半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 海上风电产业在欧洲已发展了近30年,目前已成为欧洲最主要的可再生能源发电形式之一,在未来可再生能源的规划中占有非常重要的地位。海上风电场在20世纪90年代初从丹麦、英国、瑞典和荷兰最早开展示范,由最初几万千瓦的规模逐步增长到几十万千瓦,到目前已发展到上百万千瓦。在这个产业化的过程中,欧洲风电行业积累了很多设计、监管及运行的经验。文中针对欧洲风电场发展过程,首先对不同发展阶段产生的一些主要技术问题进行了回顾,然后重点讨论了电气设计中的几个主要问题,从电气设计角度对工程实践的一些经验进行了总结,最后对未来风电场发展及并网技术方向进行了展望。
    • 可再生能源高占比及特高压交直流混联电网的新形态对储能系统的功能有了更丰富而具体的要求。先进绝热压缩空气储能是实现电能大规模存储和提高电网运行水平的重要支撑技术之一。从电网实际需求及储能系统自身特性出发,文中提出一种基于盐穴储气的先进绝热压缩空气储能电站调相运行模式,在承担基本调峰任务的前提下,以微量的高压空气及热能损耗为代价实现对电网无功电压支撑的功能;建立了盐穴压缩空气储能电站释能环节的数学模型,模型中计及换热器和透平的变工况特性。仿真结果验证了盐穴压缩空气储能电站调相运行的合理性,灵敏度分析则为调相阶段的热量优化提供了参考。
    • 多端柔性高压直流输电技术可实现大规模可再生能源发电的多点汇集送出,通过接入和调控抽水蓄能(以下简称“抽蓄”)电站可进一步平抑可再生能源出力波动、匹配负荷侧需求。针对含新能源发电和抽蓄电站的多端柔性直流系统,采用生成场景集方法建立了考虑新能源发电出力不确定性的日前随机优化调度模型。该模型详细考虑了定速与可变速抽蓄机组运行约束和抽蓄电站库容约束,同时包含了计及柔性直流电网有功损耗的潮流约束。通过对柔性直流电网潮流约束二阶锥松弛,将所建立模型转换为以期望运行费用最小为目标的混合整数二阶锥规划问题,可求解获得日前优化调度方案。以中国张北柔性直流示范工程为例进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。
    • 中国云南省的电源结构以水电为主,水电消纳问题异常突出,且云南水电外送的受端调峰压力巨大。为充分挖掘云南电网“西电东送”通道潜力,最大限度消纳云南水电,同时响应多电网的调峰需求,文中构建了兼顾多电网调峰与水电消纳的跨流域梯级水电站调度的混合整数线性规划模型。模型采用目标权重法将多电网调峰问题转化成单目标问题,并通过调整各电网余荷距平绝对值的平均值权重,使得目标兼顾了多电网的调峰需求与水电消纳。同时,通过引入特殊顺序集约束,对最小持续时间约束提出了一种简易的线性化方法,此方法可应用于其他同类型的约束中。最后,以澜沧江干流与金沙江干流的18座水电站为例,验证了模型的可行性与有效性,结果表明所提方法可满足多电网调峰与水电消纳的需求。
    • 机器学习技术是助力能源转型、促进清洁能源消纳的重要工具。近年来,机器学习技术在电力系统中的应用已得到广泛关注。由于机器学习技术的“黑箱”特征,使其在可解释性、鲁棒性等方面仍有待提升,与电力系统高可靠性的运行要求存在一定矛盾,导致其实际工程应用滞后于理论研究。对于机器学习技术的实际应用情况,文中聚焦于北美地区配用电领域,从源、网、荷3个角度梳理了机器学习技术的典型工程实践项目,概述了每个项目的方法、效果以及从中得到的启示。进一步地,将以上项目归纳为态势感知、决策支持2个类别共计5个应用场景,并从工程实践角度分析了下阶段机器学习技术的研究方向。
    • 分布式能源与负荷聚合形成多能微网群连接至区域供热系统和上级配电网,构成区域电热综合能源系统。为保护多利益主体隐私并满足其利益诉求,提出了基于分布自治、集中协调设计架构的区域电热综合能源系统分层优化调度方法。在上层,计及多能流异质动态特性,提出了区域电热综合能源系统的动态经济调度模型;在下层,考虑用户柔性热需求和分布式光伏不确定性,建立了多能微网自治能量管理的机会约束模型。基于目标级联分析法将上下层解耦,层间仅需交换边界电功率和热功率,通过微网并行计算与层间迭代求解获得全局最优策略。算例结果证明,该方法能够在保证收敛性的前提下,为含多能微网群的区域电热综合能源系统提供高精度的多能互补优化调度结果。此外,对缩放因子进行灵敏度分析,讨论了算法误差来源并说明了算法最优性。
    • 随着非同步电源渗透率增加,电网的惯性逐步降低,扰动后电网的频率变化率变大,频率调控面临着巨大挑战。近年来,快速频率响应(FFR)的概念已被提出,并应用于一次调频之前,为一次调频响应争取时间,使低惯性系统在一次调频响应前不至于到达系统低频减载的频率阈值。文中从典型FFR资源、辅助服务产品设计、市场交易和应用实例等几方面总结了国外FFR市场开展现状。结合中国电网应对未来低惯性系统的调频需求,阐述了FFR技术的研究趋势,并为中国FFR市场建设提出了建议和展望。
    • 在基于模块化多电平换流器(MMC)的直流配电系统中,直流母线电压波动会在换流器内部激发环流。为了研究环流产生的机理,结合开关函数,对子模块电压波动和内部环流进行数学推导,得出环流幅值和频率的传导规律,并给出环流的解析表达式。为消除此环流的影响,基于快速全局最小二乘子空间旋转不变(TLS-ESPRIT)和比例积分-矢量比例积分(PI-VPI)设计了一种自适应环流抑制控制器。通过改变MMC调制函数来调节桥臂电压,使其跟随直流母线电压波动,从而实现环流抑制。在MATLAB/Simulink平台上进行仿真,结果验证了直流电压波动对MMC的影响机理的正确性,且所提控制策略将环流幅值抑制到原幅值的3.2%~4.5%。
    • 通过以智能软开关、能量路由器和智能功率/信息交换基站为代表的电力电子设备实现配电网的柔性互联,更好地适应多元源-储-荷设备的接入,将是未来智能配电网的演进趋势。从柔性互联智能配电网的概念阐述入手,详细介绍其核心柔性互联设备的拓扑结构及工作原理,分析柔性互联智能配电网规划设计、运行控制和故障自愈等关键技术的研究现状与难点,并对未来需要重点研究的技术领域和工程应用前景进行了讨论与展望。
    • 近年来风涝等极端自然灾害频发,灾后配电网生命线负荷的持续供电面临严峻挑战。针对台风灾害下配电网灾损难以准确评估、配电网恢复力与经济性难以兼顾的现状,结合台风历史数据与致灾机理,建立了同时考虑台风与暴雨的数据-机理联合驱动的台风下配电网故障率模型;针对极端灾害数据少、预测精度低的问题,利用φ散度获得灾害持续时间的条件风险价值(CVaR);将移动储能容量作为决策变量,利用纳什谈判方法构建配电网经济性和恢复力均衡模型,实现了对于恢复力和经济性的综合考虑。通过算例测试验证了所提策略的有效性。
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      全选
      • 侯金鸣, 孙蔚, 肖晋宇, 金晨, 杜尔顺, 黄杰

