能源聚合背景下电网新能源接纳能力评估方法

由于风电光伏等新能源大规模接入电网,造成了一系列的问题,因此如何合理评估电网对新能源接纳能力问题亟待解决。建立一种新能源聚合背景下的电网新能源接纳能力评估模型。首先,合理选择电网对于所聚合的不同新能源接纳能力的指标,并选择了其他有影响因素的指标,然后对选择的各指标进行归一化;其次,选择自编码器作为降维工具,对数据进行降维以处理各指标间的耦合性,并将降维后的数据输入朴素贝叶斯分类模型中进行训练,得到有效的数据分类模型,并对分类模型进行了交叉检验;最后,用算例验证了所提出方法的可靠性。结果表明,该方法能有效评估电网新能源接纳能力,而所提出方法相比其他方法具有一定的准确性,对如何解决电网新能源消纳问题具有一定指导意义和参考价值。

基于风速概率分布与风切变指数的直流输电线路离子流场数值模拟方法

特高压直流(UHVDC)输电线路下方的离子流场是电磁环境的重要评估指标之一。风速作为常见也是影响较大的因素之一,有着明显的地域特点。为了避免资源浪费,在对地高度设计时,应考虑到不同地区的风速分布差异,而不是用过大裕度换取安全度。为此,该文提出一种基于风速概率分布与风切变指数的输电线路离子流场数值模拟方法。该方法通过待计算地区的风速数据构建Weibull风速概率分布函数模型,选择风速数据在95%以内的最大临界风速作为参考值,考虑风速传感器的安装高度,根据风切变指数计算场域不同高度处的风速分布,作为离子流场计算中不同高度节点的风速输入量。结果表明,引入风切变指数后的离子流密度与合成电场强度误差分别下降了16.2百分点和3.8百分点,明显优于传统固定风速模型。并以昆明地区某±800kV直流输电线路为例,采用该方法进行了计算。该方法能够有针对性地考虑输电线路所处区域的风速影响,特别是在高海拔高风速地区,可为输电线路在合成电场安全限值下的对地高度设计提供参考依据。

数据中心储能型不间断电源系统及其控制技术

随着互联网数据中心IDC的快速发展,为其配备的不间断电源系统UPS规模越来越大,由于UPS的电池系统只有在少数的停电时段应用,造成了大量的资源闲置。在保证备电的前提下,充分挖掘UPS中电池系统的储能功能,是一种经济高效的储能形式。在常规UPS的基础上,提出了储能型不间断电源系统(energy storage type of UPS,EUPS)的实现架构,EUPS多种“备电+储能”应用功能的控制策略,以及EUPS参与电网多场景调节的协调控制策略。最后,基于建成的EUPS示范系统,验证了所提的EUPS系统架构和控制策略的有效性。

特高压工程安全管理成熟度评价方法及实证研究

安全管理成熟度评价可以为安全管理发展不同阶段的企业提供相对应的成熟度等级参照,能够洞悉企业安全管理现状的真实水平,同时根据量化指标采取及时高效的干预措施,达到预防事故的目的。将成熟度理论应用于特高压工程安全管理领域,构建安全管理成熟度评价模型,划分了混沌级、初始级、标准级、精益级和优化级共五级的安全管理成熟度递进层次等级,并开展实证探究,获取特高压工程安全管理成熟度等级水平为精益级,提出“事故调查机制-相关方管理-安全自评价-灾害与应急管理-持续改进”的安全改进优先顺序策略。

特高压输电

特高压输电是指交流1000 kV及以上、直流+800 kV及以上电压等级的输电技术。该技术通过提高输电电压,减少输电过程中的能量损耗,实现远距离、大容量、低成本的电力传输。与常规500kV交流输电相比,1000kV特高压交流输电的自然输送功率为其4~5倍,输电距离为其2~3倍,输送相同容量时的损耗只有1/4~1/3,走廊宽度只有1/3~1/2.+800 kV及以上电压等级的特高压直流输电,可实现电力系统点对点.超远距离、大容量电力传输及非同步联网。

