大型火電機(jī)組動態(tài)頻率響應(yīng)特性

王一振，馬世英，王青，等

電氣工程

大型火電機(jī)組動態(tài)頻率響應(yīng)特性

王一振，馬世英，王青，等

目的：當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生解列故障時大型火電機(jī)組的動態(tài)頻率響應(yīng)特性對于維持電力系統(tǒng)的頻率安全和穩(wěn)定具有至關(guān)重要的作用。本文建立了解列后大型火電機(jī)組頻率調(diào)節(jié)動態(tài)模型，從定量的角度分析各個參數(shù)對頻率動態(tài)響應(yīng)特性的影響，對解列后的電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定措施的制定具有重要的意義。方法：該文首先以頻率最大偏移量及其出現(xiàn)時刻為研究關(guān)注點(diǎn)，建立了解列后大型火電機(jī)組的頻率調(diào)節(jié)動態(tài)模型，提出一種通過求解四階線性定常非齊次狀態(tài)方程組確定頻率最大偏移量及其出現(xiàn)時刻的方法。以此為基礎(chǔ)，采用一臺600 MW火電機(jī)組的實測參數(shù)，深入分析了機(jī)組一次調(diào)頻限幅、調(diào)差系數(shù)、前饋系數(shù)3個重要參數(shù)對解列后電網(wǎng)頻率動態(tài)過程的影響，最后分析了電力系統(tǒng)在不同工況下的頻率動態(tài)響應(yīng)特性。結(jié)果：文中根據(jù)實測參數(shù)可以通過求解所建立的四階線性定常非齊次狀態(tài)方程組確定頻率最大偏移量及其出現(xiàn)時刻，通過研究對比，得到如下結(jié)果：一次調(diào)頻限幅越大，頻率動態(tài)響應(yīng)越快，最大頻率偏差越小，在確保機(jī)組安全的前提下應(yīng)盡量放開一次調(diào)頻限幅；前饋系數(shù)越大，頻率動態(tài)響應(yīng)越快，最大頻率偏差越小，但前饋系數(shù)過大時，頻率出現(xiàn)衰減振蕩，反而影響機(jī)組調(diào)速；調(diào)差系數(shù)越小，機(jī)組調(diào)頻能力越強(qiáng)，最大頻率偏差越小，穩(wěn)態(tài)頻率偏差越小，但機(jī)組出力受頻率變化的影響也越大。對于確定的機(jī)組和調(diào)速器參數(shù)，其頻率動態(tài)響應(yīng)速率相同，達(dá)到最大頻率偏差的時刻相同，不因負(fù)荷變化量的多少而改變。結(jié)論：大型火電機(jī)組的動態(tài)頻率響應(yīng)特性對于維持電力系統(tǒng)頻率安全和穩(wěn)定具有至關(guān)重要的作用，一旦系統(tǒng)發(fā)生解列故障，可以通過調(diào)節(jié)一次調(diào)頻限幅，前饋系數(shù)，調(diào)差系數(shù)等參數(shù)以影響機(jī)組的動態(tài)頻率響應(yīng)特性，對電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定措施的制定可以提供參考。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2013, 37(1): 106-111

入選年份：2014

先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

張文亮，湯廣福，查鯤鵬，等

摘要：目的：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會的進(jìn)步、科技和信息化水平的提高以及全球資源和環(huán)境問題的日益突出，電網(wǎng)發(fā)展面臨著新課題和新挑戰(zhàn)。依靠現(xiàn)代信息、通信和控制技術(shù)，積極發(fā)展智能電網(wǎng)，適應(yīng)未來可持續(xù)發(fā)展的要求，已成為國際電力發(fā)展的現(xiàn)實選擇。本文介紹了先進(jìn)電力電子技術(shù)的基本內(nèi)涵及其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，著重介紹了靈活交流輸電（flexible AC transmission system，F(xiàn)ACTS）技術(shù)和直流輸電（high voltage DC，HVDC）技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，并指出其未來的發(fā)展重點(diǎn)。方法：本文從不同角度分析了中國智能電網(wǎng)對先進(jìn)電力電子技術(shù)的需求，展望了中國先進(jìn)電力電子技術(shù)的研究方向和發(fā)展預(yù)期。智能電網(wǎng)對先進(jìn)電力電子技術(shù)的需求主要包括強(qiáng)化優(yōu)化電網(wǎng)及保障大電網(wǎng)安全、促進(jìn)可再生能源有效利用、改善電網(wǎng)電能質(zhì)量與電力市場、保障電網(wǎng)電力電子裝置可靠性和節(jié)能減排等。先進(jìn)電力電子技術(shù)是建設(shè)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵，也是今后世界各國電力系統(tǒng)電力電子技術(shù)發(fā)展的方向。結(jié)果：FACTS技術(shù)以其快速的控制調(diào)節(jié)能力及其與現(xiàn)有系統(tǒng)良好的兼容能力，為其在我國的研究和應(yīng)用提供了廣闊的空間，未來5年我國FACTS發(fā)展主要集中在750 kV/1000 kV可控串補(bǔ)技術(shù)和可控高抗技術(shù)、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器關(guān)鍵技術(shù)研究、統(tǒng)一潮流控制器關(guān)鍵技術(shù)研究和基于廣域測量系統(tǒng)的多 FACTS協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究。直流輸電技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的重點(diǎn)包括：±1000 kV直流工程關(guān)鍵技術(shù)研究、智能化直流輸電系統(tǒng)研究、三極直流輸電技術(shù)研究、多端直流輸電系統(tǒng)研究、高壓大容量柔性直流輸電技術(shù)研究、大規(guī)模分布式電源系統(tǒng)采用柔性直流接入系統(tǒng)技術(shù)研究和電容換相換流器關(guān)鍵技術(shù)研究。電能質(zhì)量技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的主要技術(shù)包括電氣化鐵道平衡供電技術(shù)、自適應(yīng)靜止無功補(bǔ)償技術(shù)、連續(xù)調(diào)諧濾波器關(guān)鍵技術(shù)、直流有源濾波器相關(guān)技術(shù)、統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器、優(yōu)質(zhì)電力園區(qū)等。能量轉(zhuǎn)換技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的技術(shù)發(fā)展趨勢是風(fēng)能、太陽能等可再生能源的利用以及大規(guī)模間歇性電源與微網(wǎng)等并網(wǎng)運(yùn)行，具體包括大規(guī)模間歇式電源的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)、聚群功率調(diào)節(jié)器關(guān)鍵技術(shù)研究、規(guī)?；箅娏鞒潆娂夹g(shù)、中壓大功率風(fēng)機(jī)變流器技術(shù)、抽水蓄能啟動變頻技術(shù)、軌道交通的能饋系統(tǒng)、電動汽車與電網(wǎng)能量雙向轉(zhuǎn)換技術(shù)等。結(jié)論：先進(jìn)電力電子技術(shù)可以強(qiáng)化、優(yōu)化電網(wǎng)，保障大電網(wǎng)安全穩(wěn)定，促進(jìn)可再生能源的有效利用，改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，保障電力系統(tǒng)電力電子裝置的可靠性和深化節(jié)能減排技術(shù)的研究，是建設(shè)我國智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和手段，是保障我國電網(wǎng)長遠(yuǎn)發(fā)展的重要戰(zhàn)略任務(wù)。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報, 2010, 30(4): 42742