        优先出版日期:2022-01-25  DOI: 10.7500/AEPS20210223001

        摘要:技术的进步对于电力系统低碳转型具有重要的支撑作用,同时,技术的发展也应以实现系统低碳转型为目标,特别是在长期时间尺度上,二者相互影响更加显著。中国提出在2060年前实现全社会碳中和目标,电力系统将逐渐实现低碳甚至零碳排放。清洁能源发电、特高压输电、储能等关键技术的发展水平,成为电力系统转型是否经济可行的重要因素。电力系统关键技术也要以实现碳中和为目标加快发展。为量化评估电力系统关键技术进步与低碳转型经济可行性的耦合与匹配关系,提出了二者协同优化的框架和方法。将技术成熟度和经济性与电力系统扩展规划模型相结合,并以中国2060年远期电力规划为案例,研究不同技术发展场景下电力系统清洁低碳转型的经济可行性,分析了不同技术对全系统综合单位电量成本下降的贡献。

      • 王钰山, 邓晖, 王旭, 蒋传文, 房乐, 马骏超

        优先出版日期:2022-01-25  DOI: 10.7500/AEPS20210702006

        摘要:针对台风极端灾害下配电网难以保障安全可靠用电的问题,考虑台风时空演变对配电网线路故障状态的影响,提出了一种基于场景概率的鲁棒优化配电网移动储能配置与运行策略,以提升配电网弹性。首先,将配电网所在地理区域网格划分后建立映射坐标系,并根据气象信息建立台风灾害时空演变模型,从而构建配电线路故障率时空特性矩阵。然后,基于线路故障时空特性概率矩阵确定脆弱线路,采用鲁棒优化寻找概率场景下移动储能最优配置与运行策略,以最小化台风灾害期间受灾配电网的经济损失,建立移动储能优化配置与运行的三层鲁棒优化模型,充分利用移动储能的灵活性为配电网在台风灾害期间提供分阶段电力支撑。最后,采用改进的IEEE 33节点配电网进行算例分析,验证所提优化策略的适用性。