基于模拟退火算法的特高压直流VDCOL控制环节优化方法

高压直流传输系统受端交流电网日趋复杂,在逆变站所配置的传统低压限流单元(voltage dependent current order limiter,VDCOL)的控制特征已难以适应现代电力系统的调控方式,为此,提出基于模拟退火算法的特高压直流VDCOL控制环节优化方法。首先,基于高压直流传输系统逆变站的稳态模型和常规VDCOL控制环节的响应特性,分析逆变站与直流受端交流系统的功率交互特性,推导直流电流指令值与逆变站无功消耗的关系;其次,设计高压直流传输系统典型故障集合,提出基于模拟退火算法的VDCOL控制环节U-I特性曲线多拐点参数的优化方案;最后,采用MATLAB与PSCAD/EMTDC联合仿真的方法得到所提改进的VDCOL控制环节U-I特性曲线。通过与常规VDCOL控制环节的仿真对比分析可知,所提方法更加符合系统暂态无功的实际需求,可有效抑制直流连续换相失败的发生。

基于排序算法优化的MMC功率模块降损策略

模块化多电平换流器(MMC)包含的功率器件多、桥臂电流大,导致电压源换流器单元运行损耗大,直接影响系统的经济性。针对该问题提出了一种功率模块开关损耗降低策略,通过降低桥臂电流较大区域的开关次数减少开关损耗,通过增大桥臂电流较小区域的开关次数抑制模块电压波动,最后以昆柳龙工程柳北站电压源换流器单元为例,通过PSCAD仿真和RTDS试验验证了降损策略的有效性,显著降低了功率模块开关损耗,提高了系统效率。

基于风力预测的输电线路风偏放电预警

为提高对强对流环境下输电线路风险的预警精度,研究了输电线路风偏放电预警方法。首先,基于气象雷达的历史监测数据,构建双层串联SVM分类器,生成强对流风力预测模型。其次,构建输电线路风偏几何模型,分析非水平风对输电线路的影响,推导临界状态下风偏角和风偏风速的计算公式。最后,采用广义极值分布函数计算输电线路风偏放电概率,发布风偏放电风险预警等级。结果表明,基于气象雷达数据和强对流风力预测的输电线路风偏放电预警方法有效、可靠,可为强对流天气下的输电线路维护、电网运行、防灾管理提供决策参考。

计及直流电流暂态冲击的柔性直流输电系统改进卸荷保护方法

针对卸荷可能诱发半导体器件过流闭锁,威胁交直流混联电网安全稳定的问题,提出1种计及直流卸荷动作特性的基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统(MMC-HVDC)等值模型,推导了由换流站电容、直流线路和泄能电阻构成的二阶放电回路的电流时域解析式。通过分析故障换流站有功功率不同受限程度下直流电压的振荡特征及其影响因素,发现了相同故障持续时间下卸荷电流峰值与投切频率负相关,计算计及暂态冲击电流的卸荷投入门槛,进而提出了计及卸荷电流冲击的MMC-HVDC改进卸荷保护方法。算例表明,所提方法能有效抑制卸荷引发的暂态冲击电流,降低交流故障持续时间内卸荷投切频次,提高MMC-HVDC交流故障穿越的可靠性。

采用经量级卷积神经网络的电力线路故障检测方法

针对目前基于深度学习的电力线路巡检中目标检测速度慢、准确率低的问题,提出了一种采用经量级卷积神经网络的电力线路故障检测方法,对销钉缺陷、绝缘子自爆以及鸟巢这三种常见故障进行检测。在YOLOv5(You Only Look Once v5)算法的基础上,首先使用Ghost模块设计轻量级网络,减小网络的参数量和计算时间,提高了线路巡检的实时性;其次,利用跨层级联的方式改进特征金字塔,更好地融合特征,提高了网络的精度;最后,使用CIoU Loss损失函数加快网络的收敛速度。经过实验验证,原来的YOLOv3模型和YOLOv5模型进行对比,巡检平均精度均值提高了3.49%和1.23%,巡检时间分别降低了10.752ms和5.577ms,验证了方法的有效性。

