计及储氢安全性的加氢站-配电网协同规划

针对现有加氢站规划中并未充分考虑储氢安全性问题,提出一种考虑储氢安全性的加氢站-配电网协同规划方法。引入TNT当量来评估加氢站的运行风险,进而建立量化的安全性指标。在此基础上,提出加氢站气-固两相储氢模式,并根据储氢合金动力学特性构建两相储氢模型。根据氢动力汽车的行驶逻辑规则建立加氢站定位模型。以年化投资成本与年运维成本之和为目标,建立计及储氢安全性的加氢站-配电网协同规划模型,并通过改进的33节点配电网和12节点交通网进行验证。仿真结果表明所提模型能够对加氢站和配电网做出合理规划,并有效提高加氢站的运行安全性。

小级差需求下基于故障首半波比较的快速电流保护

基于时间级差配合的梯级电流保护受限于出口线路保护动作时间,为缩短保护研判时间,提升配电网多级配合能力,提出一种小级差需求下基于故障首半波比较的快速电流保护方法。对传统电流保护动作时间进行分析,采用整定值构建模板曲线,与故障电流采样值进行多点动态比较,基于有效值爬坡效应及采样值越限效应构建新的保护启动判据、考虑保护算法延迟及干扰点的影响构建新的动作判据,综合加快电流保护判别速度。利用PSCAD/EMTDC软件仿真验证了所提方法在不同类型故障、不同故障时刻、负荷突增、干扰影响等工况下的有效性,结果表明所提方法的动作时间不超过10 ms,有利于小级差更加灵活和可靠的整定。

通信限制下多DG接入配网的新型电流差动保护

差动保护是解决分布式电源(distributed generation, DG)接入下配电网保护难题的有效手段,然而配网现有通信建设水平很大程度上制约了差动保护的构建。首先,融合电流相位与相量差动保护思想,同时将电流相位信息进行变换,实现通信信息降容。应用递推最小二乘法实现短路电流相位参数的快速估计,提出了短路电流相位修正策略,以应对CT饱和与直流分量对保护的干扰。最后,提出适用于含多DG配网的新型电流差动保护构建原则与保护判据。基于PSACD/EMTDC平台搭建仿真模型,验证了所提出的电流相位参数预测方法的精度与新型差动保护的性能。算例结果表明:所提电流相位参数预测方法速度快、精度高,具有良好的抗CT饱和能力;所提新型差动保护原理具有良好的性能。

大规模风电接入场景下的失步振荡中心定位方法

振荡中心的准确定位是失步保护正确动作的基础,大规模风电并网导致系统阻抗参数发生变化,使得传统基于阻抗轨迹的失步定位方法的适应性严重下降。针对该问题,提出基于节点频差的失步振荡中心定位方法。首先分析大规模风电并网对系统总阻抗的影响。进一步根据发电机功角,计算其曼哈顿距离相似度并构建启动判据。最后,通过移动平均法对广域测量频率进行平滑处理,提出基于节点频差的失步振荡中心定位方法。仿真验证表明,所提基于节点频差的失步振荡中心定位方法受噪声影响较小,不受风电渗透率的影响,能够准确定位失步振荡中心位置。

基于动作时限曲线拟合思想的含DG型配电网后备保护新方法

分布式电源(distributed generation,DG)的接入可能会改变电力系统的短路电流特性,从而影响到反时限过流保护的选择性和配合关系。为此,提出一种基于动作时限曲线拟合思想的含DG型配电网后备保护新方法。从配电网主保护和后备保护的动作时间差入手,建立曲线拟合模型,并运用梯度下降法对反时限过流保护的动作时限曲线进行优化。通过在优化整定计算中考虑保护的选择性以及DG接入所带来的影响,使优化参数适用于配电网中各分段位置。然后,在配电网中设置两相、三相短路故障,并根据故障位置、类型进行整定参数再调整,最终得到参数的全局最优解。基于PSCAD/EMTDC仿真软件进行仿真分析,验证了所提方法的有效性和实用性。

