考虑深度嵌入聚类多场景的城市输电网规划综合评估方法

现有电网规划评估大多针对特定如高峰负荷场景展开,聚焦于新能源占比较低的传统电力系统无法满足新型电力系统运行场景多样化需求。提出了基于D-vine Pair-Copula和深度嵌入技术的不确定性场景生成和聚类方法,挖掘评估过程中需要考虑的有限场景。针对城市输电网,构建了综合评估指标体系,涵盖多场景下的经济性、安全可靠性、灵活适应性、环保性、新能源消纳能力、交直流强度6个方面,考虑了电力电子化、高比例新能源等的城市电网新特征,指标均能够在规划阶段通过潮流计算、短路电流计算等获取。采用基于组合权重模糊数学和雷达图的综合评估方法,以我国某城市输电网为例验证了方法的有效性。

台风灾害下多阶段协同的受端电网弹性提升策略

近年来,台风成为影响沿海城市受端电网安全运行的主要自然灾害。文中综合考虑台风下负荷、区外来电、各类机组、储能、输电通道等在内的受端电网响应特性,提出一种计及预防阶段、抵抗-响应阶段、恢复阶段的多阶段协同弹性提升策略。通过实际运行曲线与理想运行曲线之差量化电网弹性,实现城市受端电网弹性评估。弹性提升模型以投资运行总成本最小和电网弹性最大为目标,包含输电通道加固、机组组合以及增加修复队伍3种措施,涵盖台风过境电网3个阶段状态变化。最后,选取中国某市实际受端电网结合中国气象局热带气旋中心台风数据验证了模型的有效性。

基于行波差动电流的输电线路接地故障测距

行波测距的准确性受多个因素影响.为此,分析了行波差动电流的不平衡输出,定义了经不平衡电流补偿的行波差流,推导了线路内部故障时该差流的表达式.由于行波在零模和线模上的传播速度不同,两种模量的行波差流也不相同,其幅值比和相角差与故障点位置相关,据此提出了基于行波差动电流的接地故障测距原理.该原理提取行波差动电流的工频分量进行测距,无需提取行波波头,不受线路对行波衰减及波速不确定等因素的影响,PSCAD仿真表明,测距误差很小,测距结果准确可靠.

串联电容补偿线路接地故障的行波测距新方法

串补电容破坏了线路阻抗分布的均匀性,且过电压保护元件MOV(metal oxide varistor)为非线性元件,所以传统的故障测距算法不适用于串补线路。该文首先分析了串补线路上行波差动电流的不平衡输出,然后定义了适用于串补线路的行波差动电流。对于新定义的行波差动电流,串补线路内部故障时,地模和线模的行波差动电流不同,其相角差与故障点位置相关,据此提出了基于行波差动电流的接地故障测距原理。该原理不受过渡电阻、系统运行方式、MOV导通与否和串补装置运行状态的影响,PSCAD仿真结果表明,测距准确可靠。

一种基于虚拟电厂技术的城市可再生能源消纳能力提升方法

针对当前大规模可再生能源发电接入电力系统所带来的可再生能源消纳的问题,提出了一种城市可再生能源消纳能力的量化方法和基于虚拟电厂的消纳能力提升措施。首先,对可再生能源消纳的问题进行分析,对虚拟电厂的基本概念进行详细阐述;其次,针对风力发电和光伏发电,从调峰裕度的角度对其消纳能力进行量化分析,提出弃风、弃光时间和弃风、弃光量2个方面的风电、光伏消纳能力量化分析方法;最后,提出利用电动汽车和柔性负荷提升城市可再生能源消纳能力的方法,并通过详细的算例验证了该量化方法和提升措施的有效性。

串联补偿线路的距离保护研究

分析继电保护安装处的测量阻抗与线路阻抗的关系,在此基础上定义一个具有自适应特性的补偿阻抗,并分析故障点相对于串联补偿装置不同位置时补偿阻抗的相角特性,即金属性故障位于串补装置之前时,补偿阻抗的相角为0°;金属性故障位于串补装置之后时,补偿阻抗的相角介于90°和270°之间。据此提出识别串补线路故障点的方法,并与传统的电平检测方案相结合形成新的距离保护方案。该方法适用于串补装置安装于线路不同位置的运行方式,不仅可以有效解决超越动作问题,而且可提高保护的灵敏度。MATLAB仿真验证了该方法的正确性。

双馈风电机组暂态特性分析及低电压穿越方案

提出了一种新的转子暂态电流计算方法,将电网故障后电机的电磁暂态过程处理为不同状态的叠加,综合考虑了定子侧电压故障分量、转子侧电压故障分量以及Crowbar电路投入引起的暂态冲击作用。在此基础上,推导了转子电压峰值与Crowbar电路阻值间的函数关系,利用作图法给出了Crowbar电阻取值的实用整定原则。针对Crowbar电路切除后低电压期间的电机控制,提出了一种根据电压跌落深度调整有功和无功参考值的自适应控制策略及相应的低电压穿越方案,使双馈风力发电机在电压跌落期间能给予系统一定的无功支撑。最后,以1.5MW双馈风力发电机为例进行仿真验证,结果表明所述方法正确有效。

