电力系统及其自动化学报

学术论文

  • 综合高低频段分量的谐振接地系统故障选线

    徐耀;田书;杨淇翔;

    针对谐振接地系统单相接地故障特征提取困难、故障识别率低的问题,提出一种基于参数优化变分模态分解VMD(variational modal decomposition)的选线方法。首先,利用果蝇优化算法对变分模态分解的影响参数组合进行迭代寻优,以获取最佳分解层数K及惩罚因子α,通过优化后的变分模态分解将各馈线零序电流分解为若干个反映信号局部特性的本征模态函数。其次,通过希尔伯特(Hilbert)边际谱能量熵反映各馈线零序电流低频段衰减直流分量的含量差异度,利用曲线斜率反映各馈线高频段暂态电容分量与母线零序电压导数的线性关系,构成综合高、低频段故障特征的双重选线判据。大量Matlab/Simulink仿真结果验证了该方法在不同故障情况下选线的准确性。

    2021年10期 v.33;No.213 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1282K]
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  • 电力信息物理系统建模和信息攻击机制分析

    邓勇;彭敏放;刘靖雯;

    随着智能电网和能源互联网战略的推进,电力网的安全可靠运行越来越依赖信息网,对电力信息物理系统CPPS(cyber power physical system)合理建模具有十分重要的意义。本文从信息物理融合角度出发,将CPPS划分为电力层、信息层和耦合层三层架构。以信息流为主要视角,采用多元数据组构成的状态矩阵定量描述电力层信息,针对信息流传递方向的不同,将信息层分为信息上传、分析决策和信息下达三个过程分别建模。再以耦合矩阵关联电力层和信息层,建立以电力层状态量为"信源"和"信宿"的闭环一体化CPPS模型。简要分析了信息攻击风险在模型中的传播机制。最后,用IEEE 9节点和30节点系统定量推演信息流交互对电网运行状态的影响,验证模型的合理性。

    2021年10期 v.33;No.213 10-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1093K]
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  • 基于高斯核密度估计法的路灯窃电检测方法

    付青;匡文凯;薛阳;杨艺宁;苏盛;

    散落在道路周围的路灯易被窃电,而路灯窃电检测与普通用户窃电检测有显著差异。路灯负荷一般由专用变压器供电,是一种仅有供电计量、没有下级用户计量的特殊负荷,因此很难识别因窃电造成高损耗的路灯专变。在深入分析路灯专变负荷特性的基础上,提出了一种基于高斯核密度估计法的路灯窃电检测方法。首先,分析路灯负荷的用电特性。然后,计算了路灯负荷的不同计量时间间隔用电量数据的累积波动量,通过直方图阈值法初步设置阈值将用电负荷分类后,再利用高斯核密度估计法求取最优阈值。最后,以长沙某地区路灯专变负荷对所提方法进行验证,结果表明所提方法能有效地检测出窃电用户。

    2021年10期 v.33;No.213 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1069K]
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  • 基于Bagging的双向GRU集成神经网络短期负荷预测

    王康;张智晟;撖奥洋;于立涛;

    为了提高电力系统短期负荷的预测精度,提出了一种基于Bagging算法的双向加权门控循环单元GRU(gated recurrent unit)集成神经网络短期负荷预测模型。对双向门控循环单元BiGRU(bidirectional gated recurrent unit)神经网络两个方向的隐含层状态进行加权求和处理,使得对负荷点的预测可以同时考虑过去和未来的信息。通过Bagging算法对双向加权GRU神经网络进行集成处理来提高模型的泛化能力。按照某地区真实负荷数据,并与反向传播BP(back propagation)神经网络、长短期记忆LSTM(long short-term memory)神经网络、单向GRU神经网络和双向GRU神经网络进行对比可以得出,所提模型有更好的预测效果。

    2021年10期 v.33;No.213 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 955K]
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  • 计及动态电价的电动汽车充放电优化调度

    程杉;赵孟雨;魏昭彬;

    针对传统分时电价易导致负荷出现新的尖峰和不能随实际电动汽车入网动态调整的问题,提出基于动态电价的电动汽车充电站有序充放电控制方法。考虑部分电动汽车电池电量回馈电网的能力,将电动汽车的充放电价与充放电状态及功率作为决策变量,构建以最大化充电站收益和最小化充电站与配电网交互功率波动为目标的电动汽车充放电优化调度数学模型,并采用改进的粒子群优化算法求解该多变量、高维优化问题。运用蒙特卡洛法模拟不同数量的电动汽车充放电需求,对比分析仿真结果,所提方法能够根据电动汽车入网数量动态调整电价,提高充电站收益,减小配电网负荷的峰谷差,平抑负荷波动,实现电动汽车的有序充放电和达到服务电网的目的。

