• 2013年第41卷第5期文章目次
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    • >理论分析
    • 光伏并网系统小信号动态建模及控制参数灵敏度分析

      2013, 41(5):1-5. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.001

      摘要 (4871) HTML (0) PDF 3.77 M (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有光伏并网系统小信号稳定性分析中,通常对逆变器采用理想建模,没有考虑控制参数对小信号稳定性的影响。为准确分析光伏并网系统的动态性能,建立了两级式三相并网光伏系统的小信号动态模型,主要包括两个子模型:主电路模型和MPPT、电压电流双闭环控制系统模型。利用该模型计算了控制系统参数对并网系统特征值的灵敏度,分析了各个控制参数对系统小干扰稳定性的影响。分析结果表明,通过合理地选择控制参数可以改善系统的小干扰稳定性,为控制器的优化设计提供理论依据。

    • 基于失谐量的消弧线圈跟踪调谐方法

      2013, 41(5):6-9. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.002

      摘要 (5088) HTML (0) PDF 775.88 K (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现消弧线圈的跟踪调谐,提出基于失谐量(ωCΣ-1/(ωL))的消弧线圈跟踪调谐方法。对于消弧线圈并阻尼电阻接地的配电网,改变消弧线圈并联阻尼电阻的大小,测量中性点电压的幅值和相位。通过相位的变化便可判断消弧线圈的补偿状态,根据中性点电压的幅值、阻尼电导和现有的消弧线圈电感值即可计算失谐量,以此失谐量作为反馈量可求出线路对地电容的大小,进而调节消弧线圈可实现电网无功电流的跟踪控制补偿。通过Matlab进行相应的仿真计算,表明变阻尼测量对系统运行影响小,在预调式和随调式消弧线圈中均可使用。

    • VSC-HVDC直流电缆线路电流突变量极性纵联保护适用性研究

      2013, 41(5):10-16. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.003

      摘要 (5022) HTML (0) PDF 1.43 M (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过分析指出直流输电线路的电流突变特性保护与交流线路的行波电流极性保护本质上是一致的,利用电流突变量极性,结合突变量保护判据,可实现VSC-HVDC直流电缆线路纵联保护。针对该保护原理应用于VSC-HVDC直流电缆线路时存在的近端故障拒动、故障极选择等问题,进行了研究并给出解决措施。在PSCAD中搭建的VSC-HVDC系统上进行了仿真,输电线路模型采用频变参数电缆线路。仿真结果表明,该保护原理仅利用两端电流、所需采样率低、简单可靠、实用性强、具有绝对的选择性。

    • 含分布式电源的配电网潮流改进算法

      2013, 41(5):17-22. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.004

      摘要 (4635) HTML (0) PDF 3.96 M (139) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决传统的配电网潮流算法不能求解含有分布式电源的问题,对传统的前推回代法进行了改进。由于传统的算法不能处理PV型节点,引入节点电抗矩阵后,把PV节点转换为PQ节点进行求解。同时为了解决辐射型配电网传统的无功初值确定方法增加迭代次数的问题,基于无功分摊原理改进了无功初值的确定方法。最后通过对美国PG&E 69节点系统建立了仿真模型,得到了配电网单独地并入相应的视作PQ、PI、PV节点的DG以及各类分布式电源混合安装后潮流计算的迭代次数和计算时间的对比结果和基于分摊原理的方法、初值为0以及初值为平均值三种方法的比较结果。通过对结果的分析可以得到:此改进后的算法不论对单个还是混合接入系统的情况都能快速求解;同时新的无功初值确定方法减少了迭代次数,节省了计算时间,验证了改进算法的正确性和可行性。

    • 有源电力滤波器神经网络逆解耦控制

      2013, 41(5):23-29. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.005

      摘要 (4815) HTML (0) PDF 5.00 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:三相并联型有源电力滤波器是一个多输入、多输出的非线性系统,而且在d-q旋转坐标系下的补偿电流分量间存在着耦合关系。提出了一种采用神经网络逆实现有源电力滤波器线性化解耦控制的方法。通过静态神经网络逆控制方法,将三相并联型有源电力滤波器解耦成两个关于补偿电流分量的一阶线性子系统,再分别设计线性闭环控制器对两个补偿电流分量进行控制。仿真结果表明,采用神经网络逆解耦控制方法,系统具有良好的动静态性能,系统稳态时的谐波畸变率小于2%。