基于ARIMA时间序列的分布式光伏系统输出功率预测方法研究

分布式光伏系统输出功率的预测是对配电网进行协调调度,进而有效消纳分布式光伏发电的关键。文章对天津某地区配电网中分布式光伏电站的功率特性进行研究,建立了基于ARIMA时间序列的分布式光伏系统输出功率预测模型。此外,还分别建立了基于ARIMA时间序列与神经网络的分布式光伏系统输出功率预测模型,以及基于ARIMA时间序列与支持向量机的分布式光伏系统输出功率预测模型,并比较了3种预测模型的预测误差。分析结果表明,与其他2种预测模型相比,基于ARIMA时间序列与支持向量机预测模型的预测误差较小,晴天、雾霾天、阴天和雨天条件下,该模型的预测误差分别为7.02%, 9.13%, 9.35%和9.48%,该模型的年预测误差为13.65%。

分布式电源中逆变器的故障特征和保护方案

基于开关函数分析了分布式电源中的逆变器在内部功率开关管短路、断路和并网交流侧出口处发生不对称短路时的直流侧电流特性,深入研究了直流侧电流中基波和二次谐波的幅值随故障类型的变化规律,提出了新的逆变器保护方案。该方案在现有逆变器保护配置的基础上,增加了基波过电流保护和二次谐波过电流保护,以弥补现有保护不能全面、快速地反应于所有故障的不足。搭建了光伏并网系统的仿真模型,并验证了故障特征分析的正确性和保护方案的有效性。

基于AP聚类和鲁棒优化的电网规划灵活性评估

高比例可再生能源的并网,给电力系统规划的灵活性带来了挑战。本文考虑源-荷双端的不确定性,提出了一种基于AP(affinity propagation)聚类和两阶段鲁棒优化的电网规划灵活性评估方法。首先,本文提出了基于AP聚类的远景年典型日负荷建模方法。其次,以区间的形式考虑可再生能源出力的不确定性,构建基于鲁棒优化的电力系统规划方案灵活性评估模型。最后,在整个周期的角度和各时间断面的角度提出了一组电网规划灵活性评估指标。本文利用IEEE RTS-24算例验证所提出方法的合理性。

计及电动汽车充电与可再生能源协同调度的负荷特性分析

电动汽车与可再生能源的协同调度是促进可再生能源消纳、平抑可再生能源并网带来的波动、减少电动汽车无序充电对电网影响的有效手段。本文以降低光伏发电入网后电网的净负荷波动为目标,建立电动汽车与光伏发电协同调度的数学模型。同时,针对现有的研究缺乏对电动汽车有序充电后的电网和电动汽车负荷特性进行定量分析的问题,提出特性评价指标,用于定量分析电动汽车响应调度后电网的负荷特性,并评估协同调度的效果和影响。最后,采用天津市某区域的数据进行仿真分析,结果表明,本文所提出的协同调度模型在不同光伏渗透率下均能有效地平抑可再生能源波动,减少负荷峰谷差。

电力系统可靠性评估的重要抽样影响增量方法

针对大规模输电系统可靠性评估效率较低的问题,提出了一种基于重要抽样的影响增量方法。首先,利用迭代方法构造新的事故概率分布函数,进而得到重要抽样权函数;其次,根据所构造的事故概率分布函数对失效空间进行偏倚抽样,得到大量对评估结果有效的样本;最后利用基于影响增量的计算公式对系统可靠性指标进行计算。该方法可以在分析较少的事故状态下,达到大量抽样的蒙特卡洛方法的评估精度,影响增量公式将高阶事故权重向低阶事故转移,从而提升可靠性评估的准确性和效率,同时重要抽样方法减小了方差并加快收敛速度,进一步提升了可靠性评估的计算效率。算例分析部分选取IEEE-RTS-24节点测试系统,测试结果证实了所提方法的高精度和高效率特性。

基于Hilbert变换的串联电容补偿线路距离保护

利用Hilbert变换得到了实信号幅值函数的特点,分析了串联电容前后故障时故障电流幅值函数的不同:串联电容前故障时,幅值函数不能表征故障电流的包络线;串联电容后故障时,幅值函数可以表征故障电流的包络线。据此提出了基于Hilbert变换的串联补偿线路故障点位置的识别判据,结合传统的距离保护形成了适用于串联补偿线路的距离保护新方案,能有效解决超越问题。PSCAD仿真验证了该方案的有效性。

