电力系统及其自动化学报

学术论文

  • 基于改进灰狼算法的配电网储能优化配置

    毛志宇;蒋叶;李培强;陈江雨;

    为实现“双碳”目标,风、光等可再生能源使用比例大幅提升,给电力系统的安全稳定运行带来挑战,因此,在配电网中配置储能使其能够经济稳定运行非常必要。本文首先考虑网损改善费用和储能全寿命周期成本,建立综合成本模型,在此基础上考虑电压偏移指标,建立配电网储能优化配置模型。然后,以改进多目标灰狼算法对该模型进行求解,增强了全局空间探索能力,使所求配置方案最优。最后,在MATLAB/SIMULINK软件中,以改进的IEEE 33节点算例进行仿真验证,仿真结果表明,本文所提方法和模型可以降低网络损耗,提升电网电压稳定性,并在求解速度和寻优方面占有优势。

    2022年06期 v.34;No.221 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 892K]
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  • 面向电-气双向耦合与低碳的P2G厂站优化规划

    周步祥;华伟杰;张远洪;臧天磊;

    电转气技术可消纳电力系统过剩电能,同时其具有的碳捕捉作用能提升电力系统低碳性。针对现有可再生能源消纳以及低碳化发展趋势,提出一种面向电-气双向耦合与低碳的综合能源系统电转气厂站优化规划策略。该策略考虑耦合系统中各部分特征,以耦合系统年投资运行成本与碳排放成本之和最小为优化目标;在目标函数中,计及弃风成本和购气成本,以及在电转气厂站碳捕捉作用下综合能源系统的碳排放成本,建立基于现有可再生能源出力大小的电转气厂站优化规划数学模型,采用粒子群优化算法进行模型求解。最后以IEEE-9节点电力系统和7节点天然气系统组成的电力天然气耦合系统为例进行验证分析,仿真结果表明所提方法在最大化消纳可再生能源的同时拥有较好的经济性和低碳性。

    2022年06期 v.34;No.221 9-17+24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1020K]
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  • 参与电网频率调节的并网换流器直流侧电压控制方法

    袁敞;左羚;吴鸣;

    随着大量新能源、并网换流器接入电网,低惯量的问题随之出现。针对这一问题,本文提出利用并网换流器提供虚拟惯量的控制方法,以及使用存储在并网换流器直流侧电容中的能量来模拟同步发电机转子的动能。首先,将电网频率-直流侧电压(ω-U_(dc))补偿环节嵌入并网换流器直流侧电压控制系统中,在系统遭受扰动发生频率变化时,通过检测电网频率波动及时调整并网换流器直流侧电压,从而实现类似同步发电机的频率调节能力。然后,在所提控制方法下,分析不同控制参数对虚拟惯量控制的影响,使加入的虚拟惯量控制并网换流器可以表现出与同步发电机相同的频率调节效果。最后,搭建基于PSCAD/EMTDC平台的仿真模型,验证了所提控制方法的正确性和有效性。

    2022年06期 v.34;No.221 18-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 959K]
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  • 基于ADMM-RGS算法的综合能源系统多主体协同优化运行策略研究

    杨海柱;代庚辉;张鹏;

    随着能源交易市场化的有序推进和多种能源的深入耦合,如何描述综合能源系统不同主体之间的交易互动成为研究热点。在此背景下,本文提出一种基于高斯回代的交替方向乘子法的综合能源系统多主体协同优化运行策略。首先,构建以综合能源供应商、综合能源服务商和综合能源用户为参与主体的区域综合能源系统框架,并建立其详细模型;其次,采用改进的交替方向乘子法,引入功率协调变量解耦多主体间交互功率,建立多主体协调优化运行模型;最后,通过算例的仿真结果,验证了所提算法的收敛性,并分析了不同市场交易方案对系统运行结果的影响。

    2022年06期 v.34;No.221 25-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1112K]
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  • 基于扩张状态观测器补偿的Boost变换器无源控制

    李史玉;李建国;张雅静;王久和;

