电力系统及其自动化学报

学术论文

  • 数据自同步条件下的配网馈线电流差动保护

    李斌;范玲;姚斌;彭伍龙;叶仕磊;

    针对分布式电源接入的配电网在同步信号异常时差动保护退出问题,提出一种适用于配电网自同步条件下的电流差动保护方案。通过对电流信号构造的Hankel矩阵进行奇异值分解获取信号细节分量,线路两端各自确定本端故障时刻并以故障时刻为基准将数据同步对齐。考虑到分布式电源具有限流特性,根据线路两侧电流故障分量及其幅值比提出改进的电流差动保护判据。该保护方案对于故障时刻的检测具有较高精度,通过自同步方式降低了对实时同步信号的依赖,并且所提出的电流差动保护新判据具有较好的动作性能。通过EMTP仿真验证了所提方案的有效性。

    2020年10期 v.32;No.201 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1258K]
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  • 基于电荷量变化特征的高压直流线路纵联保护

    宋国兵;陈哲鸿;侯俊杰;张晨浩;

    针对电流差动保护在分布参数特性明显的高压直流输电线路中存在的暂态过程不能投入的问题,本文提出了基于电荷量变化特征的高压直流线路纵联保护原理。通过对直流线路故障时暂、稳态过程的电荷量变化特征的分析,得出故障过程中净注入线路的电荷在区内故障和区外故障时正负极性不同的结论,以此建立面向故障暂、稳态过程的差动保护判据。该方案计算量较小、无需线路参数,从暂态到稳态的故障过程均适用。仿真验证该原理能快速、可靠地识别故障,具有较强的抗过渡电阻性能和抗干扰能力。

    2020年10期 v.32;No.201 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1387K]
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  • 宽增益三电平串联谐振双向DC-DC变换器

    马幼捷;李强;李微;周雪松;刘红勤;

    针对输入电压变化范围较宽且电压等级较高的应用背景,本文提出一种三电平串联谐振双向DC-DC变换器拓扑。新的拓扑采用三电平全桥结构和移相控制技术,通过调节移相角和三电平桥输出电压零电位占空比,用以改变输出电压。综合考虑软开关范围和谐振腔电流等因素,对系统进行建模。通过分析,给出了三电平串联谐振双向DC-DC变换器的参数设计方法。同时,在保证所有开关管均可以实现零电压开关的前提下,有效地扩宽了电压增益范围。最后,设计了一组额定功率为1.6 kW的PSIM仿真系统,验证了拓扑结构和参数设计的可行性。

    2020年10期 v.32;No.201 17-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 2220K]
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  • 基于CKMTOA的SRM转矩分配函数优化补偿控制策略

    刘江永;王力雄;易灵芝;李旺;陈章;金淼鑫;

    针对开关磁阻电机SRM(switched reluctance motor)运行时存在较大的转矩脉动,传统控制策略使输出电流波动大、电流可控性低等问题,本文提出了一种基于混沌分子动理论优化算法CKMTOA(chaos kinetic-molecular theory optimization algorithm)的SRM转矩分配函数优化补偿控制策略。改进了余弦转矩分配函数,根据优化所得的最佳转矩补偿值对转矩分配函数相转矩参考值进行补偿,在换相开始阶段,对前一相绕组参考转矩值进行补偿,对后一相绕组不做处理;在换相结束阶段,对后一相绕组的参考转矩值进行补偿,对前一相绕组不做处理。同时,本文选择将电流变化率和铜损作为优化目标,利用CKMTOA的全局寻优能力,对最佳开通角、关断角和转矩补偿值进行优化获取,得到最优转矩补偿值,可以有效降低电流的变化率,抑制了换相时的转矩脉动。

    2020年10期 v.32;No.201 28-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1641K]
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  • 双馈风电并网对电力系统频率响应的影响

    唐晓骏;蔡继朝;马世英;谢岩;陈湘;

    与传统同步发电机不同,双馈风机DFIG(doubly-fed induction generator)并网具有柔性连接特性,实现了输出功率与电网频率的解耦。为分析风电渗透率的提高给电力系统频率稳定带来的问题,本文提出了一种关于DFIG并网对系统惯量水平和频率响应过程影响的分析方法。首先基于同步发电机的转子运动方程,针对风电接入改变原有同步机出力或者替换部分同步机的不同形式,推导出了DFIG并网对系统等值惯性时间常数影响的关联关系。在此基础上,结合考虑同步机和负荷的频率调节特性,通过建立电力系统频率响应模型,理论分析了DFIG并网等因素对系统频率响应过程的影响。在Matlab/Simulink仿真平台建立模型,结合算例对理论分析过程和结果的正确性进行了验证。