    • 无需解偏微分方程的PWM整流器IDA-PB控制

      2013, 41(5):30-36. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.006

      摘要 (4875) HTML (0) PDF 1.75 M (129) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据端口受控耗散哈密顿(PCHD)系统模型方程,建立了PWM整流器在同步旋转dq坐标系中的PCHD数学模型。采用IDA-PB控制思想,利用注入新的阻尼耗散项的作用及系统功率守恒原理,无需求解偏微分方程就可推导出PWM整流器的IDA-PB控制规律。同时证明了PWM整流器的稳定性。根据所设计的控制规律对系统进行仿真和实验,实验结果表明采用注入阻尼耗散项的IDA-PB控制方法,系统具有良好的动、静态性能以及较强的鲁棒性。

    • 基于CREAM的电网人为可靠性定量分析方法

      2013, 41(5):37-42. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.007

      摘要 (4288) HTML (0) PDF 2.31 M (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前电网可靠性的相关研究主要集中在输变电设备或是电网供电可靠性,人为操作可靠性的研究尚不多见。首先叙述了电网人为操作可靠性概念及认知可靠性和失误分析模型(CREAM)基本法,然后借鉴了核工业领域的人为可靠性分析模型,结合电力操作特点和已有的安全相关的规章制度,给出9类通用效能条件的评估细则,提出一种基于CREAM的电网人为操作可靠性定量分析方法。通过不同环境条件下某变电站倒闸操作的案例分析,验证了模型的正确性。

    • >应用研究
    • 一种高精度快速计算电力谐波参数的方法

      2013, 41(5):43-47. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.008

      摘要 (4031) HTML (0) PDF 1.31 M (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种电力谐波参数高精度测量的新方法。依据傅立叶变换的时域收缩频域延伸的性质精确计算出电力信号各次谐波的频率,而后通过窗函数插值方法精确计算出电力信号的各次谐波参数。讨论了时域收缩比对测量精度的影响,还分析了截断窗函数对电力谐波估计精度的影响。用仿真试验和模拟测量证明了该算法的有效性。与其他加窗FFT插值校正分析方法相比,所提方法计算耗时上有明显优势,很适合用于DSP数字信号处理器,是一种很实用的算法。

    • MLRM法预估含风电场系统静态电压稳定裕度

      2013, 41(5):48-53. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.009

      摘要 (5058) HTML (0) PDF 1.24 M (155) 评论 (0) 收藏

      摘要:对含风电场的复杂电网,计及负荷及风电场出力的随机性,快速预测电网稳定性有利于电力系统安全运行,并为电网调度提供参考。多元线性回归法(MLRM)可在离线计算的基础上,利用离线计算结果快速、在线预估电网的静态电压稳定性。具体过程是:基于连续潮流,采用蒙特卡罗仿真法离线计算系统静态电压稳定裕度(SVSM)真值,作为SVSM预估样本空间;采用MLRM建模,将影响系统电压的发电机节点无功备用作为解释变量,蒙特卡罗法所得SVSM为被解释变量,建立多元线性回归方程,求得回归系数;在线预估系统SVSM。对接入风场的改进IEEE-14及IEEE-118算例进行仿真计算,结果说明了MLRM方法用于在线预估电网静态电压稳定的有效性。

    • 大型风力发电机组无模型独立变桨载荷控制

      2013, 41(5):54-59. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.010

      摘要 (4366) HTML (0) PDF 1.64 M (177) 评论 (0) 收藏

      摘要:高风速时,为平衡大型风力机所受推力载荷,利用无模型控制不依赖系统数学模型的特性,针对难以准确建模的非线性风力机组,推导了风力机无模型输入输出关系方程。通过利用输入输出实测数据,在线递推估计风力机待估参数,给出了在线估值算法,导出了无模型独立变桨控制律的形式。在Matlab/Simulink上搭建了一3 MW风力机组仿真平台,验证了无模型控制律的正确性和有效性。与传统PI独立变桨距载荷控制相比,在随机风和突变渐变风下,所给出的无模型控制方法,既能使载荷得到较好平衡,又能使风力机桨叶动作频率、幅度小。

    • 微网孤立运行时的调频策略研究

      2013, 41(5):60-65. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.011

      摘要 (5278) HTML (0) PDF 1.42 M (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:微网在主网发生故障或检修时运行于离网模式下,此时处于孤立状态的微网必须要有自身的调频能力。提出了一种孤立微网的频率控制策略,提高了孤立微网的抗频率干扰能力。提出的控制策略针对各种微源对频率调节的不同特性和能力,将微网中调频微源分类处理,通过设置判定条件和参数决定各微源是否参与调频以及参与分量,使得孤立微网具有经济快速的调频策略。最后使用Matlab/Simulink仿真软件建立微网仿真模型,验证所提出调频策略的有效性。

