半月刊

ISSN 1000-1026

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  • 直流配电系统
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    • 深度学习辅助的区域交直流配电网区间状态估计

      2022, 46(1):101-109. DOI: 10.7500/AEPS20210616006

      摘要 (383) HTML (296) PDF 755.25 K (1484) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对区域交直流混合配电网中实时量测覆盖率低、量测误差分布具有不确定性的问题,提出了基于深度神经网络(DNN)伪量测建模的交直流配电网区间状态估计方法。该方法首先对DNN进行离线训练,然后将实时量测数据和电压源换流器控制的变量值作为DNN的输入特征,建立伪量测模型;接着,在实时量测更新时,利用已训练好的DNN快速生成伪量测;最后,对伪量测和实时量测的不确定性采用区间形式建模并进行区间状态估计,进而准确监测交直流系统状态。算例仿真结果表明,所提方法能够避免对量测误差的概率分布进行假设,并且能够在低冗余量测配置或量测缺失时,准确获得交直流配电网状态变量的上下界信息。

    • 多电压等级直流配电系统小信号稳定性评估方法

      2022, 46(21):80-88. DOI: 10.7500/AEPS20211203004

      摘要 (168) HTML (346) PDF 4.42 M (859) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着直流配电技术的快速发展,直流配电系统已逐渐呈现多电压等级、多直流母线、多电力电子变换器接入等显著特点。这导致变换器间的阻抗耦合关系更加复杂,系统稳定性问题突出。为评估多电压等级直流配电系统的小信号稳定性,首先建立了系统小信号等效模型。然后,根据相邻母线间直流变压器的不同控制模式,推导了母线电压与系统所有输入扰动间的统一传递函数表达式。在此基础上,提出了系统稳定性评估方法,并以含两个电压等级直流母线的配电系统为例,进一步分析了影响系统稳定性的阻抗因素,同时提出了基于系统等效环路增益的稳定判据。最后,设计了两种系统案例,并基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了所提多电压等级直流配电系统稳定性评估方法的正确性。

    • 基于截断系数实现状态合并的直流配电系统可靠性评估

      2022, 46(21):71-79. DOI: 10.7500/AEPS20211016001

      摘要 (219) HTML (195) PDF 1.39 M (684) 评论 (0) 收藏

      摘要:直流配电系统的电源拥有多个输出层级,负荷运行方式灵活多变,系统运行状态急剧增加,导致可靠性评估效率降低。文中提出一种基于状态合并的直流配电系统可靠性评估方法。首先,该方法根据直流配电系统源-荷耦合呈现出的多种运行状态,建立系统状态空间模型,根据不同状态之间的内在联系,研究状态合并的条件。然后,将故障树分析法与马尔可夫过程结合,提出基于截断系数的状态合并方法,该方法实现了差异化转移率情况下的状态合并。最后,采用IEEE-RBTS BUS 6直流配电系统作为算例验证了所提方法的有效性。

    • 计及电压风险感知的交直流配电网优化调度

      2021, 45(15):45-54. DOI: 10.7500/AEPS20201101001

      摘要 (479) HTML (219) PDF 1.20 M (1335) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效适应交直流配电网分布式光伏和负荷不确定性波动带来的电压安全问题,提出一种计及交直流配电网电压风险感知的优化调度方案,该调度方案包含日前和日内两阶段。日前决策调度以经济性为目标制定运行计划。日内风险调度考虑分布式光伏和负荷超短期波动特性。基于超短期预测概率信息,使用结合Nataf变换的随机响应面法进行概率潮流计算,并根据概率潮流结果建立电压风险感知体系。日内以配电网电压安全运行风险最小为目标,调整日前调度方案中部分灵活迅速调控设备的运行计划。最后,通过交直流配电网混合整数二阶锥模型对调度计划进行求解,并通过算例验证了所提方案的有效性。

