电力系统及其自动化学报

学术论文

  • 基于PET控制特性的交直流混合配电网状态估计

    司佳;穆云飞;肖迁;贾宏杰;张涛;

    含电力电子变压器的交直流混合配电网结构复杂、运行方式灵活,仅依靠传统量测信息的配电网状态估计方法难以满足交直流系统灵活调控的需求。为此,本文提出了一种基于电力电子变压器控制特性的交直流混合配电网状态估计方法。采用考虑换流器损耗的电力电子变压器稳态模型,构建了电力电子变压器与各个配电网的潮流分析模型。针对配电网中配置的数据冗余度较低的问题,提出了一种将电力电子设备的高精度控制能力作为伪量测信息,添加到状态估计量测系统中的方法。最后,在IEEE 33节点的修改算例上进行仿真计算,验证了所提出的状态估计方法的有效性,以及在精度方面的优势。

    2020年12期 v.32;No.203 1-6+25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1005K]
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  • 并联型有源电力滤波器的改进线性自抗扰控制

    周雪松;崔阳阳;马幼捷;

    为了提高并联型有源电力滤波器对谐波电流的动态跟踪速度和抗扰动能力,本文从误差控制的基本原理出发,提出了一种改进型线性自抗扰控制器。该改进型线性自抗扰控制器通过引入新的误差作为线性扩张状态观测器中总扰动的调节依据,且在系统稳定的前提下,将该控制器应用于并联型有源电力滤波器的电流跟踪控制环节。推导了该改进型线性自抗扰控制器的数学模型,并利用频域分析法对改进型线性自抗扰控制器的控制性能进行了分析。最后,利用Matlab/Simulink仿真平台对在改进型线性自抗扰控制器控制下的并联型有源电力滤波器电流跟踪性能进行仿真验证,并与传统线性自抗扰控制器进行对比分析。结果表明,通过引入新的误差,提高了线性扩张状态观测器对总扰动的观测能力,使得该改进型线性自抗扰控制器优于传统的线性自抗扰控制器,具有良好的跟踪和抗扰动能力。

    2020年12期 v.32;No.203 7-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1418K]
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  • 直流配电系统极间短路故障特性分析

    刘琪;王守相;禚程程;陈庆;杨景刚;

    直流配电系统故障后换流阀不闭锁运行有助于提高直流供电的可靠性,限流技术的发展及未来绝缘栅双极型晶体管等电力电子器件过电流能力的增强使得换流阀不闭锁情况下的故障机理研究具有意义。本文针对基于两电平电压源型换流器的双端直流配电系统,假设换流阀中的绝缘栅双极型晶体管具有足够的过电流能力,分析了极间短路故障后换流阀不闭锁条件下的故障机理,对比了定电压控制和定功率控制方式下极间短路的故障特征,并在PSCAD/EMTDC平台中进行了仿真分析,为直流配电系统保护提供了理论依据。

    2020年12期 v.32;No.203 16-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 2065K]
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  • 表贴式永磁电机电枢磁场合成

    李斌;靳新悦;李桂丹;徐艺明;

    为减小表贴式永磁电机磁场解析中矩阵的维度,提出了基于单槽模型的电枢磁场合成方法。假设电机仅单槽通单位电流激励,将完整电机分析域简化为单槽模型,结合单槽模型的边界条件、磁场对称性,采用子域法获得单槽电机的磁场分布。针对单层和双层分布绕组结构电机,在不同槽电流激励时,通过单槽模型磁场的移相、叠加,获得总的电枢磁场;针对双层集中绕组结构,将单槽电机的激励分解为两个相同的独立激励,构造对称磁场,合成出电枢磁场。所提方法无需对电机所有定子槽建模,降低系数矩阵的维度。通过有限元仿真和实验验证了电枢磁场合成的准确性。

    2020年12期 v.32;No.203 26-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1389K]
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  • 基于PCA-DBILSTM的多因素短期负荷预测模型

    李泽文;胡让;刘湘;邓裕文;唐鹏;王杨帆;

