2014年 第31卷 第6期
2014, 31(6): 1-9.
摘要:
优质电力园区(PPP)是定制电力技术应用的重要方面。本文主要从应用案例和研究现状两方面来对供电电源和电能质量装置协调性进行分析。首先分析了两种典型PPP应用案例中的协调问题;然后分析了实现不同电能质量等级供电和提高整体供电可靠性这两种不同研究方向PPP的协调问题,重点分析了前者,并给出了协调流程图。最后针对今后建设和研究方向的PPP,指出了如何实现供电电源和PQDs协调。
优质电力园区(PPP)是定制电力技术应用的重要方面。本文主要从应用案例和研究现状两方面来对供电电源和电能质量装置协调性进行分析。首先分析了两种典型PPP应用案例中的协调问题;然后分析了实现不同电能质量等级供电和提高整体供电可靠性这两种不同研究方向PPP的协调问题,重点分析了前者,并给出了协调流程图。最后针对今后建设和研究方向的PPP,指出了如何实现供电电源和PQDs协调。
2014, 31(6): 10-14.
摘要:
当前应用于状态估计的量测数据由广域测量系统(wide area measurement system, WAMS)和数据监控及采集系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)采集, WAMS向量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的优化配置问题成为研究的重点。本文在分析WAMS/SCADA混合量测数据成分、时间断面、精度、刷新频率4个方面差异的基础上,实现了混合量测数据的有效兼容,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(unscented kalman filter, UKF)动态状态估计和离散粒子群优化(discrete particle swarm optimization, DPSO)算法的PMU优化配置方案。采用该方案下的混合量测数据进行UKF动态状态估计,很好地提高了状态估计精度。在IEEE39节点系统上模拟日负荷变化验证了该PMU配置方案的有效性。
当前应用于状态估计的量测数据由广域测量系统(wide area measurement system, WAMS)和数据监控及采集系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)采集, WAMS向量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的优化配置问题成为研究的重点。本文在分析WAMS/SCADA混合量测数据成分、时间断面、精度、刷新频率4个方面差异的基础上,实现了混合量测数据的有效兼容,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(unscented kalman filter, UKF)动态状态估计和离散粒子群优化(discrete particle swarm optimization, DPSO)算法的PMU优化配置方案。采用该方案下的混合量测数据进行UKF动态状态估计,很好地提高了状态估计精度。在IEEE39节点系统上模拟日负荷变化验证了该PMU配置方案的有效性。
2014, 31(6): 15-21.
摘要:
为提高多端柔性直流输电系统的运行稳定性,本文提出了一种适用于多端系统的直流电压优化控制策略。该策略结合了直流电压偏差控制策略和直流电压下垂控制策略的优点,通过直流电压的变化量来协调各换流站的工作方式,从而确保不同工况下直流网络内功率的平衡。当系统潮流波动较小时,部分与有源系统相连的换流站参与潮流调节,保持系统稳定;当潮流突变且波动剧烈时,与有源系统相连的所有换流站共同参与潮流调节,一起稳定直流电压,避免直流电压的过大波动。最后,在Matlab/Simulink仿真平台中进行了仿真分析,仿真结果验证了该策略的正确性与可行性。
为提高多端柔性直流输电系统的运行稳定性,本文提出了一种适用于多端系统的直流电压优化控制策略。该策略结合了直流电压偏差控制策略和直流电压下垂控制策略的优点,通过直流电压的变化量来协调各换流站的工作方式,从而确保不同工况下直流网络内功率的平衡。当系统潮流波动较小时,部分与有源系统相连的换流站参与潮流调节,保持系统稳定;当潮流突变且波动剧烈时,与有源系统相连的所有换流站共同参与潮流调节,一起稳定直流电压,避免直流电压的过大波动。最后,在Matlab/Simulink仿真平台中进行了仿真分析,仿真结果验证了该策略的正确性与可行性。
2014, 31(6): 22-28.
