• 2014年第42卷第9期文章目次
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    • >理论分析
    • 基于IEC 61850的DER并网监控信息模型研究

      2014, 42(9):1-7. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.001

      摘要 (6282) HTML (0) PDF 1.24 M (4271) 评论 (0) 收藏

      摘要:DER(Distributed Energy Resources)并网需要解决的问题之一是DER与整个配电网系统的信息采集和交互。以IEC 61850标准为基础,研究DER并网监控的信息内容,设计了一种基于IEC 61850的综合并网监控信息模型。该模型采用面向对象的抽象方法,将DER并网监控系统各设备抽象为逻辑功能节点,分析DER接入10 kV配网的监控信息流,定义了各信息所属的数据对象,建立逻辑设备节点信息模型。最后以PV(Photovoltaic System)并网为例,选取发电子系统和并网点的典型逻辑节点,建立了不同并网状态下的综合信息模型。

    • 基于改进Prony算法对STATCOM暂态稳定性模型的研究

      2014, 42(9):8-13. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.002

      摘要 (4725) HTML (0) PDF 1.00 M (3273) 评论 (0) 收藏

      摘要:STATCOM控制器的详细模型在验证稳定性时存在很多困难。采用暂态稳定性模型(TS模型)来代替详细模型,并用改进Prony算法来提取电力系统的参数,避免了计算幅值和相位时精度不高的问题,克服了传统算法抗干扰较差的问题。在PSCAD/EMTDC中对详细模型和TS模型进行标准控制及辅助控制分析,仿真结果表明,提出的TS模型和改进的Prony算法能有效地解决控制器稳定性分析复杂的问题。

    • 配网统一电能质量控制器直流电容的容量计算与分析

      2014, 42(9):14-19. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.003

      摘要 (5832) HTML (0) PDF 1.04 M (3154) 评论 (0) 收藏

      摘要:子模块的直流电容是影响MMC-UPQC装置的成本和体积的重要因素之一,直流电容容量选择过大会影响MMC-UPQC在配网应用中的实用性。为减小直流电容容量,提出在MMC-UPQC装置补偿配网馈线电压暂降时MMC-UPQC的并联变换器吸收适量有功功率的控制策略。分析了采用不同电压暂降补偿策略的MMC-UPQC子模块直流电容容量选择方法,指出所提电压暂降补偿策略为较优策略,并通过仿真研究验证了该电压暂降补偿策略的正确性。MMC-UPQC装置采用该电压暂降补偿策略可减小直流电容容量,从而减少MMC-UPQC装置成本和体积,提高MMC-UPQC配网应用的实用性。

    • 微电网的多重主从控制策略研究

      2014, 42(9):20-25. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.004

      摘要 (5437) HTML (0) PDF 1.13 M (4846) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对下垂控制在负荷需求变化时其电压及频率偏移额定值较大的缺陷,提出了一种具有混合输出特性的逆变电源控制方法。该控制方法结合了现有下垂控制和V/f控制两者的特点,较好地克服了各自的缺点。基于该逆变电源控制方法提出了一种新的多重主从控制策略,该控制策略不需要通信,可自行按照预设的裕度相互配合运行,克服了对等控制及基于单个V/f的主从控制策略的不足。利用DIgSILENT软件搭建了微电网的仿真模型并对其进行了验证,结果证明了所提出的逆变电源控制方法和多重主从控制策略的正确性和可行性。

    • 变压器与并联电容器的铁磁谐振分析

      2014, 42(9):26-32. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.005

      摘要 (5613) HTML (0) PDF 3.06 M (4336) 评论 (0) 收藏

      摘要:当变压器空载或轻载运行时,线路发生断线故障或断路器非同期合闸,可能造成并联电容器组与变压器铁芯线圈发生铁磁谐振。以系统发生单相断线故障为例,推导出谐振时电网电压与并联电容器的谐振条件表达式。通过分析谐振时并联电容器组与变压器铁芯线圈伏安特性,给出并联电容器与变压器产生铁磁谐振的机理和特点,并提出了有效抑制铁磁谐振发生的具体措施。仿真结果验证了理论分析与抑制方法的正确性。