入選年份：2014

風(fēng)電場功率預(yù)測物理方法研究

馮雙磊，王偉勝，劉純，等

摘要：目的：風(fēng)電場輸出功率具有隨機(jī)性和波動性的特點(diǎn)，因此大量風(fēng)電場集中并網(wǎng)會影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對風(fēng)電場輸出功率進(jìn)行預(yù)測是增加風(fēng)電接入容量、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性與經(jīng)濟(jì)性的有效手段，風(fēng)電場功率預(yù)測的物理方法不受歷史數(shù)據(jù)的限制，可用于新建風(fēng)電場的功率預(yù)測，有效解決風(fēng)電功率預(yù)測統(tǒng)計方法中存在的問題，提高了預(yù)測方法的適用性。方法：基于物理原理的風(fēng)電場功率預(yù)測包括粗糙度變化模型、地形變化模型與尾流模型，其中粗糙度變化模型與地形變化模型反映風(fēng)電場的局地效應(yīng)。風(fēng)電場局地效應(yīng)對流場的影響屬于非均勻下墊面大氣邊界層的研究范疇，氣象學(xué)上的研究方法計算過程復(fù)雜，且受到網(wǎng)格分辨率的限制，過高的網(wǎng)格分辨率不僅需要花費(fèi)大量的計算時間，還會超出模式的假設(shè)條件。為了降低模型復(fù)雜度，突出主要研究對象，增強(qiáng)方法的工程實用性，本文分別采用基于實驗觀測的粗糙度變化模型與基于勢流理論的地形變化模型模擬風(fēng)電場局地效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，通過分析風(fēng)電場局地效應(yīng)與風(fēng)電機(jī)組尾流影響，實現(xiàn)基于物理方法的風(fēng)電功率預(yù)測。結(jié)果：本文對風(fēng)電功率預(yù)測的物理方法進(jìn)行研究，提出了適用于電網(wǎng)調(diào)度的風(fēng)電功率預(yù)測方法，并根據(jù)某風(fēng)電場實測功率驗證了該方法對風(fēng)電場各種出力方式的預(yù)測能力，同時還給出了預(yù)測結(jié)果的誤差組成。具體包括：1）對變化的粗糙度與地形對流場的影響進(jìn)行了分析。建立了表征粗糙度變化影響的粗糙度變化模型；在線性化運(yùn)動方程的基礎(chǔ)上，應(yīng)用勢流理論建立了反映地形變化影響的地形變化模型，并給出了求解方法，實現(xiàn)了對風(fēng)電場局地效應(yīng)的解析求解。2）根據(jù)粗糙度變化模型與地形變化模型，提出了研究位置給定高度的風(fēng)速、風(fēng)向預(yù)測方法；并根據(jù)測風(fēng)塔實測數(shù)據(jù)對風(fēng)速、風(fēng)向預(yù)測方法的有效性進(jìn)行了驗證。3）研究了尾流模型與粗糙度變化模型、地形變化模型的組合原則，最終建立了基于物理方法的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，并根據(jù)某風(fēng)電場實測功率驗證了預(yù)測系統(tǒng)的有效性。4）根據(jù)物理預(yù)測方法的基本原則，分析了預(yù)測結(jié)果的誤差組成。結(jié)論：本文提出了適用于工程應(yīng)用的風(fēng)電功率物理預(yù)測方法，并將該方法應(yīng)用于某實際風(fēng)電場。所得結(jié)論如下：1）該方法可以滿足風(fēng)電場各種出力方式下的功率預(yù)測要求，且整體預(yù)測與逐點(diǎn)預(yù)測準(zhǔn)的準(zhǔn)確性均較高；2）由于未考慮風(fēng)電場廠用電影響，預(yù)測結(jié)果略大于實測功率；3）受數(shù)值天氣預(yù)報（Numerical Weather Prediction，NWP）計算網(wǎng)格分辨率與模式的影響，預(yù)測方法對風(fēng)電場輸出功率快速變化的預(yù)測能力相對較差，提高NWP數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是改善預(yù)測結(jié)果的重要措施；4）本文提出的方法不需要?dú)v史數(shù)據(jù)的支持，可用于新建風(fēng)電場的功率預(yù)測。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報, 2010, 30(2): 42741

入選年份：2014

微網(wǎng)系統(tǒng)的動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度

劉小平，丁明，張穎媛，等

摘要：目的：微網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行特性、所包含發(fā)電單元類型、電能質(zhì)量約束等，與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)存在著較大區(qū)別，需要研究其動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題?？稍偕茉幢旧硭逃械碾S機(jī)性和間歇性，給這一問題的解決帶來了挑戰(zhàn)。本文針對微網(wǎng)運(yùn)行中各種不確定性因素的影響，提出基于機(jī)會約束規(guī)劃的微網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，并采用結(jié)合蒙特卡羅模擬的遺傳算法求解。方法：微網(wǎng)動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題是一個含有多隨機(jī)變量的復(fù)雜約束優(yōu)化問題，采用傳統(tǒng)的確定性規(guī)劃方法難以處理隨機(jī)變量。綜合考慮微網(wǎng)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)和光伏電池的輸出功率波動、負(fù)荷預(yù)測誤差以及機(jī)組故障停運(yùn)等不確定性因素，建立動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的機(jī)會約束規(guī)劃模型。在模型中，添加了關(guān)于微網(wǎng)系統(tǒng)可靠性的概率約束條件，表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)備用以一定的置信水平b滿足系統(tǒng)要求；目標(biāo)函數(shù)是微網(wǎng)計劃運(yùn)行成本最小，或是在不低于某一置信水平a下達(dá)到微網(wǎng)的實際運(yùn)行成本最小。對不確定性因素進(jìn)行模擬，采用威布爾分布描述風(fēng)電功率波動、馬爾可夫鏈描述光伏發(fā)電功率波動、正態(tài)分布描述負(fù)荷波動、0-1分布描述機(jī)組故障停運(yùn)，設(shè)計結(jié)合蒙特卡羅模擬的遺傳算法來求解模型。算法采用實數(shù)編碼方式、錦標(biāo)賽選擇、多點(diǎn)交叉和高斯變異，使用罰函數(shù)法來處理約束條件，同時引入蒙特卡羅模擬來檢驗機(jī)會約束條件是否滿足。結(jié)果：通過對實際微網(wǎng)系統(tǒng)的仿真分析，可以看出，置信水平a和 b的選取、各種不確定性因素的參數(shù)改變均會對結(jié)果產(chǎn)生影響。1）微網(wǎng)運(yùn)行成本隨著b的提高而逐漸增加，在b接近1時有大幅度的增長，表明微網(wǎng)系統(tǒng)可靠性水平的提高是以運(yùn)行成本的增加為代價的，需要選取適當(dāng)?shù)闹眯潘?b，以在可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間進(jìn)行折中；2）微網(wǎng)實際運(yùn)行成本均隨著a的增加而變大，且呈加速增長；3）隨著負(fù)荷波動的加劇，微網(wǎng)的計劃運(yùn)行成本、實際運(yùn)行成本以及功率調(diào)整費(fèi)用都在增加；4）考慮機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率后，微網(wǎng)的運(yùn)行成本有所增加；5）若可再生能源功率波動加劇，為了維持系統(tǒng)的可靠性水平不變，微網(wǎng)從外界獲取的容量以及實際使用的旋轉(zhuǎn)備用容量增加，微網(wǎng)運(yùn)行成本增加。結(jié)論：將隨機(jī)規(guī)劃理論引入微網(wǎng)系統(tǒng)，考慮可再生能源的輸出功率波動、負(fù)荷預(yù)測誤差以及機(jī)組故障停運(yùn)等不確定性因素，建立基于機(jī)會約束規(guī)劃的微網(wǎng)系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，并設(shè)計結(jié)合蒙特卡羅模擬的遺傳算法，可以解決含不確定性因素的微網(wǎng)動態(tài)調(diào)度問題。進(jìn)一步地，可加入微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、蓄電池等多種分布式電源，使得該微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法具有更普遍的適用性。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報, 2011, 31(31): 77-84