    2021年10期 v.33;No.213 31-36+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 989K]
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  • 基于能量函数及PID算法的TCSC控制策略

    罗远翔;陈秀华;刘铖;

    可控串联补偿TCSC可以连续调节输电线路的阻抗、阻尼系统的振荡,提高系统暂态稳定性。首先,采用暂态能量函数TEF值对系统稳定性进行量化,推导出仅含支路信息的TEF对时间的导数表达式,以导数值最小为目标,制定系统中支路的TCSC装置控制策略。在此基础上,加入PID连续控制方式,提高TCSC的控制精度,精准调节TCSC对线路电抗的补偿值达到控制策略所得阻抗值。最后,在单机无穷大系统上进行仿真验证。结果表明:提高TCSC控制精度能够有效避免系统在大扰动后发电机首摆失稳,并能提高振荡收敛速度。推广至多机系统,仿真结果表明:该控制策略同样具有优越性。

    2021年10期 v.33;No.213 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1080K]
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  • 基于改进蝠鲼觅食优化SVM的配电网拓扑辨识

    叶剑华;罗凤章;杨理;

    针对配电网的拓扑结构变化频繁的问题,提出了一种基于改进蝠鲼觅食优化支持向量机的配电网拓扑辨识方法。考虑到量测数据缺失的问题,提出了基于电压方差K近邻的缺失数据填补方法。利用改进蝠鲼觅食算法同时进行特征选择和支持向量机参数的优化,筛选出对配电网拓扑辨识最有效的部分电压幅值量测。所提方法仅需一个时间断面的部分电压幅值量测数据,且能处理不同类型的分布式电源,适用于量测不足的区县农村配电网,计算速度可满足在线应用需求。通过IEEE 33节点配电网和PG&E 69节点配电网验证了所提方法的有效性。

    2021年10期 v.33;No.213 43-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 926K]
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  • LR攻击和TCSC接入对电力系统可靠性的影响分析

    陈凡;张乐涛;张强;刘海涛;史杰;赵美莲;

    作为一种特殊的网络攻击形式,负荷重分配LR(load redistribution)攻击受到了越来越多的关注,同时可控串联补偿器TCSC(thyristor controlled series compensation)在实际电网中得到了广泛的应用。为此,研究了LR攻击和TCSC接入对电力系统运行可靠性的影响。分析了LR攻击的作用原理,建立了考虑LR攻击和TCSC接入的系统负荷削减双层优化模型;提出了基于非序贯蒙特卡洛模拟的考虑LR攻击和TCSC接入的可靠性评估算法,并定义了反映LR攻击严重程度的评价指标。以IEEE RTS79修改系统为例进行了算例分析,算例结果验证了提出的负荷削减模型和可靠性评估算法的正确性。

    2021年10期 v.33;No.213 51-57+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 880K]
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  • 高增益电源嵌入双准Y源T型三电平逆变器

    房绪鹏;王璞;

    针对传统的Trans-Z、Γ-Z源三电平逆变器电压增益小、器件电压应力高等问题,提出了一种高增益电源嵌入双准Y源T型三电平逆变器电路拓扑。首先对电路的结构和工作原理进行了分析,通过公式推导证明了其稳态性能,显著增加了逆变器的升压能力,有效减小了电容器、二极管的电压应力,提高了阻抗源网络输出电压的平滑度和逆变器控制的灵活性。然后,用Matlab/Simulink软件进行了仿真分析。最后,搭建实验样机进行验证。仿真和实验结果均证实了电路拓扑的可行性和优越性。

    2021年10期 v.33;No.213 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1818K]
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  • 故障场景下含多微网的配电网主动协同控制策略

    杨剑峰;张长;董杰;张旭阳;任核权;张建浩;

    有序管理配电系统中接入的微网有助于配电系统自身的运行优化。本文面向故障后配电网运行控制问题,提出了一种含多微网的分层分布式主动协同运行优化策略。该策略针对故障上游区段和下游区段,分别以经济效益最大和削减负荷量最小为目标建立了配电网运行优化模型,同时以经济效益最大建立了微网运行优化模型,通过两者间的主动协同实现了故障后不同区段的有序供电。通过算例分析,验证了本文所提模型的有效性。

    2021年10期 v.33;No.213 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1042K]
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  • 一种IPMSM无位置传感器系统设计的新方法

    夏超英;肖朋超;

    针对内置式永磁同步电机IPMSM(interior permanent-magnet synchronous motor),本文给出一种新的无位置传感器系统设计方案。由转子永磁磁链角的估计值和同步坐标系下定子磁链的代数模型得到定子磁链的估计值,经旋转变换后与静止坐标系下由定子电压、电流积分模型得到的定子磁链进行比较形成反馈闭环来抑制积分漂移,并利用两者的叉积经锁相环得到IPMSM转子转速和位置的估计值。与已有的EEMF状态观测器方法相比较,本文所提方法简单且有更好的动态和静态估计性能。最后通过仿真和实验验证了所提算法的可行性和有效性,试验中为提高系统在低速下的性能,对逆变器的非线性进行了补偿。