    2020年10期 v.32;No.201 37-43+62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K]
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  • 碳排放权市场与中长期电力市场交互作用影响分析

    王一;吴洁璇;王浩浩;段秦刚;别佩;陆文甜;

    本文针对碳排放配额初始分配中的拍卖比例设计,提出一种研究碳排放交易CET(carbon emission trading)市场与中长期电力市场交互机理的多代理模型。该模型对两种代理(发电企业和购电商)和两个市场(CET市场和中长期电力市场)分别进行建模。在CET市场和电力市场同时存在的环境下,通过两个市场的价格变化去驱动各个代理的报价策略调整及其相互之间的博弈,直至达到市场的均衡状态。多代理模型能很好地对微观个体之间的动态博弈行为进行模拟,有利于对CET市场和中长期电力市场之间的相互影响进行定量分析。最后以广东中长期电力市场为例分析不同的拍卖比例设计对CET市场和中长期电力市场交互的影响。

    2020年10期 v.32;No.201 44-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1401K]
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  • 交流侧级联全桥子模块的混合MMC离散观测器设计

    夏超英;辛威;于佳丽;

    为了解决模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)在低频应用时高幅值共模电压问题,同时减少电压传感器数量,本文采用在传统MMC交流侧级联若干全桥子模块的混合MMC拓扑HMMC-CFB(hybrid modular multilevel converter with cascaded full-bridge),并设计了HMMC-CFB电容电压离散观测器实现对各桥臂所有模块电容电压的观测。采用无源性理论,从稳定性角度出发,给出观测器误差系统一致渐近稳定的观测器增益取值方法。本文所用拓扑能明显降低共模电压幅值,所设计的观测器能减少电压传感器数量。最后,通过仿真验证了所提策略的有效性和性能。

    2020年10期 v.32;No.201 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1735K]
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  • 基于凸松弛的主动配电网储能与无功补偿协同规划

    项恩新;王科;关静恩;杨秋昀;黄海宇;王莉;

    随着电网负荷日益增加和可再生能源在配电网的渗透率不断提高,配电网的安全稳定运行面临严峻挑战。化学储能装置既可以对负荷进行削峰填谷,又可以承担一定的无功优化任务。为提高配电网投资和运维经济性,本文提出储能与无功补偿装置协同规划模型。该模型以购电成本、网损成本、储能和无功补偿装置投资成本之和最小为目标函数,并以电网元件运行状态、电网潮流及电网安全等为约束条件。然后对该非凸非线性模型进行凸松弛变换,将其转换为一个线性混合整数规划问题。最后,在IEEE-33节点系统中验证所提算法的有效性。

    2020年10期 v.32;No.201 63-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 944K]
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  • 考虑需求响应的配电网故障恢复策略

    王科;项恩新;聂鼎;关静恩;杨秋昀;黄海宇;

    为研究需求响应对故障恢复的影响,提出了考虑需求响应的配电网故障恢复策略。首先,分析了配电网故障恢复一般方法,并将需求响应成本引入目标函数,建立了考虑需求响应的配电网故障恢复策略优化模型。然后,引入混沌理论提出改进的粒子群优化PSO(particle swarm optimization)算法,以提高算法的优化效率和运行速度,求解混合整数非线性问题进行优化。通过IEEE 33节点算例,验证了需求响应的作用及所提改进PSO算法的有效性,有利于减小故障恢复后网络的网络损耗及经济成本。

    2020年10期 v.32;No.201 70-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 875K]
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  • 改进型Cockcroft-Walton单级高电压增益逆变电路

    丁新平;赵德林;刘贇;郝阳洋;李恺;

    为提高变换器电压增益和效率,提出一种带有耦合电感的改进型Cockcroft-Walton单级高电压增益逆变器。在传统电压源逆变器的基础上,加入由耦合电感和改进型Cockcroft-Walton升压单元组成的阻抗网络,并利用SVPWM控制方式进行逆变。所提出的改进型Cockcroft-Walton单级高电压增益逆变器降低了耦合电感匝比,一个逆变周期中,利用较小的直通占空比和较大的调制指数获得高质量的输出波形。实验室设计的700 W样机对所提电路进行相关性能检测,结果可知理论分析、仿真研究和实验结果完全一致,验证了所提变换器的有效性和实用性。

    2020年10期 v.32;No.201 77-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1578K]
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  • 基于耦合电感式缓冲电路全软开关DC/DC变换器

    易灵芝;朱和潇;龙谷宗;张恒;