基于双目视觉的应用于行波故障定位的高压输电线长修正方法

输电线路长度受载流量、环境等因素影响发生变化,使用固定线长进行故障定位时误差较大。该文基于双目视觉技术,对输电线路图像信息进行分析处理,提出了一种应用于行波故障定位的高压输电线长修正方法。首先,根据输电线线长计算公式,将决定实际线长的参数定义为应比系数;其次,对采集到的线路图像进行极线矫正和边缘检测,计算全图像素点视差值,根据双目视觉模型恢复输电线的空间立体三维坐标;最后,对特征点坐标进行拟合,更新应比系数后代入悬链线线长计算公式,得到实际环境中输电线线长,再运用于双端行波法中进行精确定位。依据实际工程某500kV输电线路图像展开算例验证,利用PSCAD/EMTDC软件模拟行波故障定位过程,仿真结果表明所提方法能够有效减小故障定位误差,有助于故障的快速排除。

主动配电网-充换电站群-智慧社区群分层优化调度策略

为解决配电网、社区、充换电站3个利益主体之间难以保障能量最优交换和信息安全问题,提出一种主动配电网充换电站群智慧社区群的分层优化调度策略。首先,结合用户侧的储能需求和电动汽车充换电站的运行优化需求,在满足配电网经济运行的前提下建立电动汽车充换电站、配电网和社区共同参与的共享储能模式,上层为主动配电网运行模型,下层为社区和充换电站运行模型;其次,考虑各储能充换电站之间的交通流、能量流的时空特性,利用卡车对各电动汽车充换电站间的电池进行灵活调度,建立基于移动式储能车的电池时空共享模型;然后,为解决多主体(即充换电站、配电网、社区)参与的调度框架难以实现总体最优的问题,引入交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)设计了社区充换电站配电网的3层能量共享模型;最后使用MATLAB对模型仿真编码求解。仿真结果表明:所提出的策略能够保障共享储能系统中各个主体隐私的安全性和用能的经济性,使能量共享形式更加多样化;可提高储能电池的使用效率和用能经济性,系统总成本降低了18%。

可实现故障快速响应和全面覆盖的有源高压配电网单端暂态量阶段式保护方案

在新型电力系统架构下,分布式电源的广泛接入给现有高压配电网保护的性能带来了巨大挑战。由于分布式电源接入导致故障特征复杂,传统工频量就地主保护方案正面临性能下降的风险。因此,对于应对新型电力系统下传统工频量就地主保护动作性能明显下降问题,构建基于暂态量的保护判据是较为合理的替代方案。为此,以首个前行波为参考,首先分析区内、区外故障下首个同极性波与首个反极性波到达时刻之和的关系,发现区内、区外故障下首个同极性波与首个反极性波到达时刻之和满足不同的关系式,且具有鲜明的区分度。以此为基础,提出一种基于后续首个同极性波到达时刻与后续首个反极性波到达时刻之和的单端测距式行波保护新判据;进一步针对其存在的动作死区和配电网运行对近、远后备保护的需求,提出一种单端暂态量阶段式保护方案。该方案基于上述设计的保护Ⅰ段能够覆盖本级线路的95%,引入二次振荡波相继速动判据设计的保护Ⅱ段可以覆盖其余范围,保护Ⅰ、Ⅱ段协同工作可保护本级线路全长;同样基于上述判据设计的单端暂态量保护Ⅲ段可仅以1个时间级差延时,实现对下游线路大多数位置故障的快速响应,配合反时限过电流保护可保护下级线路全长。最后在PSCAD平台搭建仿真模型,验证了所提保护判据及方案的有效性和优越性。

兼顾连锁跳闸免疫和端部故障响应能力的距离保护Ⅲ段自适应椭圆动作特性研究

针对潮流转移引发距离保护Ⅲ段误动作的问题,提出了一种基于椭圆动作特性的保护自适应调节优化策略。分析了现有透镜形判据自适应调节所存在的问题,针对性地设计了椭圆形判据,并探讨了其整定原则。理论分析及基于PSCAD的仿真结果表明,所提策略可有效规避以距离保护Ⅲ段为代表的后备保护应对潮流转移工况时可能存在的误动作风险,且在区内短路故障时允许保护正确动作。相较于现有的自适应调节距离保护Ⅲ段保护判据,采用所提判据的保护抗过渡电阻能力得到了有效恢复。

