,可达到求解整个网络的目的。与通用算法相比,既能计算各种类型的短路故障,又节省了求解故障后导纳矩阵的时间。计算结果表明,该算法计算速度快、精度高,能更好地满足短路电流的实时计算需要。

瞬时无功理论变换矩阵系数推导及α-β与dq0变换关系分析

瞬时无功理论中,赤木泰文提出了α-β变换,但未能够详细地说明α-β变换变换矩阵系数的由来。由于该变换是在平面域内提出的,基于功率守恒,给出了在平面内变换矩阵系数的严格数学推导,解决了瞬时无功功率理论的系数推导问题。鉴于目前在谐波电流检测中,有两种广泛应用瞬时无功理论:α-β变换和dq0变换,谐波检测中二者哪个更具有优势,通过理论推导,找到了两种变换之间的关系。指出对于三相对称电路,二者计算得到的含有谐波与基波成分电流是大小相只差一个比例,相位超前与滞后的关系。分析对理解和应用谐波电流检测法具有重要意义。

基于改进Z-BUS法的过网网损计算方法

本文从功率平衡角度出发,揭示了过网网损的本质,为过网网损计算提供了理论依据。提出了一种改进ZBUS法用于过网网损分摊计算,解决了混合节点网损分摊不合理和过网网损分摊结果受制于潮流追踪对象选取的问题。算例分析表明本文提出的改进Z-BUS法不仅弥补了Z-BUS法自身的缺点,而且分摊结果在满足"收支平衡"和"谁用电谁承担网损"原则的同时,能够更好地反映出网络结构对网损的影响,更具有合理性和公平性。

智能磁力启动器保护算法的研究

微机保护算法的好坏直接影响到综合保护的精度和速度,所以需要根据保护对象选择一种最优的算法。文章以智能磁力启动器综合保护装置为研究对象,对全波傅氏算法和半波傅氏算法进行了分析和比较,提出一种适用于本保护器的半波傅氏修正算法,仿真结果验证了本算法的准确性。

提高新能源场站稳定性的构网型与跟网型变流器容量配比估算

大规模新能源接入使得电网短路比降低,系统电压支撑强度下降,导致静态电压稳定和次/超同步振荡等稳定问题凸显。构网型变流器具有较强的电压支撑能力,在新能源场站配置一定比例的构网型变流器可以提升系统稳定性,但由于构网型变流器容量与稳定裕度的解析关系不明,导致构网型变流器容量合理占比的理论值估算十分困难。该文针对新能源基地接入低短路比弱电网场景,从小干扰稳定视角探讨构网型与跟网型变流器容量配比的估算方法及其典型值。首先,对构网型变流器进行电压源等值,并通过广义短路比指标分析了构网型变流器配置比例对系统强度以及稳定裕度的影响规律;其次,针对改造构网型风电机组和额外加装构网型变流器两种技术方案,以行业相关标准为边界条件并结合典型升压变压器参数,估算了实际工程中容量配比的典型值;最后,利用多风电场系统案例验证了结论的有效性。

基于改进无功源空间的含风电场电网无功电压分区方法

提出一种新的无功源空间建立方法,在计及风电间歇性的潮流计算模型基础上,利用逐次递归法计算节点间的无功电压灵敏度,从而达到符合实际电网运行中一级电压控制(PVC)的物理静态响应特征。在建立无功源控制空间时,综合无功电压灵敏度绝对值大小以及无功源的可调节裕度来表征其对待分区节点电压的控制能力,继而生成节点在各无功源控制维上的矢量坐标,并根据节点在无功源空间上的坐标计算节点间欧式几何距离,用于模糊聚类算法对电网进行无功电压的区域划分,最后以IEEE 39标准系统对提出的方法进行实例验证,计算结果表明该方法的有效性和准确性。

计及功率控制型构网变流器接入的交流系统暂态稳定性仿真研究

为研究功率控制型构网变流器接入交流系统后的暂态稳定性演化趋势,基于IEEE 39节点交流测试系统,将发电机分别等容量替换为功率控制型构网变流器与跟网型变流器,并改变其在交流系统中接入数量、并网位置进行电磁暂态仿真,结果表明:功率控制型构网变流器对接入区域的暂态稳定性提升能力更优,尤其当所替换发电机相邻时,提升效果显著;随着功率控制型构网变流器接入系统比例增加,系统暂态稳定性越强;功率控制型构网变流器内部等效惯性系数越大,系统同步稳定性越弱,其内部阻尼系数越大,系统同步稳定性越强。