    为进一步提高全桥DC/DC变换器的效率,提出了一种基于耦合电感式缓冲电路全软开关DC/DC变换器FSSC-ICIS(full-soft-switching DC/DC converter with integrated coupled inductor snubbers)。该变换器将全桥电路与软开关辅助网络相结合,控制策略采用最简单的互补对称控制。改进的变换器不仅实现主开关管的零电压开关ZVS(zero-voltage-switching)开通与零电流开关ZCS(zero-current-switching)关断和整流二极管的ZCS开通与关断,辅助网络也能够实现其自身开关管的软开关。通过实验样机验证了所提出变换器的正确性与可行性,实验结果表明,所提出的结构能够实现所有开关器件的软开关。

    2020年10期 v.32;No.201 83-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1798K]
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  • 利用市场交易奖惩措施的风电-垃圾焚烧虚拟电厂优化运行

    周任军;徐健;王仰之;蔡星星;朱疆生;蒋璐璐;

    垃圾焚烧电厂烟气处理功率大,设置烟气存储罐时可视为可时移、可调节负荷功率。利用这些特点,将其与风电聚合为风电-垃圾焚烧虚拟电厂VPP-WW(virtual power plant with wind power and waste incineration)参与市场交易。为使其在电力市场的运行收益最大化并减少弃风,引入针对VPP-WW特性的奖惩措施,即合同违约惩罚、弃风惩罚和可中断负荷奖惩。以一个周期内虚拟电厂的净收益最大化为目标,构建虚拟电厂实时环保优化运行模型。仿真分析对比了3种措施不同参与情况下的收益情况。在这些措施引导下,VPP-WW获得更高的利润,有效缓解弃风现象。

    2020年10期 v.32;No.201 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1173K]
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  • 一种系统总谐波阻抗的计算方法及其应用

    刘飞帆;周福林;杨瑞轩;刘桓瑞;丁泽俊;

    谐波责任划分是实施奖惩方案的前提,为此提出了一种"总谐波阻抗"的概念估算各谐波源的谐波责任。首先,基于等值电路建立等效数学模型,定义总谐波阻抗。采用叠加原理将PCC点的谐波电压拆分为各个谐波源单独作用时在PCC点引起的谐波电压,通过估算总谐波阻抗计算用户侧各谐波源在PCC点产生的谐波电压,将各谐波电压在PCC点谐波电压上的投影作为评估指标,估算各谐波源的谐波责任。由于谐波源的理论电流在实际中无法测量,本文利用馈线实际电流代替谐波源理论电流计算总谐波阻抗,并探讨了由此引起的幅值误差和相位误差。最后进行仿真验证,结果表明,所提方法提高了谐波责任划分的准确度。

    2020年10期 v.32;No.201 97-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1018K]
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  • 计入激励政策影响的分布式光伏装机容量预测

    吴璐阳;刘福斌;辛洁晴;邢伟;

    分布式光伏装机容量的准确预测对电网经济规划和安全运行具有重要意义。目前相关研究多忽略或粗略计入激励政策对光伏装机的影响,使得预测结果与实际情况偏差较大。为此,本文提出基于光伏产业利润和成本预测的激励政策预测模型和用户对光伏并网方式的决策模型,在此基础上构建计入激励政策演变的分布式光伏装机容量系统动力学预测模型。对上海市2016—2018年及远景分布式光伏装机容量的预测结果表明,与按固定比例下调激励政策的系统动力学模型相比,所提方法可获得更高的预测精度;而与二阶自适应预测这类趋势预测方法相比,所提方法可对中长期预测获得更好的预测结果。

    2020年10期 v.32;No.201 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1013K]
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  • 电网电压跌落下双馈风电机矢量控制策略的改进

    殷桂梁;王海轮;王硕;董浩;

    为避免电网电压跌落严重时导致双馈风电机组脱网运行的事故发生,本文提出一种基于双馈风电机组的改进矢量控制策略。先对系统起始至故障切除后暂态全过程分析,在网侧变换器侧以无功补偿模式调节其输出无功。同时考虑到定子磁链的暂态特性,转子侧变换器增加由电压跌落引起的定子磁链变化项。由仿真结果可知,结合的矢量控制策略在电压跌落时,一方面向系统增发无功能有效缩短电网电压恢复过程,另一方面引入定子磁链变化项降低了转子电流幅值且抑制了直流电压过高。

    2020年10期 v.32;No.201 111-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1166K]
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  • 考虑有源配电网综合成本的储能系统规划方法

    徐全;袁智勇;雷金勇;林跃欢;白浩;

