电力系统及其自动化学报

学术论文

  • 配电网三相直挂式柔性消弧方法与样机实验研究

    郑泽胤;郭谋发;金涛;

    针对传统配电网接地故障消弧装置存在需要接地变压器以及难以实现接地故障电流全补偿等问题,提出一种基于级联H桥拓扑结构的三相直挂式柔性消弧方法,并研制了消弧装置样机。该消弧装置样机可直接挂接在母线上,通过控制级联H桥变流器向母线注入电流,实现单相接地故障电流的全补偿。在分析三相直挂式柔性消弧原理的基础上,介绍了基于ARM单片机的主、子模块控制器的硬件结构和通信系统的构成,并设计了消弧装置样机的PID控制算法和以伏秒误差最小为原则的改进分布式换流调制策略。利用配电网物理仿真系统对消弧装置样机测试,实验结果表明所设计的三相直挂式柔性消弧装置样机能有效抑制接地故障电流,验证了消弧装置样机的原理及设计方案的可行性。

    2020年05期 v.32;No.196 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1674K]
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  • 基于VSG的光伏逆变器零电压穿越控制策略

    余向阳;曹祥丽;门闯社;岳同耿日;赵怡茗;

    针对分布式电源的电力系统中故障穿越这一技术问题,在虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)技术基础上提出一种光伏并网逆变器故障低电压穿越LVRT(low voltage ride through)控制策略。结合负序电压前馈的LVRT控制方法,通过三相锁相环切换模块,切换VSG控制方式和负序电压前馈的LVRT控制方式来达到系统的稳定控制与LVRT、零电压穿越ZVRT(zero voltage ride through)功能,保证了分布式电源渗透率高的电力系统正常运行时的稳定性与良好的故障穿越性能,并通过Matlab/Simulink仿真平台验证了该控制策略的有效性与正确性。

    2020年05期 v.32;No.196 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1516K]
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  • 基于RBF神经网络的参数自适应PID变桨控制器的设计

    张真源;刘国荣;杨小亮;刘科正;邓争;

    自然界风速的多变性与风机变桨系统的迟缓性会导致风机输出功率的不稳定。为了改善风机输出功率的稳定,首先基于RBF神经网络RBFNN(radial basis function neural network),以功率差作为信号来源,设计了RBF-PID自适应变桨控制器,建立了风力机及变桨距机构仿真模型。其次,建立了2种风况模型,较好地模拟了自然界基本风况。仿真表明:在不同风况下对比常规模糊控制与PID控制,RBF-PID参数自适应方法在风速波动较大的情况下能够更好地稳定输出功率,且减小了变桨的幅值与频率,增加了风机的寿命。

    2020年05期 v.32;No.196 16-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1389K]
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  • 基于PCA-GPQR的电网负荷短期概率预测

    张建文;杨晨;冉懿;吕朋朋;缪平;

    为了有效量化负荷预测的不确定性,提出一种基于主成分分析PCA(principal component analysis)和高斯过程分位数回归GPQR(Gaussian process quantile regression)的负荷短期概率密度预测模型。首先,采用PCA对原始多维输入变量进行预处理,实现负荷原始数据的降维;其次,基于高斯过程回归模型,通过选择输入变量的主成分作为GPQR的输入,实现对预测区间完整的概率描述;最后,在不同分位数回归预测值的基础上,利用核密度估计输出任意时刻负荷的概率密度预测结果。所采用的PCA降低了模型训练复杂度,由于GPQR是一种贝叶斯方法,有效处理了电力负荷数据中的不确定性。通过与多种常规方法算例的测试对比,验证了所提模型的预测性能和有效性。

    2020年05期 v.32;No.196 24-29+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1115K]
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  • 含柔性电热负荷响应阈值的源-荷-储协调优化模型

    彭院院;周任军;方绍凤;李斌;许燕燕;石亮缘;