一种多地DFIG联动控制的多馈入受端系统连续换相失败抑制策略

我国沿海负荷中心呈现直流多馈入的结构特征,海上风电的大规模开发使得系统在非正常工况下容易诱发次同步振荡,电压的快速波动可能会造成连续换相。针对该现象进行机理分析,通过优化双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)的控制方法,有效抑制了次同步振荡。同时,针对不同区域风电场调节能力差异,通过关联各直流落点的多馈入交互作用因子(multi-infeed interaction factor,MIIF),充分调动不同区域风电场的补偿能力抬升系统电压。该方法有效地抑制直流多馈入系统的异地连续换相失败。最后,通过PSCAD仿真对比验证所提策略的有效性。

保障各种复杂故障工况下解优质率的电网故障诊断解析模型

经典电网故障诊断解析模型是非线性0-1整数规划模型,其难以精确求解,启发式算法虽能获得可行解,但求解准确性和一致性难以保证,且求解时间较长,不利于基于诊断结果的故障排查和设备运维。对传统故障诊断模型进行改进,降低了模型的复杂度,实现了目标函数的线性化,据此构建了基于整数线性规划的电网故障诊断解析模型。Gurobi具有将启发式算法和整数线性规划求解算法有机结合的优点,将其应用于求解基于0-1整数线性规划的诊断模型,解决了传统启发式寻优算法因算法自身的局限性而陷入仅获得局部最优解甚至错解、以及求解速度慢等问题。通过算例对新型电网故障诊断模型的有效性和优越性进行验证,结果表明:相较于基于遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法等启发式算法的传统模型,改进模型求解的速度与精度均显著得到了提高。

考虑储能系统控保协同体系的光伏场站送出线路突变量选相能力恢复策略

针对新能源接入电网后,突变量选相元件动作性能显著劣化,尤其在弱电源侧难以保证选相正确性的问题,提出考虑储能系统控保协同体系的突变量选相能力恢复策略。通过理论分析,得出逆变电源侧负序阻抗基本恒定这一实施选相能力恢复举措的前提条件。在此基础上,提出将光伏场站中储能侧逆变电源控制策略中的负序抑制短时屏蔽,并将故障线路两侧的正序分配系数控制到与负序分配系数相等,以此营造令传统突变量选相元件实现动作的最理想条件。该控制可以通过控制储能设备电流内环中的d轴和q轴电流实现。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,在该控制策略作用下,线路两侧正序分配系数与负序分配系数几乎相等,极大程度恢复了弱电源侧的选相特征,在不同故障工况下均有较好的适应性,且不会干扰系统侧选相元件的正常动作,具有很高的可靠性。

全功率型逆变电源侧工频变化量距离保护性能下降机理分析

受逆变型分布式电源(IIDG)系统内阻抗不稳定的影响,工频变化量距离保护在全功率型逆变电源侧存在拒动风险,但现有理论未能从机理方面明确指出造成内阻抗不稳定的具体因素,难以提出针对性的保护改进方案。为了深入探究IIDG侧工频变化量距离保护性能急剧下降的机理,基于阻抗平面法分析指出,在全功率型逆变电源控制策略的作用下,IIDG侧正序电流增量表现为相位、幅值受控的独立变量,其与过渡电阻共同构成的附加阻抗大小随故障工况变化且矢量方向发生不确定性偏转,导致保护正确动作可行域不明晰,在传统阻抗继电器整定判据下保护可靠性严重劣化。在此基础上,进一步研究了主流的PQ控制及低电压穿越控制策略对该保护动作安全性和耐受过渡电阻能力的影响。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了理论分析的正确性,为工频变化量距离保护在IIDG并网工况下故障响应能力的恢复提供了有益的理论参考。

基于储能船舶的海岛群电-氢混合能量调度策略

海岛/海上新能源的开发面临着电能送出难的问题。对于尚未通过海底电缆互联的海岛电网而言,富余新能源的制氢外送和电池外送模式各具优缺点。为结合2种外送模式的优点,提出了一种基于储能船舶的近海海岛群电-氢混合传输模式。首先,提出了基于储能船舶的海岛群能量互联共享模式,以电池包和储氢罐为载体,实现能量的灵活转化和在岛屿之间的灵活转移;其次,构建了电能-氢能转换效率的数学分析模型,并在综合考虑电池损耗和制氢效率的基础上,探讨了富余新能源在制氢与电池存储之间的最优功率分配机制,以厘清在不同新能源出力场景下2种外送模式的优劣;然后,通过搭建氢能储运成本分析模型,研究了压强、体积等压缩储氢关键参数与经济成本的关系,并提出了相应的电-氢混合输送日运行调度优化模型;最后,基于珠海市某群岛实际地理数据开展仿真分析,结果验证了所提方法的可行性和有效性。