      • 覃华勤, 梁叶, 钱奇, 郭思佳, 马先芹, 郭崇慧

        优先出版日期:2022-01-25  DOI: 10.7500/AEPS20210616001

        摘要:从窃电用户数据的波动形态角度出发,提出一种基于典型窃电用户相似性检索的窃电行为检测方法。首先,利用动态时间弯曲对窃电用户的用电数据进行相似性量度,得到窃电相似度矩阵。其次,结合窃电相似度矩阵,利用近邻传播聚类方法对其进行聚类划分,实现窃电用户自动聚类,并利用簇中心作为典型窃电用户。最后,利用典型窃电用户在电力数据库中的相似性检索出与典型窃电用户的用电行为相似的用户,结合人工经验分析判别出嫌疑窃电用户。利用国家电网某省电力公司提供的数据进行算例分析,验证了所提方法的可行性与适用性。

      • 侯慧, 朱韶华, 俞菊芳, 李显强, 魏瑞增, 黄勇

        优先出版日期:2022-01-25  DOI: 10.7500/AEPS20210317005

        摘要:风灾可能会导致配电网大面积停电,有效的配电网停电用户数量预测可以为应急抢修提供辅助指导。文中提出了一种高效数据降维下的配电网停电用户数量预测模型,首先,基于数据驱动的方法,考虑所有特征变量即全局变量构建了基于随机森林算法的配电网停电用户数量预测模型。然后,利用部分依赖图详细分析了台风期间影响配电网停电用户的多种特征变量与响应变量之间关系,进行了特征降维,降维后二次建模形成了更高效的配电网停电用户数量预测模型。与考虑全局变量的预测模型相比,特征降维后配电网停电用户数量预测模型一定程度上减轻了数据收集的工作负担、提高了计算效率,为电网防灾减灾提供有效依据。

      • 霍承祥, 于大海, 马晓光, 夏潮, 李志强, 高磊

        优先出版日期:2022-01-25  DOI: 10.7500/AEPS20210705004

        摘要:由于励磁系统动态增益对凸极发电机的动态稳定性有显著影响,为改善电力系统阻尼,需要经常调整该动态增益,进而配置电力系统稳定器(PSS)。但是在动态增益对发电机动态稳定的影响方面,存在某些模糊认识。首先,分析了励磁系统动态增益对动态阻尼的影响原理。然后,在典型机组参数和工况下计算分析了励磁系统动态增益对凸极发电机阻尼转矩、阻尼比和励磁系统频率响应特性的影响。在单机无穷大系统、两机系统和实际系统中进行了仿真,计算结果和仿真结果一致。最后,在网源协调实验室及工程现场进行了试验,验证了仿真和计算结果的正确性,即励磁系统动态增益越大,凸极发电机动态阻尼越弱。为改善凸极发电机(如水电机组)动态阻尼,应使励磁动态增益在满足相关标准要求的前提下取较小数值,且通过配置相应PSS进一步提高系统阻尼。

      • 贾学勇, 董晓明, 孙宏文, 王亚松, 陈凡

        优先出版日期:2022-01-25  DOI: 10.7500/AEPS20210702009

        摘要:针对气象和地理因素对电网功率传输特性的影响,提出了有效的分析模型与算法。首先,将输电线路热平衡方程与常规潮流方程联立,把架空输电线路周围的气象和地理信息以变量形式引入潮流计算,推导拓展雅可比矩阵以及牛顿迭代格式,构建了考虑环境因素的电热耦合统一潮流模型及其求解算法。然后,对比分析了风速、海拔高度和环境温度的差异对线路电阻、温度、有功和无功损耗的影响程度。算例表明环境因素的变化影响了架空导体的电热平衡,改变了线路阻值,从而对电网潮流分布、有功和无功损耗产生显著影响。依托中国新疆维吾尔自治区14个位置的温度数据,利用Pearson相关系数衡量不同位置日平均温度的时空关联特性,分析了不同季节下电网功率传输特性的变化及差异。最后,基于改进的潮流模型中的拓展雅可比矩阵,提出计及环境因素的V-Q灵敏度分析方法,并与传统模型在不同情景下进行了算例对比分析。结果表明:传统模型因忽略线路温度和电阻受电热平衡的影响,使得环境因素的变化会引入一定误差,且在重负荷情况下会有扩大的趋势,改进模型将有效减少误差的产生。