    针对传统神经网络在短期负荷预测中预测精度不高、预测时间较长的问题,提出了一种基于主成分分析法和深度双向长短期记忆神经网络的短期负荷预测模型。该模型运用主成分分析法对原始多维输入变量组成的时间序列进行主成分提取,实现原始负荷的降维;然后通过深度双向长短期记忆网络结合Adamax优化算法,对提取的主成分序列和负荷实际输出序列之间的非线性关系建立网络模型。以中国某地区的负荷数据作为实际算例,验证该方法预测精度达到了99.44%,并与传统预测模型进行对比,在保证预测精度的同时,大幅降低了预测时间。

    2020年12期 v.32;No.203 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 951K]
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  • 电采暖与光伏规模化接入低压农网的电压分析

    张长久;赵铁军;任萌萌;陶冶;谢小英;牛益国;

    规模化电采暖和光伏接入对低压农网电压产生叠加影响,分析其影响对指导低压农网的规划设计和运维改造具有重要意义。首先,根据建筑物热力学原理建立房屋热需求模型,结合不同类型电采暖用电行为特性,推导出其在不同运行模式下的用电模型;然后,针对低压农网特点提出5种评价电压质量指标;接着,按不同配置方式和不同运行模式构建多种场景,由实际气象数据生成电采暖和光伏的功率曲线,采用OpenDSS软件进行潮流计算得出各指标量值;最后,对典型低压农网进行算例分析,得出低压农网电压情况,并分析了光伏和电采暖不同配置及运行模式对低压农网的电压影响。

    2020年12期 v.32;No.203 40-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1381K]
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  • 关键节点空间下的热稳定安全域及可视化方法

    曾沅;张风彬;秦超;郭外莺;

    对电网进行在线安全分析,实时掌握系统的安全裕度,是电力系统领域的一个重要研究方向。本文提出了关键节点空间下的热稳定安全域模型及其可视化方法。该方法首先判定电网支路和输电断面上的关键节点,建立了多维空间上的热稳定安全域分析模型及其快速求解方法。考虑实际工程的应用需求,研究了二维平面图表述的多维安全域在线展示方式,为电网运行调度的控制与决策提供技术支撑。

    2020年12期 v.32;No.203 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 983K]
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  • 基于相分量法的新型感应滤波变压器端口数学模型

    陈跃辉;段振锋;付鹏武;周冠东;罗隆福;田野;

    为解决传统工业整流机组因为谐波污染严重带来的变压器绕组振动、噪声大及损耗大等问题,本文研究了一种基于感应滤波技术的新型十二脉波整流变压器。以零阻抗设计为前提、耦合电路为依据,采用相分量法建立了包含端口电气参数间耦合特性的全解耦数学模型及等值电路。通过对中性点经电阻接地及外接滤波装置的特性分析,建立了更为详尽的节点拓展模型与降阶简化模型。最后,通过搭建相关仿真模型及实验平台,验证了本文端口数学模型的正确性,为短路故障电流分布、潮流计算等实际工程应用奠定理论基础。

    2020年12期 v.32;No.203 55-61+76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1999K]
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  • 换相失败引起送端电网过电压的定量计算及影响因素

    孙家豪;王笑雪;李光辉;李奎;张兴;

    换相失败是传统高压直流输电系统最常见的事件之一。在直流发生换相失败的过程中,直流电压、电流、功率发生剧烈变化对送端电网电压产生冲击。相关研究缺乏直流系统换相失败引起送端电网暂态过电压的定量分析。针对此问题,在直流送端系统等值模型的基础上,考虑换相失败过程中换流器消耗无功功率暂态变化特性,推导了换相失败引起的送端电网过电压的计算公式,从而定量分析了送端电网暂态过电压及其影响因素。结果表明,换相失败引起的暂态过电压与送端交流系统强度、直流稳态传输功率有关。最后,以实际高压直流输电工程为基础,基于Hypersim的高压直流数字物理混合仿真验证了所提方法的准确性和有效性。

    2020年12期 v.32;No.203 62-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1042K]
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  • 考虑源荷双重不确定性的多能互补系统两阶段鲁棒优化调度

    刘万福;赵树野;康赫然;章浩;徐栎;李东野;

