基于FTU的配电网单相接地故障定位与恢复方法

配电网发生最多的故障是接地故障。针对准确地检测隔离接地故障线路并尽快恢复供电,提出基于配电开关监控终端(FTU)的配电网单相接地故障定位与恢复方法。利用配电网各节点FTU的小波包变换暂态选线及相电流暂态特征选线技术,结合故障路径自适应处理控制策略,配合首开关延时合闸逻辑,从而实现多分支配电网故障定位与自动隔离恢复。所提方法能够快速选出故障线路并隔离故障区段,有利于故障快速消除,提高系统运行的安全性、可靠性。

计及成本和价值的长周期负荷侧调节能力投入策略

随着新型电力系统的发展,负荷侧调节能力建设日益受到关注,对于负荷侧调节能力成本、价值及其投入策略的研究,具有重要意义。基于近10 a来中国电力工业发展的基础数据,结合新型电力系统发展态势,分析了负荷侧调节能力需求的背景,通过对发用电两侧调节能力特点的比较,从电力系统整体角度梳理了负荷侧调节能力的投入所带来的增量价值,分析了负荷侧调节能力的应用价值盈余,进一步结合具体需求提出了3种长周期下负荷侧调节能力投入的优化策略模型,并进行了算例分析。结果显示:负荷侧调节能力的投入有利于降低电力系统的总成本、增加系统调节能力,但是由于其成本曲线的变化以及“非持久特性”等因素,其投入策略需要综合长周期市场发展需求和发用电两侧成本因素进行权衡,所提出的3种优化模型各有其适用场景。

含分布式电源及储能系统的配电网最优配置研究

针对大量分布式电源与储能系统接入电网,为有效对配电网系统进行配置、实现其优化经济运行,提出了配电系统中电池储能系统和分布式发电机的最优配置方法,建立混合整数非线性规划模型并采用规划-运行分解方法进行求解。采用一种定义邻域结构的模拟退火算法,提出分解方法来求解储能系统运行状态问题,以较低计算量来保证近全局最优解。最后,在一个包含230个节点的中低压配电系统上测试了所提出的规划-运行分解方法,利用规划-运行方法进行配置。结果表明,同时接入储能系统和分布式发电并进行合适的配置,其收益较高,虽成本也有所增加,但具有长期收益。同时验证了配置方法的有效性和可行性。

多馈入直流换相失败与同步电网交互影响机理研究评述

换相失败场景下交直流交互影响机理是多馈入直流系统安全稳定控制决策前提。从直流换相失败分类及机理、换相失败影响因素、换相失败评价指标及风险评估4个方面梳理了换相失败与同步电网交互影响机理研究现状,并从直-交、交-直两个角度分析了交直流电网的交互影响,最后介绍了基于受扰轨迹知识提取的交直流系统量化分析方法及应用现状,实例分析单直流换相安全评估方法推广至多直流连续换相失败的可行性,指出基于关断角受扰轨迹提取的量化分析方法能实现多馈入直流换相安全量化评估和换相安全性与系统稳定性的交互影响分析,后续应该理论分析多馈入直流换相失败场景下电压和频率跌落可接受性量化评估的适应性,在多维量化指标空间内,深入探讨同步电网多时间尺度复杂动态响应对多馈入直流换相安全的影响规律,揭示多馈入直流换相失败与同步电网动态响应相互作用机理。

高热故障下变压器油纸绝缘系统的产气机理研究

针对高热故障下超/特高压变压器内部绝缘系统状态变化和产气机理不清晰而严重制约变压器状态分析诊断的问题,本文基于热焓理论与仿真模拟手段相结合的方式对超/特高压变压器高热故障下油纸绝缘系统特征气体的生成路径与油纸绝缘系统的裂解机理开展研究。依据热焓理论得到气体的生成机理,并利用仿真模拟验证本文所提出的产气机理与路径。结果表明:高热故障下油纸绝缘系统中链烷烃要比环烷烃和双环芳香烃更容易发生裂解,各组分裂解生成特征气体的速率从大到小依次为纤维素、链烷烃、环烷烃、双环芳香烃。根据气体生成能可知,特征气体CH_4和C_(2)H_6最容易生成,C_(2)H_(2)最难生成,可通过特征气体在油纸绝缘系统中的生成速率判断高热故障的严重程度。