基于Hausdorff距离算法的变压器差动保护新判据

对变压器励磁涌流和故障电流波形整体形态的特征进行分析,利用两者之间相似度差异,结合Hausdorff距离算法在图形相似度方面的优势,构造基于Hausdorff距离算法的变压器差动保护新判据,该判据采用归一化后的差流序列和标准正弦波序列之间的Hausdorff距离值进行判别,以区分变压器的励磁涌流（包括对称性涌流）和故障差流（包括故障电流叠加励磁涌流）。通过仿真试验验证所提新判据的有效性、快速性和抗干扰性。

基于波形相似度的抗电流互感器饱和变压器相位差动保护

变压器差动保护中电流互感器饱和导致保护可靠性与速动性降低。文中利用波形相似度对变压器区内、区外故障,尤其是电流互感器饱和时两侧电流相位信息进行提取,提出一种基于波形相似度的抗电流互感器饱和变压器差动保护判据,以识别包含电流互感器饱和在内的各种故障情况。仿真与动模试验结果表明,该判据在识别变压器区内、外故障,尤其是电流互感器饱和时均能做出正确判断。对于噪声干扰的情况仅需做简单处理判据即可有效识别故障。

换流站交流滤波器过负荷保护误动作机理及防误动策略

换流站是耦合交直流系统的关联区域,站内设备众多、运行环境复杂。交流滤波器配置的保护虽然较为齐全,但在各类异常扰动情况下,电气量特殊的暂态特征仍会引发过负荷等保护的误动作。通过分析典型过负荷和励磁涌流工况下交流滤波器电阻支路电流波形的特点,揭示涌流引起交流滤波器过负荷保护误动作的机理。从波形相似度角度考虑,结合斯皮尔曼等级相关系数,提出了基于斯皮尔曼等级相关系数的交流滤波器过负荷保护辅助判据,并利用仿真试验验证该判据识别励磁涌流工况扰动的有效性,以防止保护误动的发生,提高保护的可靠性。

涌流引起换流变压器零序过电流保护误动的机理分析及对策

针对高压直流输电工程中换流变压器空载合闸及外部故障切除引起零序过电流保护误动的案例,分析了换流变压器空投和外部故障切除时励磁涌流及恢复性涌流的变化特点及其对零序电流的影响机理。采用基于工程实际参数的高压直流输电的仿真模型,对高压换流站换流变压器空投及外部故障切除导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析,揭示了换流变压器零序过电流保护误动的原因。利用相空间重构技术提出了基于零序电流相空间分布重心幅值变化特征的换流变压器零序过电流保护闭锁新判据,并通过仿真验证了该方案的有效性。

特高压换流变压器对称性涌流的生成及其对大差保护的影响

借鉴和应涌流分析方法,分析特高压一组换流变压器空投时对称性涌流的产生机理和变化特点。基于工程实际参数建立详尽的特高压直流输电的仿真模型,对特高压换流站内一组换流变压器空投产生对称性涌流现象进行了仿真分析。阐明二次谐波制动判据失去闭锁能力造成特高压换流变压器大差保护误动的机理,为提升特高压换流站大差保护的动作可靠性提供分析手段。

一种改进的电网故障诊断优化模型

电网故障诊断优化模型可将诊断问题表示成求极值的0-1整数规划问题,从而可通过严密的数学运算来确知故障设备。文中在对目前故障诊断优化模型深入研究的基础上,分析其存在的不足,尤其是对诊断结果不唯一、且某些结果不合理的问题进行了剖析。发现其诊断结果不唯一的原因在于该模型仅考虑了保护各自状态的影响,而忽略了主、后备保护之间状态关系对目标函数的共同影响;在此基础上,综合考虑目前二次系统配置特点以及诊断信息特征,提出了一种改进的电网故障诊断优化模型,在新模型中充分考虑了断路器失灵保护的特殊性,并对各设备的期望状态函数进行了重新定义。文中还对诊断故障原始数据预处理和系统实现进行了简单描述。理论分析以及大量的实例验证表明新模型更加合理,诊断结果更为准确。