摘要:
在考虑尾水管水压脉动的线性水轮机模型的基础上进行改进,设计了一种谐振函数来模拟尾水管的实际脉动情况,并建立了既考虑尾水管水压脉动又考虑弹性水柱的水轮机模型。采用时域仿真方法,验证了水轮机模型的准确性并分析了水力系统参数、调速器参数对送端孤岛直流送出系统频率振荡的影响。仿真结果表明,水力启动时间Tw、调速器参数KD对送端孤岛系统的频率振荡影响较大,而弹性时间Te对频率振荡的影响较小。在频率振荡的抑制方法方面,本文在原有的直流频率限制器模型的基础上进行改进,用二次低通滤波器代替一次滤波器并重新调整PI参数。由仿真图形可知,改进后的直流频率限制器抑制效果良好,可将送端频率有效地抑制在50Hz左右。
在考虑尾水管水压脉动的线性水轮机模型的基础上进行改进,设计了一种谐振函数来模拟尾水管的实际脉动情况,并建立了既考虑尾水管水压脉动又考虑弹性水柱的水轮机模型。采用时域仿真方法,验证了水轮机模型的准确性并分析了水力系统参数、调速器参数对送端孤岛直流送出系统频率振荡的影响。仿真结果表明,水力启动时间Tw、调速器参数KD对送端孤岛系统的频率振荡影响较大,而弹性时间Te对频率振荡的影响较小。在频率振荡的抑制方法方面,本文在原有的直流频率限制器模型的基础上进行改进,用二次低通滤波器代替一次滤波器并重新调整PI参数。由仿真图形可知,改进后的直流频率限制器抑制效果良好,可将送端频率有效地抑制在50Hz左右。
2014, 31(6): 29-34.
摘要:
为实现配网可靠性快速评估,在深刻理解经典解析法的基础上,按系统主馈线上的开关元器件进行切割划分,将分段开关或断路器视为切割边界形成馈线元,再以馈线元为单位且考虑负荷转移问题进行配网可靠性分析;并通过评估结果,按负荷重要度分级以经济效益最大化将相应馈线元加入分布式电源(DG)进行改造,以此增强配电系统内重点电力用户供电可靠性,降低网内负荷持续停电经济损失。以RBTS-BUS 6系统进行算例分析,算例结果验证了本文提出方法的有效性。
为实现配网可靠性快速评估,在深刻理解经典解析法的基础上,按系统主馈线上的开关元器件进行切割划分,将分段开关或断路器视为切割边界形成馈线元,再以馈线元为单位且考虑负荷转移问题进行配网可靠性分析;并通过评估结果,按负荷重要度分级以经济效益最大化将相应馈线元加入分布式电源(DG)进行改造,以此增强配电系统内重点电力用户供电可靠性,降低网内负荷持续停电经济损失。以RBTS-BUS 6系统进行算例分析,算例结果验证了本文提出方法的有效性。
2014, 31(6): 35-39.
摘要:
针对目前减排指标具有阶段性的特点,污染物排放的控制只需满足一定的减排要求,不必达到最小值,将污染物排放作为环境约束,同时考虑到机组的运行效率问题,建立电力系统动态经济平稳调度模型。通过选取不同的波动系数和波动函数,实现不同容量机组承担不同波动值的目的。利用引入maxmin函数和ε支配的改进多目标粒子群算法对模型进行求解。通过算例表明,模型能够在满足给定环境约束的条件下,得到考虑机组经济性和平稳性的出力方案,保证大型机组出力稳定性的同时改善小型机组的出力曲线。
针对目前减排指标具有阶段性的特点,污染物排放的控制只需满足一定的减排要求,不必达到最小值,将污染物排放作为环境约束,同时考虑到机组的运行效率问题,建立电力系统动态经济平稳调度模型。通过选取不同的波动系数和波动函数,实现不同容量机组承担不同波动值的目的。利用引入maxmin函数和ε支配的改进多目标粒子群算法对模型进行求解。通过算例表明,模型能够在满足给定环境约束的条件下,得到考虑机组经济性和平稳性的出力方案,保证大型机组出力稳定性的同时改善小型机组的出力曲线。
2014, 31(6): 40-45.