    针对Boost变换器受到未知扰动时存在稳态误差的问题,本文采用一种基于扩张状态观测器的无源控制策略进行改进。首先,对Boost变换器建立欧拉-拉格朗日模型,采用阻尼注入的方法设计无源控制器,并通过扩张状态观测器对未知扰动进行观测和补偿。然后,搭建基于扩张状态观测器补偿的无源控制仿真模型,并与传统无源控制和PI控制进行比较。最后,经过仿真结果验证了基于扩张状态观测器补偿的Boost变换器无源控制策略可以抑制由未知扰动产生的系统稳态误差,与PI控制相比具有更好的动态性能,与传统无源控制相比具有更好的稳态性能。

    2022年06期 v.34;No.221 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 891K]
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  • 电气化铁路多电平贯通式同相供电装置拓扑与控制

    周京华;闫天乐;章小卫;陈亚爱;

    我国电气化铁路采用单相工频牵引供电系统,负序和电分相是其存在的主要问题,而贯通式多电平同相供电装置通过三相-单相对称变换,可有效解决该问题。针对目前多电平同相供电技术的发展,本文分类归纳了适用于同相供电装置的多电平全电力电子变换拓扑,总结了同相供电装置的控制技术,分析比较了不同多电平同相供电装置的特点和适用场合,最后结合新能源高比例接入电网的背景,提出新能源混合多端同相供电系统构想,为同相供电装置的深入研究与牵引网架构的发展提供借鉴。

    2022年06期 v.34;No.221 42-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1367K]
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  • 应对停电的储能备用系数及家庭能量管理系统优化控制模型

    唐捷;黄婧杰;徐志强;陈毅波;刘科明;杨洪明;

    家庭能量管理系统可利用分时电价调控家庭用电设备和储能运行,有效降低家庭用电成本。针对用户不仅有经济性更有可靠性需求这一特点,提出了应对停电期用电的设备控制和储能协调的优化运行模型。考虑停电则需预留储能,提出了储能备用系数,该系数由家庭的基础用电设备功率和停电时长设定,用以改变最低荷电状态。将含储能备用系数的储能荷电状态上下限等作为约束,以家庭用电成本最小为目标,求取各时段可控用电设备和储能充放电状态。算例结果表明,所提模型既可保证在正常供电时降低家庭用电成本,又可在停电时保证用户基本生活用电需求,从而使用户用电兼具可靠性和一定的经济性。

    2022年06期 v.34;No.221 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 893K]
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  • 含电-气-热耦合系统的微电网频率安全评估

    陈哲;邓宝华;金建新;张有兵;

    为实现综合能源系统中能源子系统日益耦合背景下电力网络频率的精准评估,本文采用一种基于解析模型与数据驱动模型的融合建模方法。该方法利用解析模型对系统各种运行状态下的频率性能指标进行粗略计算,并将粗略计算结果与历史样本重构为新的样本数据。数据驱动模型则通过深度神经网络架构建立新样本输入和输出之间的非线性映射关系,并引入降噪自动编码器算法实现网络参数的优化。与传统机器学习方法不同,经由解析模型作用后的数据驱动模型不仅考虑了实际复杂电力系统的物理模型知识,也进一步提高了系统频率的评估精度,使评估结果为系统的经济调度方案提供了数据参考。

    2022年06期 v.34;No.221 61-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1305K]
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  • 考虑误分类约束的电力系统暂态稳定评估

    周惠怡;刘颂凯;张磊;张雅婷;毛丹;晏光辉;

    为解决基于机器学习的电力系统暂态稳定评估通常存在误分类,导致系统出现不可预测风险的问题,提出一种考虑误分类约束的电力系统暂态稳定评估方法。首先,通过自适应综合过采样算法对输入数据进行过采样处理。然后,采用群体最大信息系数进行数据降维。最后,基于伞式奈曼-皮尔逊分类器构建电力系统暂态稳定评估模型。在新英格兰10机39节点系统及1 648节点系统上的测试结果表明,所提方法的评估性能强于传统机器学习方法,且对漏判率有更好的限制效果,具有一定的实际应用价值。

    2022年06期 v.34;No.221 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 895K]
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  • 基于电压预测误差的“花瓣”型配电网保护原理

    李铁成;郭少飞;王献志;杨畅;

