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最新刊期
2023年第47卷第3期
- 摘要：随着大规模非同步电源替代传统电网部分同步电机，电源结构和电网骨架发生变化，电力系统将面临弱系统、惯量低和电压支撑弱的问题。采用构网型控制的柔性直流输电系统可模拟同步电机运行特性，在实现功率传输的同时发挥电网支撑作用。文中对构网型控制柔直应用场景和技术框架进行了介绍，从并网性能评价、宽频谐振稳定和暂态稳定性3个角度分析了构网型控制应用于柔直领域的关键技术，归纳分析了在控制参数设计、一次设备过流能力以及能量来源3个方面的挑战以及若干技术方向。关键词：构网型控制;柔性直流输电;同步电机;弱系统;宽频谐振稳定3|0|0更新时间：2025-06-16
观点
- 摘要：在新能源场站配置同步调相机是提升新能源送出能力的有效措施，但也给系统带来了暂态功角失稳的风险。首先，通过网络化简，建立新能源场站同步调相机暂态分析数学模型。然后，分析新能源动态影响下同步调相机的暂态功角失稳形态，基于等面积定则解释其失稳机理并提出暂态失稳判据。最后，通过实际新能源送出系统的简化模型和IEEE 39节点改进系统仿真验证了理论分析的有效性。结果表明，无论新能源低电压穿越控制深度高低，新能源场站附近部署的同步调相机均有暂态功角加速失稳的风险，需要在新能源送出系统的配置规划及运行控制中予以考虑。关键词：同步调相机;新能源场站;暂态稳定性;等面积定则;暂态失稳机理2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着新能源机组大量并网，现代电力系统电压稳定问题日益突出，亟需有效的电压稳定分析方法。基于单调系统理论，对光伏并网的电力系统电压稳定性进行了分析。通过模块化求导方法，证明了电力系统暂态电势子系统的雅可比矩阵符号特性满足互联单调系统条件，进而基于互联单调系统小增益定理对电力系统暂态电势子系统进行稳定性分析，并采用增益函数雅可比矩阵谱半径作为系统平衡点渐近稳定性的判据。借助特殊矩阵论，量化分析了部分电网参数对增益函数雅可比矩阵谱半径的影响，以此作为变流器控制参数设置的理论依据。在10机39节点系统中对上述结论进行了验证。仿真算例结果表明运行在单位功率因数下的跟网型变流器会增加谱半径对同步发电机参数的灵敏度，并导致系统鲁棒性变差；构网型变流器的无功功率-电压下垂系数的增加和出口电抗的减小能够增强系统的电压稳定性。关键词：光伏发电;电压稳定;单调系统;小增益定理2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：直驱风电机组接入弱交流电网时会引发电力系统的次/超同步振荡，产生的超同步分量幅值一般不同于次同步分量，具体产生机理缺少清晰解释。文中基于频域正负序耦合阻抗回路的振荡模式，定量分析了次/超同步分量的可观可控度，解释了次/超同步分量的可观可控规律。首先，建立直驱风电机组并网系统的频域正负序回路耦合阻抗方程，分析了次/超同步分量与正负序分量、dq分量之间的关系，解释了次/超同步分量幅值不相等的成因。然后，从定量的角度推导了次/超同步振荡模式在正负序分量、次/超同步分量上的可观可控度表达式，实现了次/超同步分量可观可控分析。最后，应用灵敏度的方法分析了影响次/超同步分量大小的参数，并针对理论分析结果进行了仿真验证。关键词：直驱风电机组;次/超同步振荡;阻抗特性;频率耦合;可观度;可控度2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：对于现有基于风轮被动变速的有功功率控制(APC)方法，桨距角改变仅发生在风轮转速达到转速边界时，而且由于其根据反馈控制律调节，被动变速风轮桨距角设定具有很强的随机性。研究发现，桨距角会明显改变被动变速风轮的动态特性，随机设定的桨距角难以适配实际风速的波动范围，引发风轮超速和电磁功率跌落。