入選年份：2014

電氣介數(shù)及其在電力系統(tǒng)關(guān)鍵線路識別中的應(yīng)用

徐林，王秀麗，王錫凡

摘要：目的：統(tǒng)計表明，電力系統(tǒng)大停電事故一般由個別元件故障開始并導(dǎo)致全系統(tǒng)崩潰，其中少數(shù)輸電線路起到關(guān)鍵作用，稱為“關(guān)鍵線路”。關(guān)鍵線路一般采用“介數(shù)”指標(biāo)識別，但該指標(biāo)假設(shè)功率只沿兩點(diǎn)間最短路徑流動，與電力系統(tǒng)實際不符。為此，本文基于基爾霍夫電路方程，提出輸電線路的“電氣介數(shù)”指標(biāo)，考慮了“發(fā)電-負(fù)荷”節(jié)點(diǎn)對間所有可行路徑，并能反映節(jié)點(diǎn)對功率對線路的占用情況。其次，提出電網(wǎng)功率“最大傳輸能力”指標(biāo)，和已有的“網(wǎng)絡(luò)連通性”指標(biāo)結(jié)合能更全面反映關(guān)鍵線路故障對電網(wǎng)的影響。最后，采用三種不同攻擊策略驗證了高電氣介數(shù)線路在電力系統(tǒng)中確實具有關(guān)鍵地位，以及本文所提“最大傳輸能力”指標(biāo)的必要性。方法：1）基于基爾霍夫電路方程，定義線路（m，n）的電氣介數(shù)（electric betweenness）Be（m，n）如下：1）式中：Iij（m，n）為在“發(fā)電-負(fù)荷”節(jié)點(diǎn)對（i，j）間加上單位注入電流元后，在線路（m，n）上引起的電流；Wi為發(fā)電節(jié)點(diǎn)i的權(quán)重，取發(fā)電機(jī)額定容量或?qū)嶋H出力；Wj為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)j的權(quán)重，取實際或峰值負(fù)荷；G和L為所有發(fā)電和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的集合。該指標(biāo)能有效克服已有模型假設(shè)功率只沿兩點(diǎn)間最短路徑流動不足，真實反映“發(fā)電-負(fù)荷”節(jié)點(diǎn)對之間功率傳輸對各條輸電線路的占用情況，并考慮了不同節(jié)點(diǎn)發(fā)電容量和負(fù)荷水平的影響，物理背景更符合電力系統(tǒng)實際。2）將電網(wǎng)等效為一個“單源單匯”網(wǎng)絡(luò)，用網(wǎng)絡(luò)最大流近似計算該電網(wǎng)的最大傳輸能力（maximal transition capability）E=Фmax（A，C），式中：Фmax為網(wǎng)絡(luò)最大流算法；A為電網(wǎng)拓?fù)渚仃嚕籆為支路容量矩陣：對線路取自身容量，對虛擬發(fā)電和負(fù)荷支路取發(fā)電容量和實際負(fù)荷水平。在實際應(yīng)用中，可使用故障后電網(wǎng)的最大傳輸能力相對原始電網(wǎng)最大傳輸能力的百分比表示故障的影響程度。3）采用 3種不同的策略對電網(wǎng)拓?fù)溥M(jìn)行模擬攻擊，驗證高電氣介數(shù)線路在電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵地位。具體方法為：（1）計算原始電網(wǎng)拓?fù)涞倪B通性和最大傳輸能力指標(biāo)；（2）按一定策略對輸電線路逐條進(jìn)行攻擊；（3）計算該線路失效后電網(wǎng)的連通性和最大傳輸能力下降水平；（4）直到電網(wǎng)完全崩潰為止。其中，攻擊策略包括：（1）靜態(tài)攻擊－按線路電氣介數(shù)從大到小攻擊；（2）動態(tài)攻擊－同靜態(tài)攻擊，但每次重新計算剩余線路的電氣介數(shù)；（3）隨機(jī)攻擊－每次隨機(jī)選擇一條線路攻擊。結(jié)果：對IEEE-39節(jié)點(diǎn)算例分析表明：1）動態(tài)攻擊下系統(tǒng)連通性下降最快、靜態(tài)攻擊次之、隨機(jī)攻擊最慢，說明高電氣介數(shù)線路在遭受連續(xù)攻擊時系統(tǒng)最為脆弱，確實是關(guān)鍵線路。這一結(jié)果和已有模型一致，說明“電氣介數(shù)”指標(biāo)的有效性；2）在動態(tài)攻擊過程中，開始階段（前6條高電氣介數(shù)線路故障）系統(tǒng)連通性迅速下降到30%，但最大傳輸能力保持在95%左右，說明連鎖故障初期的關(guān)鍵線路主要是聯(lián)絡(luò)線，系統(tǒng)以解列為主，各子區(qū)域電力仍能基本平衡；后續(xù)階段，系統(tǒng)連通性保持在30%不變，最大傳輸能力迅速降到0，說明連鎖故障后期的關(guān)鍵線路主要是電廠送出線，當(dāng)發(fā)電機(jī)全部跳開后，系統(tǒng)連通性已無意義。這一結(jié)果和電網(wǎng)實際相符，說明本文所提方法的有效性，同時也說明僅用連通性指標(biāo)并不能全面反映系統(tǒng)的故障程度，本文所提最大傳輸能力指標(biāo)是必要的。對西北電網(wǎng)的計算結(jié)果也和工程實際相符，再次說明本文模型的有效性。結(jié)論：1）本文所提“電氣介數(shù)”指標(biāo)基于電路基本定律，物理背景更符合電力系統(tǒng)實際，并可考慮不同發(fā)電容量和負(fù)荷水平的影響。分析表明，高電氣介數(shù)線路在系統(tǒng)中具有關(guān)鍵地位，遭到故意攻擊時電力系統(tǒng)容易發(fā)生連鎖故障。2）本文所提“最大傳輸能力”指標(biāo)能反映線路故障對電網(wǎng)供電能力的影響，和已有的網(wǎng)絡(luò)連通性指標(biāo)相結(jié)合能更全面反映連鎖故障對電力系統(tǒng)的影響，且仿真結(jié)果與工程實際也更相符。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報, 2010, 30(1): 33-39

入選年份：2014

智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)展

舒印彪，范建斌

摘要：目的：全球各主要國家的政府部門認(rèn)識到，發(fā)展智慧城市在促進(jìn)城市基礎(chǔ)設(shè)施更加智能，公共服務(wù)更加便捷，社會管理更加精細(xì)，生態(tài)環(huán)境更加宜居，產(chǎn)業(yè)體系更加優(yōu)化等方面具有重要意義，已從政府制定政策規(guī)劃等方面給予了高度的重視和支持。智慧城市建設(shè)涉及到的領(lǐng)域眾多，系統(tǒng)性和復(fù)雜性突出，標(biāo)準(zhǔn)化工作對其發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。國際主要標(biāo)準(zhǔn)化組織和主要國家標(biāo)準(zhǔn)化組織高度重視標(biāo)準(zhǔn)化對智慧城市建設(shè)的引領(lǐng)作用，陸續(xù)開展了相關(guān)工作，本文對智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域的主要組織、開展的重點(diǎn)工作、取得的成就進(jìn)行了梳理，重點(diǎn)圍繞《IEC智慧城市白皮書》對智慧城市的定義、發(fā)展支柱、發(fā)展路線、主要標(biāo)準(zhǔn)和其作用進(jìn)行了介紹和分析，對國際和我國智慧城市建設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)行了展望。方法：首先梳理了開展智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織、以及英國、德國、中國等智慧城市建設(shè)較為領(lǐng)先的國家內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)化組織。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析介紹了 IEC SMB開展的智慧城市白皮書編制工作，在全球快速城鎮(zhèn)化的背景下，綜合考慮發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家面臨的不同城市化發(fā)展需求，對智慧城市的定義、支撐城市發(fā)展的四大支柱、智慧城市評價指標(biāo)、智慧城市發(fā)展路線、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及其作用、主要利益相關(guān)方及對方協(xié)調(diào)的重要性進(jìn)行了探討。在對智慧城市基本概念進(jìn)行討論后，從國際和國家兩個層面，對全球智慧城市建設(shè)及其標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)展進(jìn)行了梳理和總結(jié)，對各方工作的進(jìn)展、重點(diǎn)、成果進(jìn)行了對比分析，并由此提煉出智慧城市發(fā)展的十項重要建議。結(jié)果：智慧城市的發(fā)展目標(biāo)在于提高各類設(shè)施的利用效率、提高能源利用效率，減少溫室氣體排放，快速發(fā)展的ICT技術(shù)和正在不斷提高的數(shù)據(jù)收集、處理能力，以及新型的材料技術(shù)和能源技術(shù)，為實現(xiàn)智慧城市的發(fā)展目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。智慧城市是一個“由多個子系統(tǒng)集成的系統(tǒng)”，需要協(xié)調(diào)各個部門，實現(xiàn)各個部門的橫向和縱向貫通，才能實現(xiàn)智慧城市的總體目標(biāo)。智慧城市建設(shè)需要各利益相關(guān)方的共同參與，包括各種技術(shù)的提供商、城市管理人員、市民等。建設(shè)智慧城市不單是一個技術(shù)提供商提供技術(shù)和產(chǎn)品、城市管理者采用的過程，市民能否參與至關(guān)重要。市民不再是技術(shù)和解決方案的簡單使用者，市民需要積極參與，采取“智慧”的生活方式，參與智慧城市中的協(xié)作和互動，才能保證智慧城市建設(shè)和運(yùn)營的成功。標(biāo)準(zhǔn)對智慧城市的發(fā)展有著重要的推進(jìn)作用，表現(xiàn)在：標(biāo)準(zhǔn)可保證智慧城市的發(fā)展達(dá)到應(yīng)有的性能水平，可保證設(shè)備和技術(shù)的協(xié)調(diào)性；可促進(jìn)技術(shù)的競爭，帶動技術(shù)創(chuàng)新，惠及城市和市民；可使得技術(shù)和解決方案具有可復(fù)制性和可比較性。當(dāng)前，針對智慧城市的標(biāo)準(zhǔn)仍屬空白，智慧城市的標(biāo)準(zhǔn)化工作剛剛起步，主要工作尚停留在概念模型和體系架構(gòu)研究、利益相關(guān)方識別、用例收集、標(biāo)準(zhǔn)缺失識別、標(biāo)準(zhǔn)體系研究和路線圖編制、評價指標(biāo)的提出、術(shù)語定義等基礎(chǔ)研究方面。結(jié)論：電力供應(yīng)在智慧城市中占據(jù)非常重要的地位?？稍偕茉础㈦妱悠嚨陌l(fā)展，樓宇和家居的智能化，都與電力供應(yīng)密切相關(guān)，城市的安全也離不開電力的可靠供應(yīng)。電力部門需積極參與到智慧城市建設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)化工作中，并發(fā)揮重要的作用。在智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化方面，我國取得了很好的戰(zhàn)略地位，我國專家在IEC、ISO、JTC1和ITU-T的智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作中正在發(fā)揮著重要的作用，國內(nèi)推進(jìn)組和智慧城市產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為我國專家參與智慧城市國際標(biāo)準(zhǔn)制定奠定了堅實的基礎(chǔ)。國家電網(wǎng)公司也積極參與IEC智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作，今后將更廣泛深入地參與智慧城市國際標(biāo)準(zhǔn)研制工作。智慧城市作為現(xiàn)代城市發(fā)展的重點(diǎn)方向，近年來在全球范圍受到了廣泛重視。標(biāo)準(zhǔn)化工作對智慧城市的發(fā)展起著重要的作用，智能電網(wǎng)是智慧城市的重要組成部分，為此國家電網(wǎng)公司也正在積極參與國際、國內(nèi)智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作。文中介紹了智慧城市的基本概念，包括定義、架構(gòu)、評價指標(biāo)、利益相關(guān)方組成等；總結(jié)了IEC、ISO、ITU-T、ISO/IEC JTC1等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，中國、德國、英國、美國等國家標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)在智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化工作中取得的進(jìn)展和研究成果。文章旨在為有志參與智慧城市技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作的電力工程技術(shù)人員提供參考。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2014, 38(10): 2617-2623