      • 彭佳伟, 潘树国, 高旺, 沈健, 张敏

        优先出版日期:2022-01-25  DOI: 10.7500/AEPS20210207003

        摘要:随着电力电子化电网的不断发展,日趋宽频化、复杂化的电网信号对测量算法的自适应性和精度提出了更高的要求。为此,提出了一种基于加窗插值和复调制细化谱分析的宽频信号自适应测量方法。基于主、旁瓣特性和插值校正过程对窗函数进行选型后,根据信号频谱的主瓣干扰情况,分别基于4项5阶Nuttall窗双谱线插值算法和复调制细化谱分析法进行针对性的测量。最后,通过仿真对比及实测数据分析验证了所提方法的测量精度和稳定性,结果表明其有效实现了0~2.5 kHz范围内谐波和频率相近间谐波的高精度自适应测量,更高的测量精度和更低的运算代价使其能够满足电力电子化电网的测量需求。

      • 孙大雁, 关立, 黄国栋, 罗治强, 胡晨旭, 常江

        优先出版日期:2022-01-25  DOI: 10.7500/AEPS20211023003

        摘要:可再生能源装机占比快速增加,消纳任务艰巨,跨省跨区市场化交易在促进可再生能源大范围消纳中发挥了重要作用。针对国家电网有限公司组织开展的跨区域省间富余可再生能源电力现货交易,总结了现货交易的基本框架,概述了其组织流程、市场衔接等交易机制。根据4年以来的实际运行情况,从电量和电价的角度对年度、月度、日成交情况进行全面总结,并建立了评估指标体系,分析其在促进可再生能源消纳和形成分时电价方面的积极作用。结合新型电力系统建设目标和电力市场发展要求,分析了跨区域省间富余可再生能源电力现货在交易范围、交易机制、参与主体等方面的局限性,并提出了未来省间电力现货市场建设的相关建议。

      全选

      2022年第46卷第2期

        >专栏:区块链技术在电力系统中的应用
      • 颜拥,陈星莺,文福拴,郭少勇

        2022,46(2):1-14, DOI: 10.7500/AEPS20210131001

        摘要:近年来,区块链技术发展迅速,国内外均在尝试将区块链应用于能源行业。然而能源行业从业者对区块链的认知并不一致,对于区块链在能源互联网应用的必要性等存在诸多争议。通过对区块链的深入分析,提出能源区块链的基本概念和研究框架,以期形成比较系统的理论和应用体系,并为潜在的实际应用提供思路与参考。首先,文中分析了能源互联网的发展趋势与困境,阐述了区块链的概念和应用价值等。接着,通过对比能源互联网和区块链的特征,提出能源区块链的定义与内涵。然后,分析能源区块链应用,提出能源区块链研究框架,并阐述能源区块链共性关键技术。最后,给出了能源区块链的发展路径。

      • 张巍,卢骧

        2022,46(2):15-23, DOI: 10.7500/AEPS20210304002

        摘要:基于共享模式的储能交易模式可有效降低投资成本与使用成本,其所依赖的去中心化以及去信任化的特性与区块链的交易特性相符合。提出一种点对点交易下兼具储能共享和电能自营模式的储能聚合商交易模型,所有的用户交易匹配均通过智能合约进行,单交易周期内同时进行储能租赁和电能购售,缩短了链上用户的交易周期。此外,针对链上用户的违约行为,分别建立了违约惩罚模型和被违约补偿模型。最后,基于Remix和MATLAB的仿真结果表明,该交易模型在便利性和经济性的提升上具有可行性和有效性。

      • >学术研究
      • 陈昌铭,张群,黄亦昕,王鑫,汪德成,杨莉,林振智

        2022,46(2):24-32, DOI: 10.7500/AEPS20210309007

        摘要:园区综合能源系统(PIES)是用户侧多能耦合与供应的典型应用之一,其优化配置对提高规划经济性和能源利用效率具有重要意义。在此背景下,提出一种考虑最优建设时序和云储能的PIES优化配置方法。首先,给出综合能源背景下的云储能机制概述以及含云储能的PIES结构,并对PIES的建设时序集合进行分析。接着,构建考虑最优建设时序和云储能的PIES双层优化配置模型,上层制定PIES的优化配置方案并传递给下层,下层根据上层的配置方案求得PIES优化运行策略并将PIES总运行维护成本反馈给上层。然后,运用Karush-Kuhn-Tucker条件和大M法将PIES双层优化配置模型转化为单层混合整数线性规划模型,并调用Gurobi求解器进行求解。最后,通过算例分析验证了所提模型在提高PIES的规划经济性和设备利用率方面的有效性。