    2021年10期 v.33;No.213 73-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1797K]
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  • 考虑时序性的风电序列场景集生成方法

    汪柳兵;毕锐;丁明;张震;王杰;

    针对目前单时段/多时段场景集生成方法在保留风电序列时序性方面的不足,提出一种自适应预测箱和状态转移矩阵相结合的风电序列场景集生成方法:在单时段分析阶段,结合自适应预测箱技术生成静态场景集;在多时段分析阶段,以状态转移矩阵滤除风电序列多时段转移过程的不合理波动,经过迭代过程生成既满足风电随机特性,又满足时序性要求的风电序列场景集。以德国TenneT电力公司的风电数据为例,在风电序列时序特征改进、与实际场景的差异性、算法计算效率和面向优化调度的应用效果方面与其他方法进行对比分析,验证所提方法的新颖性、合理性及实用价值。

    2021年10期 v.33;No.213 81-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 980K]
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  • 多级负荷聚类和解耦机制的配电网短期负荷预测方法

    高立克;梁朔;陈绍南;李珊;

    为解决配电网供电分区负荷特性因用电结构与用户用电习惯差异呈现多样性,导致泛化的预测模型难以提供满意计算精度,以及新投运配变由于缺乏历史数据积累,无法为机器学习提供大量训练样本的问题,提出了一种多级负荷聚类和解耦机制的短期负荷预测方法。首先,进行基于变电站用电量以及台区用户用电特性差异的多级负荷特性聚类。随后,对不同聚类配变构建基于脉冲神经网络的短期负荷预测模型,并采用负荷标幺曲线和基准值分开预测的解耦机制应对新投运配变的小样本问题。最后,综合分类预测结果得到日负荷预测曲线。实例证明该方法能实现负荷预测的精细化,并减小新投运配变的预测误差影响,改善了综合预测结果。

    2021年10期 v.33;No.213 89-96+111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1452K]
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  • 高压直流输电送端水电站孤网频率稳定性

    荆岫岩;王璞;庄俊;姬联涛;黄一凡;杨威嘉;

    为分析高压直流输电送端的带调压室水电站的孤网频率稳定性,本文采用了系统理论分析和时域数值模拟相结合的方法,利用系统的传递函数和霍尔维兹判据,得到了系统在不同特征参数下的稳定域。本文着重分析了水电站水力-机械子系统的影响机制,包括调速器参数和调压室相关特征参数等。研究结果表明,本文得到的稳定域与时域数值模拟结果一致,水电站的水力不稳定性将引发系统超低频振荡,不利于高压直流输电送端的频率稳定性。因此,对于高压直流输电送端的稳定性评估及改善,建议不仅应考虑电气侧的因素,还应考虑水力-机械子系统的因素。

    2021年10期 v.33;No.213 97-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1091K]
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  • 基于旋转电机统一模型实现考虑动态负荷的多机系统短路电流衰减计算

    黄阮明;曹炜;张铭;郭明星;何必伦;

    为解决随着电源容量增加和电网网架的增强,使运行中的断路器开断能力裕度越来越低的问题,提出考虑动态负荷计算衰减的短路电流以校核断路器的开断能力的方法。本文首先采用旋转电机统一模型将单机系统短路电流周期分量衰减代数式转化为发电机、感应电动机(由动态负荷等效)电势衰减的代数式。其次,借鉴机电暂态计算中的坐标变换使单机下代数表达的衰减的旋转电机电势经坐标变换后与电网方程联立。最后,线性代数求解联立方程得到多机系统中衰减的短路电流周期分量,避免了像机电暂态仿真那样求解微分方程。结果与机电暂态仿真所得短路电流周期分量相比,误差很小。

    2021年10期 v.33;No.213 105-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 960K]
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  • 基于分治策略的NP-MLSTM非侵入式负荷辨识方法

    易灵芝;黄其森;刘文翰;赵健;陈章;罗显光;

    为降低电力负荷数据样本类别不平衡、提高负荷辨识精度,提出一种基于分治策略的二分类多层长短时记忆网络模型非侵入式负荷辨识方法。首先,对负荷样本进行平衡化处理,降低样本间的不平衡度;然后,选择合适的特征变量,并进行特征变量与样本标签的相关性分析;接着,利用分治策略的思想将多分类问题转化为多层择优二分类问题,构建基于分治策略的NP-MLSTM非侵入式负荷辨识模型;最后,选用公开数据集对55户家庭中的11种不同类别的电器进行负荷辨识测试,并与其他模型进行效果对比。结果表明,本文提出的负荷辨识模型综合精确度达到92%以上,各性能指标均优于其他模型。