    大量热电联产机组在"以热定电"的传统方式下运行,机组受供热负荷的限制,导致系统调峰能力不足,进而造成大量弃风弃光。为了提高系统新能源消纳能力,在电源侧增设电锅炉、储能装置进行热电解耦,在负荷侧利用柔性电负荷的激励响应特性和柔性热负荷的供热舒适度模糊性来调整负荷变化,提出一种含柔性电热负荷响应阈值的源-荷-储协调优化模型。模型以新能源消纳量最大和系统运行成本最小为目标;定义柔性电热负荷响应阈值约束和用户响应满意度,利用用户响应满意度修正柔性电热负荷响应阈值约束,通过改进多目标粒子群算法对模型进行求解。算例仿真表明:相比于源、荷单方面优化调度,源-荷-储协调优化能够进一步提高新能源消纳能力,降低系统运行成本;决策者可选择合适的柔性电热负荷响应阈值来兼顾新能源消纳目标和用户满意度。

    2020年05期 v.32;No.196 30-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1198K]
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  • 具有2.414阶收敛速率的VSC-HVDC系统改进潮流算法

    李乾坤;韦延方;王晓卫;郑征;曾志辉;杨明;

    相比传统高压直流输电HVDC(high voltage direct arrent),基于电压源换流器的高压直流输电VSC-HVDC(voltage source converter based HVDC)具有较多独特优势,是智能电网发展具有代表性的关键技术之一。首先,基于VSC-HVDC稳态模型的标幺制处理分析了VSC-HVDC的稳态方程,并给出了适用于求解含VSC-HVDC的交直流系统潮流的统一法迭代形式;进而,通过计算预估值和校正值2个步骤,利用具有2.414阶次收敛速率的改进牛顿-拉夫逊法修正交直流系统的雅可比矩阵,以节省程序迭代过程中的数据存储空间,加快程序执行调用的速度,从而提高雅可比矩阵的计算速率。最后,基于修改后的IEEE标准算例,从交直流潮流结果、控制方式、算法效率等方面的对比分析,验证了该方法求解含VSC-HVDC的交直流系统潮流的有效性和正确性。

    2020年05期 v.32;No.196 38-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1074K]
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  • 级联H桥储能系统均衡系数能量均衡策略

    郑征;王永帅;张国澎;陶海军;张茜;

    级联H桥储能系统作为解决新能源发电系统输出能量波动性、间歇性问题的有效手段,在实际使用中直流侧储能单元容易出现能量不均衡的情况,从而严重影响储能系统运行的稳定性。依据储能单元差异化充放电的思想,提出了均衡系数能量均衡算法。通过该算法输出A、B、C三相及相内各功率模块的均衡系数,将均衡系数作用于系统的调制波,通过对调制波进行调整,进而使得各储能单元以不同的速度存释能量,最终达到能量均衡的状态。仿真和实验结果表明,所提出的能量均衡控制策略能够有效地实现各相及相内各功率模块储能单元的能量均衡,而且动态性能好,均衡速度快。

    2020年05期 v.32;No.196 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1354K]
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  • VMD-SWT联合算法在故障行波检测中的应用

    付华;刘超;张松;徐耀松;丰胜成;

    针对现有输电线路行波检测方法易出现频谱混叠及对噪声敏感的问题,提出了变分模态分解VMD(variational mode decomposition)和同步挤压小波变换SWT(synchrosqueezing wavelet transform)相结合的故障行波检测方法。首先对故障行波信号进行连续小波变换,得到小波量图确定分量个数;然后利用VMD自适应分解成多个模态分量,再通过SWT对所选模态中心频率附近的小波系数挤压重组,锐化时频曲线,得到故障发生时刻并计算故障位置。与希尔伯特黄变换相比,该方法的信号分离能力好,噪声鲁棒性强。算例和仿真表明,该方法可以准确标定故障行波波头,受故障距离和过渡电阻的影响较小。

    2020年05期 v.32;No.196 55-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1599K]
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  • 基于改进局部拓展算法的电力系统并行恢复分区方法

    魏震波;关翔友;高红均;刘梁豪;

    并行恢复是电网大停电事故后系统恢复供电的主要措施,而灵活有效的电网分区策略对缩短停电时间、减少社会经济损失有重要意义。首先,综合考虑电力系统的网架结构与运行特性,对输电线路加权化处理,构造加权无向复杂网络模型,并为算法提供执行环境;之后,通过对比复杂电网与无权无向网络的结构特性,结合电网黑启动过程对恢复效率的要求,将局部拓展算法进行适应性改良,并在上述模型的执行环境内实现电网分区;最后,IEEE-39节点系统算例展示了分区算法计算处理过程,验证了算法的有效性,并对该算法的缺点进行总结,为电网并行恢复分区阶段研究提供了新方法。