粒子群优化算法在光伏阵列多峰最大功率点跟踪中的应用

局部阴影情况下,光伏阵列功率-电压(P-U)特性曲线呈现多个极值点,传统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法会失效。研究了粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)在光伏阵列(photovoltaic array)多峰MPPT中的应用,该方法根据多峰P-U曲线的特性,提出将粒子初始位置分散定位在可能的峰值点电压处这一新思路,保证了粒子群算法不会陷入局部极值点且不会错过任何极值点。设置了粒子群算法的参数,同时提出有效的迭代终止策略,能够避免系统趋于稳定时的功率振荡。最后通过仿真验证了该算法在有、无阴影情况下均能够快速且准确地跟踪最大功率点,有效地提高了光伏阵列输出效率。

基于联合加权熵的电网自组织临界状态演化

针对潮流熵和网络拓扑熵在表征电网自组织临界演化水平上的局限性,提出用负载率进行加权的加权潮流熵和用度数大小进行加权的加权网架结构熵,分别表征电网负载率和潮流分布变化、电网度数大小和度数分布变化后电网的自组织临界状态演化水平;结合信息论首次提出联合加权熵,综合反映了电网的网架建设、负载率以及潮流分布对电网自组织临界性的影响,从而从一个全面的角度表征了电网的自组织临界演化水平。结合大停电风险评估指标风险价值和条件风险价值对甘肃电网的自组织临界演化进行了仿真计算,仿真结果证明联合加权熵在表征电网自组织临界演化水平上的全面性和有效性。

输电线路的潮流介数及其在关键线路识别中的应用

根据输电线路在电网发电负荷节点对间的功率传输中被利用的程度,同时考虑发电容量和负荷水平的影响,提出输电线路的潮流介数指标,并以此作为辨识关键输电线路的判据。该判据能够适应电网不同运行方式下潮流分布的特点,量化了输电线路在全网功率传输中的作用和贡献,其物理背景更加符合电力系统实际。甘肃电网的实际算例表明,电网中输电线路的潮流介数具有显著的异质性特点,少数的几条输电线路在电网的功率交换中起到关键作用;基于潮流介数的相继故障方式下的负荷损失明显高于已有电气介数指标和随机故障方式;以潮流介数指标识别出的关键输电线路以及电网不同运行方式对潮流介数的影响结果,非常符合甘肃电网的实际运行特点;从而证明了利用潮流介数辨识关键输电线路的有效性。

复杂电网自组织临界态辨识物理指标研究

在深入研究电网自组织临界特性的基础上,指出网络结构和潮流分布的高度不均衡性是电网进入自组织临界态的两个重要因素。对于网络分布的均衡与否可采用网络拓扑熵刻画;潮流分布的不均衡性可分为由于部分线路负载率偏低而致和由于部分线路负载率偏高而致两类,显然后者才是电网进入自组织临界态的真正因素之一。由于潮流熵概念无法区分这两类完全不同的潮流分布特性,本文提出了一个新的加权潮流熵概念来表征潮流分布的不均衡性。通过对实际电网的仿真分析,表明电网处于自组织临界态时,呈现低网络拓扑熵和高加权潮流熵特性;加权潮流熵与潮流熵相比,能够更好地识别出由于部分线路负载率偏高而致的潮流不均衡性这一关键因素。网络拓扑熵和加权潮流熵两个物理指标的提出能够为复杂电网自组织临界态的辨识与综合评估以及连锁故障的预防控制提供一定的理论支撑。

大规模风电集中接入环境下基于熵理论的电网自组织临界状态演化

大规模风电集中接入电网造成的网架结构密集化和系统潮流复杂多变使得电网自组织临界状态的演化呈现新的特点。提出将网络拓扑熵和潮流熵应用到电网自组织临界状态演化特性研究中,表征风电场规模化集中接入电网环境下的网架结构和潮流分布变化规律。研究表明,大规模风电集中接入后,为外送风电功率建设的输送通道减小了系统的网络拓扑熵;风电接入规模超过当地负荷的吸纳能力时,会增加系统的潮流熵,同时,风电出力的波动也可能急剧增加系统的潮流熵。电网运行状态朝着自组织临界点演化。最后,以甘肃省河西地区酒泉风电基地为例验证了电网自组织临界性状态演化规律的正确性。

基于电力系统分析综合程序的限流方案综合评价方法

基于PSASP相关计算结果和模糊综合评价算法,开发了限流方案综合评价系统。详细介绍了其核心算法、结构、功能和数据接口。本系统采用判断矩阵分析法,构建判断矩阵,其最大特征值对应的特征向量经归一化后得出权重向量,使得权重的确定更具客观性。所采用的模糊综合评价算法综合考虑了短路电流水平、暂态电压安全、静态潮流分布和运行经济性之间的相互制约关系。通过模糊综合评价算法从可行限流方案集中确定最佳限流运行方案,能够对电网限流运行方案作出系统、客观、全面、定量的决策。最后以某区域电网为例验证了所开发系统的可行性和实用性。

