2013年 第30卷 第6期
2013, 30(6): 1-5.
摘要:
从电力系统脆弱性方面，对风电并网前后节点的脆弱性进行了比较分析。文中主要考虑电力系统脆弱性的两个方面状态脆弱性方面主要利用改进的非线性保留算法求取节点临界电压，进而计算节点状态脆弱性指标;结构脆弱性方面是基于复杂网络理论对节点重要度进行评估;结合这两个方面构造综合脆弱度函数;本文对风电并网的潮流计算做了简单的分析介绍。最后以IEEE14节点系统为例，利用本文所提的方法，以某条线路断线作为扰动，计算了风电并网前后、不同的风电并网点以及同一并网点不同风速下的节点脆弱度，并对结果进行了分析。
从电力系统脆弱性方面，对风电并网前后节点的脆弱性进行了比较分析。文中主要考虑电力系统脆弱性的两个方面状态脆弱性方面主要利用改进的非线性保留算法求取节点临界电压，进而计算节点状态脆弱性指标;结构脆弱性方面是基于复杂网络理论对节点重要度进行评估;结合这两个方面构造综合脆弱度函数;本文对风电并网的潮流计算做了简单的分析介绍。最后以IEEE14节点系统为例，利用本文所提的方法，以某条线路断线作为扰动，计算了风电并网前后、不同的风电并网点以及同一并网点不同风速下的节点脆弱度，并对结果进行了分析。
2013, 30(6): 6-10.
摘要:
通过对基于电压源型换流器的多端直流输电(VSC MTDC)系统进行子系统划分，根据状态空间法提出了一种适用于VSC MTDC系统可靠性评估的等效模型，该模型避免了由于元件众多而出现的维数灾，减少了计算量;还可以计算除稳态概率以外的可靠性指标，如故障频率指标、持续时间指标等。五端直流输电系统的可靠性计算结果证明了本方法正确性和有效性。对系统各设备的参数灵敏度进行分析以找出系统薄弱环节，结果表明连接海陆之间的海底电缆和海上电压源型换流器是影响系统可靠性的重要环节。
通过对基于电压源型换流器的多端直流输电(VSC MTDC)系统进行子系统划分，根据状态空间法提出了一种适用于VSC MTDC系统可靠性评估的等效模型，该模型避免了由于元件众多而出现的维数灾，减少了计算量;还可以计算除稳态概率以外的可靠性指标，如故障频率指标、持续时间指标等。五端直流输电系统的可靠性计算结果证明了本方法正确性和有效性。对系统各设备的参数灵敏度进行分析以找出系统薄弱环节，结果表明连接海陆之间的海底电缆和海上电压源型换流器是影响系统可靠性的重要环节。
2013, 30(6): 11-15.
摘要:
基于连续状态马尔科夫链模型提出一种时序风速模拟模型。该模型利用Box Cox技术将风速序列变换为服从正态分布的序列，进而在多维正态概率空间内构造变换数据的连续状态马尔科夫链模型。在此基础上，利用Box Cox反变换将正态序列变换为风速序列，进而得到时序风速的连续状态马尔科夫链。采用实测风速数据验证本文模型的有效性，结果表明本文提出的模型可保持原风速的概率分布和自相关特性。采用IEEE RTS可靠性测试系统验证本文模型的应用性，结果表明本文模型可用于含风能的电力系统发电可靠性评估。
基于连续状态马尔科夫链模型提出一种时序风速模拟模型。该模型利用Box Cox技术将风速序列变换为服从正态分布的序列，进而在多维正态概率空间内构造变换数据的连续状态马尔科夫链模型。在此基础上，利用Box Cox反变换将正态序列变换为风速序列，进而得到时序风速的连续状态马尔科夫链。采用实测风速数据验证本文模型的有效性，结果表明本文提出的模型可保持原风速的概率分布和自相关特性。采用IEEE RTS可靠性测试系统验证本文模型的应用性，结果表明本文模型可用于含风能的电力系统发电可靠性评估。
2013, 30(6): 16-20.