    针对采用光纤电流差动保护的双“花瓣”型配电网保护成本及对线路两侧电流相量采集过程的同步性要求较高的问题,本文提出一种基于电压预测误差的“花瓣”型配电网继电保护新原理。首先,对每个开关站内电压、电流相量进行同步采集,计算本地电压幅值并预测相邻开关站电压幅值,利用相邻开关站电压幅值预测误差作为保护判据,对故障线路进行判断并隔离。然后,分析电容电流和线路参数误差对保护性能的影响,根据线路参数误差的影响给出保护的整定方法,并研究了不同位置故障情况下的保护灵敏度。最后,利用电磁暂态仿真在多种故障位置下对保护动作情况进行验证,仿真结果表明,本文所述保护方案可以适用于各种故障类型下的双“花瓣”型配电网,且保护灵敏度较高。

    2022年06期 v.34;No.221 79-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 996K]
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  • 基于门控循环单元神经网络的配电网故障选线

    徐海燕;吴浩;李栋;陈雷;邓思敬;

    针对小电流接地系统发生单相接地故障时选线准确率低的问题,提出一种基于集成经验模态分解和灰狼算法优化门控循环单元神经网络超参数的故障选线方法。利用集成经验模态分解的方法对线路零序电流进行分解,提取本征模态分量并计算分量的能量,以本征模态能量值作为特征向量输入至优化后的门控循环单元神经网络中实现故障选线。经过大量仿真实验验证,该算法在不同故障类型的情况下均能准确、可靠地进行故障选线,并在数据丢失及噪声干扰等情况下依然能有效识别故障线路,具有较好的抗噪性、准确性和可靠性。

    2022年06期 v.34;No.221 89-97+113页 [查看摘要][在线阅读][下载 988K]
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  • 边缘导向型云边协同的电网状态感知及电压调控辅助决策

    张杰;狄方春;李大鹏;陶蕾;王梓;王淼;

    电网量测信息数据增长为电网精确状态感知及调控辅助决策提供新的技术手段。为有效利用电网调控数据,减少网络数据传输,以及提升网络抗攻击能力,本文提出边缘导向式云边协同的电网状态感知和调控辅助决策方法。首先,利用调控云统一模型数据提供电网运行基础信息,将边缘计算与同步相量测量装置相融合进行拓扑精确辨识及基于控制区内可控资源调控的边缘计算。最后,通过算例验证本文提出方法可有效利用同步相量测量装置高频量测数据,提升电网状态感知计算速度,实现云-边运行资源优化整合。

    2022年06期 v.34;No.221 98-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 895K]
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  • 基于多域特征提取的电力数据异常检测方法

    孙滢涛;张锋明;陈水标;葛晶;

    为解决电力大数据中存在的冗余、异常等威胁电网安全稳定运行的问题,提出一种基于多域特征提取的电力数据异常检测算法。首先,从波动性、趋势性和变动性3个维度提取9维特征对电力数据时间序列进行表征。然后,利用相关向量机进行特征选择和降维,自动确定最优特征组合。最后,采用支持向量数据描述构造一类分类器,实现异常数据检测,同时,针对支持向量数据描述核参数和惩罚因子设置问题,利用磷虾算法进行优化,提升算法收敛精度。算例结果表明,所提方法能够有效实现异常检测,并且具有较强的噪声鲁棒性。

    2022年06期 v.34;No.221 105-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 907K]
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  • 基于数值特征提取的新能源发电基础数据核查方法

    杨立波;马斌;王亚军;孙广辉;李一鹏;

    针对新能源发电系统基础数据核查耗时长、成本高及准确性低的问题,提出一种基于数据特征提取的新能源发电基础数据核查方法。首先,通过构建数据特征提取模型从原始数据中自动提取分类特征;然后,根据模糊粗糙集依赖的属性约简算法计算出的依赖程度,确定新能源发电基础数据的特征选择;最后,利用结合Softmax回归分类器和长-短期记忆网络类的深度学习算法进行数据核查,使该方法对含噪和无噪数据均具有较高的数据核查效率。实验数据结果表明,本文所提方法在新能源发电基础数据核查方面具有更强实时性和更好的准确度。

    2022年06期 v.34;No.221 114-118+150页 [查看摘要][在线阅读][下载 890K]
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  • 基于LMI优化法的多VSC接入弱网下的锁相环同步暂态稳定性分析

    何平;张德政;李慧;宣文博;罗涛;闫大威;