考虑光伏随机性的交直流混合配电网鲁棒机会约束安全域模型

为实现高比例光伏接入下交直流混合配电网的安全评估,构建了交直流混合配电网的鲁棒机会约束安全域模型。首先,提出一种基于区间划分的自适应带宽核密度估计方法,以获取光伏预测误差概率分布,构建光伏出力机会约束不确定集合;其次,采用功率与节点电压幅值比值为状态变量,在已有交流线性化潮流模型的基础上推导一种交直流混合配电网线性化潮流模型;然后,提出交直流混合配电网鲁棒机会约束安全域的概念和模型,结合列与约束生成算法和径向迭代搜索算法生成可观测的鲁棒机会约束安全域空间。最后,算例分析验证了所提模型能够在鲁棒机会约束安全域上准确、直观的反映光伏出力的随机性,进而为交直流混合配电网的准确安全评估提供支撑。

基于可信计算的保护控制设备主动防护技术研究与实现

变电站保护控制设备在边界安全防护体系下得以安全稳定运行,但随着信息化、网络化技术不断应用,变电站网络安全要求也在发生变化,过度依赖边界防护的保护控制设备缺乏本体主动防护能力的问题逐渐突显。文章比较分析了不同主动防护技术后,选择了基于可信计算的主动防护技术进行研究,结合保护控制设备的高实时、高可靠等特点,给出了适合保护控制设备的可信计算双体系架构和具体硬软件实现方案。最后,保护监控设备主动防护效果通过了第三方检测机构的验证,且防护功能的增加并未对设备的功能和性能产生明显的影响,该方案具备工程化应用和推广价值。

混合储能聚合商参与能量-调频市场控制策略

提出了一种混合储能聚合商(hybrid energy storage aggregator,HESA)参与能量-调频市场的控制策略。首先,对于独立系统运营商(ISO)发出的调频指令信号进行VMDWVD时频域分析,重构固有模态分量(IMF)生成高频信号与低频信号,分别作为HESA中功率型储能和能量型储能的输入信号。其次,构建了计及多市场价格不确定性的HESA投标与运行策略min-max-min模型,基于列和约束生成算法(C&CG)和强对偶理论对主子问题进行迭代交替求解。最后,基于实际PJM市场的价格、调频信号等数据进行了仿真,验证了HESA主体投标运营策略的有效性。

含整体煤气化燃料电池-碳捕集电厂的风火储系统分布鲁棒调度方法

整体煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)是与碳捕集技术高度适配的清洁、高效、稳定的绿色煤电技术,有望克服传统碳捕集技术在低浓度CO_(2)环境下产生的高成本、高能耗问题。该文构建含IGFC碳捕集电厂的风火储发电系统。研究IGFC碳捕集电厂的运行机理,对IGFC内部各环节建立数学模型,提出工况匹配时燃烧利用率和阴极空气利用率需要满足的运行条件,并针对该型碳捕集电厂的电碳特性进行分析。为计及风电出力的不确定性,构建风火储系统的两阶段分布鲁棒经济调度模型,引入k阶适应性理论,提出基于正交支撑子集策略的求解方法来获得鲁棒对等式。最后,在改进IEEE-30节点系统中进行算例分析,结果表明,该型碳捕集电厂可利用阳极碳富集的优势,实现系统低碳经济调度的目标,并验证所提优化方法能为可行解提供可解释性。

面向光伏集群的配电网模型⁃数据联合驱动无功/电压控制

传统配电网的无功/电压控制(VVC)方法,难以兼顾控制决策的全局最优性与实时响应能力,分布式光伏(DPV)的分散化、高比例并网导致该矛盾日益突出。结合模型优化的寻优能力与深度强化学习的在线决策效率,提出了面向光伏(PV)集群的配电网模型-数据联合驱动VVC策略。首先,考虑日前优化调度与日内实时控制的运行特征,结合DPV集群划分,构建了配电网分布式两阶段VVC框架;然后,以系统运行网损最低为目标,建立了配电网分布式日前VVC模型,并提出了基于Nesterov加速梯度的分布式求解算法;其次,以日前决策为输入量,建立了基于部分可观马尔可夫博弈的配电网实时VVC模型,并提出了基于迭代终止惩罚函数的改进多智能体深度确定性策略梯度算法;最后,基于MATLAB/PyCharm软件平台进行了算例分析,验证了所提方法的全局趋优性以及实时响应能力,提高了PV高比例接入配电网运行的经济性和安全性。