考虑机组组合和网络结构优化的电网规划方法

随着风电等可再生能源发电接入规模的不断增加,电网面临的不确定性因素显著增加,对电力系统规划造成深远影响。针对目前研究中尚缺乏含可再生能源电网规划同时考虑机组组合和网络结构化的问题,以运行成本、弃可再生能源成本和切负荷成本之和最小为优化目标,综合考虑新建线路约束、网络结构优化约束和机组组合约束,并采用不同场景描述可再生能源出力和负荷需求的不同水平,建立了嵌入机组组合和网络结构优化的可再生能源接入系统电网规划模型,系统分析了电网规划方案的经济性及对可再生能源的消纳能力,为电网规划工作提供重要的辅助决策依据。通过IEEE RTS-24算例分析验证了所提方法的有效性。

基于LMI优化法的多VSC接入弱网下的锁相环同步暂态稳定性分析

本文针对弱连接条件下多电压源变流器并网系统的锁相环同步暂态稳定性进行研究。首先,建立适用于分析多电压源变流器并网系统锁相环同步尺度下暂态稳定性的降阶数学模型。然后,基于线性矩阵不等式优化法构建多电压源变流器并网系统的最大估计吸引域,并根据该最大估计吸引域揭示故障点电压大幅跌落时,系统存在小扰动稳定平衡点的情况下仍出现暂态失稳的原因。最后,在PSCAD/EMTDC搭建多电压源变流器接入弱网系统的详细开关模型进行仿真,仿真结果验证了本文构建的降阶数学模型及最大估计吸引域的有效性及可行性。

逆变型分布式电源并网系统的失步保护研究

针对逆变型分布式电源并网系统中存在的失步问题,分析了逆变型分布式电源并网系统失步和传统旋转型电源电网失步的区别,提出了适用于分布式电源并网系统的失步保护新原理。该保护首先利用公共耦合节点处视在阻抗角偏移量的绝对值构建失步保护启动判据,其次利用视在阻抗角变化的加速度绝对值来判断失步状态。通过MATLAB/SIMULINK搭建三相光伏并网发电系统模型,进行三相短路和失步仿真。仿真结果验证了提出的失步保护原理清晰,可以准确区分逆变型分布式电源并网系统中发生三相短路故障和失步的情况,并且该保护原理不受三相短路故障的影响。

基于智能变电站的继电保护动态特性仿真系统

继电保护装置的动态特性对智能变电站的稳定运行起着重要作用。开发了一种针对智能变电站继电保护动态特性的仿真系统,从智能变电站的配置描述文件SCD和故障录波文件中读入所需信息,对不同频率采样数据进行频率转换和统一后,通过预设的或自定义的动作方程和动作特性来模拟继电保护装置的动作过程,以直观的可视化图形再现保护从正常到故障切除的动态全过程。该系统具有开放性和可扩展性,既适用于智能变电站再现故障期间的保护动态特性,又适用于新原理保护装置的开发。

面向可再生能源并网系统的灵活性评估方法

在高比例可再生能源接入的电力系统背景下,为满足系统的负荷需求及其变化,需要对电力系统的灵活性水平进行评估。为此,提出了固有灵活性与运行灵活性两种指标评价机组的灵活性水平,其中,固有灵活性指标从运行上下限和爬坡能力两方面评估机组的灵活性水平,运行灵活性指标在机组组合方案确定的基础上评估机组的灵活性水平。在固有灵活性与运行灵活性基础上,对电力系统的灵活性进行评估,并用IEEE-118节点系统来验证所提灵活性评估方法的有效性。结果分析表明,系统负荷趋势与运行灵活性存在一定规律,提高机组性能可显著提高系统灵活性水平。

综合考虑输电结构优化的含可再生能源电网规划方法

为实现高比例可再生能源的并网与消纳,未来电力系统需具有更为合理的网络结构和灵活的运行方式。综合计及可再生能源出力的不确定性和预想事故的影响,提出考虑网络结构优化的含可再生能源的电网规划方法。考虑规划可用资源限制,确定新建线路和升级部分现有输电线路开关以使其满足输电网结构优化的需要;在系统正常运行时,考虑可再生能源和负荷的不确定性以确定最优的调度方案和网架结构;对于既定预想事故,在系统正常运行调度方案的基础上,通过发电再调度和网络结构优化,最小化故障影响。通过改进的IEEE RTS-24系统验证了所提方法的有效性和合理性。

“双高”电力系统惯量提升与评估方法

在“双高”电力系统中,为提升系统总惯量,增强频率稳定性,常对新能源机组并网变流器采用虚拟同步(VSG)控制。电流源型VSG控制策略存在固有的通信延时和控制死区,对于频率变化率的调节效果不佳,且采用常规惯量估计方法无法准确估计该控制下的系统总惯量。因此,本文针对新能源并网变流器采用电压源型VSG控制,有效提升了系统总惯量,该方法无需通信,没有控制死区问题,且采用常规惯量估计方法能准确评估当前系统的总惯量。在IEEE5机14节点系统中验证了所提惯量提升方法的有效性,并准确评估了系统的惯量水平。