    • 电压暂降源定位的优化综合判据法

      2013, 41(5):66-71. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.012

      摘要 (4392) HTML (0) PDF 832.83 K (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:电压暂降源定位对协调电压暂降引起的供用电双方纠纷等具有关键性作用。提出了一种暂降源定位的优化综合判据法。首先,在分析介绍暂降源定位现有的四种典型方法及其判据的基础上,利用115组变电站暂降记录数据,对各方法效果进行了统计分析。然后基于四种典型方法的定位判据,建立电压暂降源定位综合判据线性模型,并结合线性支持向量机建模方法,利用50组记录数据,通过机器学习求解出线性模型的最优系数。最后采用另外65组记录数据对优化综合判据模型进行验证测试。测试结果显示,与现有的单一特征判据方法相比,该法具有良好的定位性能,不仅具有较高的定位正确率,且有较好的鲁棒性,能在加一定白噪声条件下正确定位出暂降源的上游或下游位置。该方法可应用于各类电能质量监测系统。

    • 基于节点连通岛合并法网络动态拓扑分析

      2013, 41(5):72-76. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.013

      摘要 (4917) HTML (0) PDF 849.34 K (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于图论相关理论,提出一种网络拓扑连通性分析算法——节点连通岛合并法。该算法采用多维数组数据结构,既能全面反映网络拓扑的各种信息,又存储部分中间运算结果,并根据网络中支路闭合、断开变化信息,快速、动态完成电气岛的划分。此外,提出节点合并并行处理算法实现厂站组态快速拓扑分析,该方法不受网络具体接线方式的限制,克服了深度和广度搜索算法并行运算的不足,提高了网络动态拓扑分析的效率,满足检测孤岛实时性需求。算法分析和算例表明,该算法结构清晰、高效快捷,是不同结构网络动态连通性分析的一种有效工具。

    • 基于多分类相关向量机的变压器故障诊断新方法

      2013, 41(5):77-82. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.014

      摘要 (4262) HTML (0) PDF 806.96 K (198) 评论 (0) 收藏

      摘要:变压器故障诊断本质为多分类问题,具有故障样本数据少,故障不确定因素多的特点。现有变压器故障诊断方法中,贝叶斯网络(BN)需要大量样本数据且计算量大,支持向量机(SVM)存在规则化系数确定困难的局限。针对此现状,提出基于多分类相关向量机(M-RVM)的变压器故障诊断新方法。该方法以变压器溶解气体含量比值作为M-RVM模型的输入,采用快速type-II 最大似然(Fast Type-II ML)和最大期望估计(EM)的方法进行模型推断,诊断输出为各故障类别的概率,以概率最大的故障类别作为诊断结果。实例分析表明该方法诊断速度较快,能满足工程需要,同基于BN和SVM的变压器故障诊断方法相比,具有较高的诊断正确率。

    • 基于目标全息反馈的统一潮流控制器非线性控制设计

      2013, 41(5):83-90. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.015

      摘要 (4288) HTML (0) PDF 4.55 M (118) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高统一潮流控制器(UPFC)控制系统动、静态响应品质,针对UPFC非线性控制系统,给出了一种基于目标全息反馈的控制设计方法。运用目标全息反馈控制设计方法,首先,选取原UPFC控制系统中的控制目标为目标状态量,建立目标状态量动态方程,将原系统控制目标变换到线性空间;然后,对线性空间求取线性最优反馈控制规律,从而使控制目标在性能指标中得到充分约束,使所推导的控制规律包含全部控制目标的反馈信息;最后,将所求取的线性反馈控制规律反解到原非线性系统,以此完成UPFC目标全息反馈控制设计。仿真结果表明,运用目标全息反馈所设计的UPFC控制系统能够很好地跟踪各控制目标,有效解决接入点电压静态偏移的问题,控制系统动、静态品质优越,有效改善了电力系统的暂态稳定性。

    • 基于网络流介数的关键线路识别

      2013, 41(5):91-96. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.016

      摘要 (4414) HTML (0) PDF 1.80 M (194) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了以输电线路对网络传输能力的制约程度为评价指标的关键线路识别方法。将各源荷节点对最大流对输电线路剩余传输容量的占用率定义为网络流介数作为输电线路关键性的评价指标,并通过权重来反映各源荷节点对的功率传输对输电线路使用的差异。采用网络输电能力变化量和故障临界切除时间相结合的方式来反映线路故障对系统的影响,用于验证所辨识出的关键线路。IEEE39节点系统和某实际省网算例结果验证了所提方法的有效性和实用性,表明所提指标能够克服已有指标无法兼顾电网结构和运行状态的不足。