摘要:
应用复杂网络理论，结合电力系统实际，以电气介数定义节点初始负荷，建立了连锁故障模型，用归一化故障规模、平均连通性水平和加权网络效率等指标评估小世界电网发展演化过程中鲁棒性的变化情况。分析结果表明随着网络容量的增加，小世界电网的鲁棒性增强，但当网络容量达到一定值后，增加的容量对小世界电网鲁棒性影响较小;随着小世界电网的发展演化，节点之间的联系增强，其整体鲁棒性也增强。因此在规划和设计电力系统时，应结合实际情况科学合理地确定电网的容量，还可参考小世界电网的发展演化方式，得到鲁棒性强而造价低的电网。
应用复杂网络理论，结合电力系统实际，以电气介数定义节点初始负荷，建立了连锁故障模型，用归一化故障规模、平均连通性水平和加权网络效率等指标评估小世界电网发展演化过程中鲁棒性的变化情况。分析结果表明随着网络容量的增加，小世界电网的鲁棒性增强，但当网络容量达到一定值后，增加的容量对小世界电网鲁棒性影响较小;随着小世界电网的发展演化，节点之间的联系增强，其整体鲁棒性也增强。因此在规划和设计电力系统时，应结合实际情况科学合理地确定电网的容量，还可参考小世界电网的发展演化方式，得到鲁棒性强而造价低的电网。
2013, 30(6): 21-26.
摘要:
为减少光伏发电因光照强度与温度变化而引起的并网光伏功率波动，基于某40MWp光伏电站的并网功率数据，分析其分钟级/10分钟级的最大有功功率变化量数据并进行概率统计，结合光伏功率波动的并网要求，利用电池储能系统对光伏发电电能进行存储和释放，改善光伏发电并网输出功率波动的问题，并分析电池储能系统的功率和容量需求。提出利用电池储能系统缩减光伏并网功率波动的控制策略，并对电池储能系统容量进行优化，仿真结果验证了控制策略和算法的可行性。
为减少光伏发电因光照强度与温度变化而引起的并网光伏功率波动，基于某40MWp光伏电站的并网功率数据，分析其分钟级/10分钟级的最大有功功率变化量数据并进行概率统计，结合光伏功率波动的并网要求，利用电池储能系统对光伏发电电能进行存储和释放，改善光伏发电并网输出功率波动的问题，并分析电池储能系统的功率和容量需求。提出利用电池储能系统缩减光伏并网功率波动的控制策略，并对电池储能系统容量进行优化，仿真结果验证了控制策略和算法的可行性。
2013, 30(6): 27-31.
摘要:
设计了超级电容蓄电池混合储能装置及电路，能够在交流侧突然失电或直流侧突加负载时达到超级电容优先放电、减小对直流系统中蓄电池的冲击并延长蓄电池寿命的目的。针对变电站的直流系统，利用仿真软件进行了突然失电及突加负载两种工况在超级电容容量不同时的仿真，对比结果表明论文设计的混合储能直流系统既避免了蓄电池单独储能时的容量浪费，又发挥了超级电容功率密度高和循环寿命长的优点，而且超级电容容量越大，放电时间越长，研究结论符合实际。实验室搭建了混合储能直流系统实验平台，实验结果与仿真结果基本一致。
设计了超级电容蓄电池混合储能装置及电路，能够在交流侧突然失电或直流侧突加负载时达到超级电容优先放电、减小对直流系统中蓄电池的冲击并延长蓄电池寿命的目的。针对变电站的直流系统，利用仿真软件进行了突然失电及突加负载两种工况在超级电容容量不同时的仿真，对比结果表明论文设计的混合储能直流系统既避免了蓄电池单独储能时的容量浪费，又发挥了超级电容功率密度高和循环寿命长的优点，而且超级电容容量越大，放电时间越长，研究结论符合实际。实验室搭建了混合储能直流系统实验平台，实验结果与仿真结果基本一致。
2013, 30(6): 32-37.