    • 多电压等级直流配电网平均动态相量建模及稳定性分析

      2021, 45(10):50-58. DOI: 10.7500/AEPS20200729004

      摘要 (388) HTML (265) PDF 1.15 M (1636) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了精确实现多电压等级直流配电网的稳定性评估和时域模拟,提高系统分析效率,提出基于双有源全桥(DAB)直流变压器电流重构的多电压等级直流配电网平均动态相量建模方法。以系统中各变量的动态相量作为状态和输入变量,并通过忽略其高次分量,降低模型的复杂性。引入误差修正,将等效移相占空比作为修正后的代数变量,降低忽略高次动态相量所引起的偏差,实现对平均动态相量模型中直流变量的准确表征;采用傅里叶级数对模型无法精确描述的变压器电流进行重构,实现对平均动态相量模型中交流变量的准确表征。在单个DAB变压器平均相量模型基础上,引入直流线路方程,形成可拓展的系统全局模型。分析对比基于MATLAB/Simulink的多电压等级直流配电网平均动态相量模型和电磁暂态模型,在负荷突增和断线故障2种场景下证明所提出的平均动态相量模型和电流重构方法的正确性和准确性,并在变压器频率和漏感变化时,验证了系统全局模型的稳定性。

    • 采用下垂控制的直流配电系统高频振荡分析及控制

      2021, 45(17):43-50. DOI: 10.7500/AEPS20210329005

      摘要 (336) HTML (428) PDF 1.67 M (1231) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对直流配电系统的高频振荡现象,以下垂控制的辐射状直流配电系统为研究对象,建立了电压源型换流器、直流线路和恒功率负荷的频域模型,进一步建立了直流配电系统的频域降阶模型。推导了频域下系统参数对高频振荡频率影响的解析式,分析了下垂控制系数、直流线路以及负荷参数变化对系统振荡频率的影响,发现下垂控制器和恒功率负荷的负阻尼特性易引发高频振荡。据此,文中提出了基于线路参数的前馈补偿下垂控制方法和改进虚拟电阻的控制器设计方法,并对补偿前后系统的稳定性进行了比较。通过频域、时域仿真验证了理论分析的正确性以及所提方法的有效性。

    • 交直流配电网中电动汽车充换储一体站规划

      2021, 45(18):52-60. DOI: 10.7500/AEPS20210112007

      摘要 (383) HTML (386) PDF 1.24 M (1140) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先,以马尔可夫和速度-流量模型对快充车辆和电动公交进行时空负荷预测,结合快充站、换电站和梯级储能站的充放电功率构建充换储一体站(CSSIS)模型。然后,建立含CSSIS的交直流潮流模型,构建计及电动汽车到站行驶时间、排队等待时间和交直流配电网电压偏差的多目标选址模型,采用动态权重结合二进制遗传算法进行求解。其次,采用Voronoi图划分CSSIS服务范围,以综合投资成本最小为目标建立优化模型来确定最终站址,通过排队论优化充电机数量,以系统节点电压和CSSIS功率平衡为约束来确定站内设备容量。最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性。

    • 考虑氢-电混合储能的直流配电网优化调度

      2021, 45(14):72-81. DOI: 10.7500/AEPS20210107005

      摘要 (554) HTML (380) PDF 1.18 M (1648) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对氢-电混合储能系统的运行模型和多端柔性直流配电网的电压-功率下垂特性二次调节过程,提出了一种源-储-网联合多时间尺度优化调度策略。日前调度阶段以运行成本和电压偏差率最小为目标,优化混合储能运行模式、微型燃气轮机的启停与下垂特性二次调节参数,为日内优化调度提供参考;日内滚动优化调度阶段以经济性为目标,微调设备出力并修正预测误差带来的功率波动。以某环形多端直流配电网为例,验证了所提调度策略的可行性、混合储能的优势和下垂特性二次调节对运行的改善。