    • 一种组合式原理的发电机转子接地保护建模及分析

      2013, 41(5):97-102. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.017

      摘要 (4639) HTML (0) PDF 3.64 M (170) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了在实际工程中几种的发电机转子接地保护及其存在的问题,通过计算第两点接地的阻值和位置,从理论上分析出一点接地阻值的测量准确性对于第二点接地阻值有重要的影响。根据几年来现场机组保护调试和投运的工程经验提出了一种新的组合式的转子接地计算方案,即将乒乓式和注入式原理相结合,对于转子接地阻值及位置三次独立的测量并综合计算。通过理论分析和以三峡ALSTOM机组为模型的Matlab仿真数据结果表明,和常规单一测量方式的转子接地保护相比较,组合式原理的保护能提高发电机一点接地的可靠性和准确性,同时也能起到监视采样回路的功能。

    • 基于前景理论和灰关联分析法的黑启动方案优选

      2013, 41(5):103-107. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.018

      摘要 (4474) HTML (0) PDF 453.70 K (148) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决电力系统恢复过程中黑启动方案优选问题,提出了基于前景理论和灰色关联理想解法的黑启动方案优选模型。结合相关资料,构建了电力系统黑启动方案的综合评价指标体系。运用(TOPSIS)灰关联理想解法和灰关联分析法构建了正(负)关联系数矩阵;再基于前景理论及其正负前景价值函数构成了正(负)前景价值矩阵和黑启动方案综合前景值最大化的约束非线性优化模型,求解模型得出各方案的综合前景值;得到综合前景值最大的黑启动方案。通过实例验证了所提模型的科学性和实用性,且模型的决策灵敏度很好。

    • 一种智能分布式馈线自动化故障判定方法

      2013, 41(5):108-113. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.019

      摘要 (4903) HTML (0) PDF 646.15 K (152) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了快速切除故障,避免电网运行方式变化时设备参数重新整定,提出了一种不依赖运行方式的故障判定准则。建立了配电网的开关分组模型,在此基础上依靠故障电流及有功功率方向,将判定准则转换为一系列的逻辑运算。提出了一种开关逻辑值及开关组逻辑值的计算方法,并运用开关组逻辑值计算出各个开关的动作逻辑值。运用该方法对配网开闭环运行方式进行了详细分析。针对暂时性故障引入了一种不依赖通信的开关一侧失压重合机制,有效避免了通信异常情况下的故障隔离范围扩大。给出一个4电源,15分段开关的网格状配电网两处同时故障作为实例,表明了所提出方法的可行性。

    • 一种继电保护故障信息智能分析方案及应用

      2013, 41(5):114-118. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.020

      摘要 (4314) HTML (0) PDF 2.66 M (225) 评论 (0) 收藏

      摘要:为适应“调控一体化”运行体系的建设,改进现有输电网继电保护故障信息智能分析系统的不足,设计了一种继电保护故障信息智能分析系统的解决方案。采用了一体化平台,基于分层分布式结构,统一一、二次设备模型,故障录波按通道上传,在主站侧综合采用EMS系统、故障信息系统、故障录波系统等的开关量、模拟量等多源信息对电网故障进行诊断分析;提出了智能分析系统过渡阶段的兼容方案。该系统在福建电网的运行情况表明,该方案可以较好地实现继电保护故障信息系统的智能分析,对构建电力系统故障诊断智能辅助决策系统具有一定的指导意义。

    • 电力ASON中基于SRLG完全分离P圈的链路故障保护算法

      2013, 41(5):119-125. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.021

      摘要 (4809) HTML (0) PDF 1.40 M (141) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合电力光纤网络对网络生存性和可靠性的需求,在共享风险链路组的约束下,为电力ASON网络动态业务提出了一种基于P圈的链路故障保护算法。该算法采用整数线性规划模型,为给定的网络拓扑离线配置SRLG完全分离P圈集,以保证100%单链路故障保护的同时实现单SRLG故障保护。在动态业务环境下,该算法给出路由策略为业务动态计算工作路径和分配保护容量。仿真结果表明,所提算法具有部分双链路故障保护能力,所需的保护容量介于单链路故障保护和完全双链路故障保护之间,可为电力ASON网络中的单链路故障和完全双链路故障提供有效的混合保护。