入選年份：2014

電力二次系統(tǒng)安全風(fēng)險評估研究綜述

郭創(chuàng)新，陸海波，俞斌，等

摘要：目的：目前二次系統(tǒng)安全風(fēng)險評估相關(guān)方面的研究側(cè)重點(diǎn)各有不同，已有的分析手段基本是從設(shè)備和信息分別入手，而對兩者風(fēng)險融合分析和人為因素的考慮，及二次系統(tǒng)風(fēng)險對一次系統(tǒng)的作用形式研究尚少。但是，如果要全面評估二次系統(tǒng)安全風(fēng)險，以上因素缺一不可。文章從影響二次系統(tǒng)安全風(fēng)險的因素入手，分析了目前二次系統(tǒng)安全風(fēng)險評估相關(guān)的模型與方法，通過總結(jié)并評述電力二次系統(tǒng)安全風(fēng)險評估國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，指出未來的研究方向，以期為降低電力二次系統(tǒng)安全風(fēng)險整體水平提供基礎(chǔ)。方法：首先指出二次系統(tǒng)由軟件、設(shè)備和其中的交互信息共同組成，并且和控制人員直接交互。其次，分別從二次設(shè)備、信息系統(tǒng)以及人為風(fēng)險3個方面入手，具體分析了二次系統(tǒng)風(fēng)險的來源。然后，歸納了已有的二次設(shè)備領(lǐng)域、信息安全領(lǐng)域、人為風(fēng)險領(lǐng)域的可靠性研究模型和風(fēng)險評估方法。最后，通過表格形式從評估對象、模型方法、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源、輸出風(fēng)險指標(biāo)等多個方面對現(xiàn)有研究進(jìn)行了較為全面的比較。結(jié)果：二次設(shè)備、信息安全和人為風(fēng)險領(lǐng)域作為二次系統(tǒng)安全風(fēng)險的3個領(lǐng)域已有不少研究文獻(xiàn)，但涉及的各項工作尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在模型選擇、數(shù)據(jù)來源和風(fēng)險指標(biāo)方面的差別都比較大。并且該領(lǐng)域還面臨以下挑戰(zhàn)和困難：1）二次系統(tǒng)復(fù)雜性，包括組成復(fù)雜性、狀態(tài)的多樣性、網(wǎng)絡(luò)的交錯性；2）風(fēng)險因素來源多樣性，包括來自設(shè)備、信息、人因等多個方面的風(fēng)險因素；3）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不確定性，包括系統(tǒng)本身固有的隨機(jī)不確定性和技術(shù)手段不足引入的不確定性。結(jié)論：未來電力二次系統(tǒng)風(fēng)險評估的主要研究重點(diǎn)應(yīng)在以下幾個方面：1）風(fēng)險因素。二次設(shè)備、信息和人為因素這3種風(fēng)險來源需綜合評價，特別是分析這些風(fēng)險因素在事故發(fā)生及擴(kuò)大過程中產(chǎn)生的影響和作用形式，充分考慮各種因素的交互，全面評估二次系統(tǒng)整體風(fēng)險。2）數(shù)據(jù)獲取。需對二次系統(tǒng)監(jiān)控與事故記錄進(jìn)行統(tǒng)一管理，累積事故樣本，并整理歷史數(shù)據(jù)和公式化專家經(jīng)驗，同時研究在風(fēng)險基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失或不足時的風(fēng)險評估方法。3）評估模型。應(yīng)從二次系統(tǒng)的功能價值及功能失效對一次系統(tǒng)的影響出發(fā)，建立統(tǒng)一的面向功能的二次系統(tǒng)風(fēng)險評估模型和風(fēng)險指標(biāo)體系。4）風(fēng)險應(yīng)用。風(fēng)險評估結(jié)果應(yīng)為發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)脆弱點(diǎn)并評估脆弱點(diǎn)可能給系統(tǒng)帶來后果的嚴(yán)重程度，進(jìn)而提供相應(yīng)的應(yīng)對措施與改進(jìn)方法來降低風(fēng)險。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2013, 37(1): 112-118

入選年份：2014

基于可拓云理論的電能質(zhì)量綜合評估模型

李如琦，蘇浩益

摘要：目的：隨著非線性負(fù)荷的增多，電能質(zhì)量問題已表現(xiàn)得日益突出，各國都根據(jù)實際情況制定了相關(guān)的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，所制定的標(biāo)準(zhǔn)能夠評判電能質(zhì)量各單項指標(biāo)是否合格，但卻存在著一定的缺陷。電能質(zhì)量是一個多指標(biāo)的綜合體，單純的判斷某項指標(biāo)是否合格，并不能反映整體的電能質(zhì)量情況。電能質(zhì)量綜合評估過程中，存在模糊性、隨機(jī)性等因素，為了解決電能質(zhì)量綜合評估中存在不確定性因素影響評估結(jié)果的問題，提出了基于可拓云理論的電能質(zhì)量綜合評估模型。方法：充分考慮電能質(zhì)量各指標(biāo)的不確定性，全面考慮電能質(zhì)量分類等級邊界信息的隨機(jī)性和模糊性，利用云模型的不確定推理特性和可拓學(xué)中的物元理論兼具定性、定量分析的優(yōu)點(diǎn)，實現(xiàn)電能質(zhì)量的有效評定。通過層次分析法得到各指標(biāo)的主觀權(quán)重，通過熵權(quán)法和均方差法得到各指標(biāo)的客觀權(quán)重，運(yùn)用加法集成原理得到綜合權(quán)重值。根據(jù)已頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)文獻(xiàn)資料來確定各項評價指標(biāo)的分類等級邊界值，將界限值作為一個雙約束空間處理，全面考慮約束空間邊界值的隨機(jī)性和模糊性并對其進(jìn)行適度擴(kuò)展，再通過區(qū)間數(shù)與正態(tài)云模型的轉(zhuǎn)換關(guān)系式計算出電能質(zhì)量等級界限云模型的期望值、熵、超熵，得到電能質(zhì)量綜合評估標(biāo)準(zhǔn)云物元模型。計算待評物元與標(biāo)準(zhǔn)云物元模型之間的云關(guān)聯(lián)度，引入信息熵理論確定電能質(zhì)量等級。結(jié)合熵理論和云關(guān)聯(lián)系數(shù)，定義了云熵值，當(dāng)待評樣本的云熵值最大時，表明待評樣本對應(yīng)電能質(zhì)量等級的標(biāo)準(zhǔn)隸屬云的影響最均衡，最能體現(xiàn)待評樣本的性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上定義了可信度因子，使得所提出的方法在給出電能質(zhì)量綜合評估結(jié)果的同時能夠提供評估結(jié)果的可信度信息。結(jié)果：以某地5個觀測點(diǎn)的電能質(zhì)量實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用本文的方法進(jìn)行分析得到評估結(jié)果和可信度信息。分別與模糊綜合評估法、密切值法、遺傳投影尋蹤插值法進(jìn)行對比分析表明，本文所得結(jié)果與傳統(tǒng)方法的評估結(jié)果基本一致，進(jìn)一步驗證了該模型的有效性。結(jié)論：基于可拓云理論的電能質(zhì)量綜合評估模型在提高評估準(zhǔn)確性、簡化評估流程、增強(qiáng)實用價值等方面具有重要意義，使得電能質(zhì)量各項指標(biāo)權(quán)重的確定既體現(xiàn)了決策者的主觀意志又避免了隨意性，為實現(xiàn)電能質(zhì)量綜合評估提供了有力保障。全面考慮電能質(zhì)量分級界限值的隨機(jī)性和模糊性，將云模型融入到物元分析理論中，改進(jìn)物元結(jié)構(gòu)。構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)可拓云模型時，直接利用原始數(shù)據(jù)，省去了數(shù)據(jù)的歸一化處理過程，避免了可能出現(xiàn)的信息丟失。該模型可以在電力市場中電能定價機(jī)制創(chuàng)新、完善電能質(zhì)量綜合評估體系、電能交易平臺建設(shè)等方面為管理者提供決策支持。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動化, 2012, 36(1): 66-70

入選年份：2014

儲能技術(shù)在解決大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)問題中的應(yīng)用前景分析