    针对分布式能源及负荷不确定性引起多能互补系统运行过程中的风险问题,提出一种考虑源荷双重不确定性的多能互补系统两阶段鲁棒优化调度模型。模型第1阶段以确定风电、负荷日前预测场景下系统运行成本最小为目标函数,进行机组出力最优调度决策;第2阶段通过构建不确定性负荷和风电出力的矩不确定集,以系统的弃风成本和甩负荷成本最小和为目标,进行电-气-热多能流分布再决策。算例结果表明,本文所提模型运行成本虽有所增加,但充分考虑了源荷不确定性给系统运行带来的风险问题,通过合理设置源-荷矩不确定集范围参数,可实现系统经济性与鲁棒性的平衡。

    2020年12期 v.32;No.203 69-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1000K]
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  • 基于逻辑斯蒂回归的变压器涌流识别

    丁晓兵;周红阳;黄佳胤;张弛;白淑华;张利强;

    变压器涌流是造成变压器差动保护误动的主要原因之一。本文从变压器不同运行工况下记录的差动电流波形出发,结合小波分析和机器学习智能技术,提出了一种基于逻辑斯蒂回归的涌流识别方法。首先,通过仿真手段批量获取变压器涌流和内部故障波形样本。然后,借助小波理论从中抽取反映波形组成成分复杂度的特征指标,并在此基础上,详细阐述了逻辑斯蒂回归分类器从构建优化到性能评估的完整过程。最后,将分类器应用于仿真实验和现场录波数据,通过与现有文献中的检测方法相比,验证了本文方法的正确性和有效性。本文方法原理简单,计算量小,既可以对当前现场配置保护作动作特性分析,也可以为智能保护的研究提供参考。

    2020年12期 v.32;No.203 77-84+94页 [查看摘要][在线阅读][下载 2046K]
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  • 模块化多电平变换器输出电流谐波优化调制策略对比与分析

    易灵芝;刘罗;黄晓辉;李旺;陈章;杨乐;

    在模块化多电平变换器中广泛使用了最近电平逼近调制与载波移相脉宽调制。当子模块数较少时,输出电流谐波含量高,通过优化调制策略来改善输出电流的谐波含量具有重要意义。本文首先对比分析了输出2N+1电平最近电平逼近、滞环控制原理最近电平逼近、改进型载波移相脉冲宽度调制、混合型最近电平逼近-脉冲宽度调制以及一种无差拍电流控制调制的工作原理和工作特点;然后,在Matlab/Simulink平台搭建5种调制策略在子模块数较少时的仿真模型;其次,针对阀控周期、子模块数、开关频率以及电感值等参数对模块化多电平变换器输出特性的影响,分析了不同调制策略之间输出电流谐波特性的差异及共模电压等;最后,总结了5种调制策略各自的特点和适用场合。

    2020年12期 v.32;No.203 85-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1598K]
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  • 基于变量相关性特征聚类的多场景分布式电源规划

    卢光辉;滕欢;廖寒逊;

    分布式电源和负荷功率的时序随机性给分布式电源规划带来巨大挑战。首先,将全年各时段的风速、光照强度和负荷大小组成多元时序数据并进行变量相关性特征聚类,得到全年典型规划场景以及对应的权重;然后,建立以分布式电源投资商收益、配电网公司收益最大化为优化目标的分布式电源规划模型,并采用非支配排序遗传算法2对模型进行求解得到帕累托最优解集,采用基于熵权的逼近理想解排序决策法对帕累托最优解集进行多目标折中决策,得到规划方案。仿真算例验证了所提出方法的有效性。

    2020年12期 v.32;No.203 95-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1239K]
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  • 聚合电网输电线路载流和节点电压的调控方法

    郝广涛;韩学山;张学清;张友泉;

    针对节点电压和输电线路电流的安全调控问题,在广域量测环境下,提出了聚合电网及可观测点的概念,给出了观测函数和调控函数,并推导出基于量测灵敏度的聚合电网输电线路电流和节点电压的调控模型。在5min时间范围内,通过对聚合电网输电线路电流和节点电压的相关性进行分析,得到关键输电线路和关键节点,并分别以成本最小、网损最小为目标给出了最优控制量的确定方法及其调整量。最后,通过对实际系统的仿真验证,表明了所提方法的有效性。