    • >应用研究
    • 考虑电网总风险和检修收益的设备状态检修计划优化

      2014, 42(9):33-39. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.006

      摘要 (5230) HTML (0) PDF 571.95 K (2737) 评论 (0) 收藏

      摘要:在状态检修背景下,由于处于某一状态的设备的检修等级有多种选择,不同检修等级对设备检修时间、设备检修费用以及设备状态的改善程度等因素都会产生不同的影响,从而影响设备检修时间的安排。因此,将检修方式和检修时间同时作为制定检修计划的决策变量。利用风险评估的方法,给出了电网运行总风险和设备检修收益的定义及求解。考虑到单一风险指标对最终决策的不全面性,并针对电网运行总风险、设备检修收益单个优化目标对检修后设备的可靠性及检修的经济性的不同影响程度,建立考虑电网运行总风险和设备检修收益联合优化模型,并与以电网运行总风险、设备检修收益为优化目标所得结果进行对比,分析各检修方案对检修的可靠性和经济性的不同影响。通过算例验证了该方法的合理性。

    • 电网暂态相继失稳风险评估及协调阻断方法研究

      2014, 42(9):40-47. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.007

      摘要 (5244) HTML (0) PDF 1.32 M (3565) 评论 (0) 收藏

      摘要:以跨区互联电网为背景,以阻断电网发生暂态相继失稳、降低发生大停电事故风险、减少系统失稳控制代价为目的,提出了一种基于多代理技术的电网暂态相继失稳协调阻断方法。该方法首先基于确定性和风险分析方法,搜索多种工况下电网发生严重故障导致系统功角失稳情况后在相继事件作用下可能发生的暂态相继失稳模式及其事故链。然后,基于EEAC分群理论对控制策略进行搜索,解决不同失稳模式下的控制策略冲突问题,利用EEAC量化分析工具对不同控制措施进行排序。最后,以系统总风险最小为目标对预防控制和紧急控制进行协调优化。仿真验证了该方法的可行性。

    • 柔性直流输电系统的自适应下垂反馈控制方法

      2014, 42(9):48-53. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.008

      摘要 (5506) HTML (0) PDF 2.66 M (3734) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种柔性直流输电系统的自适应下垂反馈控制方法,通过利用柔性直流(VSC-HVDC)的灵活可控性为弱交流电网的频率和电压提供辅助支撑能力。首先,分析了柔性直流控制系统的工作原理,建立了VSC双环解耦控制的数学模型;在此基础上,提出了一种改进的双环PI解耦控制系统,分别设计了带有频率附加控制的有功功率控制器和带有电压附加控制的无功功率控制器,能够有效改善弱交流系统频率和电压的稳定性;采用了带功率偏差补偿的下垂反馈控制,改善了系统的动态响应,扩大了柔性直流的稳定运行范围。时域仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

    • 直驱永磁风力发电系统仿真与优化控制

      2014, 42(9):54-60. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.009

      摘要 (5982) HTML (0) PDF 1.46 M (3753) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了直驱永磁风力发电系统的基本原理及各模块的控制策略,在Matlab/Simulink中搭建风电系统及其控制器的仿真模型,仿真验证了模型的正确性。在发电机精确模型的基础上,忽略发电机定子暂态得到实用模型,并对两种模型的适用性进行讨论。仿真分析表明:当分析发电机本身的动态问题时,可采用精确模型;当进行并网计算时,实用模型和精确模型均可以准确描述。最后利用粒子群算法对直驱永磁风力发电系统中的控制器参数进行优化,提高了系统的动态特性,实验结果验证了该直驱永磁风力发电系统控制器参数优化方法的有效性和可行性。

    • 自抗扰技术在微电网下垂控制策略中的应用

      2014, 42(9):61-67. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.010

      摘要 (5963) HTML (0) PDF 3.28 M (3447) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统微电网下垂控制策略中控制参数整定复杂,以及受电网电压、负荷波动影响较大等问题,提出一种基于自抗扰技术的微电网下垂控制策略。该控制策略能够维持微电网在孤岛和并网模式下的稳定运行。自抗扰控制结构较强的抗干扰能力,能够有效抑制各参量的波动,对电网的不确定性干扰具有较好的抑制作用,且设计方法简单易行。仿真结果表明,当负荷发生变化时,该控制策略能够有效地调节微电网内功率的平衡,保证微电网电压和频率的恒定,对微电网起到支撑作用。