      • 徐超然,徐潇源,严正,李恒杰

        2022,46(2):33-42, DOI: 10.7500/AEPS20210413003

        摘要:提出一种基于数据驱动分布鲁棒优化的电力系统调度方法,以应对考虑风电不确定性的电力系统运行问题。首先,挖掘风电数据统计信息,提出了基于主成分分析与核密度估计的风电概率分布模糊集构建方法,刻画风电随机性以及不同风电机组出力之间的空间相关性;其次,针对含风电的调度问题,建立考虑概率分布模糊集的两阶段分布鲁棒优化问题;然后,将分布鲁棒优化问题变换为其等价可解形式,采用仿射策略以及对偶原理将其转化为线性规划问题进行求解,并且提出了基于样本外测试的概率分布模糊集范围参数选择策略,以保证调度方案的可靠性与经济性。采用6节点与IEEE 118节点系统进行仿真分析,并将所提出的分布鲁棒优化方法与不考虑随机变量相关性的分布鲁棒优化方法以及传统随机、鲁棒优化方法进行对比,以验证所提方法的有效性。

      • 徐询,谢丽蓉,叶林,路朋,梁武星

        2022,46(2):43-55, DOI: 10.7500/AEPS20201104010

        摘要:为有效解决风电出力不确定性导致的机组组合问题,基于非参数核密度估计风电功率预测误差概率密度分布,提出一种日前-实时阶段的双层优化模型。首先,基于风电功率预测误差概率密度分布,构建风电功率上下波动域。其次,建立非参数核密度估计风电最佳置信水平的双层优化模型,上层以风电-火电协同运行成本最小为目标,下层以风电和火电输出功率控制偏差最小为目标,并通过CPLEX求解器进行模型求解。最后,在改进的IEEE 30节点和改进的IEEE 118节点系统中,采用中国新疆地区某风电场实际数据进行验证。实验结果表明,文中所提模型可以降低系统运行成本,并且可以协调风电和火电的实时输出功率,抑制风电场有功功率波动。

      • 吉兴全,郝晴,张玉敏,韩学山,杨明,张旋

        2022,46(2):56-64, DOI: 10.7500/AEPS20210412001

        摘要:为降低鲁棒优化方法的保守性和随机优化方法的复杂性,增强电力系统应对偶发线路故障扰动的能力,提出了一种分布不确定性条件下的N-k安全准则的分布鲁棒机组组合模型。根据有限历史样本数据,在满足一定置信水平的条件下,基于非精确Dirichlet模型方法构造包含真实N-k故障概率分布的模糊集,用以描述输电线路故障概率分布的不确定性。首先,通过对模糊集中最劣概率分布的辨识,将原始的分布鲁棒优化调度问题转化为确定性概率分布条件下的两阶段鲁棒优化决策模型。然后,采用列与约束生成算法对模型进行处理,利用Big-M法、分段线性化技术和对偶原理对主问题和子问题进行转化,得到混合整数线性规划模型,有效降低了模型求解难度。最后,整合4种N-k不确定集合,对IEEE 14节点及IEEE 118节点系统进行算例分析,验证了所提方法的有效性。

      • 陈凡,史杰,刘海涛,王瑞驰,赵美莲,刘涤尘

        2022,46(2):65-72, DOI: 10.7500/AEPS20210702003

        摘要:负荷重分配(LR)攻击是一种特殊的网络攻击形式,对LR攻击进行建模并研究其对电力系统运行的影响具有重要的现实意义。首先,对LR攻击过程进行了分析,并基于半马尔可夫链建立了LR攻击的随机过程模型;其次,对LR攻击作用下攻击者与调度员之间的交互作用过程进行分析,建立了考虑LR攻击的发输电系统负荷削减模型;然后,从保护关键量测数据的角度出发,提出了一种基于输电线路利用率的脆弱线路防御策略,并进一步提出了考虑LR攻击和脆弱线路防御的发输电系统可靠性评估算法;最后,以IEEE 14节点修改系统为例进行算例分析,验证了所提出的考虑LR攻击的发输电系统可靠性评估算法的正确性以及脆弱线路防御策略的有效性。