袁小明，程時杰，文勁宇

摘要：目的：風(fēng)力發(fā)電不同于常規(guī)發(fā)電的靜態(tài)出力特性和動態(tài)出力特性給電力系統(tǒng)供電的充裕性及運(yùn)行的安全穩(wěn)定性帶來新的重大挑戰(zhàn)。本文在討論大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)存在的基本問題基礎(chǔ)上，闡述了利用儲能裝置解決大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)問題的基本思路，并就目前儲能技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用所面臨的問題及前景進(jìn)行了展望。方法：以常規(guī)火電為例，通過對風(fēng)電與常規(guī)火電在靜態(tài)出力特性及動態(tài)出力特性兩個方面的比較，得出風(fēng)電不同于常規(guī)電源的兩個完全不同的特點(diǎn)，即靜態(tài)出力的波動性和不確定性，以及動態(tài)出力的弱致穩(wěn)性和弱抗擾性。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究含大規(guī)模風(fēng)電電力系統(tǒng)在供電充裕性問題上，風(fēng)電靜態(tài)出力特性對各類型常規(guī)電源的影響；以及在運(yùn)行穩(wěn)定問題上，風(fēng)電動態(tài)出力特性對相位/頻率以及電壓水平的影響。針對以上兩個核心問題，基于儲能對功率和能量的遷移能力以及其不同時間尺度的靈活響應(yīng)特性，探究利用儲能技術(shù)解決大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)問題的新思路。結(jié)果：儲能的應(yīng)用可使原本剛性連接的電力系統(tǒng)變得柔性起來，為大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)帶來的供電充裕性和運(yùn)行穩(wěn)定性問題的解決提供一條新的思路。儲能作為一種可調(diào)度資源是解決風(fēng)電波動性和不確定性問題對系統(tǒng)影響的途徑之一。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)增加了系統(tǒng)對調(diào)頻及負(fù)荷跟蹤備用的需求，要求儲能的充放電周期在分鐘至小時級，適用的儲能技術(shù)包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池、鋰離子電池等儲能形式。同時，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)也增加了系統(tǒng)中基荷機(jī)組組合的挑戰(zhàn)，將要求儲能的充放電周期在小時至日級，適用的儲能技術(shù)包括鈉硫電池、液流電池、抽水蓄能、壓縮空氣蓄能、熱能儲能等儲能形式。儲能作為一種輔助致穩(wěn)資源也是解決風(fēng)電弱致穩(wěn)性和弱抗擾性對系統(tǒng)影響的途徑之一。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)使系統(tǒng)包括風(fēng)電本身的運(yùn)行穩(wěn)定性面臨著新的挑戰(zhàn)，要求儲能的充放電周期在數(shù)十毫秒級至分鐘級，適用的儲能技術(shù)包括超級電容器、飛輪儲能、超導(dǎo)儲能等儲能形式。并且風(fēng)電機(jī)組“穿越”大擾動，同樣為儲能應(yīng)用提供良好的機(jī)遇。采用儲能解決風(fēng)電弱致穩(wěn)性和弱抗擾性對系統(tǒng)的影響時，原則上應(yīng)在風(fēng)電場或風(fēng)電場群等較小范圍內(nèi)規(guī)劃。但對于由風(fēng)電的影響而導(dǎo)致的系統(tǒng)頻率穩(wěn)定問題及同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)定問題，可考慮在更大范圍內(nèi)規(guī)劃。文中給出在風(fēng)電場處安裝儲能改善電網(wǎng)及風(fēng)電的擾動響應(yīng)特性以提高風(fēng)電的抗擾性和致穩(wěn)性的示例。結(jié)論：總體而言，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)為儲能在電力系統(tǒng)中的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了新的機(jī)遇。包括儲能在內(nèi)的各種技術(shù)手段可用于解決風(fēng)電并網(wǎng)引發(fā)的各種問題。目前還不明確是否存在儲能在解決某些問題上的不可替代性。長遠(yuǎn)來看，風(fēng)電在電網(wǎng)中的滲透率能夠達(dá)到什么水平最終取決于風(fēng)電出力與負(fù)荷的相關(guān)性及降低電網(wǎng)中常規(guī)發(fā)電機(jī)組出力的能力。在儲能的規(guī)?；瘧?yīng)用之前，必存在常規(guī)發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量過大及過度限制風(fēng)電出力的問題。在風(fēng)電滲透率達(dá)到什么水平時儲能才會成為最為經(jīng)濟(jì)的解決措施目前尚不存在簡單的答案。儲能的規(guī)?；瘧?yīng)用將最終取決于2個關(guān)鍵因素：儲能的各種功能對于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)價值的量化；儲能技術(shù)本身可靠性的提高及成本的降低。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動化, 2013, 37(1): 14-18

入選年份：2014

從智能電網(wǎng)到能源互聯(lián)網(wǎng)：基本概念與研究框架

董朝陽，趙俊華，文福拴，等

摘要：目的：以化石能源集中式利用為特征的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展模式正在逐步發(fā)生變革，而以新能源技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的第三次工業(yè)革命正在興起。作為第三次工業(yè)革命的核心技術(shù)，能源互聯(lián)網(wǎng)力圖結(jié)合可再生能源技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，推動分布式可再生能源的大規(guī)模利用與分享，促進(jìn)電力、交通、天然氣等多種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的相互融合，最終實現(xiàn)改變能源利用模式，推動經(jīng)濟(jì)與社會可持續(xù)發(fā)展的目的。本文的主要目的是對能源互聯(lián)網(wǎng)的概念、理論與實現(xiàn)進(jìn)行初步的探討，并針對能源互聯(lián)網(wǎng)的研究提出了作者的一些建議。方法：本文主要圍繞著“能源互聯(lián)網(wǎng)的基本概念、架構(gòu)及組成”“廣域內(nèi)分布式設(shè)備的協(xié)調(diào)與控制”“電力系統(tǒng)與天然氣網(wǎng)絡(luò)的融合”“電力系統(tǒng)與電氣化交通系統(tǒng)的融合”“能源互聯(lián)網(wǎng)的信息物理建模及安全性”等幾個核心問題進(jìn)行討論。對每一個問題，本文首先簡單介紹若干相關(guān)文獻(xiàn)的內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上針對該問題進(jìn)一步詳細(xì)討論，最后提出作者針對該問題的一些研究思路。結(jié)果：本文首先基于里夫金提出的能源互聯(lián)網(wǎng)愿景，給出了能源互聯(lián)網(wǎng)的初步定義：能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為核心，以互聯(lián)網(wǎng)及其他前沿信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以分布式可再生能源為主要一次能源，與天然氣網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)等其他系統(tǒng)緊密耦合而形成的復(fù)雜多網(wǎng)流系統(tǒng)。隨后，分析了能源互聯(lián)網(wǎng)的主要組成部分及其相互關(guān)系。最后，簡單總結(jié)了能源互聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的聯(lián)系與區(qū)別。為了平抑可再生能源的間歇性，儲能與可控負(fù)荷等分布式設(shè)備的接入將是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要研究內(nèi)容。本文對分布式設(shè)備接入電力系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡單總結(jié)，指出能源互聯(lián)網(wǎng)研究更應(yīng)著眼于廣域內(nèi)海量分布式設(shè)備間的信息交互與協(xié)調(diào)?？紤]到能源互聯(lián)網(wǎng)中分布式設(shè)備的協(xié)調(diào)在數(shù)學(xué)上是一個高維度的非線性優(yōu)化問題，探討了分層優(yōu)化與分布式優(yōu)化兩種可能的求解策略。而對于負(fù)荷側(cè)控制，重點(diǎn)探討了如何實現(xiàn)非中斷性的負(fù)荷控制，以最小化對用戶舒適度和便利度的影響。最后，從物理與信息兩個層面，探討了分布式設(shè)備的“即插即用”問題。未來的能源互聯(lián)網(wǎng)中，天然氣網(wǎng)絡(luò)與電力系統(tǒng)可能高度耦合。首先簡單介紹了電力與天然氣網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同規(guī)劃研究，并指出了該領(lǐng)域中值得重點(diǎn)關(guān)注的3個問題。隨后，介紹了以能源中心（energy hub）和耦合矩陣（coupling matrix）為理論基礎(chǔ)的電力與天然氣網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)運(yùn)行問題。最后，簡單探討了將電力與天然氣網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)運(yùn)行問題進(jìn)一步擴(kuò)展為多能源網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)運(yùn)行問題的研究思路。以電動汽車為紐帶，電力系統(tǒng)與交通系統(tǒng)的耦合程度在未來將不斷加深。首先對電動汽車接入電力系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，列舉了電動汽車接入對電力系統(tǒng)的影響分析、計及電動汽車的電力系統(tǒng)調(diào)度與控制方法、以及電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃等三個問題的重要參考文獻(xiàn)。隨后，從運(yùn)行與規(guī)劃兩個層面，對于電力系統(tǒng)與電動交通系統(tǒng)的協(xié)調(diào)研究進(jìn)行了展望。前沿信息技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)將發(fā)揮不可替代的作用。首先，從完整性、準(zhǔn)確性和及時性3個方面，簡單探討了如何評估信息系統(tǒng)所提供的信息的質(zhì)量。隨后，分3個方面對于能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)信息與物理系統(tǒng)的交互研究給出了作者的一些觀點(diǎn)。隨著信息系統(tǒng)與一次系統(tǒng)融合的加深，能源互聯(lián)網(wǎng)的信息安全問題將逐漸凸顯。本文首先對信息物理安全問題進(jìn)行了簡單介紹。隨后給出了若干重要的參考文獻(xiàn)，對智能電網(wǎng)的信息物理安全問題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。最后，指出了該領(lǐng)域值得重點(diǎn)研究的五個問題。結(jié)論能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為核心，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新能源發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合了交通、天然氣等系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜多網(wǎng)流系統(tǒng)。建立能源互聯(lián)網(wǎng)的主要目標(biāo)是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動由集中式化石能源利用向分布式可再生能源利用的轉(zhuǎn)變。能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心目的是利用互聯(lián)網(wǎng)及其他前沿信息技術(shù)，促進(jìn)以電力系統(tǒng)為核心的大能源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備的信息交互，實現(xiàn)能源生產(chǎn)與消耗的實時平衡。為了實現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉吹姆€(wěn)定利用，海量分布式設(shè)備的廣域協(xié)調(diào)和即插即用將是能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。電動汽車作為電氣化交通系統(tǒng)的核心，可以同時充當(dāng)儲能設(shè)備以平抑可再生能源波動，將在能源互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。隨著頁巖氣開采技術(shù)的進(jìn)步和電轉(zhuǎn)氣技術(shù)的出現(xiàn)，電力網(wǎng)絡(luò)與天然氣網(wǎng)絡(luò)之間的能量流動將由單向變?yōu)殡p向；通過電力與天然氣網(wǎng)絡(luò)的融合，有望真正實現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模存儲。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動化, 2014, 38(15): 42746