    2020年05期 v.32;No.196 62-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1040K]
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  • 基于电转气技术的核电调峰源荷互动优化调度方法

    隋鑫;卢盛阳;苏安龙;孙辉;周玮;李欢;

    随着核电并网容量的增加以及电网负荷峰谷差的增大,核电机组参与系统调峰的需求愈发迫切。针对此问题,提出了一种面向核电调峰的源荷互动优化调度方法。利用具有可移峰特性的P2G负荷以及燃气轮机共同作为可调度资源融入调度模型,将负荷低谷时核电参与的系统调峰量转化为天然气存储于气网,在负荷高峰燃气轮机将此部分能量送回电网,实现源荷互动。给出了引入信息素动态更新以及启发因子动态增强的改进蚁群算法,该算法有效改善解的质量并减少迭代次数。以IEEE30节点系统为算例对所提出的模型与方法进行了验证。结果表明,该调度模型在节约成本、增加核电运行安全性、提高清洁能源的出力和增加电网调度的灵活性等方面具有明显优势。

    2020年05期 v.32;No.196 69-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1163K]
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  • 考虑空间相关性采用LSTM神经网络的光伏出力短期预测方法

    王志远;王守相;陈海文;闫秉科;

    为了提高光伏出力短期预测精度,提出了一种考虑空间相关性采用长短期记忆LSTM(long short-term memory)神经网络的预测方法。该方法首先在周边光伏电站中依据光伏序列的延迟相关性选取参考电站,在此基础上,依据光伏出力随机性部分持续时间的概率分布,分时段对其进行空间相关性分析,选择与目标电站相关性较强的光伏序列;然后,结合目标电站气象数据的主成分分析结果和历史光伏数据,构建LSTM神经网络模型;最后,通过仿真实验分析验证了所提预测方法的有效性。

    2020年05期 v.32;No.196 78-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1178K]
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  • 基于FPGA的有源配电网实时仿真器高速网络通讯接口设计

    赵利刚;黄冠标;翟鹤峰;洪潮;王长香;甄鸿越;

    基于现场可编程门阵列FPGA(field-programmable gate array)的有源配电网实时仿真器虽然具有步长小、精度高、规模大和成本低的优点,但面临人机交互数据通讯困难的问题。针对有源配电网实时仿真器实时人机通信需求,设计了千兆以太网高速网络通讯接口,通过直接内存访问DMA(direct memory access)与内存管理手段实现了提高传输速度、减小资源占用和多功能支持。针对含有光伏发电的有源配电网进行了实时仿真测试,通过计算机设置仿真参数、启动仿真过程、实时传输显示仿真结果,并与PSCAD/EMTDC仿真结果进行对比,验证了本设计的正确性与有效性。

    2020年05期 v.32;No.196 86-92+98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1598K]
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  • 沿海地区输电线路覆冰雪规律与闪络预测研究

    李隆基;文清丰;张弛;李琪冉;刘勇;李学刚;

    为研究沿海地区气象条件下输电线路覆冰雪规律,并对覆冰雪绝缘子闪络电压进行预测,分析了温度、湿度、风速对输电线路覆冰的影响规律。结合覆冰过程中过冷却液滴碰撞和冻结特性对覆冰厚度进行了理论计算,依据覆冰厚度对输电线路覆冰危害程度进行了等级划分。基于覆冰闪络与覆冰厚度、电弧发展路径和冰层剩余电阻之间的关系,建立了输电线路覆冰绝缘子临界闪络电压预测模型。最后,通过实例验证了预测系统的准确性和有效性,有助于进一步完善沿海地区输电线路覆冰雪预警系统。

    2020年05期 v.32;No.196 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 860K]
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  • 具备边缘计算功能的新型智能集中器架构设计

    陈晓江;伍江瑶;沈桂泉;刘晔;张小陆;张乐平;