基于分组控制策略的风电场储能容量优化配置

为解决风电出力的波动性和不确定性问题,提出一种基于电池储能分组控制策略并计及其运行不平衡性的风电场电池储能容量优化配置方法。首先,在比较分析不同电池储能分组策略基础上,提出风储联合系统三电池组分组控制策略及充放电运行模式,并构建计及经济成本、衰减指标和寿命期限的多目标电池储能容量配置优化模型;然后,采用变分模态分解法处理风电数据,并通过非支配排序遗传算法与CRITIC-TOPSIS综合决策法联合求解获取最佳的电池储能容量配置方案;最后,通过与现有分组控制策略对比,验证该文所提出的三电池分组策略在改善电池储能充放电不平衡性以及减缓损耗方面的有效性,并对比不同目标和不同决策方法下的电池储能配置方案,结果表明该文提出的多目标优化模型与综合决策方法在延长电池使用寿命的同时保证经济性方面具有明显优势。

基于改进KNN算法的新能源发电单元运行状态识别

目前识别发电单元运行状态的研究较少,数据来源以数据采集与监控系统为主,采集速度较慢。为此,提出了一种基于发电单元机端电气量数据并融合改进k近邻(KNN)算法的新能源发电单元状态识别方法,直接采集机端电气量数据用于快速判断发电单元状态。提出KNN算法的改进策略,克服了传统KNN算法准确度低、识别速度慢的缺点。利用电力系统分析综合程序获取用于状态识别的发电单元机端电气量数据,利用改进策略对数据进行预处理,并对比传统KNN算法、逐条使用改进策略的KNN算法对新能源发电单元状态识别的耗时与准确度。结果表明所提算法较传统算法的识别准确度和速度明显提升,能满足稳定控制过程中对新能源发电单元的状态感知需求。

基于动态电价机制的配网运营商与用户储能商双层协调多目标优化策略

为在电力市场和调度运用中发挥用户侧分布式储能的价值,充分利用电价的优化调节能力,提出考虑负荷需求响应的多目标双层动态电价模型。其中,上层以区域配网代理运营商运营成本和平均负荷波动率最小为目标,下层考虑储能商负荷需求响应,以各储能商运营成本最小为目标。此外,采用改进优劣解距离法对模型求得的Pareto最优解集进行多属性决策,以避免传统优劣解距离法中人为赋权的主观性。最后,决策出最优的内部电价、充放电计划和负荷安排。算例表明,该策略可以降低储能商的运行成本,提高区域配网运营商的收益与区域供电可靠性,同时有利于平滑负荷曲线。

含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜的设计与分析

基于平行平板电极的变焦液体透镜的有关研究,通过应用介电泳效应,提出了一种含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜模型,是一种新型的三层液体透镜结构.利用Comsol,Matlab和Zemax软件仿真分析了该模型在不同电压下的面型变化与成像光路,得出其变焦范围为22.6—15.9 mm,并对制备的器件进行具体的实验分析,获得了不同电压下双凸液体透镜的液滴上下界面面型和该透镜的变焦范围23.8—17.5 mm,与仿真结果基本一致,而且其成像分辨率可达到45.255 lp/mm.结果表明,所提出的这种新型三层液体结构的双凸液体透镜具有结构简单、易于实现的特点,而且具备良好的成像质量.

计及低电压穿越及故障全过程动态的双馈风电场等值方法

在分析双馈感应发电机(DFIG)故障各阶段动态的基础上,提出了一种计及低电压穿越控制的双馈风电场等值方法。首先,讨论了低电压穿越控制策略,给出了含双馈风电场的电力系统故障稳态潮流计算方法。在考虑电压暂态过程的条件下,分析了外部系统短路故障后DFIG转子电流的变化机理,指出电压跌落深度及风电功率是影响短路电流的主要因素,可根据动作分界线判断撬棒是否动作。然后,根据初始风速及撬棒状态将风电场中的DFIG分为3群,并对等值DFIG及集电网络进行聚合。为提高等值模型在恢复阶段的精度,根据故障稳态电压对双馈风电场功率恢复曲线进行预估,并在此基础上对等值DFIG恢复速率进行分段修正。最后,对含双馈风电场的算例系统进行了等值计算。仿真结果表明,等值模型较好地保持了原系统在故障各阶段的动态,在保持较高精度的前提下有效简化了系统,提高了计算速度。