    • 基于H回路成形法的柔性直流配电系统鲁棒稳定控制

      2021, 45(11):77-85. DOI: 10.7500/AEPS20200628005

      摘要 (382) HTML (333) PDF 1.22 M (1403) 评论 (0) 收藏

      摘要:柔性直流配电系统是未来配电系统的一个重要发展方向,可极大地提高城市配电系统的电能质量、可靠性与运行效率。分布式光伏电源间歇性波动、直流负荷随机扰动、滤波电感和电阻参数摄动、下垂系数摄动等不确定性因素易导致直流配电系统发生不稳定现象。文中提出了一种基于H回路成形法及规范互质分解技术的鲁棒稳定控制方法。在仿真软件中搭建了双端柔性直流配电系统模型,并对比分析了引入鲁棒控制器前后直流电压的稳定性差异。结果表明,所设计的鲁棒控制器可以有效处理系统的不确定性和抑制系统的低频振荡,验证了所提方法的可行性与有效性。

    • 柔性中压直流配电网线路加速纵联保护

      2021, 45(9):80-88. DOI: 10.7500/AEPS20200624005

      摘要 (537) HTML (287) PDF 1.19 M (1725) 评论 (0) 收藏

      摘要:分布式能源蓬勃发展和城市直流负荷快速增长,进一步夯实柔性直流配电网在城市的重要地位。文中以四端柔性中压直流配电网为研究对象,针对架空线频发的瞬时故障,提出具有速动性工程需求的加速纵联保护方案。该保护方案由启动方案、重合闸后瞬时性故障判别、永久性故障类型和故障区域识别组成。为降低加速保护第1次动作造成的误动,设计启动方案用于避免干扰、断线和功率翻转等情况。直流断路器在故障后1~2 ms内启动跳闸,确保换流器中电力电子器件不受破坏且故障后不闭锁。重合直流断路器后识别为永久性故障时,利用重合后的电压电流故障信息,准确识别出故障类型和故障区域。在PSCAD上搭建四端直流配电网进行大量仿真测试,仿真结果表明所提加速保护方案可靠有效。

    • 基于电流暂态量的分布式直流配电网保护方案

      2021, 45(5):159-167. DOI: 10.7500/AEPS20200321002

      摘要 (515) HTML (266) PDF 1.08 M (1382) 评论 (0) 收藏

      摘要:低压直流配电网具有故障电流持续时间短、系统运行方式多变、故障电流振荡等特征,对继电保护正确判断和定位故障提出了挑战。文中详细分析了低压直流配电网的故障特征,并据此提出了包含电流方向比对法、方向预测法、极值比较法的直流网络化保护方案。采用所提方案的保护单元在直流配电网故障发生后,可以对故障区域进行快速定位,完成故障的切除和隔离。为了方便保护方案的工程应用,采用通用面向对象变电站事件(GOOSE)通信实现保护单元之间信息的交互,并提出“单支路即时记忆,多支路延时定位”的保护策略以解决故障电流持续时间短、数据传输不同步等实际问题。实时数字仿真(RTDS)试验结果表明,保护可以在故障发生5 ms以内完成故障区域的正确识别。

    • 基于单端暂态电压的含限流电抗器直流配电网保护方法

      2021, 45(8):185-193. DOI: 10.7500/AEPS20200621003

      摘要 (262) HTML (228) PDF 1.08 M (1481) 评论 (0) 收藏

      摘要:直流配电网故障特性复杂,故障的可靠识别和快速切除是保护面临的主要难点之一。针对含限流电抗器的多端柔性直流配电网,文中利用限流电抗器的故障暂态电压特性,提出一种单端暂态电压的直流线路保护方法。根据限流电抗器故障暂态初始电压的差异识别区内外故障,利用正、负极限流电抗器故障电压构成的电压比值系数区分故障类型,并据此提出故障识别判据和故障选极判据。在Simulink中建立多端柔性直流配电网仿真模型,结果表明所提保护方法可在0.5 ms内快速判别故障位置和故障类型,仅利用单端数据即可实现全线速动,具有良好的区内外故障识别区分能力,且无须考虑通信和双端数据同步问题,具有良好的抗过渡电阻和抗噪声干扰能力。

