大电网安全防御体系的基础研究

“8.14”大停电引发了全世界对于防止大电网大面积停电的研究热潮。文章在总结历次大停电事故所得经验的基础上,结合新环境中的新问题,提出了建立大电网安全防御体系的一些基础性研究内容。

基于效益风险函数的电磁环网风险评估与控制

针对电磁环网问题,提出了一种基于效益风险函数的电磁环网风险评估与控制方法。该方法以风险理论与效益函数理论为基础,首先对电磁环网的安全性进行风险评估,通过风险计算获得电磁环网的静态风险、暂态风险以及系统总的风险,考虑了采取安全稳定控制措施前后系统各种风险的变化情况;然后计算了电磁环网以及安全稳定装置产生的经济效益,在获得电磁环网风险值与效益值的基础上计算了效益风险函数值,分析了电磁环网在不同运行状态下系统的收益与风险的取舍问题,为系统运行人员合理决策提供了有力支持。实际大区电网的应用结果表明了该方法的可行性。

Petri网规则表示方法在操作票专家系统中的应用

规则表示和推理机制是计算机形成操作票过程中的关键问题,分析了在操作票专家系统中广泛采用的产生式规则表示方法的局限性,指出推理程序对规则表示的依赖是制约操作票专家系统通用性的根本原因。针对上述问题,首先研究了产生式规则的Petri网表示方法,提高规则表示的灵活性;其次,研究了基于Petri网规则表示的推理方法,使推理程序与规则表示完全分离,最后,结合应用实例说明了基于Petri网的规则表示方法和推理机制可以有效地提高操作票专家系统的适应能力。

中性点不接地电网在线故障定位研究

随着用户对供电质量要求的不断提高,在线解决配电网故障定位问题成为供电部分的迫切需要。对中性点不接地配电系统发生单相接地故障进行了分析,得出了各支路零序电流与零序电压之间的幅值相位关系,进一步提出了移动式的比幅比相在线故障定位方法。该方法将比幅、比相和仿真比较法优势互补,使得定位不受线路接线的影响,不受接地电阻的影响,提高了定位的可靠性。ATP仿真验证了该方法的有效性。

多输入特征融合的组合支持向量机电力系统暂态稳定评估

利用支持向量机(SVM)方法进行暂态稳定判别时,输入特征的选择是影响最终结果的最重要因素。传统启发式和试探式方法不能从根本上解决输入特征选择的问题。本文利用信息融合思想,在构造的具有不同输入特征的多组子分类器的基础上,对子分类器的结果在输出空间再进行信息融合,以提高分类准确率。文中从不同角度启发式的构造了 4,构成四组弱分类器。以这四组弱分类器为子分类器,再构造一个融合 SVM 对几种子分类器的结果以回归方式进行融合,作为最终判别结果。IEEE 39-BUS 和IEEE145-BUS 测试系统上进行的仿真表明,弱分类器的分类性能经过融合得到明显强化,融合后的结果比任何一种子分类器的结果以及一次包含所有输入特征的结果都更准确。该方法为在线快速进行暂态稳定计算提供了一条重要途径。

基于行波理论的配电网故障定位方法的研究

提出了利用行波对带有分支的配电网故障线路进行准确定位的方法。该方法是一种分两步来确定故障点的定位方法:首先对故障产生的暂态行波进行检测,通过 识别来自故障点和不连续点的反射波来确定故障区段;在确定了故障区段的基础上,找到与故障点相关的2个反射波,并由这2个波的最大相关时间计算得到故障点到检测端的距离。文中介绍了该算法的理论研究工作,给出了EMTP仿真的仿真结果,最后通过对一条带分支的单相线路进行试验,进一步证明了该方法的正确性。

应用小波检测故障突变特性实现配电网小电流故障选线保护

提出了一种配电网单相接地小电流故障选线保护新方法。该方法应用小波奇异性检测功能 ,获取故障引起的电压、电流突变量的极性和大小 ,达到选线目的。用该方法进行选线不受故障瞬间电压相角以及消弧线圈的影响 ,通用性强 ,而且对干扰的容忍能力也有提高。EMTP仿真和现场试验对该方法进行的验证表明 ,该方法能满足实用要求。