基于混沌粒子群卷积神经网络的配电设备异常辨识技术研究

针对当前配电设备异常辨识率低导致电力系统的稳定性和可靠性变低的问题,提出了一种基于混沌粒子群卷积神经网络的配电设备异常辨识方法。首先分析影响配电设备正常工作的因素,使用最大信息系数(Maximum Information Coefficient,MIC)的方法选取和配电设备健康状态最相关的状态量;其次将选择出来的状态量作为卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的输入,为了提高网络的训练效率和速度,使用改进粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO),即混沌粒子群算法(Chaos Particle Swarm Optimization,CPSO)去训练网络参数,深度学习配电设备特征,网络输出为设备状态;最后经过实验进行验证,将方法和普通卷积神经网络以及普通粒子群优化的卷积神经网络相比,对于配电设备异常辨识的准确率分别提高了10.28%和6.43%,说明了方法的优越性。

面向配电网的自适应粒子群故障恢复策略

针对分布式电源接入的配电网故障恢复可靠性和高效性低的问题,提出采用自适应粒子群优化算法的配电网故障恢复策略。首先,在常见的粒子群优化算法的基础上提出自适应学习因子混沌二进制粒子群优化算法(Adaptive Learning Factor Chaotic Binary Particle Swarm Optimization Algorithm,ALFCBPSO),提高了算法的精度和稳定性;其次,综合考虑重要负荷恢复、网络损失、开关动作次数等因素,构建多目标故障恢复目标函数;然后,采用改进的粒子群算法对故障恢复模型进行求解,得到故障恢复的实施方案;最后,通过IEEE33节点仿真为例,验证了方法的有效性和优越性。

特高压交流输电线路电磁环境研究

研究特高压交流输电电磁环境问题对我国特高压工程建设具有重要意义。采用逐次镜像法计算酒杯塔、紧凑型和同塔双回直线塔的1000kV交流输电线路导线表面和线路下方距地面1m水平线处的电场强度；计算了3种塔型下特高压交流输电线路的电晕损耗、无线电干扰、可听噪声、导线最低对地距离和走廊宽度；分析电晕损耗、无线电干扰和可听噪声随海拔变化的情况。结果表明通过选择合适的线路参数可满足特高压交流输电电磁环境指标要求,电晕损耗随海拔有近似指数增加的变化规律,无线电干扰随海拔有近似线性增加的变化规律。

模块化多电平式柔性直流输电换流器的预充电控制策略

针对用于高压直流输电的新型模块化多电平电压源换流器,详细分析了其预充电动态过程,以寻求合适的预充电控制策略。首先以单站模块化多电平结构电压源换流器(modular multilevel converter,MMC)为研究对象,将换流器预充电分为2阶段,分析了各阶段,特别是MMC解锁瞬间过电流的形成机制及影响因素;为保证换流器解锁后,控制器对充电电流的有效控制,对多电平调制算法进行优化,使其在换流器预充电和正常运行阶段均适用;同时就基于MMC的柔性直流输电(MMC-HVDC)运用于向无源系统供电和作为"黑启动"电源的应用场合,需要一端交流源同时向双站两端预充电时,针对逆变站MMC电容充电不足的问题,提出一种整流站和逆变站协调配合的双站两端预充电控制策略;最后构建向无源系统供电的MMC-HVDC数字和物理仿真模型,验证了所提出控制策略的可行性和有效性。

2005年国家电网公司特高压输电论证工作综述

2004年底,国家电网公司提出了发展特高压输电的战略目标。介绍了2005年以来,国家电网公司发展特高压输电的论证经过以及开展特高压输电论证研究的重要性和必要性,交流特高压输电试验示范工程选择和金沙江送出方案的论证过程,以及运行电压选择、环境保护、过电压及绝缘等特高压关键技术的研究结论。说明了特高压输电的论证过程是科学、民主的,论证成果是科学、可靠的,为我国发展特高压输电提供了坚强的技术支撑。