摘要:
为研究抽水蓄能给水火联合调度系统带来的影响,提出了新的含机组组合的水火储联合最优经济调度模型,采用GAMS中含分支定界法的求解器对模型进行求解,仿真验证了所述模型的有效性和可行性。结果表明:所建模型可充分利用水力资源发电,缓解火电的调峰压力;并根据抽水储能的抽水发电特性实现了对火电机组的削峰填谷的作用,在改善火电运行条件的同时,平滑火电出力,减少污染气体的排放,提高整个电力系统运行的稳定性、经济性和环保性。同时,为进一步研究储能对电力系统的影响具有一定的借鉴作用。
为研究抽水蓄能给水火联合调度系统带来的影响,提出了新的含机组组合的水火储联合最优经济调度模型,采用GAMS中含分支定界法的求解器对模型进行求解,仿真验证了所述模型的有效性和可行性。结果表明:所建模型可充分利用水力资源发电,缓解火电的调峰压力;并根据抽水储能的抽水发电特性实现了对火电机组的削峰填谷的作用,在改善火电运行条件的同时,平滑火电出力,减少污染气体的排放,提高整个电力系统运行的稳定性、经济性和环保性。同时,为进一步研究储能对电力系统的影响具有一定的借鉴作用。
2014, 31(6): 46-52.
摘要:
本文提出基于熵权TOPSIS的配电网故障分阶段动态恢复方法,并融入到MAS(多代理系统)的设计中。通过对相似日的数据挖掘,预测故障后各时刻的DG出力与负荷情况以解决不确定性问题。在满足约束的情况下,根据TOPSIS法对多个可行方案进行优选。执行最优方案后,对各恢复区域进行合理的可中断负荷的投切,以充分利用恢复电源或及时切除越限负荷。依据本文故障动态恢复的方法,设计了含有BA(bus agent)、SA(state agent)和SSA(state subset agent)三层结构的故障动态恢复多代理系统。最后,通过典型配电网接线模式对本文设计进行了解析,表明该设计可行。
本文提出基于熵权TOPSIS的配电网故障分阶段动态恢复方法,并融入到MAS(多代理系统)的设计中。通过对相似日的数据挖掘,预测故障后各时刻的DG出力与负荷情况以解决不确定性问题。在满足约束的情况下,根据TOPSIS法对多个可行方案进行优选。执行最优方案后,对各恢复区域进行合理的可中断负荷的投切,以充分利用恢复电源或及时切除越限负荷。依据本文故障动态恢复的方法,设计了含有BA(bus agent)、SA(state agent)和SSA(state subset agent)三层结构的故障动态恢复多代理系统。最后,通过典型配电网接线模式对本文设计进行了解析,表明该设计可行。
2014, 31(6): 53-58.
摘要:
利用故障信号能量变化率量化换流器各类故障的电气特征,表征换流器故障信号相对于正常状态的变化情况。根据各电气量变化情况的不同,选择出能有效定位和诊断换流器各类故障的在线监测电气量。将各在线监测电气量的能量变化率与零进行比较,得到换流器不同故障情况下,各在线监测电气量逻辑编码值。利用编码值的不同,再结合统计学知识,提出换流器故障在线监测诊断系统。仿真结果表明,该系统能准确有效地定位和诊断出换流器各类故障,且不受系统运行方式和故障过渡电阻的影响。
利用故障信号能量变化率量化换流器各类故障的电气特征,表征换流器故障信号相对于正常状态的变化情况。根据各电气量变化情况的不同,选择出能有效定位和诊断换流器各类故障的在线监测电气量。将各在线监测电气量的能量变化率与零进行比较,得到换流器不同故障情况下,各在线监测电气量逻辑编码值。利用编码值的不同,再结合统计学知识,提出换流器故障在线监测诊断系统。仿真结果表明,该系统能准确有效地定位和诊断出换流器各类故障,且不受系统运行方式和故障过渡电阻的影响。
2014, 31(6): 59-63.