    本文针对弱连接条件下多电压源变流器并网系统的锁相环同步暂态稳定性进行研究。首先,建立适用于分析多电压源变流器并网系统锁相环同步尺度下暂态稳定性的降阶数学模型。然后,基于线性矩阵不等式优化法构建多电压源变流器并网系统的最大估计吸引域,并根据该最大估计吸引域揭示故障点电压大幅跌落时,系统存在小扰动稳定平衡点的情况下仍出现暂态失稳的原因。最后,在PSCAD/EMTDC搭建多电压源变流器接入弱网系统的详细开关模型进行仿真,仿真结果验证了本文构建的降阶数学模型及最大估计吸引域的有效性及可行性。

    2022年06期 v.34;No.221 119-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 882K]
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  • 混合子模块型模块化多电平变换器MPC设计

    王双岭;陈会鸽;

    为提升模块化多电平变换器的性能,设计了一种由半桥子模块结合1个全桥子模块构成的增强型混合模块化多电平变换器及其模型预测控制器。首先,分析新型模块化多电平变换器拓扑的环流和额外全桥子模块产生的差分电压;在此基础上,以环流抑制控制和两类子模块的电容电压平衡为控制目标,设计多目标约束模型预测控制器。其次,为了避免输出电压和差分电压的不必要变化,对控制器的状态切换进行优化,并增加了成本函数中的相关惩罚项。然后,基于冗余全桥子模块,模块化多电平变换器采用2N+1调制来生成输出电压。最后,对模块化多电平变换器样机进行测试,测试结果验证了增强型混合模块化多电平变换器具有输出性能较优,且在配置全桥子模块后,半桥子模块的开关频率降低,相对于只包含半桥子模块的模块化多电平变换器,其功率损耗大为减小,并具备容错运行的能力。

    2022年06期 v.34;No.221 126-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1062K]
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  • 提升特高压直流送端电网新能源消纳水平措施

    张鑫;刘飞;王世斌;李媛媛;

    特高压直流是大规模新能源最有前景的送出方式之一,然而,特高压直流闭锁等故障严重影响直流送端电网新能源消纳水平。针对这一问题,首先,研究制约特高压直流送端电网新能源消纳水平的主要因素。其次,以频率稳定和抑制暂态过电压为目标,提出合理配置同步调相机、动态无功补偿装置,以及新能源机组参与电网一次调频等各种措施,提高特高压直流外送电网新能源消纳水平。最后,基于2025年青海电网规划实例,验证所提措施的正确性和有效性。

    2022年06期 v.34;No.221 135-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 869K]
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  • 考虑有序充电的居民区电动汽车中长期充电负荷预测

    华远鹏;王圆圆;韩丁;卜飞飞;王涵;贾一博;

    城市居民区电动汽车有序充电负荷预测对规划充电设施和分析配电网承载能力,以及后期增容改建具有重要意义。本文提出一种基于电动汽车保有量和充电概率预测的居民区电动汽车有序充电中长期负荷预测方法,该方法利用非线性规划算法求解有序充电优化目标函数,并利用城市居民区典型日用电负荷特征,预测近3年和目标年居民区工作日和双休日的电动汽车有序充电负荷和台区整体负荷。仿真结果表明,有序充电可提升居民区配电网对电动汽车的接纳能力,并可延缓居民区配电网升级改造时间。

    2022年06期 v.34;No.221 142-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 965K]
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  • 关于论文中的表

    <正>(1)表要精选,应具有自明性。表的内容切忌与插图及文字表述重复。(2)表应精心设计,为使表的结构简洁,采用三线表,必要时可加辅助线。(3)项目栏中各栏标注应齐全。若所有栏的单位相同,该单位标注在表右上角,不写“单位”二字。(4)表中的术语、符号、单位等应与插图及文字表述所用的一致。

    2022年06期 v.34;No.221 33页 [查看摘要][在线阅读][下载 733K]
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  • 关于论文中的图

    <正>1.图要精选,应具有自明性,切忌与表及文字表述重复。2.图要精心设计和绘制,要大小适中,线条均匀,主辅线分明。3.坐标图标目中的量和单位符号应齐全,并分别置于纵、横坐标轴的外侧。4.图中的术语、符号、单位等应与表格及文字表述所用的一致。

    2022年06期 v.34;No.221 70页 [查看摘要][在线阅读][下载 667K]
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