入選年份：2014

實時平抑風(fēng)電場功率波動的電池儲能系統(tǒng)優(yōu)化控制方法

洪海生，江全元，嚴(yán)玉婷

摘要：目的：風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，在世界范圍內(nèi)得到快速的發(fā)展。然而由于風(fēng)速的隨機(jī)波動性，輸出電能具有波動性和不確定性，會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，嚴(yán)重時將引發(fā)大規(guī)模惡性事故，這在一定程度上制約了風(fēng)電的快速發(fā)展。儲能作為一種平抑風(fēng)電功率波動的有效手段，受到越來越多的重視。本文提出了一種基于模型預(yù)測控制（Model Predictive Control，MPC）的實時平抑風(fēng)電場功率波動的電池儲能系統(tǒng)（Battery Energy Storage System，BESS）優(yōu)化控制方法。方法：該方法以未來一個控制時段使用的儲能出力最小為目標(biāo)，利用滾動時域控制策略實現(xiàn)實時控制，增強(qiáng)應(yīng)對各種擾動和不確定性的能力?？紤]兩個時間尺度（1 min與30 min）的功率波動約束、儲能最大功率約束以及儲能容量約束。當(dāng)合成輸出功率不滿足功率波動約束時，采用約束軟化調(diào)整技術(shù)，兼顧期望目標(biāo)，以獲得滿意的優(yōu)化結(jié)果；然后實現(xiàn)了基于區(qū)間削減技術(shù)的主動式儲能容量反饋控制，避免了BESS的過充或過放；同時考慮減小合成輸出功率的粗糙度，自適應(yīng)地調(diào)整粗糙度懲罰因子，進(jìn)一步平滑了輸出。結(jié)果：本文通過算例分析對本控制方法與傳統(tǒng)的一階濾波控制，以及加入變化率限制環(huán)節(jié)的一階濾波控制方法在最大儲能功率和儲能使用量等方面進(jìn)行了比較。最后，在 MATLAB中進(jìn)行了仿真，驗證了本方法的效果。1）對于相同的波動平抑指標(biāo)，與一階低通濾波以及加斜率限制器的低通濾波相比，本方法所需要的儲能最大功率和容量都較小。2）對于兩個尺度的波動劇烈的原始風(fēng)電功率；經(jīng)過平抑后，合成輸出功率兩個時間尺度的波動均滿足本文設(shè)定的兩個時間尺度的功率波動平抑指標(biāo)。3）考慮荷電狀態(tài)（SOC）對BESS進(jìn)行額外地充放電，將有效減少由于儲能容量過低導(dǎo)致平抑波動控制失效的情況，保證有足夠的儲能應(yīng)對突發(fā)狀況。當(dāng)SOC大于70%或小于30%時，能量反饋發(fā)生作用，提高了合成輸出水平，從而可對 BESS少充電或者多放電通過主動式能量反饋，可以盡量將SOC保持在充放安全區(qū)間[20%，80%]之內(nèi)。4）當(dāng)風(fēng)電功率急劇上升，不含自適應(yīng)粗糙度懲罰的平抑波動控制算法為減小儲能容量，大部分時間以允許的最大值輸出，從而落入了能量反饋的死區(qū)。考慮自適應(yīng)粗糙度懲罰以后，除了降低合成輸出的粗糙度從而進(jìn)一步平滑合成輸出外，對死區(qū)也有一定的改善作用，SOC處于[20%，80%]的百分比也有一定的提高。結(jié)論：本文提出了一種基于模型預(yù)測控制的應(yīng)用于平抑風(fēng)電功率波動的電池儲能系統(tǒng)優(yōu)化控制方法。算例分析表明該算法能夠有效地平抑風(fēng)電功率波動，有利于與風(fēng)電場相連電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，為風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)創(chuàng)造更好的環(huán)境。通過約束軟化技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制，同時實現(xiàn)了主動式儲能容量反饋控制，避免了電池儲能系統(tǒng)的過充或過放。另外對粗糙度懲罰因子的自適應(yīng)調(diào)整，進(jìn)一步平滑了輸出，從而在滿足波動平抑指標(biāo)的同時，提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。該預(yù)測控制算法簡單，在線計算量小，具有較好的應(yīng)用前景。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動化, 2013, 37(1): 103-109

入選年份：2014

電磁兼容與電磁防護(hù)相關(guān)研究進(jìn)展

劉尚合，劉衛(wèi)東

摘要：目的：日益復(fù)雜的電磁環(huán)境對電磁兼容與電磁防護(hù)研究工作提出了更高要求。從內(nèi)涵和外延上看，電磁兼容與電磁防護(hù)是一個有機(jī)的整體，其研究重點(diǎn)都是電磁環(huán)境對設(shè)備或系統(tǒng)的作用機(jī)理、能量耦合途徑等，目的都是為了保障設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)定電磁環(huán)境中的生存能力和運(yùn)行能力。為更好把握電磁兼容與電磁防護(hù)研究的總體發(fā)展趨勢和研究熱點(diǎn)，本文對國內(nèi)外開展的相關(guān)研究工作進(jìn)行了歸納概述。方法：圍繞形成電磁干擾或電磁危害的3個基本要素：電磁干擾源、電磁能量耦合途徑和敏感對象，結(jié)合國內(nèi)外近期開展的、具有代表性的相關(guān)研究工作，重點(diǎn)從仿真建模、實驗測試、防護(hù)對策等角度進(jìn)行分析和歸納總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，對電磁兼容與電磁防護(hù)相關(guān)研究領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，指出該領(lǐng)域需關(guān)注的研究熱點(diǎn)。結(jié)果：1）隨著電子系統(tǒng)的集成度和復(fù)雜度越來越高，電磁敏感度有所提高；同時，電磁干擾的覆蓋頻段越來越寬，電磁輻射源的功率越來越大。因此，在電磁干擾發(fā)射和電磁敏感度建模預(yù)測，以及電磁能量耦合規(guī)律研究等方面，亟待從器件級、設(shè)備級向更大規(guī)模的系統(tǒng)級拓展，并在提高模型準(zhǔn)確性、降低模型復(fù)雜度以及擴(kuò)展模型適用頻率范圍等方面加強(qiáng)研究。2）電磁干擾源不僅會引發(fā)電磁敏感對象的電磁兼容問題，往往還存在其他危害形式，比如靜電放電等電磁危害源對電子器件或集成電路所產(chǎn)生的潛在性失效，對電爆裝置等易燃易爆危險品所引發(fā)的燃爆事故等。因此，借助多物理場聯(lián)合分析和建模技術(shù)將電磁效應(yīng)、熱力學(xué)效應(yīng)等多種電磁環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行綜合考慮值得關(guān)注。3）基于電磁干擾測試和信號處理技術(shù)，研究快速、準(zhǔn)確、智能化的電磁干擾排查技術(shù)，有利于在大型復(fù)雜系統(tǒng)中對多個不同類型的電磁干擾源進(jìn)行分離、分類和定位，實現(xiàn)電磁兼容問題的快速診斷。4）在電磁防護(hù)方面，研究系統(tǒng)級電磁能量主要耦合途徑的分析和確定方法，有針對性的采取防護(hù)加固措施，并推進(jìn)電磁防護(hù)新技術(shù)、新材料、新器件的開發(fā)和工程化應(yīng)用等已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而在對電磁防護(hù)材料和防護(hù)器件的防護(hù)性能進(jìn)行實驗評估時，其在電磁脈沖作用下的測試和評估方法還有待加強(qiáng)研究和完善。結(jié)論：日益復(fù)雜的電磁環(huán)境、高度集成的電子設(shè)備及系統(tǒng)對電磁兼容與電磁防護(hù)研究提出了更高要求，其總體發(fā)展趨勢和關(guān)注熱點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）大力開展電磁環(huán)境效應(yīng)研究，提升設(shè)備、系統(tǒng)和系統(tǒng)間的電磁兼容水平及其在強(qiáng)電磁場環(huán)境下的電磁防護(hù)能力；2）積極開發(fā)大型復(fù)雜系統(tǒng)電磁仿真軟件，加強(qiáng)重視設(shè)備級、系統(tǒng)級電磁兼容與電磁防護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累和數(shù)據(jù)庫的研究開發(fā)；3）在器件級、設(shè)備級和系統(tǒng)級 3個層次上對電磁兼容與電磁防護(hù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)、前沿技術(shù)開展研究工作；4）加強(qiáng)學(xué)科交叉基礎(chǔ)研究，通過學(xué)科之間交叉融合形成新理論、新原理、新方法，并在新原理新技術(shù)研究的基礎(chǔ)上形成電路、系統(tǒng)、空間三位一體的電磁兼容與電磁防護(hù)體系。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2014, 40(6): 1605-1613