为此，文中基于不变桨风速范围指标，建立被动变速风轮桨距角与风速变化范围之间的适配关系，并提出考虑不变桨风速范围的风电机组APC方法。该方法通过增加桨距角设定环节，动态设定适配风速波动范围的桨距角，可克服现有APC方法中桨距角设定的随机性，从而降低风轮达到转速边界的频次，缓解风轮超速和电磁功率跌落。最后，基于风电机组动模实验平台的实验验证了所提方法的有效性。关键词：风电机组;有功功率控制;被动变速风轮;不变桨风速范围;适配桨距角;风电机组动模实验平台2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：准确的动态状态估计结果对实时监测双馈风机运行状态具有重要意义。适当的量测集选取是实现准确状态估计的基础。为此，基于Lie导数推导了系统状态可观性矩阵；然后，基于自动微分技术实现了可观性矩阵的快速计算，并利用可观性矩阵的最小奇异值来定量评价不同量测集的可观性。双馈风机受到扰动后状态变化迅速，考虑到在卡尔曼滤波的预报步中不使用量测值，提出了基于多步预报的容积卡尔曼滤波（CKF）方法。利用改进IEEE 39节点系统对双馈风机进行了可观性分析，选出了使双馈风机状态具有较高可观性的量测集，并在此基础上验证了所提多步预报CKF方法的有效性。关键词：双馈风机;动态状态估计;可观性分析;多步预报;Lie导数;最小奇异值2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：为实现电气互联系统韧性的量化提升，文中提出了一种基于全局灵敏度分析的韧性提升方法。首先，通过推导得到基于影响增量的全局灵敏度，可以定量分析元件失效概率参数同时变化对韧性指标的共同影响。然后，全局灵敏度被引入预算限制场景和韧性达标约束场景下的元件强化方案优化模型中，以设计经济、有效的韧性提升方案。最后，以一次地震灾害场景下的电气互联系统为算例，验证了所提方法的有效性。关键词：城市能源系统;韧性;全局灵敏度;影响增量;元件强化方案;电气互联系统2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：突发灾害后，考虑城市电力-交通系统耦合影响及疏散需求，协同两部门实现人员快速疏散与关键负荷快速恢复，有利于减少人员伤亡、降低灾害损失。首先，提出考虑疏散需求的电力-交通协同应急框架；然后，以应急疏散时间最短为目标，考虑充电站动态车流量特点及关键用电设施恢复情况，建立交通网最优疏散模型，得到关键交通用电设施的用电需求；进一步，以供电恢复效果最大化为目标，考虑移动应急资源可用性以及影响疏散关键用电设施用能需求等约束，建立配电网应急恢复的混合整数线性规划模型。采用改进的电力-交通耦合系统作为算例进行对比测试，验证了所提协同应急恢复方法的有效性和优越性。关键词：极端事件;韧性;配电网;交通网;疏散;应急恢复2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：数字经济背景下，数据中心用能规模日益增长，数据中心用能在时间、空间尺度上的灵活性引起了广泛关注。为充分挖掘数据中心用能灵活性资源、促进综合能源系统资源优化配置，文中在计及电、气、热、冷多能转换互补、多区域互联互济、能量流-数据流深度耦合的基础上，提出了一种考虑数据中心用能时空可调的多区域能源站协同规划模型。首先，对数据负载及数据中心能耗进行建模，并分析了数据中心用能的时空可调特性。然后，以总成本最小为目标构建了考虑数据中心用能时空可调的多区域能源站规划模型。最后，根据是否考虑数据中心用能时空可调特性设置了3个场景进行对比分析，基于中国天津市某实际算例验证了考虑数据中心用能时空可调特性在提高设备利用率、降低投资成本等方面的积极作用。