    2021年10期 v.33;No.213 112-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1056K]
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  • 耦合电感式开关准Z源双向直流变换器

    张云;高胜寒;

    针对电动汽车的多源系统应用背景,本文提出一种应用于超级电容的耦合电感式开关准Z源双向直流变换器。在传统的开关准Z源拓扑基础上,通过将开关准Z源网络中的电感进行耦合,从而减小所需的总电感量与磁芯体积,进一步提高变换器的功率密度。本文对电感耦合后的开关准Z源变换器进行了运行原理及稳态分析,对所提电感耦合方案进行了理论分析与参数设计,并与分离式电感进行了比较,最后通过样机实验验证了理论分析的正确性。

    2021年10期 v.33;No.213 119-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1170K]
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  • 基于改进深度信念网络的短期电力负荷预测方法

    王剑锋;郑剑;王旭东;于建成;

    随着社会经济结构的变化,仅依赖于负荷历史数据和少量气象等影响因素进行电力负荷预测会造成较大误差。本文提出了一种基于改进深度信念网络IDBN(improved deep belief network)算法的负荷预测方法。该方法充分挖掘历史负荷数据中的规律性,将数据特征向量输入到多个用于两层稀疏自编码神经网络中进行特征融合,利用神经网络模型进行负荷预测,并进行无监督训练对模型进行预训练,提升多类型实值输入数据的处理效率。最后,通过算例验证了本文所提方法的有效性。

    2021年10期 v.33;No.213 125-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1069K]
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  • 考虑小干扰稳定性的风火打捆配比优化

    王艺舒;蔡国伟;杨德友;王丽馨;

    风火打捆是新能源基地电力外送的重要方式,研究风火打捆系统小干扰稳定性具有重要意义。本文研究了风火打捆系统的小干扰稳定性分析方法,基于互联电网构建的等效两机系统,推导了风火打捆系统区间振荡模态与风火打捆外送功率和系统等效惯量的关系,构建了考虑小干扰稳定性的风火配比优化模型。最后,通过风火打捆测试系统对所提优化方法进行验证。结果表明所提方法能够准确估计出风火最优配比,使风火打捆系统满足小干扰稳定的要求,并且保证了风火打捆系统功率外送能力。

    2021年10期 v.33;No.213 131-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1045K]
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  • 非对称负载下逆变器电压不平衡度抑制策略

    张家祥;刘素芳;海方;

    为解决多逆变器并联系统输出端电压出现三相不对称的问题,本文提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度改善策略。首先,分析非对称负载导致多逆变器并联系统输出级电压出现三相不对称的原因。其次,采用基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,利用其余从逆变器可用容量来补偿负载电流中的全部负序分量,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持逆变器输出端电压稳定。所提控制策略将电能质量治理功能嵌入到从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的不平衡度。最后,基于PSCAD仿真对本文所提控制算法的有效性进行了验证。

    2021年10期 v.33;No.213 138-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1425K]
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  • 提高系统暂态稳定性的风电直流协调控制策略

    姜惠兰;肖瑞;周照清;李政;

    风电规模的扩大和直流线路的增多,风火打捆交直流混联系统的暂态稳定性受到关注。本文从风火打捆交直流混联系统的实际网络拓扑结构出发,通过对节点导纳矩阵的收缩变换获取风电和直流输电功率外特性与系统等值机械功率间的关联关系,在此基础上基于扩展等面积定则,确定出DFIG和VSC-HVDC接入网络拓扑位置和输出特性对风火打捆交直流混联系统的暂态稳定的影响规律。进一步利用DFIG和VSC-HVDC对功率的可控性提出一种协调阻尼控制策略,利用风电和直流本身的灵活调节能力实时调节功率输出,促进系统快速恢复稳定。仿真结果表明,所提控制策略使得系统功角摆幅更小,恢复更快,在不添加额外硬件设备的情况下,有效提升了系统的暂态稳定性。

    2021年10期 v.33;No.213 145-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 973K]
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  • 关于量和单位

    <正>1.量的符号一般为单个字母,并一律采用斜体(p H例外)。必要时,可在量符号上附加角标。2.在表达量值时,在公式、图、表和文字叙述中,一律使用单位的国际符号,且均用正体。3.不可修饰单位符号,如:加缩写点、角标、复数形式。4.在图和表中,特定单位表示量的数值时,用量与单位相比形式,如:L/m,m/kg,cB/(mol·dm~(-3))。5.不能把ppm,pphm,ppb,ppt,rpm等缩写字作单位使用。

    2021年10期 v.33;No.213 118页 [查看摘要][在线阅读][下载 653K]
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