摘要:
对微电网中分布式电源(DG)引起电压质量变化的原因进行理论分析，考虑DG出力特性差异建立了同步电机型、异步电机型和逆变器型DG的电压模型。在PSCAD/EMTDC环境下以一个简单微网系统为例，研究不同类型DG安装位置变化、出力变化以及多DG分散接入时对微网电压质量的影响。仿真结果表明同步电机型和逆变器型DG对电压质量有改善作用，而异步电机型DG对电压质量有不利影响。针对异步电机型DG降低电压质量的特点，提出一种基于超级电容器的电压质量改善措施，优化结果表明其可在一定程度上改善微网的电压质量。
对微电网中分布式电源(DG)引起电压质量变化的原因进行理论分析，考虑DG出力特性差异建立了同步电机型、异步电机型和逆变器型DG的电压模型。在PSCAD/EMTDC环境下以一个简单微网系统为例，研究不同类型DG安装位置变化、出力变化以及多DG分散接入时对微网电压质量的影响。仿真结果表明同步电机型和逆变器型DG对电压质量有改善作用，而异步电机型DG对电压质量有不利影响。针对异步电机型DG降低电压质量的特点，提出一种基于超级电容器的电压质量改善措施，优化结果表明其可在一定程度上改善微网的电压质量。
2013, 30(6): 38-42.
摘要:
提出了一种基于离散傅里叶分析的时间序列自回归方法(AR)，用于电能质量不平衡度指标的预测。首先利用离散傅里叶变换对指标序列进行频域分析，提取指标序列的低频分量，对指标序列的各个低频分量分别利用时间序列自回归方法进行预测，然后对这些分量预测值进行离散傅里叶反变换，得到不平衡度指标序列的预测值。通过实际数据验证，离散傅里叶分析能够减小高频噪声的影响，对比BP神经网络预测方法，结果表明，所提出的基于离散傅里叶变换的AR方法可以对不平衡度指标进行有效预测。
提出了一种基于离散傅里叶分析的时间序列自回归方法(AR)，用于电能质量不平衡度指标的预测。首先利用离散傅里叶变换对指标序列进行频域分析，提取指标序列的低频分量，对指标序列的各个低频分量分别利用时间序列自回归方法进行预测，然后对这些分量预测值进行离散傅里叶反变换，得到不平衡度指标序列的预测值。通过实际数据验证，离散傅里叶分析能够减小高频噪声的影响，对比BP神经网络预测方法，结果表明，所提出的基于离散傅里叶变换的AR方法可以对不平衡度指标进行有效预测。
2013, 30(6): 43-46.
摘要:
研究和评估电弧炉对电力系统的影响是电能质量分析的一项重要工作，而针对某一类型电弧炉的电能质量仿真分析首先需要建立较精确的电弧炉模型。文章在确定性动态电弧模型微分方程的基础上，以某一类型电弧炉实测电压电流数据为依据，以对电网电能影响最大的时期(熔化期)为仿真时段，通过合理调整模型中的参数，较好地反映了某一类型电弧炉在熔化期的谐波电流、闪变、电压波动及三相不平衡度，得到了较理想的电能质量影响仿真结果。
研究和评估电弧炉对电力系统的影响是电能质量分析的一项重要工作，而针对某一类型电弧炉的电能质量仿真分析首先需要建立较精确的电弧炉模型。文章在确定性动态电弧模型微分方程的基础上，以某一类型电弧炉实测电压电流数据为依据，以对电网电能影响最大的时期(熔化期)为仿真时段，通过合理调整模型中的参数，较好地反映了某一类型电弧炉在熔化期的谐波电流、闪变、电压波动及三相不平衡度，得到了较理想的电能质量影响仿真结果。
2013, 30(6): 47-50.