    • 交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略

      2021, 45(8):68-76. DOI: 10.7500/AEPS20191124007

      摘要 (692) HTML (332) PDF 1.70 M (1890) 评论 (0) 收藏

      摘要:交直流配电网中受端弱交流配电网电压调节能力较弱,需要直流配电网提供功率支撑,而直流配电网受到自身和交流配电网的双重影响,导致直流电压偏差较大且低惯性特征更加明显。对此,文中引入柔性多状态开关(SNOP),并提出一种交直流电压自适应控制策略。首先,分析交流电网电压扰动对直流电压动态响应和惯性调节过程的影响机理,通过设计电压前馈控制方法有效抑制了扰动作用。其次,针对弱交流配电网调节能力不足的问题,设计自适应功率补偿控制方法,使得SNOP能够根据工作点处电压变化量自适应地补偿功率缺额,同时分析了该功率需求对于直流电压偏差的影响;在此基础上针对直流系统,综合考虑直流电压偏差与电压变化率设计了改进的自适应虚拟惯性控制方法,并分析主要控制参数变化对直流系统稳定性的影响,提升了直流系统惯性。最后,在MATLAB/Simulink中搭建交直流混合配电网仿真模型,验证了控制策略的有效性。

    • 基于智能软开关的柔性互联交直流配电系统分布式优化

      2021, 45(8):95-103. DOI: 10.7500/AEPS20200713009

      摘要 (669) HTML (393) PDF 1.08 M (1999) 评论 (0) 收藏

      摘要:围绕柔性互联交直流配电系统的优化调度问题展开研究。通过在配电网分区边界引入智能软开关(SOP)与直流充电装置相结合的柔性互联装置,建立了计及多种分布式资源的改进柔性互联配电系统多区域、多目标分布式优化模型。通过边界及SOP解耦模型的建立,将系统优化划分为微网子区域优化、配电网子区域优化、微网与配电网分区边界处以及柔性互联装置处优化等若干子问题。考虑对各区域隐私的保护,提出了各区域内、分区边界及SOP参与分布式优化的调度方案,设计了交替方向乘子法自适应步长调整机制,提高了计算效率。最后,通过仿真验证了算法的有效性、扩展性以及柔性互联模型的经济性。

    • 基于深度置信网络的柔性直流配电网高灵敏故障辨识策略

      2021, 45(17):180-188. DOI: 10.7500/AEPS20201113008

      摘要 (342) HTML (266) PDF 1.19 M (1164) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对柔性直流配电网现有保护手段应对高阻接地故障灵敏性较差的问题,提出一种基于深度置信网络(DBN)的柔性直流配电网高灵敏故障辨识策略。该策略利用DBN的特征提取能力对正负极暂态电压时域波形数据进行特征提取,以进行故障辨识。利用仿真采集样本数据对DBN进行训练,获取模型最优参数,形成适用于直流配电网故障辨识的DBN模型。基于PSCAD/EMTDC仿真平台对模型性能进行测试。测试结果表明,所提辨识策略对于高阻接地故障具有较好的灵敏性,并且具有较强的泛化能力。

    • 基于故障电流主动控制的柔性直流配电网故障定位方法

      2021, 45(24):133-141. DOI: 10.7500/AEPS20210330005

      摘要 (472) HTML (254) PDF 699.27 K (862) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高现有柔性直流配电网故障定位方法的性能,保证直流配电网供电可靠性以及故障后快速恢复供电,提出基于故障电流主动控制的柔性直流配电网故障定位方法。利用混合模块化多电平换流器(MMC)的高可控性,将故障电流分为阶段Ⅰ与阶段Ⅱ。阶段Ⅰ主要实现故障电流快速抑制并为阶段Ⅱ平滑过渡提供条件。阶段Ⅱ通过注入特定频率的高频反向电流,实现故障的精确定位。介绍了故障参考电流的设计方法。以非对称“手拉手”式双端直流配电网为典型场景分析其故障定位原理。最后,在PSCAD/EMTDC搭建双端直流配电网仿真模型,验证了所提故障定位方法的可行性。