    • 基于分区域广域继电保护系统的故障识别算法

      2014, 42(9):68-73. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.011

      摘要 (5226) HTML (0) PDF 951.64 K (3309) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着电网的日趋扩大化与复杂化,基于广域多点信息的广域继电保护系统在向工程实际化转变的过程中越来越受到通信水平的制约。基于广域继电保护系统有限性的思想,对复杂结构的电网进行有序的区域划分,并将故障的识别与保护的动作在各个区域内完成,减小了对通信系统的压力。针对已划分的保护区域,提出了基于故障方向信息比较原理的区域故障识别算法,利用故障时方向元件判别的故障方向,经简单的运算,判断故障的位置。以IEEE10机39节点系统为例,对保护区域进行了划分,并对其中一个保护区域内的故障情况进行了仿真验证,其结果验证了故障识别算法的可行性。

    • 不平衡情况下基于新型正负序分量检测的多电平逆变器控制策略

      2014, 42(9):74-80. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.012

      摘要 (5667) HTML (0) PDF 1.44 M (3980) 评论 (0) 收藏

      摘要:电网电压不平衡情况下的系统控制策略是大规模光伏系统并网运行需要解决的关键问题之一。分析了电网电压不平衡情况下光伏系统的输出功率流,在此基础上推导出并网电流参考指令。提出一种新的检测正序、负序分量的方法—模值检测法,该方法基于电网电压矢量的模值和正序、负序矢量的模值之间的数学关系,在αβ坐标系下实现了电网电压正序、负序分量的检测。该方法具有几何概念清晰、计算量小的优点。最后在电网不平衡情况下对系统控制方案进行了仿真验证,仿真结果验证了提出方法的有效性。

    • 基于二次曲线指数平滑法的风电杆塔预警模型研究

      2014, 42(9):81-85. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.013

      摘要 (5916) HTML (0) PDF 917.84 K (3537) 评论 (0) 收藏

      摘要:二次曲线指数平滑法应用在预测中,仅凭人工经验选取平滑系数所得的预测结果并不准确。针对风电场监测预警中的实际问题,提出采用缩小平滑系数选取区间,得出最优平滑系数的二次曲线指数平滑法,建立杆塔沉降预警模型,并通过该模型对风电机杆塔沉降度进行预测。改进平滑系数后的二次曲线指数平滑法在预测的平滑度和信度上,都有非常明显的优化效果,从而更准确地预知数据异常所构成的潜在危险。

    • 基于恒定零序电压幅值的消弧线圈调谐新方法

      2014, 42(9):86-90. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.014

      摘要 (5112) HTML (0) PDF 963.51 K (3084) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善消弧线圈补偿的补偿效果,提出了一种基于恒定零序电压幅值的消弧线圈调谐新法。该方法通过在配电网中性点增加消弧线圈及电阻,更换电阻之后,调节消弧线圈电感值,同时观察和测量中性点偏移电压有效值的大小,来配合消弧线圈的进一步调节。当改变电阻前后中性点偏移电压有效值相同时,联立方程,可以精确地求出配电网对地电容总和 与对地电阻总和 ,从而确定消弧线圈全补偿时的电感值 。通过Matlab仿真和理论计算,验证了该方法能够取得比较精确的补偿效果。该方法具有操作简单,测量精度高,补偿效果好等优点,可以应用于消弧线圈调谐领域。

    • 电力数据的注释式持久化技术及其重构

      2014, 42(9):91-95. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.015

      摘要 (4356) HTML (0) PDF 1.46 M (3566) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据IEC61970 CIM标准最新进展,以建立完善的电力系统数据库、实现不同版本公共信息模型CIM的数据转换为目的,提出了基于CIM 3.0的电力数据存储方案。该方案采用JPA注释持久化技术与对象-关系映射技术ORM相结合设计数据库模式,用于解决国内现行CIM描述数据不精确,数据库开发过程复杂等问题。通过在电力企业实体对象中嵌入注释,简化数据库设计过程,实现了电力系统资源对象的多层继承、关联关系、复杂属性的映射。采用dom4j解析标准CIM RDF格式的电力数据,对数据重构后完成了数据导入,最后验证数据库的完整性,表明设计方案可行、有效。