      • 李宝琴,吴俊勇,强子玥,覃柳芸,郝亮亮

        2022,46(2):73-82, DOI: 10.7500/AEPS20210402007

        摘要:海量的量测数据为基于数据驱动的暂态稳定预测方法提供了基础,然而故障态样本固有的不平衡性质影响了该类方法的性能。针对暂态稳定预测的样本不平衡问题,提出了一种基于改进深度卷积生成对抗网络(DCGAN)的样本增强方法,通过生成器和判别器交替对抗训练生成全新有效的失稳样本作为原始训练集的补充。离线训练时,采用深度置信网络作为分类器,采用扩充后的样本集对其进行训练,有效提高了模型对失稳样本的识别率;在线应用时,当系统发生预料之外的变化,采用样本迁移和模型微调技术更新离线模型,进一步对迁移之后的失稳样本进行增强,显著提高了暂态稳定自适应评估的迁移速度和在新场景下失稳样本的识别率,使得评估结果更加可靠。在IEEE 39节点系统和IEEE 140节点系统上的实验结果验证了所提方法的有效性。

      • 孙黎霞,彭嘉杰,白景涛,陈欣凌,田屹昀

        2022,46(2):83-91, DOI: 10.7500/AEPS20201129003

        摘要:电力系统功角稳定与电压稳定是电力系统安全稳定运行的基础,稳定性分析是制定稳定控制策略的依据之一。考虑电网拓扑对电力系统暂态稳定性的影响,利用Node2vec图嵌入算法将电网拓扑映射为低维稠密矩阵,获得电力系统的空间拓扑特征向量,并将其与电气量测数据相组合形成重构数据集,作为评估模型的输入。考虑到电力系统多种稳定性问题往往交织在一起,首先,提出了基于多任务学习的暂态稳定评估模型,并实现了电力系统功角稳定性和电压稳定性的同步评估;然后根据评估结果,确定电力系统失稳区域并实现可视化;最后,采用新英格兰10机39节点测试系统验证了评估模型的有效性。

      • 李国成,陆俊,王赟,黄瑞,刘谋海

        2022,46(2):92-100, DOI: 10.7500/AEPS20210323005

        摘要:随着智能电网的高速发展,窃电方式呈现多样化,窃电数据也具有难以标注且样本类不平衡的特征。针对窃电数据无标签且类不平衡的窃电检测问题,提出一种基于Bagging二次加权集成的孤立森林窃电检测算法。首先,通过分析居民和商业用户存在的窃电模式,基于孤立类间相似度最低准则,对各类窃电模式的孤立特征顺序进行优选并训练对应的孤立森林模型;其次,使用加权投票法获得二次集成孤立森林模型,实现了窃电模式不平衡分布条件下的窃电检测。对7种常用学习算法和Bagging异质集成学习算法进行了比较,仿真实验结果表明所提算法的孤立特征顺序优选策略有效提高了无标签且类不平衡条件下的窃电检测效果,二次加权集成策略提高了窃电模式不平衡分布条件下的窃电检测效果。

      • 杨冬锋,付强,刘晓军,刘迎迎,姜超

        2022,46(2):101-108, DOI: 10.7500/AEPS20210524011

        摘要:为了实现配电网拓扑和线路参数精确辨识,考虑拓扑结构的变化,提出一种基于智能电表量测数据的配电网拓扑与线路参数联合在线辨识方法。首先,利用不同拓扑结构下的历史量测数据,分别建立基于支持向量机(SVM)的多分类模型和基于线性回归的拓扑与线路参数辨识初始模型。然后,以SVM多分类模型实现在线量测数据与拓扑结构间的映射,得到拓扑与线路参数初值,并结合拓扑与线路参数辨识修正模型,获得精确的辨识结果。此外,为了提高数值稳定性,采用正交三角分解求解辨识过程中的线性方程。最后,通过算例仿真验证了该方法的有效性。

      • 林丽娟,贾清泉,田书娅,梁纪峰,李铁成,程子玮

        2022,46(2):109-117, DOI: 10.7500/AEPS20210209001

        摘要:可再生能源及电力电子设备高比例接入配电网导致谐波源密集化、分散化、广域化,传统点对点谐波治理方式已不能适用。文中以电压检测型有源电力滤波器(VDAPF)为治理设备,提出多VDAPF集中与分布式控制相结合的电网侧分布式治理方案。以观测节点电压畸变整体最优为目标,从全网层面建立分布式治理系统运行点的长时间尺度集中控制优化模型,控制指令提供了全局治理参考基准。同时,针对短时间尺度VDAPF本地运行参数集中优化控制存在的通信频繁及计算量大问题,提出面向治理分区的VDAPF本地参数分布式设定方法,依据设置的一致性算法对本地运行各次谐波控制参数进行分频设定。算例分析结果表明,所提分布式治理方案可协调控制全网谐波电压,分布式优化方法提高了本地运行参数的计算效率,具有良好的可扩展性、可靠性及鲁棒性。