    边缘计算技术的应用为解决云服务计算负载拥堵过重的问题提供了一种新思路。为此,对传统集中器进行改进,设计了新型智能集中器,使其具备边缘计算功能。新型智能集中器在保留传统集中器功能的基础上,从嵌入式和模块化方向入手,融合边缘计算的功能,构建核心计算处理模块、通信接口模块以及LTE/5G等硬件模块,构建软件容器引擎技术,建立通用软件架构,实现智能集中器的软硬件解耦。软件平台独立于硬件平台发展,满足日益增长的电网侧和用户侧需求,助力计量自动化向计量智能化发展。

    2020年05期 v.32;No.196 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 748K]
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  • 基于形态相似距离的暂态电压稳定评估方法

    施阳;李勇;曹一家;王炜宇;左剑;

    针对电网暂态电压稳定问题,基于数据挖掘和机器学习提出了一种基于形态相似距离的暂态电压稳定性在线评估方法。根据PMU实时量测数据,提取电气物理量的时间序列,以给定时间窗内形态相似距离为特征,采用决策树算法训练生成具有较好分类性能的二叉决策树。在学习过程中融入代价敏感机制,减小样本分类不平衡带来的影响,继而基于决策树的"白箱"性质,利用生成的规则对电力系统电压失稳规律进行分析。通过IEEE39节点标准算例的测试表明,该方法不仅具有较强的分类效果,而且对分类结果也提供了良好的解释性,这为电压在线监测评估和探索电压失稳规律提供指导。

    2020年05期 v.32;No.196 105-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1034K]
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  • PR控制的多模块多电平电力电子变压器

    叶逢春;薛飞;徐恒山;石季英;乔文;

    针对动车牵引系统中传统工频牵引变压器具有体积大、重量大的缺点,提出一种具有中频变压器MFT(medium-frequency transformer)结构的电力电子牵引变压器PETT(power electronics traction transformer)。PETT的高频整流器采用半桥电路,调制模块中引入载波移相技术;电流内环采用比例谐振PR(proportional resonant)控制。将模块化技术、载波移相技术与比例谐振控制技术相结合,在较小的电感体积下提高了网侧电流波形,减轻了牵引系统的重量和体积。基于MATLAB/Simulink平台搭建了PETT的仿真模型,并开发了1台3 kW的PETT样机。仿真与实验结果证明:在大扰动情况下,PETT能迅速地对负载的波动进行调节并使其稳定,具有良好的静态、动态特性和较高的工作效率。

    2020年05期 v.32;No.196 113-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1819K]
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  • 减小微网中不同容量并联逆变器电压频率偏移方法研究

    陆善婷;张婷;陈扬;

    下垂控制会导致电压和频率偏移,逆变器之间无通信时,下垂控制及改进算法无法同时消除电压和频率偏移。针对上述问题,以基于虚拟阻抗的下垂控制为基础,引入功率坐标变换,利用P-δ下垂取代P-f下垂,根据负荷功率因数选择阻抗实部和虚部的比值。通过上述方法消除了频率偏移,并显著减小了稳态电压偏离额定值的幅度。该方法仅依赖逆变器本地状态量,可确保逆变器的有功和无功负荷按容量的正比分配,稳态时无频率偏移且几乎不存在电压偏移,仿真结果证明了所提方法的有效性。

    2020年05期 v.32;No.196 120-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 871K]
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  • 基于多层感知机的智能软开关就地控制方法

    王天昊;赵长伟;马世乾;杨得博;霍现旭;

    分布式电源在配电网中的高渗透率接入,直接加剧了系统功率波动和电压越限的风险,传统的调节手段难以满足控制要求。为了有效应对分布式电源出力的间歇性和不确定性,提出了一种基于多层感知机的智能软开关SOP(soft open point)就地控制方法。以降低网络损耗和减小电压偏差为目标,通过历史数据训练建立多层感知机模型,利用本地量测信息确定"电压-无功"曲线的参数,从而制定智能软开关的运行策略,实现配电网功率调节的快速响应和精细化控制。与集中式控制方法相比,基于"电压-无功"曲线的就地控制方法的通信和数据处理负担小,响应速度快,且具有较好的鲁棒性。最后,采用PG&E 69节点测试算例验证了所提方法的有效性。

    2020年05期 v.32;No.196 125-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1647K]
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  • 基于Hausdorff距离的配电网单相接地故障选线方法

    魏鑫;舒乃秋;