长空气间隙放电研究的挑战与进展

开展空气间隙放电的理论研究,是支撑我国特高压工程建设、提升电力系统雷击防护水平的现实需求。通过分析特高压下长空气间隙放电的工程需求,以及雷电绕击输电线路的先导发展模型、电气几何模型所面临的理论困境,归纳了当前长空气间隙研究所面临的主要挑战——物理模型的内在复杂性、测试手段的局限性及数值求解方法的不确定性。同时,基于过去30多年测量、计算方法的长足进步,指出目前我国开展长空气间隙放电研究的重大机遇。另外,还简要总结了国内外长空气间隙放电研究的发展历程及流注先导模型在不同历史时期的典型成果,详细介绍了清华大学在973项目的支持下,在长空气间隙放电的微观机理与宏观过程研究方面的最新进展,并对未来的研究方向与目标做了初步展望,包括:1)明晰不同尺度流注起始及发展的规律;2)更深入认识流注转化为先导的规律及机理;3)清晰描述先导的发展过程特征参数;4)建立更完备的长空气间隙击穿模型,能够更准确地预测长空气间隙的放电特性;5)建立更科学的雷击闪络先导发展模型及雷击闪络风险评估方法;6)提出工程实用的更优化的长空气间隙结构。

联网风电机组风速-功率特性曲线的研究

介绍了变速恒频风力发电机的基本运行机理及其PSASP/UPI仿真模型的开发原理。采用统计学方法分析了风电场中风电机组的实测运行数据,并在此基础上重新建立了适用于联网风电机组仿真模型的风速–功率特性曲线。仿真结果表明,该曲线更接近于风电机组的实际运行情况,在变速恒频风力发电机的仿真模型中,采用上述曲线能显著提高仿真的精确性。

高压直流输电单极大地方式运行时地表电位分布规律

采用有限元方法分析了直流单极大地方式运行时大范围的地表电位分布特征,并通过ANSYS软件计算了浅层和深层2种土壤结构模型下的地电位分布;同时考虑了有变电所出线、不同变电所接地电阻、江河以及湖泊等多种情况下对地电位分布的影响。研究结果表明:土壤结构对地表电位分布影响较大,采用土壤深层模型时计算结果更为准确;变电所架空出线距离直接接地极越近、线路越长、线路回数越少,其两端的电位差越大;河流对地表电位影响较小,湖泊边缘处对地表电位影响较大。

特高压交流试验示范工程GIS隔离开关带电操作试验

为验证我国特高压交流试验示范工程金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关带电操作的安全性,在长治、南阳和荆门变电站对所有特高压GIS隔离开关进行了带电操作试验。在前期特高压GIS和复合型气体绝缘金属封闭开关设备(hypid gas insulated switchgear,HGIS)中特快速瞬态过电压(very fast transi-ent overvoltage,VFTO)实测研究基础上,开展现场典型运行方式下隔离开关带电操作,监测产生的VFTO和暂态壳体电位(transient enclosure voltage,TEV)。试验初步得出了特高压变电站实际VFTO和TEV水平及分布,结果表明:特高压GIS隔离开关的带电操作是安全的,但应注意产生的TEV对二次设备的影响,阻尼电阻能够有效抑制VFTO和TEV。带电操作试验的开展为今后特高压GIS隔离开关的带电操作提供了依据。

特高压直流输电系统的控制特性

对于由基于30°等距脉冲触发换流器组成的特高压直流工程,需对其每极的2个12脉动换流器实施单独控制。该控制方式下易引起2个换流器的不平衡运行。在深入剖析特高压直流工程不平衡运行原因的基础上,提出基于电压调节和直流电流测量误差补偿相结合的控制策略,试验结果表明该控制策略可得到符合工程要求的稳态、暂态和动态结果。还从直流工程实践的观点,对特高压直流工程控制系统的一些重点问题,如控制系统的结构分层等进行了探讨。