    储能系统ESS(energy storage system)的广泛接入能够在提升有源配电网运行经济性的同时兼顾用户对供电可靠性的需求,本文提出了考虑有源配电网综合成本的储能系统规划方法。首先,建立了考虑有源配电网综合成本的储能系统规划模型:以有源配电网综合成本最小为目标函数,以储能系统安装容量及所在位置节点为优化变量。然后,采用二阶锥规划与模拟退火相结合的混合算法对上述规划模型进行求解。最后,在改进的IEEE 33节点测试算例上对储能系统进行规划与分析。结果表明,本文提出的考虑有源配电网综合成本的储能系统规划方法能够有效降低有源配电网综合成本,提升有源配电网的运行经济性和供电可靠性水平。

    2020年10期 v.32;No.201 117-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 926K]
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  • 基于规划运行多场景一体化建模的多区域综合能源配电系统设备优化配置方法研究

    石方迪;罗凤章;徐建锋;矫政;

    为刻画多种类能源相互耦合与相互支撑配合对综合能源配电系统IEDS(integrated energy distribution system)的影响,提出基于规划运行多场景一体化建模的多区域IEDS设备优化配置方法。首先,对区域电网、热网模型和能源耦合部分完成基于广义母线的冷热电综合一体化建模与能流分析。其次,基于传统规划运行双层优化模型,通过增加年投资成本和状态变量约束,构建以年度为单位的多区域IEDS设备容量优化配置问题的规划运行多场景一体化优化模型,并通过K-means实现典型场景抽取与场景缩减。最后,选用SCIP数学规划求解器实现规划运行问题的一体化求解,同时得到不同情形下的规划结果和系统最优运行方式。比较分析了热网的引入对配电系统的影响,验证了所提方法的有效性。

    2020年10期 v.32;No.201 125-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1260K]
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  • 主动干预装置与消弧线圈并列消弧技术分析

    胡裕峰;杨琴;齐金伟;张荣荣;李卫丰;

    主动干预型消弧装置可有效抑制弧光过电压并减少故障点电流,在现场已有一定应用,但存在高阻接地时启动灵敏度过低,息弧后的电压互感器涌流大易引起谐振过电压等问题。针对主动干预型消弧装置与预调协消弧线圈并列运行这一方式,分析了其在抑制电压互感器涌流、谐振过电压,并显著提高启动灵敏度方面的作用,通过试验测试验证了技术有效性。主动干预消弧装置与消弧线圈并列运行方法发挥了各自优点,避免了独立运行的缺点,是一种易于实现又较理想的消弧技术。

    2020年10期 v.32;No.201 132-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1120K]
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  • 基于脉冲神经网络的短期负荷预测模型

    洪朝飞;王江;

    针对电力负荷的非线性时间序列预测问题,本文构造了一种基于脉冲神经网络的短期负荷预测模型。该模型基于改进的脉冲神经元模型构建了多层脉冲神经网络,并通过脉冲时刻误差反传算法进行学习。模型借鉴了生物大脑基于脉冲放电的处理时空信息机制,将时间序列信息编码成脉冲序列,利用脉冲神经网络挖掘和处理多时间尺度时空放电模式的能力进行连续的负荷预测,最后通过解码神经元膜电压输出负荷估计值。为验证预测模型的有效性,本文基于某地区的实际电网负荷数据进行了预测实验,结果表明脉冲神经网络模型相对其他模型具有更高的准确性和稳定性。该研究为电力负荷预测的发展提供了一种新的可能途径。

    2020年10期 v.32;No.201 139-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 997K]
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  • 一起雷击引起的变电站开关误动事故分析

    姜珊珊;黄伟玲;

    雷击对电网的干扰严重影响电网的安全稳定运行,尤其是雷电进入变电站二次系统后会扩大故障影响范围。本文受到行波理论启发,提出了一种变电站地网中的能量传导模型。通过对江苏南通地区220 k V某变电站雷击跳合闸情况分析,建立了该变电站的雷电干扰传播理论模型,拟合了误动开关所在物理位置呈现出的规律,提出了雷击地区变电站的应对策略。最后通过对比雷击过程和直流传输的特点,探讨行波理论对直流电网研究的意义。

    2020年10期 v.32;No.201 145-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 2051K]
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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)、俄罗斯文摘杂志(AJ,VINITI)、中国期刊全文数据库(CSFD)、中国学术期刊综合评价数据库、中文科技期刊数据库(CAJCED)、电力科技文摘、电工文摘。很多学校和单位已将本刊列为重要刊物。

    2020年10期 v.32;No.201 5页 [查看摘要][在线阅读][下载 375K]
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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,c_B/(mol·dm~(-3))。5.不能把ppm,pphm,ppb,ppt,rpm等缩写字作单位使用。

    2020年10期 v.32;No.201 96页 [查看摘要][在线阅读][下载 639K]
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