电能质量及其模糊方法评价

论述了确定电能质量的指标 ,并指出应该从技术性指标和服务性指标两方面加以衡量。提出了采用模糊原理综合多项指标 ,实现电力质量定量评价的方法。最后简述了电力质量评价的实现问题。

风力发电引起的电压波动和闪变

并网风电机组在持续运行和切换操作过程中都会产生电压波动和闪变,对当地电网的电能质量有不良影响。从并网风电机组输出的功率波动出发,分析了风力发电引起电压波动和闪变的主要原因。介绍了关于并网风电机组电能质量的国际电工标准IEC 61400-21,给出了风电机组在持续运行与切换操作期间引起的闪变值和相对电压变动的计算公式。然后综述了有关风力发电引起的电压波动和闪变的计算方法和影响因素等方面的研究成果,最后展望了未来的研究方向和研究重点。

基于粗糙集理论的小电流接地系统故障选线方法的有效域

小电流接地系统的各种故障选线方法都有其适用范围,即有效域,确定选线方法的有效域是实现多种方法智能融合的前提条件。为此,文章提出应用粗糙集理论对故障样本集进行数据挖掘和知识发现来确定选线方法的有效域。该方法以决策表为主要工具,对故障样本数据进行离散化处理,对冗余信息进行知识约简,最终获得故障信号特征与选线方法间的决策规则;通过概率的表达形式对不协调决策规则进行有效处理。现场实际故障录波数据证明了该方法的正确性。

电力系统对并网风电机组承受低电压能力的要求

阐述了风电机组低电压穿越原理和相应的控制策略,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了具有低电压穿越功能的双馈风电机组模型。以某地区电网为例进行仿真计算,并提出了一种确定风电机组低电压穿越参数与要求的方法。通过计算系统中所有母线依次发生短路时风电机组在短路瞬间的机端电压值,在地理接线图中标出了系统中不同母线短路时对风电机组端电压的影响程度,据此给出了风电场低电压穿越功能中的电压限制值。分析结果表明,在某些情况下要求风电机组具有很强的低电压穿越能力是不符合实际的;而在另外一些情况下则必须要求风电机组具有较好的低电压穿越能力,否则会对系统的稳定运行构成威胁。因此,应根据具体接入方案计算风电机组低电压穿越功能中的电压限值。

基于零序功率方向的中性点不接地系统在线故障定位

提出了基于零序功率方向的在线故障定位方法,判断故障和非故障路径上零序电压和零序电流的相位差,利用全球定位系统(GPS)的秒脉冲为相位获取提供基准,借助通用分组无线业务(GPRS)传送相位信息,实现配电网在线故障定位。物理模型实验证明了该方法的有效性。

基于dq变换和ANN的电能质量扰动辨识

提出了一种利用 dq变换提取信号特征 ,并结合神经网络来识别电能质量扰动信号类型的方法。该方法通过对测量的某一相电压由单相延迟构造三相 ,进行 dq变换提取扰动的特征量 ,作为人工神经网络 ( ANN)的输入 ,从而对电能质量扰动信号类型进行识别。所提出的方法可用于电能质量扰动的实时监测与统计分析。仿真分析验证了该方法的有效性。

面向对象的农网变电站工作票与操作票通用专家系统

变电站倒闸操作次序的自动拟定是专家系统在电力系统中的最早应用领域之一。文中介绍了一个通用的面向对象的专家系统。它可用于为农网变电站自动生成工作票并拟定操作次序。为了实现源代码的重用并改善软件的性能,面向对象的继承性被用于构造软件的类体系,且类的构造是基于拟定操作次序和安全措施的需要,而不是根据详细的设备分类。对于同一种检修或恢复任务,用于安全措施的成员函数和用于操作的成员函数被放入同一个类,这样该系统实现了2种开票功能的有机结合。该系统应用于某县电网所属的所有配电变电站,体现了其在解决有限、特定种类接线变电站开票问题方面的通用性。