摘要:
高压电网中的输电线路多数以环网方式运行,为快速确定短路故障点,本文提出一种三角形环网中的故障定位新方法。该方法利用三次样条差值函数从故障信号中提取衰减扰动量,然后利用电压、电流扰动量的峰值识别故障线路,并通过定义输电线路的线衰率来确定短路故障点在三角形环网中的位置。该方法避免了传统方法中因线路参数不准确而产生的定位误差,同时结果不受系统运行方式和过渡电阻的影响。通过两机无穷大系统仿真验证了该方法的正确性和可靠性。仿真结果表明:该方法能准确定位短路故障点的位置;而且所需测量单元的数量少,能够减少大量投资。
高压电网中的输电线路多数以环网方式运行,为快速确定短路故障点,本文提出一种三角形环网中的故障定位新方法。该方法利用三次样条差值函数从故障信号中提取衰减扰动量,然后利用电压、电流扰动量的峰值识别故障线路,并通过定义输电线路的线衰率来确定短路故障点在三角形环网中的位置。该方法避免了传统方法中因线路参数不准确而产生的定位误差,同时结果不受系统运行方式和过渡电阻的影响。通过两机无穷大系统仿真验证了该方法的正确性和可靠性。仿真结果表明:该方法能准确定位短路故障点的位置;而且所需测量单元的数量少,能够减少大量投资。
2014, 31(6): 64-69.
摘要:
电力变压器是电力系统的关键设备之一。为实时、客观地评估电力变压器状态,分析其故障情况下造成的风险,本文提出了一种基于模糊层次分析法(FAHP)和支持向量机(SVM)的变压器风险评估模型。引入模糊层次分析法,综合考虑包括设备、环境、人身、电网安全4个方面的风险要素,计算变压器故障发生时的损失程度;采用支持向量机,将变压器的健康状态量作为输入,故障率作为输出,实现变压器故障率的预测。最后结合实际案例,对某地区变压器进行风险评估,仿真结果表明,该方法能够提高风险评估的有效性和准确度,为变压器的风险管理与维修决策提供可行的决策依据。
电力变压器是电力系统的关键设备之一。为实时、客观地评估电力变压器状态,分析其故障情况下造成的风险,本文提出了一种基于模糊层次分析法(FAHP)和支持向量机(SVM)的变压器风险评估模型。引入模糊层次分析法,综合考虑包括设备、环境、人身、电网安全4个方面的风险要素,计算变压器故障发生时的损失程度;采用支持向量机,将变压器的健康状态量作为输入,故障率作为输出,实现变压器故障率的预测。最后结合实际案例,对某地区变压器进行风险评估,仿真结果表明,该方法能够提高风险评估的有效性和准确度,为变压器的风险管理与维修决策提供可行的决策依据。
2014, 31(6): 70-75.
摘要:
提出一种电力系统碳排放产权界定分配的模型。分摊模型以电力系统碳排放结构分解为切入点,借鉴负荷分析理论将电力系统碳排放以其所对应的电能用途分成了综合用电负荷碳排放、网损碳排放、厂用电碳排放等3部分。确定结构成分并与电力系统碳排放流的计算指标对应后,计算得到系统中各碳排放流成分分布;运用潮流追踪对系统网损引起的碳排放进行分配定量,最后得到系统实时碳排放的产权分配结果。在对IEEE14标准节点进行算例分析后,其结果证明了本文所述模型的可行性与正确性。
提出一种电力系统碳排放产权界定分配的模型。分摊模型以电力系统碳排放结构分解为切入点,借鉴负荷分析理论将电力系统碳排放以其所对应的电能用途分成了综合用电负荷碳排放、网损碳排放、厂用电碳排放等3部分。确定结构成分并与电力系统碳排放流的计算指标对应后,计算得到系统中各碳排放流成分分布;运用潮流追踪对系统网损引起的碳排放进行分配定量,最后得到系统实时碳排放的产权分配结果。在对IEEE14标准节点进行算例分析后,其结果证明了本文所述模型的可行性与正确性。
2014, 31(6): 76-80.