    2020年12期 v.32;No.203 102-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1194K]
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  • 大升压比DC/DC变换器抽头储能电感设计

    陈亦文;吴立华;罗思绪;

    磁性元件的设计较为依赖经验公式和方法,设计结果通常具有一定的不确定性。针对大升压比DC/DC变换器提出了利用占空比、升压比和电流突变量三者之间的约束进行估算抽头储能电感关键参数的设计方法,提出了Maxwell电磁场仿真和Psim电路仿真相结合的抽头储能电感绕制方案的寻优。仿真结果表明,所估算的理论参数正确,通过仿真能获得变换器在使用不同绕制方式下电感产生的不同系统性能参数,方便设计者根据实际需求来寻找最合适的制作方案。

    2020年12期 v.32;No.203 112-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K]
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  • 考虑安全性和经济性均衡的中压配电系统最佳负载能力计算方法

    白浩;雷金勇;周长城;吴争荣;唐炳男;

    针对当前配电系统运行效率评价中,未能充分考虑设备利用经济性与运行经济性的矛盾关系,以及缺少整个配电系统最佳运行效率计算方法的问题,提出了考虑安全性和经济性均衡的中压配电系统最佳负载能力计算方法。首先,研究了基于最佳负载能力的中压配电系统最佳运行效率分析思路;其次,提出了配电设备运行经济性的度量方法;最后,构建了中压配电系统最佳负载能力优化模型,并运用成熟的优化工具进行求解。算例分析结果验证了本文所提方法的有效性和实用性。

    2020年12期 v.32;No.203 119-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 833K]
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  • 一种新型风电混合储能系统模糊协调控制方法

    刘科正;刘国荣;张真源;邓争;

    为了延长风电混合储能系统使用寿命,本文提出一种控制策略对混合储能系统进行协调控制。首先,用该控制策略对混合储能系统中蓄电池和超级电容的健康状态评估;其次,通过蓄电池和超级电容健康状态设计模糊协调控制器;最后,模糊协调控制器根据蓄电池和超级电容健康状态评估结果对混合储能系统进行协调控制。仿真分析表明,所提出的控制策略能有效避免储能介质出现过充过放现象,减小蓄电池充放电转换次数,延长储能系统使用寿命。

    2020年12期 v.32;No.203 124-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 1428K]
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  • 光火储混合发电系统的负荷频率协调优化控制

    樊国东;刘世林;裴俊;范保程;

    针对高渗透率新能源电力系统调频困难问题,提出一种基于增量模型预测控制的光火储混合发电系统负荷频率协调优化控制方法。首先,通过机理分析建立光火储混合发电系统的频率响应数学模型;然后,充分考虑混合发电系统的各种约束,以预测误差和控制增量构成的综合指标作为优化目标,构建增量模型负荷频率预测控制系统模型;最后,利用Matlab二次规划工具箱进行求解,并通过对不同典型工况的仿真分析,验证所提方法的可行性和有效性。研究结果表明,该方法不仅能够有效改善混合发电系统的频率特性,而且能够使3种不同电源更合理地响应系统频率变化。

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  • 独立微网中自适应转动惯量的VSG控制策略

    李彦哲;郭旭;董海鹰;刘川泽;

    虚拟同步发电机的提出为可靠使用分布式电源提供了保障,其中转动惯量的引入使得系统抗扰动能力增强,但却无法兼顾动态调节的快速性。针对这一不足,提出一种自适应转动惯量控制方法。首先,对比下垂控制后建立虚拟同步发电机的数学模型,分析虚拟同步发电机转动惯量参数对系统性能的影响。其次,设计一种基于角速度变化率和偏差影响下的虚拟转动惯量三段式结构,该策略在保证系统稳定的前提下明显提高系统快速性。最后,通过Matlab/Simulink验证了所提方法的有效性和可行性。

    2020年12期 v.32;No.203 144-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1242K]
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