摘要:
基于电力电子变流器控制的双馈风电机组对于电力系统转动惯量几乎没有贡献，这将使系统频率的调节变得困难，使风电机组具有惯性响应功能成为研究中的一个热点。在分析双馈感应发电机基本控制策略的基础上，提出了双馈发电机可控虚拟惯量的概念，并对其表达式进行了理论推导。在详细阐述附加功率外环和追踪曲线切换两种惯性控制策略后，指出了其中蕴含的虚拟惯量控制机制，并说明了在实际当中如何应用。最后，通过仿真分析证明了双馈风电机组可表现出不同于同步发电机固有惯性的可控虚拟惯性。
基于电力电子变流器控制的双馈风电机组对于电力系统转动惯量几乎没有贡献，这将使系统频率的调节变得困难，使风电机组具有惯性响应功能成为研究中的一个热点。在分析双馈感应发电机基本控制策略的基础上，提出了双馈发电机可控虚拟惯量的概念，并对其表达式进行了理论推导。在详细阐述附加功率外环和追踪曲线切换两种惯性控制策略后，指出了其中蕴含的虚拟惯量控制机制，并说明了在实际当中如何应用。最后，通过仿真分析证明了双馈风电机组可表现出不同于同步发电机固有惯性的可控虚拟惯性。
2013, 30(6): 51-55.
摘要:
针对双馈风力发电系统网侧变流器的非线性特性，提出了一种基于单神经元PI算法的网侧变流器控制策略，采用电网电压定向的矢量控制结合单神经元PI控制，实现了网侧变流器有功功率和无功功率的解耦控制，其中单神经元PI控制器的比例、积分系数根据直流侧的电压误差进行自适应调整。在PSCAD/EMTDC环境下，建立了双馈风力发电系统仿真模型。仿真结果表明，该控制策略可实现期望直流母线电压的快速、稳定跟踪，同时能够快速实现单位功率因数控制，具有较强的抗扰动能力与鲁棒性。
针对双馈风力发电系统网侧变流器的非线性特性，提出了一种基于单神经元PI算法的网侧变流器控制策略，采用电网电压定向的矢量控制结合单神经元PI控制，实现了网侧变流器有功功率和无功功率的解耦控制，其中单神经元PI控制器的比例、积分系数根据直流侧的电压误差进行自适应调整。在PSCAD/EMTDC环境下，建立了双馈风力发电系统仿真模型。仿真结果表明，该控制策略可实现期望直流母线电压的快速、稳定跟踪，同时能够快速实现单位功率因数控制，具有较强的抗扰动能力与鲁棒性。
2013, 30(6): 56-61.
摘要:
并联有源电力滤波器(APF)通常从负载侧检测谐波电流作为APF的指令电流，由于谐波电流变化率较大，且APF本身也会产生附加谐波，使得APF补偿精度不高。 针对APF存在的问题，本文提出一种基于瞬时无功理论的三相四线制并联APF综合补偿算法，采用特定次谐波检测算法从网侧检测计算谐波电流及零序电流，从负载侧检测计算负载无功电流及负序基波电流，三相桥臂与零序桥臂解耦后采用无差拍控制实现对谐波及无功的综合补偿。补偿后电网谐波电流含量低，电流与电压相位差很小，中线电流接近零，动态响应快且不论负载对称或不对称都适用，实验结果证明了本文控制策略的有效性。
并联有源电力滤波器(APF)通常从负载侧检测谐波电流作为APF的指令电流，由于谐波电流变化率较大，且APF本身也会产生附加谐波，使得APF补偿精度不高。 针对APF存在的问题，本文提出一种基于瞬时无功理论的三相四线制并联APF综合补偿算法，采用特定次谐波检测算法从网侧检测计算谐波电流及零序电流，从负载侧检测计算负载无功电流及负序基波电流，三相桥臂与零序桥臂解耦后采用无差拍控制实现对谐波及无功的综合补偿。补偿后电网谐波电流含量低，电流与电压相位差很小，中线电流接近零，动态响应快且不论负载对称或不对称都适用，实验结果证明了本文控制策略的有效性。
2013, 30(6): 62-66.