    • >设计开发
    • 提高双馈式风力发电机故障穿越能力的控制策略

      2013, 41(5):126-132. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.022

      摘要 (4768) HTML (0) PDF 3.27 M (111) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对PI电流调节的双馈异步风力发电机故障穿越能力弱的问题,提出基于双滞环电流矢量控制的故障穿越策略。正常时应用PI电流控制器,电网故障及故障清除期间应用双滞环电流矢量控制的电流控制器,电网故障清除稳定后再切换到PI电流控制器。在Mtalab/Simu1ink里建立了所提出的故障穿越策略的仿真模型,针对电网常见三种故障类型进行了仿真研究,仿真结果表明所提出的故障穿越策略限制了转子过电流和Dc-link的冲击电压,验证了其可行性,提高了双馈式风力发电机的故障穿越能力。

    • 一种交错并联高升压BOOST变换器

      2013, 41(5):133-139. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.023

      摘要 (6312) HTML (0) PDF 7.60 M (225) 评论 (0) 收藏

      摘要:新能源并网发电系统中,具有高升压特性的升压变换器是不可或缺的一部分。介绍了一种交错并联BOOST变换器,具有高增益、低电压电流应力、效率高、体积小的优点。从基本BOOST变换器的开关电感三端网络出发,通过在其三条支路中串入合适极性的电压源,经过对比分析,确定了最优的高增益开关电感三端网络,最后得到一种基于拓扑组合的高增益BOOST变换器。对其工作原理和性能特点分别进行了分析,并进行了实验研究,结果表明该变换器在开关占空比D > 0.5时具有如下特点:① 电压增益为基本BOOST变换器的两倍;② 变换器中两BOOST变换单元可实现自动均流,与传统型交错并联BOOST变换器相比,不需均流控制,控制电路简单;③ 有源开关的电压应力为输出电压的一半,即为基本BOOST变换器有源开关电压应力的一半。

    • >工程应用
    • 基于广域测量系统和归一化峰度在线检测电网扰动信号

      2013, 41(5):140-145. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.024

      摘要 (4942) HTML (0) PDF 1.81 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保证电网的安全可靠运行,调度运行人员需要及时掌握电网中的扰动情况。基于PMU信号的归一化峰度和滑动窗技术,提出一种电网扰动信号在线检测方法。对不同类型PMU信号的概率分布特性进行测试后得到结论:稳态信号、动态信号的归一化峰度大约为3,稳态和动态混合信号的归一化峰度远远大于3。依据滑动窗技术,实时更新滑动窗内PMU信号,在线计算滑动窗内标准化PMU信号的归一化峰度,与扰动阈值比较,判断是否存在扰动信号。通过对IEEE-39节点系统时域仿真信号和电网实测信号的分析,验证了该方法具有普遍适用、计算量小、准确有效等优点,具有较高的实际应用价值。

    • 基于多源信息融合的热缺陷监测系统研究

      2013, 41(5):146-150. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.025

      摘要 (4325) HTML (0) PDF 903.56 K (120) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决单纯使用红外热像仪对变电站死角巡检不到的难题,提出了一种利用红外热像仪配合可见光摄像机及无线测温传感网络实现对高压设备发热缺陷实时在线检测的新方法。热缺陷在线监测系统采用能量捕获技术获取太阳能,实现了传感器节点的自主供电。为减少计算量,运用分步式滤波融合算法,快速标定热故障点位置。监控程序采用基于TCP/IP协议的C/S(客户端/服务器)通信模型,通过应用面向连接的流式套接字实现可靠的数据传输,并运用OpenCV的视频采集与图像处理函数库,实现高压设备热缺陷远程实时在线分析。

    • 一种继电保护故障信息系统在线通信报文分析工程方案

      2013, 41(5):151-155. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2013.05.026

      摘要 (5539) HTML (0) PDF 2.14 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善继电保护故障信息系统通信效率,提高通信可靠性,在分析了继电保护及故障信息系统(以下简称保信系统)通信现状的基础上,提出一种保信系统在线通信报文分析方法。通过在线监视保信系统主站与子站之间通信,实时分析通信过程中的报文问题,判断通信异常出现的原因,对异常现象提出解决方案。现场运行结果表明,所提出的这种在线通信报文分析系统能够实时发现和分析系统中存在的问题,能够帮助保信系统提高通信质量。

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