关键词：数据中心;综合能源系统规划;多区域协同;时空可调特性5|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：相比于单一类型的储能单元，混合储能在提升火电机组灵活性方面具有更优的表现，但不同资源禀赋特性的混合储能与火电机组的配合将显著增加协同调频的难度。因此，提出了一种基于随机模型预测控制的火电-储能两阶段协同调频控制模型，将整个控制周期划分为粗粒度和精粒度两种不同时间尺度。在粗粒度方面，提出了计及调频信号不确定性的火电-储能调频控制模型，通过构建储能充放电切换模型，限制能量型储能频繁切换，延长其使用寿命，同时引入非预期性约束来获得全场景可行的能量型储能运行状态方案。在精粒度方面，以最小化调频成本为目标，计及设备自身和调频偏差约束，优化求解火电-储能混合系统其余的控制方案。从调节速率、精度与响应时间三个方面，对所提调频控制模型进行调频效果评价。最后，以某地区发电机组实际数据为例进行分析，验证了所提模型调频效果的有效性与经济性。关键词：随机模型预测控制;调频控制;火电;储能3|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：产消者之间进行能量交易对促进分布式资源就地消纳具有重要意义。为此，在充分考虑产消者利益诉求的基础上，提出了一种无协调主体的多产消者完全端到端交易机制，以实现社会福利最大化。以微网为例，对产消者内部资源进行建模，并引入物理网络约束，提出多产消者能量交易集中式优化模型。通过支路撕裂法及拉格朗日对偶分解，将问题转化为分布式优化问题，并利用交替方向乘子法求解。可证明此机制无需第三方主体协调，仅需在交易主体间进行信息传递，通过各主体内部进行资源调配即可完成优化，实现完全分布式求解。此外，所得价格更符合实际市场的运作规律。最后，以4个微网为例进行分析，验证了所提交易机制的可靠性以及有效性。关键词：产消者;分布式优化;能量交易机制;拉格朗日对偶分解;微网（微电网）2|0|0更新时间：2025-06-16
学术研究
- 摘要：标准化信息模型是信息系统间进行信息交互的必要途径。与传统的电力领域应用相比，新能源消纳应用需考虑民生供热、环保限产等社会类因素。首先，借鉴电力系统标准化的经验，设计了“消纳评估模型层-电力市场运营管理层”的两横两纵新能源消纳信息架构，阐述了信息-物理-社会标准化信息模型在新能源消纳应用构建过程中的重要作用。然后，提出了基于“现象-数据-数据提供者”的新能源消纳数据标准化建模方法，将消纳相依驱动事件分析纳入模型，实现社会类信息建模，构建面向新能源消纳评估的社会类信息标准化数据模型。同时，剖析并扩展IEC 62325市场运营包，形成新能源消纳业务信息模型，实现市场环境下促进新能源消纳的措施的标准化建模。集成面向新能源消纳评估的社会类信息标准化数据模型和新能源消纳业务信息模型，构建了面向新能源消纳的信息-物理-社会标准化信息模型。最后，在中国冀北地区集成了该标准化信息模型，提升了新能源消纳相关应用间数据交互的效率及安全性，简化了研发应用过程。关键词：IEC 62325标准;新能源消纳;公共信息模型;虚拟电厂;信息-物理-社会;信息交互2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：大型核电站控制棒驱动机构的电源系统由两台带飞轮的电动发电机组成，励磁方式包括自并励和相复励。某自并励机型棒电源系统曾发生一机失磁，与之并联的另一机过流保护抢先动作的严重事故。实际核电站中大量棒电源系统采用相复励机型，为了探究此次事故原因并判断棒电源系统中是否存在保护失配的共性风险，有必要对相复励棒电源系统故障特点进行研究。文中从相复励系统的全补偿公式出发，理论分析了机端短路电流变化趋势与相复励系统参数的关系，然后建立了棒电源系统的PSCAD模型。发现机端短路故障的仿真计算与理论分析相吻合，并通过动模机组单机机端短路实验共同验证了仿真模型的正确性。