摘要:
为避免传统方法中复杂的坐标变换和解耦控制，同时提高系统利用率，提出了一种基于准PR控制的中点箝位式(NPC)三电平光伏并网发电系统新型控制策略。该发电系统在白天可同时进行有功功率输出和无功功率补偿，在夜晚仍能实现对负载的无功补偿。准PR控制器的引入实现了在静止坐标系下对交流信号的无静差跟踪，不仅简化了控制算法，而且增强了系统的鲁棒性。同时基于准PR控制原理设计了分次谐波补偿器，大大减小了并网电流的谐波含量。此外，通过反馈上下电容的电压差实现了中点电位平衡控制。仿真结果证明了所提控制策略的可行性和优越性。
为避免传统方法中复杂的坐标变换和解耦控制，同时提高系统利用率，提出了一种基于准PR控制的中点箝位式(NPC)三电平光伏并网发电系统新型控制策略。该发电系统在白天可同时进行有功功率输出和无功功率补偿，在夜晚仍能实现对负载的无功补偿。准PR控制器的引入实现了在静止坐标系下对交流信号的无静差跟踪，不仅简化了控制算法，而且增强了系统的鲁棒性。同时基于准PR控制原理设计了分次谐波补偿器，大大减小了并网电流的谐波含量。此外，通过反馈上下电容的电压差实现了中点电位平衡控制。仿真结果证明了所提控制策略的可行性和优越性。
2013, 30(6): 67-72.
摘要:
智能电网具有明显的低碳特性。研究我国智能电网实现低碳效益的具体路径，对引导智能电网促进电力系统低碳化发展具有重要意义。首先，阐述了我国智能电网的发展模式及其支撑体系，重点研究了智能电网技术支撑体系。其次，界定了智能电网低碳效益的定义和内涵。然后，基于智能电网的技术支撑体系和低碳效益内涵，分析了我国智能电网低碳效益的实现路径，提出了基于“清洁发电”、“降低损耗”、“负荷整形”和“终端节电减排”的4条具体路径。在此基础上，绘制了智能电网实现低碳效益的总体路线，为我国智能电网促进低碳的建设与发展提供参考。
智能电网具有明显的低碳特性。研究我国智能电网实现低碳效益的具体路径，对引导智能电网促进电力系统低碳化发展具有重要意义。首先，阐述了我国智能电网的发展模式及其支撑体系，重点研究了智能电网技术支撑体系。其次，界定了智能电网低碳效益的定义和内涵。然后，基于智能电网的技术支撑体系和低碳效益内涵，分析了我国智能电网低碳效益的实现路径，提出了基于“清洁发电”、“降低损耗”、“负荷整形”和“终端节电减排”的4条具体路径。在此基础上，绘制了智能电网实现低碳效益的总体路线，为我国智能电网促进低碳的建设与发展提供参考。
2013, 30(6): 73-79.
摘要:
工业用户有序用电序位排列影响着电网调度与社会供电可靠性，也会影响用电企业的生产安排与经济效益。为了实现有序用电价值最大化，从经济效果、能源效率、环境价值、用户信用4个方面建立了工业用户用电序位评价指标体系，利用序关系法和熵值法分别对子系统层与指标层进行了赋权，之后利用灰色关联理想点法对工业用户用电序位进行综合分析。最后，选取9家有代表性的大工业用户进行了算例仿真。
工业用户有序用电序位排列影响着电网调度与社会供电可靠性，也会影响用电企业的生产安排与经济效益。为了实现有序用电价值最大化，从经济效果、能源效率、环境价值、用户信用4个方面建立了工业用户用电序位评价指标体系，利用序关系法和熵值法分别对子系统层与指标层进行了赋权，之后利用灰色关联理想点法对工业用户用电序位进行综合分析。最后，选取9家有代表性的大工业用户进行了算例仿真。
2013, 30(6): 80-83.