大规模新能源接入电网连锁故障预防控制策略研究

本文着眼于大规模新能源接入的电网连锁故障预防控制策略研究,在深入分析大规模新能源接入对电网连锁故障影响机理的基础上,提出了适应含大规模新能源的电网连锁故障预防控制策略。该控制策略采用直流灵敏度法甄选出高危线路,并计算出发电功率转移分布系数矩阵,继而采用反向等量配对法,根据发电功率转移分布系数调整发电机组的出力,使得高危线路的负载率得到有效下降,同时保证其他线路负载率维持在重载阈值以下,改善潮流分布,起到预防连锁故障发生的作用。最后通过甘肃酒泉地区电网的仿真分析,进一步揭示了大规模新能源接入对电网连锁故障的影响机理;验证了本文提出的连锁故障控制策略的有效性。

基于加权网络拓扑熵的电网自组织临界状态演化

针对目前电网自组织临界状态演化的研究主要集中于网架结构或运行状态单一因素的情况,总结了两者在决定电网自组织临界演化进程上的区别和联系,并结合实际电网运行状态和网架结构不断变化的特点,以及通讯网中流量和有效性能模型中网络效率的定义,提出节点流量的概念,充分体现和量化了节点在传输电能中发挥的作用;在此基础上,提出用节点流量进行加权的加权网络拓扑熵,不仅能反映节点在各节点度数区间的分布情况,还能定量判断各区间节点的重要程度,其能自动跟踪电网的运行状态和网架结构变化,动态反映电网的自组织临界演化趋势,物理背景更加符合电力系统实际。结合大停电风险评估指标对河西电网的自组织临界演化进行了仿真计算,仿真结果证明加权网络拓扑熵在表征电网自组织临界演化水平上的实时性和全面性。

小波包变换和支持向量机在孤岛与扰动识别中的应用

为防止孤岛检测受到电网扰动的干扰,提出了小波包变换和支持向量机(SVM)相结合进行孤岛与扰动识别的新方法。分析对象选择公共点电压,将其进行小波包分解及重构。针对公共点电压采用标幺值的特点,为了使得不同类型的特征向量区别更加明显,将各节点重构信号做开方,并与电网正常供电情况下相应节点电压值做比值处理,以此作为特征向量,来实现孤岛与扰动的识别。仿真结果表明,该方法能够准确地鉴别孤岛与扰动情况,分类准确率高,能够有效避免光伏系统误退出系统运行。

基于模糊聚类的可调节/可中断负荷辨识

掌握高载能负荷在综合负荷中的结构比例是应用其消纳新能源的基础。将高载能负荷可调节、可中断特性转化为特征参数,应用模糊聚类法求解特征参数的聚类中心,建立负荷特征参数对聚类中心的隶属度与综合负荷中可调节、可中断负荷比例的映射关系,并依据实测负荷特征参数及其对聚类中心的隶属度辨识出可调节、可中断负荷在实测综合负荷中的结构比例。所提的方法可为有效利用高载能负荷的可调节与可中断能力与网-源进行协调控制提供有力的依据。实例仿真验证了所提方法的有效性。

电网运行断面的自组织临界态辨识和量化分析

电力系统自组织临界性表现在电网演化的长期过程和某个静态运行断面的运行过程2个方面。针对电网演化的长期过程进行连锁故障建模研究较为成熟,而针对静态运行断面进行连锁故障建模研究则较少。建立了一个基于去除慢动态过程的OPA模型,用于电网静态运行断面连锁故障的仿真计算。该模型不考虑电力系统的慢动态过程,而是基于某个静态断面进行仿真计算,单次仿真完成后系统重新恢复至原始运行断面,完成多次仿真后得到该运行断面下的大停电负荷损失分布数据。采用极大似然估计法和K-S检验法对大停电分布数据进行负荷损失累积概率分布律参数估计和检验,进而判断该运行断面下电网是否处于自组织临界态。然后针对处于不同自组织临界态的系统,建立了自组织临界态风险评估指标,将自组织临界态风险进行了数值化表征。

大电源接入方式对短路电流的影响分析

本文针对大容量电源接入电网造成短路电流升高的问题,根据对称短路电流计算公式,对大电源不同接入方式的短路电流升高影响进行了分析,提出了有效限制短路电流的大电源接入点选择原则,给实际电源规划建设提供借鉴。通过实例仿真,验证了将大电源接入高电压等级和在电源电流贡献系数较小的节点接入大电源可限制短路电流升高的有效性。