摘要:
基于大用户的视角,分析了基于多重结算系统的最优购电策略:在现金市场中讨论了日前市场,远期市场中讨论了远期合约和欧式看涨期权。以利润的条件风险价值CVaR最大化为目标,构建了大用户在日前市场的购电优化决策模型,给出了模型的解析解;并以此分析了日前市场电价、缺电损失和风险偏好对最优购电量的影响。结论表明:大用户在日前市场的最优购电量总会随着日前市场电价的递增而减少,随着缺电损失的递增而增加;大用户的风险偏好会影响其购电决策,影响程度共同取决于用电收益、日前市场电价和缺电损失。
基于大用户的视角,分析了基于多重结算系统的最优购电策略:在现金市场中讨论了日前市场,远期市场中讨论了远期合约和欧式看涨期权。以利润的条件风险价值CVaR最大化为目标,构建了大用户在日前市场的购电优化决策模型,给出了模型的解析解;并以此分析了日前市场电价、缺电损失和风险偏好对最优购电量的影响。结论表明:大用户在日前市场的最优购电量总会随着日前市场电价的递增而减少,随着缺电损失的递增而增加;大用户的风险偏好会影响其购电决策,影响程度共同取决于用电收益、日前市场电价和缺电损失。
2014, 31(6): 81-85.
摘要:
大规模复杂模型电磁场数值仿真问题一直是计算电磁学中比较难处理的问题。本文采用三维自适应有限元并行求解算法处理此类问题,以某±660kV换流站阀厅全模型电场模拟为例,对阀厅内部关注区域金具表面电场进行仿真计算。并行计算结果与串行计算结果相吻合,验证了本文提出的并行求解算法的正确性和可行性。该并行求解算法,可以显著提高求解速度,实现对于大规模复杂电磁问题的高效数值模拟。
大规模复杂模型电磁场数值仿真问题一直是计算电磁学中比较难处理的问题。本文采用三维自适应有限元并行求解算法处理此类问题,以某±660kV换流站阀厅全模型电场模拟为例,对阀厅内部关注区域金具表面电场进行仿真计算。并行计算结果与串行计算结果相吻合,验证了本文提出的并行求解算法的正确性和可行性。该并行求解算法,可以显著提高求解速度,实现对于大规模复杂电磁问题的高效数值模拟。
2014, 31(6): 86-91.
摘要:
为提高智能配电通信业务的服务质量,根据智能配电网对通信技术的要求,提出一种基于动态模糊神经网络(DFNN)的智能配电异构无线网络准入控制算法。在智能配电网络的异构准入控制模型中构建神经网络系统,以网络的接入阻塞率差作为系统参数强化学习的目标,对网络的负载均衡具有较好的动态适应性。神经网络系统在输入层较多时容易产生太多规则而影响决策结果,而DFNN通过计算当前系统规则的完备性,动态添加规则,并通过计算所有规则的重要性,动态删除规则,使得系统的规则有效而不冗余。仿真结果表明,该方法较多接入选择算法(MLB)明显降低了网络的接入阻塞率,相对于模糊神经网络算法(FNN)而言简化了系统结构,突出了规则的重要性,具有较低的接入阻塞率和更好的均衡效果。
为提高智能配电通信业务的服务质量,根据智能配电网对通信技术的要求,提出一种基于动态模糊神经网络(DFNN)的智能配电异构无线网络准入控制算法。在智能配电网络的异构准入控制模型中构建神经网络系统,以网络的接入阻塞率差作为系统参数强化学习的目标,对网络的负载均衡具有较好的动态适应性。神经网络系统在输入层较多时容易产生太多规则而影响决策结果,而DFNN通过计算当前系统规则的完备性,动态添加规则,并通过计算所有规则的重要性,动态删除规则,使得系统的规则有效而不冗余。仿真结果表明,该方法较多接入选择算法(MLB)明显降低了网络的接入阻塞率,相对于模糊神经网络算法(FNN)而言简化了系统结构,突出了规则的重要性,具有较低的接入阻塞率和更好的均衡效果。