      • 孔旻玥,孙丹,年珩

        2022,46(2):118-125, DOI: 10.7500/AEPS20210308003

        摘要:为分析双馈风电机组并网特性,建立其并网点处功率响应特性的准确模型极为重要。文中提出一种建模方法以解决双馈风电机组并网点处功率响应特性的建模问题。首先,针对双馈风电机组的矢量控制与虚拟同步机控制,分别进行功率响应特性建模及分析。然后,基于对双馈风电机组施加功率指令扰动得到的并网点处功率响应数据,提出阻尼最小二乘法中阻尼因子的优化调整方式,并基于改进方法进行模型辨识,以实现并网点处功率响应特性的拟合。接着,分析双馈风电机组电机参数对模型拟合误差的影响,通过参数轨迹灵敏度计算分析其影响程度,并结合仿真进一步明确模型的适用范围。最后,仿真和实验结果验证了所建功率响应特性模型的合理性和所提建模方法的有效性。

      • 谢松伟,薛永端,吴卫堃,徐丙垠

        2022,46(2):126-136, DOI: 10.7500/AEPS20210123001

        摘要:配电线路断线坠地故障发生概率较大,且易引发人身触电、火灾等事故,其与普通单相接地故障的暂态电气量差异及已有暂态选线方法的适用性尚不明确。根据故障边界条件构建了小电流接地系统单相断线坠地故障等值电路,初步分析了理想场景下断线瞬间、接地瞬间暂态零序电压/电流特征,单相断线坠地故障暂态电气量与普通单相接地故障的差异以及已有暂态电流幅值/极性比较、暂态功率方向等选线方法的适用性。仿真结果表明,断线、接地瞬间均存在明显的暂态过程,其暂态特征与普通单相接地故障存在一定差异,但在特征频段内,断线及接地瞬间的暂态电气量约束关系与普通单相接地故障一致,已有暂态选线方法仍然适用,不过利用断线瞬间产生的暂态电气量进行选线灵敏度较低。最后,利用仿真对选线方法的适用性进行了验证。

      • >研制与开发
      • 郑涛,吕文轩

        2022,46(2):137-145, DOI: 10.7500/AEPS20201125004

        摘要:柔性直流配电网的故障主动控制与主保护协同方案能够有效克服传统保护方案的局限性,但在通信故障、隔离设备失灵等极端情况下其可靠性难以保证,亟须开展相关后备保护原理的研究。鉴于此,利用换流器的故障主动控制提出了一种基于本地电流突变量极性的后备保护方案:基于换流器产生的电流突变信号,根据测量的电流突变量极性闭锁故障反方向的负荷开关,进而根据时序配合关系实现故障线路的可靠隔离。该方案不依赖于通信及直流断路器,通过换流器的故障主动控制,仅利用负荷开关实现故障隔离。文中进一步提出了一种后备保护加速策略,并结合不同拓扑分析了其实用性。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了四端柔性直流配电网模型,通过仿真验证了所提方案能够仅基于本地信息实现故障线路的快速选择性隔离。

      • 唐英杰,张哲任,徐政

        2022,46(2):146-154, DOI: 10.7500/AEPS20210124001

        摘要:为了提高有源型模块化多电平换流器(MMC)的仿真效率并保证足够的计算精度,提出一种适用于有源型MMC的桥臂全状态平均值仿真模型。基于动态平均化理论,首先推导了有源型MMC的桥臂平均值数学模型及等效电路模型。然后,结合装置离散化伴随模型,建立了不同运行状态下的桥臂平均值仿真模型。最后,通过电路整合和化简,得出桥臂全状态平均值模型。该模型聚焦于桥臂内部子模块的低频动态共性,能够准确反映桥臂整体暂态特性,其计算速度不受子模块个数的影响。此外,该模型还能够用于有源型MMC闭锁状态下的仿真研究。基于PSCAD/EMTDC建立的仿真实例验证了所提模型的有效性。