文中仿真分析了棒电源系统单机失磁时的故障特点，提出利用稳态等效电路估算棒电源系统失磁故障时机端电流的大小。结合制造厂家的真机实验验证了估算方法的有效性，同时说明了事故棒电源系统过流与失磁保护失配的原因，为核电棒电源系统保护装置改造奠定了基础。关键词：控制棒驱动机构;电源系统;相复励;短路故障;失磁故障;保护配置;定值整定3|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：采用具有明显技术和经济优势的架空线柔性直流输电是大规模可再生能源并网的理想方案。然而,架空线故障率较高且直流系统故障发展迅速，仅靠直流断路器隔离故障线路并不能完善地解决系统的故障穿越问题。为解决该问题，针对大规模风电场经柔性直流输电并网系统的直流线路故障工况，充分利用风电场中广泛配置的储能系统，提出从故障定位隔离到故障类别判断，再到储能系统与换流站、风电场之间协调控制的一套完整直流故障穿越策略，并从能量角度展开故障特性分析。与现有工程中采用的耗能电阻方式相比，所提策略调节系统不平衡功率的灵活性更高，控制效果更优，且对所储存能量可以再利用，避免能量浪费。此外，为降低对储能系统的功率及容量需求，提出风电机组转子加速控制以减少风电场出力的方案。最后，在PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提方法的有效性。关键词：柔性直流输电;风电场;协调控制;储能系统;直流故障穿越2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：对于海上风电经柔性直流送出系统中的交流汇集线路，线路两侧均为电力电子换流器，故障电流受换流器控制影响呈现幅值受限且相位不定的特征，常规继电保护难以适应。针对海上模块化多电平换流器（MMC）换流站，采取负序电流抑制与负序电流注入两种控制策略，分析了电流差动保护的适应性。当海上MMC换流站采取负序电流注入的控制策略时，电流差动保护可靠性与负序电流参考值大小密切相关，因此以提升差动保护可靠性为目标，提出了海上换流站负序控制电流参考值的确定原则，并进一步考虑负序电流参考值大小对交流汇集线路过电压的影响，最终确定了负序电流参考值的最佳选取范围。最后，在PSCAD/EMTDC中构建了相应的电磁暂态仿真模型，验证了所提负序电流注入及负序电流控制参考值选取原则的有效性和可行性。关键词：海上风电;交流汇集线路;模块化多电平换流器（MMC）;负序电流抑制;电流差动保护2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：陆上风电全直流发电系统可有效解决大规模风电交流汇集、传输产生的谐波谐振等问题，而经济、可靠的风电直流汇集系统拓扑结构是其良好发展的基础。文中首先给出基于风机分组串并联的风电直流汇集系统拓扑结构；其次，对该拓扑结构中的不同风机分组方案进行可靠性及经济性评估；然后，综合考虑系统经济性与可靠性问题带来的缺电损失成本，以总成本最低为目标，提出风电直流汇集系统拓扑结构优化模型；最后，以中国西北某50 MW风电场为例，对所提风电直流汇集系统拓扑结构优化模型进行仿真验证。结果表明，所提风电直流汇集系统拓扑结构优化方案可以统筹考虑系统经济性和可靠性，获得最优风机分组方案，将优选后的拓扑结构与典型风电交流汇集系统结构对比，验证了所提拓扑结构优化方案的可行性及优势。关键词：风电;汇集系统;可靠性;经济性;拓扑优化4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对负载变流器经线路聚合至共母线直流系统后，其线路电感与负载变流器输入滤波电容构成的LC振荡环节落入负载变流器控制带宽内，从而导致整个共母线直流系统发生非预期失稳的现象，提出了负载子系统自稳性判据。首先，建立了负载侧计及线路影响的恒功率负载模型，研究了负载变流器控制带宽对共母线直流系统稳定性的影响。