摘要:
为解决电力企业多系统之间由于CIM模型版本差异导致的问题，提出一种基于电力ESB的模型版本自适应机制，即在ESB部署一个模型版本自适应服务，该服务能提取出模型差异规则，可以将不同版本的模型进行转换。如果在电力ESB上增加了新版本的模型，则只需要在自适应服务中增加对应的规则即可，输出模型和接受模型的系统则不需要进行任何改变。实践证明对于不同CIM版本的系统，该机制完全能够满足它们之间模型交换的需求。
为解决电力企业多系统之间由于CIM模型版本差异导致的问题，提出一种基于电力ESB的模型版本自适应机制，即在ESB部署一个模型版本自适应服务，该服务能提取出模型差异规则，可以将不同版本的模型进行转换。如果在电力ESB上增加了新版本的模型，则只需要在自适应服务中增加对应的规则即可，输出模型和接受模型的系统则不需要进行任何改变。实践证明对于不同CIM版本的系统，该机制完全能够满足它们之间模型交换的需求。
2013, 30(6): 84-87.
摘要:
为满足智能配电网对通信技术的需求，根据智能配电网通信系统的特性，针对现有异构无线网络环境下的网络选择算法均未考虑接入决策后网络状态变化的现状，提出了一种基于马尔可夫模型的配电异构无线网络选择算法。该算法考虑到配电网通信业务接入网络后网络可用带宽的变化会影响业务所能得到的服务质量水平，针对网络可用带宽在业务选择网络时刻和之后时刻的动态变化建立马尔可夫模型，采用马尔可夫模型预测网络选择之后时刻业务所得到的收益值，并结合网络选择时刻的收益值以选择最优网络接入。仿真结果表明，该算法在保证网络畅通的同时，可以有效地提高配电网通信业务接入网络后的服务质量水平，提升网络整体性能，保证智能配电网运行的可靠、经济、安全、高效。
为满足智能配电网对通信技术的需求，根据智能配电网通信系统的特性，针对现有异构无线网络环境下的网络选择算法均未考虑接入决策后网络状态变化的现状，提出了一种基于马尔可夫模型的配电异构无线网络选择算法。该算法考虑到配电网通信业务接入网络后网络可用带宽的变化会影响业务所能得到的服务质量水平，针对网络可用带宽在业务选择网络时刻和之后时刻的动态变化建立马尔可夫模型，采用马尔可夫模型预测网络选择之后时刻业务所得到的收益值，并结合网络选择时刻的收益值以选择最优网络接入。仿真结果表明，该算法在保证网络畅通的同时，可以有效地提高配电网通信业务接入网络后的服务质量水平，提升网络整体性能，保证智能配电网运行的可靠、经济、安全、高效。
2013, 30(6): 88-93.
摘要:
针对现有输电线路温度载流量计算模型依赖环境气象数据的不足，提出一种载流量计算方法——实况比拟法，即在输电导线附近设置一定长度的温度可控的受热导体，使其温度达到载流导线的最大允许温度，通过对受热导体的温度及其加热功率的监测，计算出导线的最大载流量。为降低受热导体的运行温度，提出实况比拟模型的低温运行模式，即于输电导线附近再设置一段参考导体，通过监测参考导体温度、受热导体温度及其加热功率，计算出导线的最大载流量。最后，通过实验验证了实况比拟法计算载流量的可行性并基于此原理设计了一种输电线路动态增容装置。
针对现有输电线路温度载流量计算模型依赖环境气象数据的不足，提出一种载流量计算方法——实况比拟法，即在输电导线附近设置一定长度的温度可控的受热导体，使其温度达到载流导线的最大允许温度，通过对受热导体的温度及其加热功率的监测，计算出导线的最大载流量。为降低受热导体的运行温度，提出实况比拟模型的低温运行模式，即于输电导线附近再设置一段参考导体，通过监测参考导体温度、受热导体温度及其加热功率，计算出导线的最大载流量。最后，通过实验验证了实况比拟法计算载流量的可行性并基于此原理设计了一种输电线路动态增容装置。