    • 三电平静止同步补偿器内模控制研究

      2014, 42(9):96-102. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.016

      摘要 (4557) HTML (0) PDF 3.39 M (3233) 评论 (0) 收藏

      摘要:静止同步补偿器(STATCOM)用于电网动态补偿时,无功电流检测环节及电流控制器的设计对其补偿性能起着决定性的影响。在传统的FBD功率理论的基础上,对传统FBD检测法做出改进,引入电网虚拟磁链模观测器代替原有的锁相环对电网电压进行重构,提高了电网电压存在畸变时无功电流的检测能力,同时采用惯性环节代替了低通滤波器降低了检测系统的时延。在此基础上针对静止同步补偿器存在着非线性和强耦合的特性,提出一种基于内模控制原理和三电平空间矢量算法相结合的电流解耦控制方法,根据内模控制基本原理,设计了静止同步补偿器的双闭环内模控制器。基于Matlab/Simulink仿真平台,对改进型FBD无功电流检测方法和电流环内模解耦控制器进行了系统仿真分析,最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。

    • >设计开发
    • 考虑多DG接入的配电网区域保护新方案

      2014, 42(9):103-109. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.017

      摘要 (5668) HTML (0) PDF 1002.37 K (2964) 评论 (0) 收藏

      摘要:分布式电源(DG)的接入改变了传统配电网的拓扑结构,网络中潮流方向及短路电流会随着DG出力及负荷情况实时变化,这都给现有配电网的三段式电流保护带来了严重影响。随着DG的大量接入及渗透率的提高,依靠单点故障信息的保护算法很难同时满足继电保护四性的要求。提出一种基于通信技术的区域保护新方案,对配电网进行区域划分,通过一次和二次两步定位确定故障区域实现保护。利用故障时变电所母线处Bus-IED(智能电子装置)及馈线上A类IED的故障电流正序分量信息完成一次定位;利用相应开关动作后A类IED或B类IED处的电流突变量信息实现二次定位。所提方案自适应区域划分算法简单,占用存储空间小,实现方便,直观性好。故障定位所需信息量小,可靠性高,适应性强。最后通过PSCAD/EMTDC仿真,验证了方案的正确性。

    • 光伏系统MPPT的扰动观测法分析与改进

      2014, 42(9):110-114. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.018

      摘要 (6387) HTML (0) PDF 968.17 K (4770) 评论 (0) 收藏

      摘要:在光伏并网发电的过程中需要对光伏电池的最大功率点进行跟踪控制,来使得电池的利用率最高,提高发电效率。分析了MPPT的基本扰动观测法的原理,并且分析它的优缺点。在此基础之上提出了一种改进算法,添加对爬坡斜率的再判断,作为变步长交界点的判断依据,结合电导增量算法思想,运用变步长弱振荡的方法对光伏电池的最大功率点进行跟踪控制。最后通过仿真进行了验证,结果表明:该改进算法跟踪更稳定,消除了系统振荡,提高了精度,动态响应更好。

    • 智能变电站兼具旁代功能的线路保护方案

      2014, 42(9):115-119. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.019

      摘要 (5429) HTML (0) PDF 862.80 K (2923) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前旁代操作过程中,线路保护装置操作复杂,误操作风险较高,同时保护性能下降或退出使系统运行风险加大的难题,提出了一种适用于智能化变电站,兼具旁代功能的线路保护新方案。具体介绍了兼具旁代功能的线路保护的整体方案和判据、以及在智能变电站中的数字化实现方案。本方案节省了旁路保护装置,简化了旁代操作时线路保护装置的操作,解决了并列分流对线路保护的影响,避免了旁路时保护性能下降或退出,提高了系统运行的安全性。