入選年份：2014

獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計方法

郭力，劉文建，焦冰琦，等

摘要：目的：隨著分布式發(fā)電和微網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)日趨成為解決偏遠(yuǎn)、海島地區(qū)供電的有效手段。為了指導(dǎo)獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，需要對其優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計方法開展研究。本文針對風(fēng)光柴蓄獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)，提出了考慮多臺柴油發(fā)電機(jī)的組合開機(jī)方式、儲能電池與柴油發(fā)電機(jī)之間的協(xié)調(diào)控制策略、系統(tǒng)備用容量問題在內(nèi)的多目標(biāo)優(yōu)化規(guī)劃模型，可開展不同目標(biāo)組合和控制策略下的分布式發(fā)電單元、儲能電池的類型和裝機(jī)容量的配置計算。方法：本文圍繞包含柴油發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和鉛酸蓄電池的獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)的容量配置問題，提出了包含微網(wǎng)全壽命周期內(nèi)的總成本現(xiàn)值、負(fù)荷容量缺失率和污染物排放的多目標(biāo)優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計模型。該模型采用硬充電和平滑功率兩種典型的運(yùn)行策略，并考慮了多臺柴油發(fā)電機(jī)的組合開機(jī)方式，以及儲能電池與柴油發(fā)電機(jī)之間協(xié)調(diào)控制問題。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，分別利用負(fù)荷、風(fēng)機(jī)及光伏的備用容量系數(shù)計算系統(tǒng)的運(yùn)行備用容量，并對考慮備用容量后的凈負(fù)荷進(jìn)行全壽命周期準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)仿真。在優(yōu)化變量上，同時選取設(shè)備類型和裝機(jī)容量開展優(yōu)化計算。在求解算法上，采用基于NSGA-II的多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行計算，該算法能夠利用Pareto分層排序操作來比較種群中個體的優(yōu)劣，并通過迭代計算得到Pareto最優(yōu)邊界。結(jié)果：首先，以全壽命周期經(jīng)濟(jì)現(xiàn)值和排放水平作為雙優(yōu)化目標(biāo)時，從優(yōu)化結(jié)果可以看出：1）由于將負(fù)荷容量缺失率作為約束條件，所有優(yōu)化配置的負(fù)荷容量缺失率均不高于設(shè)定值0.01。2）減少污染物排放需要減少柴油發(fā)電機(jī)的開機(jī)時間，為此需要安裝更多的可再生能源發(fā)電和儲能電池，將造成整個系統(tǒng)成本和浪費(fèi)能量的上升。3）在硬充電策略下，由于允許蓄電池作為主電源運(yùn)行，提高可再生能源發(fā)電比例可大幅度減少柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行時間，從而顯著減少污染排放物。4）在平滑功率策略下，由于柴油發(fā)電機(jī)始終是主電源，即使配置較多可再生能源發(fā)電單元，也不能大幅度減少柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行時間。其次，以全壽命周期經(jīng)濟(jì)現(xiàn)值和負(fù)荷容量缺電率作為雙優(yōu)化目標(biāo)時，從優(yōu)化結(jié)果可以看出：1）為了追求更小的成本現(xiàn)值，部分結(jié)果的負(fù)荷容量缺電率大于 0.01。2）減小負(fù)荷容量缺失率意味著配置更多的可再生能源發(fā)電或延長柴油發(fā)電機(jī)的開機(jī)時間，均會導(dǎo)致系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性變差。3）相比硬充電策略，平滑功率策路下，柴油發(fā)電機(jī)始終是主電源，燃油消耗量較大，因此系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)值相對較高。最后，從硬充電策略下，選擇全壽命周期經(jīng)濟(jì)現(xiàn)值和排放水平雙優(yōu)化目標(biāo)，以及不同蓄電池充電上限值時的計算結(jié)果可以看出：減少蓄電池充電上限值，可以減少柴油發(fā)電機(jī)的燃油消耗量和棄能量，從而減少系統(tǒng)成本。結(jié)論：應(yīng)用本文提出的獨(dú)立微網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計方法，開展了不同目標(biāo)組合和控制策略下的分布式發(fā)電單元、儲能電池的類型和裝機(jī)容量配置研究。研究結(jié)果表明：1）經(jīng)濟(jì)現(xiàn)值與污染物排放是兩個相矛盾的目標(biāo)，經(jīng)濟(jì)現(xiàn)值與負(fù)荷容量缺失率也是兩個相矛盾的目標(biāo)，最優(yōu)配置方案的選擇必須權(quán)衡經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境性與可靠性三者之間的關(guān)系。2）獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)分布式發(fā)電單元和儲能電池的配置方案、控制策略和控制參數(shù)的選取，取決于當(dāng)?shù)氐目稍偕茉促Y源條件、負(fù)荷等因素的影響，需要根據(jù)實際目標(biāo)需求進(jìn)行優(yōu)化配置。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報, 2014, 34(4): 524-536

入選年份：2014

智能電網(wǎng)運(yùn)行充裕性的研究框架：要素與模型

薛禹勝，謝東亮，薛峰，等

摘要：目的：電力系統(tǒng)的充裕性與安全穩(wěn)定性聯(lián)系緊密，但研究卻相互隔離。未來電網(wǎng)的充裕性因大規(guī)模接納具有強(qiáng)間歇及隨機(jī)出力特性的可再生能源而受到挑戰(zhàn)。本文旨在以廣義阻塞和廣義可靠性視角重新認(rèn)識電力系統(tǒng)充裕性，厘清其內(nèi)涵，及其與安全穩(wěn)定性的關(guān)系，擴(kuò)充其概念體系，建立適用于描述智能電網(wǎng)充裕性分析與控制問題的框架及優(yōu)化模型，為在更全面的分析平臺上求取更佳的解決方案鋪平道路。方法：電力系統(tǒng)運(yùn)行充裕性的研究與安全性研究都屬于廣義阻塞研究的范疇，兩者在功率平衡本質(zhì)、不確定性、分析目標(biāo)、模型、手段等方面的相似性應(yīng)予重視和充分利用，充分吸收后者在包括風(fēng)險價值化、預(yù)防與緊急控制解耦與協(xié)調(diào)等方面的研究成果，共同擴(kuò)展系統(tǒng)的可觀性和可控性，推進(jìn)對一次能源、發(fā)-輸-用電、市場競爭和環(huán)境交互關(guān)系的研究。但必須明確充裕性研究所面臨的新問題，利用分級庫、合約市場等概念實現(xiàn)發(fā)、需側(cè)一體化充?？刂?，在多時間尺度上逐級降低風(fēng)險。結(jié)果：1）充裕性與安全性：電力系統(tǒng)的可靠性分為在本質(zhì)上關(guān)聯(lián)的充裕性與安全性兩個方面。兩者的數(shù)學(xué)模型包含著同樣的變量與參數(shù)；安全性分析的故障集與充裕性分析的事件集互相重疊；改善其中一方的控制措施會影響另一方面，甚至有相反的效果。因此，必須在掌握兩者機(jī)理與優(yōu)化的基礎(chǔ)上，考慮其協(xié)調(diào)問題。2）裝機(jī)充裕性與運(yùn)行充裕性：發(fā)電充裕性包括裝機(jī)容量充裕性和運(yùn)行充裕性兩方面。大時間尺度的裝機(jī)不足，會傳導(dǎo)到較小尺度的日常運(yùn)行，最終在充裕性事件中觸發(fā)功率失衡。3）充裕性問題的突顯：1）電力需求將在未來較長一段時間內(nèi)保持較快的增長，電力的充足供應(yīng)仍面臨壓力。2）風(fēng)能、太陽能等間歇性可再生能源（RES）發(fā)電的大規(guī)模接入，給電力系統(tǒng)運(yùn)行充裕性控制引入更大的不確定性。3）越發(fā)豐富的需求側(cè)措施增加了充裕性控制可用的資源，但也增加了優(yōu)化的復(fù)雜性。4）市場改革、RES入網(wǎng)和用電模式變化的趨勢使電力系統(tǒng)的運(yùn)行越來越接近其極限，傳統(tǒng)的充裕性分析方法已經(jīng)不可能滿足智能電網(wǎng)發(fā)展的要求。充裕性問題的框架模型：1）提出了電力市場條件下發(fā)用電相對充裕性的分析與控制框架。2）分析了發(fā)、用、儲各環(huán)節(jié)的控制措施的特性，強(qiáng)調(diào)作為傳統(tǒng)措施的發(fā)電側(cè)備用容量（RCGS）需要重視其動態(tài)約束，非傳統(tǒng)措施的需求側(cè)備用容量（RCDS）需要合約市場的支撐，日益成熟的儲能系統(tǒng)則是極有前途的旋轉(zhuǎn)/瞬時備用。3）按照所處物理狀態(tài)與立刻可增出力狀態(tài)之間的差距，將備用容量分為在建（年級）、阻塞/檢修（月級）、就緒（日級）、冷備用（小時級）、熱備用（分級）、旋轉(zhuǎn)/瞬間備用（秒級）等時間尺度的備用，用于應(yīng)對不同類型的充裕性事件。4）將運(yùn)行充裕性控制決策優(yōu)化劃分為在市場上獲取備用容量控制權(quán)的合約決策優(yōu)化、以及對已經(jīng)簽約的備用容量實施控制的執(zhí)行決策優(yōu)化。5）按控制時機(jī)，將充裕性控制區(qū)分為預(yù)防控制、緊急控制、校正控制，將多道防線概念從安全性拓展到可靠性范疇。充裕性控制決策優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型：1）分別為合約決策與執(zhí)行決策構(gòu)建了優(yōu)化模型，討論兩者在目標(biāo)函數(shù)、決策變量、優(yōu)化空間、約束條件等方面的差異與聯(lián)系。2）強(qiáng)調(diào)應(yīng)通過風(fēng)險概念來協(xié)調(diào)充裕性與經(jīng)濟(jì)性。結(jié)論：可再生能源發(fā)電因其間隙性強(qiáng)、預(yù)測精度低、可控性弱等特點(diǎn)，必然導(dǎo)致嚴(yán)重的電力運(yùn)行充裕性問題，當(dāng)前的決策方法難以應(yīng)對。應(yīng)首先擴(kuò)大系統(tǒng)的可觀性至一次能源的概率預(yù)報和事件預(yù)警，提高系統(tǒng)的可控性以覆蓋需求側(cè)容量、儲能及其它多時間尺度的各類備用容量；從技術(shù)角度建立采用風(fēng)險型可行性判據(jù)、包括各時間尺度備用容量在運(yùn)行全過程中的優(yōu)化；從經(jīng)濟(jì)角度建立備用合約市場以購入需求側(cè)容量，并實現(xiàn)其與現(xiàn)有市場機(jī)制以及調(diào)度執(zhí)行期優(yōu)化的協(xié)調(diào)。為此，充分借鑒電力安全穩(wěn)定性的研究成果，針對控制手段多時間尺度的特點(diǎn)，建立了充裕性問題的框架模型和優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。該模型有助于充裕性分析與決策水平實現(xiàn)從確定型向風(fēng)險型、從孤立到協(xié)調(diào)、從離線到在線的提升。系列文章的后兩篇還將從問題的難點(diǎn)、思路以及求解方法等方面，對新充裕性問題進(jìn)行深入闡述。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動化, 2014, 38(10): 42744