      • 夏嘉航,王晨欣,展瑞琦,赵成勇,郭春义

        2022,46(2):155-162, DOI: 10.7500/AEPS20201224008

        摘要:传统直流输电存在换相失败问题,且交流侧需要大量的滤波器和无功补偿装置,体积大、成本高。串联电容换相换流器可以抑制换相失败的发生,但无法补偿大量无功功率;并联电容换相换流器能够降低换相失败概率,但存在谐振等风险。针对此问题,提出一种改进型并联电容换相换流器(ESCCC),在换流阀交流出口侧并联电容的基础上,引入了串联滤波电感。分析了其换相特性和无功特性,并考虑谐振特性和无功需求,对并联电容和滤波电感的参数进行了优化设计,最后在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型进行验证。仿真结果表明,ESCCC稳态交直流侧谐波均满足要求,交流侧无需额外的滤波器和无功补偿装置;故障时能降低换相失败发生的概率,且换相失败后的恢复特性良好。

      • 李科峰,肖飞,刘计龙,高山,麦志勤

        2022,46(2):163-170, DOI: 10.7500/AEPS20210604008

        摘要:针对多电平有源中点钳位逆变器中串联绝缘栅双极型晶体管(IGBT)存在的不均压问题,提出一种串联IGBT的均压方法。对于多电平有源中点钳位逆变器的每个桥臂,采用单输入、多输出的隔离电源生成钳位电压,跨接在串联工作的IGBT上;同时,在施加钳位电压的位置上添加钳位电容,用于钳位电压的保持,最终实现串联IGBT的动静态均压。由于逆变器换流回路不经过钳位电容,隔离电源只需很小功率即可维持钳位电容电压稳定。所提方法简单可靠、均压精度高且易于工程实现,一方面取消了传统的无源缓冲电路,减少额外损耗的同时降低了成本,另一方面无须引入复杂的主动闭环控制,避免了闭环控制的稳定性问题。最后,通过有源中点钳位五电平逆变器样机对所提均压方法进行了实验验证。

      • 薛阳,杨艺宁,廖文龙,杨德昌

        2022,46(2):171-179, DOI: 10.7500/AEPS20201217001

        摘要:由于分布式光伏窃电的强隐蔽性和稽查资源的有限性,导致电力部门掌握的窃电样本数量不足,限制了窃电检测的精度。为此,提出了一种基于非线性独立成分估计(NICE)的分布式光伏窃电数据增强方法。首先,利用多个可逆函数将窃电样本映射成服从高斯分布的隐变量,并通过逆变换将其反向重构成新的窃电样本。然后,提出了3种典型的光伏窃电模型,并针对窃电样本的数据特征构建了卷积神经网络作为分类器。最后,通过仿真算例和实际算例验证了所提方法的有效性和适应性。仿真结果表明,NICE能够同时兼顾样本的形状和分布特征,生成的窃电样本能够显著提升不同分类器的性能。

      • 胡国,颜云松,吴海,金鹏

        2022,46(2):180-187, DOI: 10.7500/AEPS20200617004

        摘要:紧急切负荷是避免暂态失稳、保持频率稳定的重要技术手段之一。常规的精准切负荷方案未考虑配电网自身现有的故障紧急处理机制以及协同控制,仅将配电终端或负控终端作为主网稳定控制装置实施精准切负荷方案的最终执行机构。主配协同的配电网紧急负荷控制策略通过智能配电终端与稳定控制装置的协同互动,将负荷控制的基本单元由高压站出线延伸至配电网中低压分支线路,从而提高负荷控制精度,避免切除敏感及重要用户。结合配电网本地侧的分布式馈线自动化和低压低频减载控制,研制面向负荷控制的智能配电终端,以提高配电网在故障快速切除及自愈、紧急切负荷、自动减载解列等各个不同控制阶段的一体化负荷管控能力。通过仿真算例及工程示范应用验证了所提控制方法的有效性。

      • >综述
      • 徐新智,杜尔顺,高艺,张宁,李隽

        2022,46(2):188-199, DOI: 10.7500/AEPS20201104004

        摘要:电力系统运行模拟与容量规划软件工具在电力系统的规划、运营和评估中发挥着重要的作用。近年来,随着可再生能源大规模并网,运行模拟与容量规划的模型与方法研究成果层出不穷,对应的软件工具也迎来显著进展与更新。文中综述了多种国内外主流的运行模拟与容量规划软件工具,侧重分析各类软件工具的特点,包括一般架构、时间分辨率、潮流模型、机组组合约束、求解算法等。此外,结合目前研究现状及电力系统发展趋势,提出了未来电力系统运行模拟与容量规划工具相关的思考。