考虑铁心结构的三相变压器励磁涌流和角型绕组环流分析

基于三相组式、五柱式和三柱式铁心结构变压器的磁路特征和运行方程,首先,提出运用星形侧零序电流和电压来拟合角型绕组环流的数值方法,并进一步研究不同铁心结构变压器的角型绕组环流和励磁涌流的特点;然后,进行软件仿真和现场录波以验证该数值方法的有效性,可判断三相组式和五柱式变压器的各相绕组差流即为对应相的励磁涌流,而三柱式变压器某相的绕组差流并不是对应相的励磁电流;最后,进一步的理论分析与仿真验证表明,在3类铁心结构的变压器从星形侧空载合闸时,星形侧任意两相的线电流之差可以认为是这两相等效磁路的励磁涌流之差。研究结论可以为不同铁心结构三相变压器的励磁涌流识别提供依据。

临时加固下换流阀塔海上运输结构强度分析

海上换流站的运输与安装通常是模块化、整体化的运输与安装,考虑到在运输过程中经常会受到风浪、潮流甚至地震等外部环境因素对阀塔等精密电气设备产生的影响,提出一种换流阀塔在海上运输时的临时加固措施。采用有限元仿真软件,对运输船及其阀厅进行有限元建模,将海洋环境作用力等效为地震效应,在两种极端水平载荷工况下,采用底部剪力法对阀塔自身结构强度进行拟静力分析。仿真结果表明:横向载荷作用下阀塔内部结构件所受应力均大于纵向载荷时所受应力,最大应力发生在横向载荷下铝合金框架为84 MPa,小于材料屈服应力。研究结果可为海上运输换流阀塔提供方案借鉴。

基于硬件在环仿真的DFIG并网系统开环模式谐振风险及验证

开环模式谐振理论是阐释风电并网引起的电力系统振荡机理的研究成果,其中基于平均模型的离线时域仿真结果可信度存疑。为提升开环模式谐振的工程指导可靠度,首先基于硬件在环仿真,组建了用于验证开环模式谐振的半实物实验平台;其次建立双馈风电场并网系统的小信号模型,提出开环模式分析通用方法评估系统振荡风险;最后以两个算例进行了开环模式谐振现象的分析与实验。得到结论:硬件在环仿真的结果符合开环模式分析的结果,在开环模式谐振条件下,系统稳定性下降。留数法可以较为准确地预测系统闭环模式,系统参数的合理整定可以减小开环模式谐振带来的影响。

虚拟I/O模块在DCS以太网通信接口模块上的实现

为减少硬件模块的重复开发,在保留原DCS软硬件系统架构不变的基础上,在以太网通信接口模块硬件上虚拟不同的I/O模块。虚拟I/O模块与硬点I/O模块具有一致的输入、输出及参数属性,且组态方式和产物格式一致。同一以太网通信模块上可在不同的虚拟I/O槽位上配置不同的虚拟I/O模块,如Modbus TCP虚拟I/O模块和GOOSE虚拟I/O模块,进而在同一硬件实现不同的通信功能。虚拟I/O模块的使用一方面减少了DCS系统硬件模块的种类,简化备品备件,另一方面也提高了通信扩展的灵活性和便利性。

基于时空图卷积神经网络的强迫振荡定位与传播预测

振荡源定位与传播预测是抑制强迫振荡和保证电力系统稳定的关键。现有方法未能充分利用电网的空间拓扑信息和振荡的时序特征,限制了定位和预测的精度。因此,该文提出一种基于时空图卷积神经网络的强迫振荡定位与传播预测方法。首先,根据节点特征和拓扑信息构建图数据,考虑到强迫振荡传播的快速性,通过切比雪夫多项式扩大节点空间感受野,提取振荡空间特征。同时,利用门控循环单元网络提取多个节点振荡数据的时序关联,通过时空图卷积单元融合空间和时序特征。然后,将定位与传播预测分别建模为分类和回归问题,训练时空图卷积神经网络模型。算例分析表明,所提方法具有更高的准确率,且在噪声和部分节点数据缺失的情况下依然具有较好的性能。