    现有的暂态量选线法易受复杂故障条件影响。提出了一种以故障暂态零序电流差异程度为判据的选线方法,利用Hausdorff距离算法,对线路零序电流间的不匹配度进行求解。构造了不匹配度矩阵,进而得到线路的不匹配度和与不匹配度商,以表征线路零序电流间的差异程度。当不匹配度商低于阈值时,判定母线故障;反之,则判定不匹配度和的最大值对应的线路故障。仿真及实例验证结果表明,该方法能够准确地对母线故障与馈线故障进行区分,且不受复杂故障因素的影响。

    2020年05期 v.32;No.196 133-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1223K]
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  • 计及小波设计和半监督机器学习的非侵入式负载识别

    张致强;周步祥;张冰;王鑫;罗燕萍;

    在非侵入式负载识别技术的基础上,为进一步提高电器设备的识别效率,克服传统智能算法对开关事件分类准确度的缺陷,提出了一种半监督机器学习的识别方法,小波设计和普鲁克分析用于提取家庭常用电器的开、关暂态特征信息,利用小波的能量系数作为特征值,采用最近邻算法和决策树算法2个分类器协同训练分类出负载样本,分类准确度的判断使用蒙特卡罗方法进行评估,通过对4种常用电器进行仿真实验,结果表明,相比监督机器学习的一对余算法77%的准确度,所提方法准确度达到了95.6%,运行测试时间由一对余(OAR)算法的10~12 ms降为6 ms,提高了对负荷特征相近电器的识别准确度和识别速度。

    2020年05期 v.32;No.196 143-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1093K]
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  • 《电力系统及其自动化学报》征稿简则

    <正>一、本刊为全国高等学校电力系统及其自动化专业学术年会刊物,主要刊登本专业和电工学科的学术研究、技术研究、教学研究、专家论坛、设计与试验、运行经验总结、新技术讲座、新产品介绍等方面的论文。本刊为全国电工科技类核心期刊、国家科技部中国科技信息研究所的检索源刊物,每期被全文收入中国科技核心期刊、中文核心期刊、英国科学文摘(SA,INSPEC)、俄罗斯文摘杂

    2020年05期 v.32;No.196 5页 [查看摘要][在线阅读][下载 385K]
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  • 关于外文字符的字体

    <正>l.正体外文字母的常用场合(1)计量单位和SI词头符号。(2)数学式中的运算符号和缩写号,如:微分号d,有限增量符号Δ,变分号δ,极限lim,行列式det,最大值max等。(3)其值不变的数学常数符号:圆周率π,自然对数的底e,虚数单位i(电工中常用j)。(4)量符号中为区别其他量而加的具有特定含义的非量符号和非变动性数字符号角标,如势能EP,

    2020年05期 v.32;No.196 77页 [查看摘要][在线阅读][下载 670K]
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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。6.词头不得独立使用,也不能重叠使用。如:μm不用μ;pF不用μμF。

    2020年05期 v.32;No.196 85页 [查看摘要][在线阅读][下载 663K]
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  • 关于分类号、引言和结论(篇尾)

    <正>1.分类号(1)为便于检索和编制索引,按《中国图书资料分类法》对每篇论文给出分类号。(2)一篇涉及多学科的论文,可以给出几个分类号,主分类号应排在第1位。2.引言(篇首)(1)引言的内容可包括研究的目的、意义、主要方法、范围和背景等。应开门见山,言简意赅,不要与摘要雷同或成为摘要的注释,避免公式推导和一般性的方法介绍。(2)引言的序号可以不编,"引言"二字可以省略。

    2020年05期 v.32;No.196 119页 [查看摘要][在线阅读][下载 660K]
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  • 关于论文题名和作者信息

    <正>1.题名(1)题名应以简明、确切的词语反映文章中最重要的特定内容,并有助于选定关键词。(2)中文题名一般不宜超过20个字,必要时可加副题名。(3)英文题名应与中文题名含义一致。(4)题名应避免使用非公知公用的缩写词、字符、代号,尽量不出现数学式和化学式。2.作者署名和工作单位(1)作者姓名署于题名下方,团体作者的执笔人也可标注于篇首地脚或文末。

    2020年05期 v.32;No.196 142页 [查看摘要][在线阅读][下载 681K]
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