    • 无差拍控制的非隔离型并网逆变器漏电流分析

      2014, 42(9):120-125. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.020

      摘要 (5834) HTML (0) PDF 1.18 M (3488) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现逆变系统高质量并网电流的输出,漏电流的消除对非隔离型光伏并网逆变器至关重要。分析了非隔离型单相并网逆变器漏电流的产生机理和流通回路,并基于无差拍电流控制原理,说明漏电流对逆变电流以及MPPT的影响。提出了一种基于无差拍电流控制的单相光伏并网逆变器漏电流补偿方法,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真。通过仿真结果和实验测得值相比较表明,通过对逆变器占空比的补偿,可以有效地消除漏电流对逆变电流的影响,从而避免功率跟踪中出现误判或者找不到最大功率点的情况,实现逆变电流高质量输出和最大功率的正确跟踪。

    • >工程应用
    • 一种混合遗传算法在HVDC定电流控制器参数优化中的应用

      2014, 42(9):126-131. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.021

      摘要 (5733) HTML (0) PDF 7.89 M (3322) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改进遗传算法的局部收敛能力,提出了一种新的融合遗传算法和单纯形法的混合遗传算法。该算法兼具遗传算法的全局收敛性和单纯形法良好的局部收敛能力,当遗传算法陷入停滞后,由单纯形法引导进化方向。针对直流输电定电流控制器参数优化的具体问题,设计了一套系统化混合遗传算法寻优方案, 并详尽叙述了该方案的流程及具体实现步骤。该方案选取ITAE为目标函数,直流输电准稳态模型为目标函数的计算模型;PI参数的可行域由基于直流输电PSCAD/EMTDC模型仿真的直流电压稳定性计算确定。最后通过CIGRE HVDC Benchmark模型的PSCAD/EMTDC仿真验证所设计参数优化方案的有效性。

    • 考虑频率特性的感应电动机负荷模型的对比研究

      2014, 42(9):132-138. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.022

      摘要 (5256) HTML (0) PDF 1.31 M (2930) 评论 (0) 收藏

      摘要:以往主要研究负荷的电压特性,很少研究频率特性。而在小电网或者薄弱电网频率可能有明显变化,所以需要研究电力负荷的频率特性。给出考虑频率特性的五阶电动机负荷模型和新三阶实用电动机负荷模型,提出两种负荷模型的参数辨识方法,通过蚁群算法辨识其中的重点参数。结合仿真算例,分别对比考虑和不考虑频率变化时的五阶电动机负荷模型、新三阶实用电动机负荷模型,还对比了两种负荷模型。根据新疆电网的实际扰动数据,对考虑频率特性的必要性进行了校验,结果表明,考虑频率特性所得参数辨识结果更精确、拟合效果更好,考虑频率特性时五阶电动机负荷模型效果更好。

    • 分组传送技术在智能配用电通信网的应用探讨

      2014, 42(9):139-146. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.023

      摘要 (4775) HTML (0) PDF 2.82 M (3062) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对智能配用电通信网中多业务承载、业务IP化、网络融合化的需求,提出采用分组传送技术进行通信的解决方案。介绍了配用电网分层分布式架构和配用电的主要业务需求,分析了现有通信技术的特点,从多业务承载技术、QoS机制、生存性技术、OAM技术、同步技术等方面探讨分组传送技术在配用电通信网的应用可行性,并提供了一种应用模式。该探索研究为分组传送技术在配用电通信网的应用奠定了基础。

    • 高压直流输电系统双极功率调制异常分析

      2014, 42(9):147-153. DOI: 10.7667/j.issn.1674-3415.2014.09.024

      摘要 (5216) HTML (0) PDF 1.10 M (2728) 评论 (0) 收藏

      摘要:依某直流系统功率调制异常为例,结合现场相关事件记录和故障恢复前后时刻录波波形,分析推断引起此次功率调节异常原因是整流侧接收到对站电流参考值出现异常。详细分析了总的功率参考值、总的电流参考值、直流电流参考值、直流电流测量值之间数值计算关系,以及现场极控系统站间通信完成功能,分析定位造成整流侧电流参考值异常原因是换流站站间通信通道存在异常。仿照现场极控系统实际站间通信配置结构,设计仿真实验项目,在实验室搭建的仿真平台上完成现场故障重现,完成推论验证。最后,总结分析造成直流系统功率调制异常相关环节并指出对应处理措施,对今后功率调制相关故障快速处理具有实际指导意义。

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