配电网单相接地故障定位技术实验研究

配电网中单相接地故障发生概率最大,传统的故障定位方法不能有效解决配电网多分支、长线路、高电阻等故障定位难题。研究发现,直流定位法不受分支数量、过渡电阻和线路长度的影响,能够较好地解决配电网定位难题。通过仿真和现场实验证实了直流定位法的可行性;在直流法的基础上,为简化定位操作,提出60Hz交流定位法,该方法可以地面检测,大大缩短定位时间。实验证明,直流法和交流法结合的综合定位法是配电网故障定位的可行方法。

自适应光学电流互感器的基础理论研究

针对阻碍光学电流互感器(OCT)实用化的测量温漂问题和不能长期稳定运行问题,文中在分析了光学电流互感器(OCT)的开环机理后,提出了相应的解决方法——自适应光学传感原理和螺线管聚磁光路结构。以标准检测系统为平台,按照测试标准IEC60044-8对自适应光学电流互感器进行了精度检测,检测结果表明自适应光学电流互感器稳态测量精度达到了0.2级,非周期分量电流的最大峰值瞬时值误差小于±1%。安装于河北省保定市某变电站的110kV线路上的自适应光学电流互感器已经连续运行了25个月,运行结果表明,自适应光学电流互感器具有长期运行稳定性。

自适应光学电流互感器

该文在最小二乘原理的基础上引入Iwamoto-Tamura法,提出了一种保留非线性最小二乘算法,通过对传统OCT现场实测数据进行分析,证明采用环境温度直接补偿传统OCT是不可取的。为此,提出了一种新型的AOCT,以稳态电流参考模型和传统OCT为基础,应用自适应Kalman和小波理论,构成了模型参考自适应控制系统,消除了温度等因素对传统OCT的影响,从而综合提高了暂态和稳态测量准确度。由于AOCT具有前馈特性,在保证AOCT准确度的前提下能使OCT传感头的结构大为简化,从而提高AOCT的整体稳定性。目前,AOCT已经在河北省保定市沙窝变电站挂网运行,实践证明AOCT具有优良的性能。

谐振接地电网预随调补偿方式及其实现

目前,越来越多的中压电网采用谐振接地方式以更加有效地熄灭接地电弧,采用这种接地方式的关键技术是消弧线圈补偿方式和消弧线圈的选择。文中提出了一种预调和随调相结合的补偿方式(简称预随调式),解决了预调式和随调式单独运用时存在的熄灭瞬时接地电弧难的问题。在这种补偿方式下,消弧线圈在正常运行时置于15%过补偿点附近,故障时再快速调整消弧线圈到全补偿点处。针对这种补偿方式,设计了一种主从式消弧线圈方案,它以自动调匝式消弧线圈为主体,串联辅以晶闸管电子开关投切的N个细调线圈,它们的电感值采用二进制组合,可构成2N个补偿值。该新型补偿方式及主从式消弧线圈可靠性在EMTP仿真实验并口10 kV高压物理模拟实验中得到了验证。

基于零序电流突变量的配电网单相故障带电定位判据

谐振接地配电网发生单相接地短路故障时,可以继续运行1～2h,如果在此期间可以排除故障,将可实现配电网的持续性供电。针对谐振接地配电网单相接地故障,通过分析变电站出线端的线路分支故障、非出线端线路分支故障以及故障点前后的零序电流特征,提出一种利用零序电流突变量进行带电故障定位的判据,利用此判据可以很好地解决谐振接地配电网单相接地故障带电定位的难题。通过ATP仿真,验证了该判据的正确性和有效性。

计及电子式电流互感器的差动保护性能分析

电磁型电流互感器(currenttransducer,CT)饱和是造成差动保护误动的重要原因,为此采取的差动保护抗CT饱和措施使保护算法和判据更加复杂,可靠性降低。电子式电流互感器(electroniccurrenttransducer,ECT)具有无磁饱和等优点,可从根本上解决上述问题。文章在分析、比较基于3种不同CT特性的比率制动差动保护动作特性的基础上,给出了相应的动作区示意图,并指出采用ECT可显著提高差动保护的灵敏性;在基于全电流的采样值差动保护中,光学电流互感器具有无可比拟的优点。此外,给出了光学电流互感器与基于IEC61850标准的光纤纵差保护装置的应用接口设计方案。