然后，确定了负载变流器的控制带宽选取范围，使得计及线路影响的恒功率负载阻抗在LC振荡频率处的阻尼为正，进而确保整个共母线直流系统稳定。最后，硬件在环仿真的实验结果验证了负载变流器控制带宽对系统稳定性影响理论分析的有效性。关键词：负载变流器;共母线直流系统;恒功率负载;控制带宽;振荡频率2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：判断电力系统小干扰稳定性的前提是不遗漏地计算全部不稳定特征值。文中提出一种基于指数变换的双层Arnoldi算法用以求解电力系统的全部不稳定特征值。该方法首先采用指数变换将系统的所有不稳定特征值映射成为主导特征值。其次，采用外层的隐式重启动Arnoldi算法求解谱变换后的所有主导特征值，逆变换之后便可以得到所有不稳定特征值。然后，结合加速收敛技术，采用内层Arnoldi算法求解指数矩阵与向量的乘积。最后，Xing6u和NF2016两个实际电力系统的计算结果表明，所提方法可以快速且精确地计算电力系统的所有不稳定特征值。关键词：小干扰稳定性;大规模电力系统;不稳定特征值;指数变换2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对电力系统测量数据受噪声污染严重的问题，提出一种快速鲁棒回归平滑降噪方法。首先，通过局部回归平滑过程实现背景噪声降噪；然后，根据全局平滑残差自适应检测离群数据；最后，针对离群数据进行鲁棒回归平滑过程降噪并滑动修复离群数据造成的局部平滑畸变。所述方法实现了全局快速回归平滑、随机脉冲噪声自适应检测、局部平滑畸变快速修复，极大降低了计算复杂性。仿真分析与实测数据分析结果表明，相比传统鲁棒局部回归平滑方法，所提方法不仅保持了良好的背景噪声与高强度随机脉冲噪声降噪能力，还能够有效辨识扰动阶跃突变引起的伪脉冲噪声，提升降噪过程的扰动响应信息保留能力，计算效率优势明显。关键词：电力系统;测量数据;背景噪声;随机脉冲噪声;鲁棒回归平滑3|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)输电技术已成为大规模、远距离风电场并网的理想解决方案。在风电渗透率较高时，风电场经MMC-HVDC并网系统呈现低惯量特性，增加储能系统并辅以适当的控制策略是提高系统惯量的方法。文中提出了一种基于复用桥臂的储能型模块化多电平换流器类全桥子模块拓扑，研究了该拓扑的调制和控制策略，并通过类全桥子模块和半桥子模块的混合，降低系统的成本和损耗。与单级式半桥子模块拓扑相比，所提拓扑对电池电压的要求显著降低，可以平滑电池电流；与两级式半桥子模块相比，所提拓扑具有直流故障阻断能力。最后，仿真和实验结果验证了所提拓扑和调制及控制策略的有效性。关键词：柔性直流输电;风电场;模块化多电平换流器;类全桥子模块;直流故障阻断;电池储能;复用桥臂2|0|0更新时间：2025-06-16
研制与开发
- 摘要：随着人工智能和大数据技术的发展，合理高效地分析电力数据可以赋能电网业务以提升其工作成效。同时，智能采集装置提供了海量计量数据，为数据赋能低压配用电系统精益化运行打下了坚实基础。为更好地总结低压配用电系统精益化运行的研究成果和启迪思路，根据现有业务将低压配用电系统精益化运行主要分为计量采集设备质量评估与计量数据异常监测、用户相位关系识别与三相不平衡治理、低压台区户变关系和拓扑关系识别、用户异常用电和窃电行为检测、客户侧用电服务评价5个方面，分别介绍了数据赋能低压配用电系统精益化运行中的关键技术及算法，并给出了目前研究的不足和未来的展望。关键词：低压配用电系统;数据赋能;精益化运行;异常监测;相位识别;三相不平衡治理;拓扑识别;窃电检测;服务评价2|2|0更新时间：2025-06-16
综述
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