入選年份：2014

關(guān)于分布式發(fā)電保護(hù)與微網(wǎng)保護(hù)的思考

趙上林，吳在軍，胡敏強(qiáng)，等

摘要：目的：分布式電源（Distributed Generation，DG）與微網(wǎng)（Microgrid，MG）接入配電網(wǎng)后，傳統(tǒng)配電網(wǎng)輻射供電、單向潮流特性不復(fù)存在，遵循時序配合的段式電流保護(hù)不再有效。本文從研究對象與研究方法兩個角度，宏觀分析分布式發(fā)電保護(hù)和微網(wǎng)保護(hù)的策略。方法：根據(jù)配電自動化實現(xiàn)方式，將中低壓配電網(wǎng)保護(hù)分成3種典型模式：1）沒有實現(xiàn)配電自動化的配電網(wǎng)，保護(hù)方案通常為段式電流保護(hù)，依靠熔斷器、斷路器等保護(hù)設(shè)備實現(xiàn)故障隔離。2）采用重合器模式實現(xiàn)配電自動化的配電網(wǎng)，依靠重合器、分段器、重合分段器等自動開關(guān)設(shè)備相互配合實現(xiàn)故障定位與隔離。3）采用饋線終端單元模式實現(xiàn)配電自動化的配電網(wǎng)，以通信為基礎(chǔ)，依靠斷路器、饋線終端單元與主站系統(tǒng)實現(xiàn)故障定位與隔離。針對上述配電網(wǎng)保護(hù)3種典型模式，根據(jù)選擇性原則，分析DG與MG接入對傳統(tǒng)配電網(wǎng)保護(hù)的影響，可知3個或多個保護(hù)設(shè)備間的配合關(guān)系均可以從兩個保護(hù)設(shè)備間的配合關(guān)系推出，即僅需考慮B下游段故障、AB段故障與A上游段故障3種情形下的保護(hù)配合關(guān)系。以此抽象的模型，分析DG和MG的保護(hù)策略。結(jié)果：分布式發(fā)電保護(hù)策略可以從兩個角度設(shè)計：一是盡可能減小DG接入對配電網(wǎng)保護(hù)的影響，原有配電網(wǎng)保護(hù)方案不做調(diào)整；二是發(fā)展新的配電網(wǎng)保護(hù)方案以應(yīng)對DG接入。具體而言，DG保護(hù)策略可以分為：1）配電網(wǎng)故障時，DG立即退出，傳統(tǒng)配電網(wǎng)的保護(hù)不受任何影響；2）限制DG的容量與接入位置，配電網(wǎng)不做任何調(diào)整；3）引入故障限流器等故障電流限制手段，使故障時DG的影響降低，配電網(wǎng)不做任何調(diào)整；4）網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)，保護(hù)依賴于通信，配電網(wǎng)需做調(diào)整。從工程角度看，故障發(fā)生時，DG迅速離網(wǎng)，技術(shù)實現(xiàn)簡單方便、可靠性高。但即便如此，仍需視具體要求考慮原有保護(hù)設(shè)備如何整定，盡量縮小被隔離故障區(qū)域。微網(wǎng)保護(hù)策略設(shè)計需考慮并網(wǎng)與離網(wǎng)兩種運(yùn)行方式下短路電流的差異。根據(jù)是否依賴通信，交流微網(wǎng)的保護(hù)策略可分依賴通信與不依賴通信兩類。借鑒變電站3/2斷路器接線結(jié)構(gòu)，設(shè)計如圖2所示的交流微網(wǎng)拓?fù)?，斷路器集中在一處?gòu)成開關(guān)站，帶DG與負(fù)荷的線路作為元件接入某串。微網(wǎng)配置差動保護(hù)，某個元件發(fā)生故障時，差動保護(hù)可迅速切除故障元件。由于開關(guān)站的保護(hù)設(shè)備集中在一起，差動保護(hù)可不依賴于通信實現(xiàn)。以數(shù)字通信為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)化微網(wǎng)保護(hù)，是典型的依賴于通信的交流微網(wǎng)保護(hù)策略，其利用多點(diǎn)的電流電壓信息進(jìn)行綜合分析判斷，實現(xiàn)微網(wǎng)故障判斷與切除。網(wǎng)絡(luò)化微網(wǎng)保護(hù)的技術(shù)挑戰(zhàn)在于：有效的保護(hù)算法、快速可靠的通信網(wǎng)絡(luò)、多點(diǎn)電流電壓信息的同步。在合適區(qū)域構(gòu)建小規(guī)模低壓直流微網(wǎng)具有經(jīng)濟(jì)性與高效率優(yōu)勢。典型低壓直流微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。由于規(guī)模較小，不會出現(xiàn)如交流微網(wǎng)中DG臨近負(fù)荷的情形，即圖3中出現(xiàn)DG在P4～P6下游的情況。因此，直流微網(wǎng)保護(hù)將大大簡化，其關(guān)鍵技術(shù)問題在于：1）P4～P6下游故障時，P4～P6的準(zhǔn)確動作及與P1～P3的保護(hù)配合；2）直流干線故障時，P1～P3的準(zhǔn)確動作；3）儲能單元線路故障時，P2的準(zhǔn)確動作及與P1）P3的配合；4）接地故障時，不同接地系統(tǒng)時的故障鑒別。DG和MG對大電網(wǎng)的接入方式影響DG保護(hù)和MG保護(hù)的配置。圖4為建議的一種DG與MG入方式。對于接入高壓配電網(wǎng)的大容量DG，將其視為傳統(tǒng)高壓配電網(wǎng)中的電源，保護(hù)也與傳統(tǒng)相同；對于零散地接入中低壓配電網(wǎng)中的小容量 DG，優(yōu)先采用故障時DG退出運(yùn)行的保護(hù)策略，在不影響配電網(wǎng)保護(hù)可靠性的前提下，可采用限制DG容量、接入位置和短路電流大小的方式來實現(xiàn)故障時DG可不立即退出的保護(hù)策略；對于只接入中低壓配電網(wǎng)的MG，配電網(wǎng)或MG內(nèi)發(fā)生故障時，MG先行脫網(wǎng)，MG內(nèi)部的保護(hù)在滿足性能要求的情況下自由配置，待故障排除后，微網(wǎng)再并網(wǎng)。結(jié)論：DG和MG保護(hù)策略設(shè)計可從兩個角度考慮：一是限制DG和MG接入對配電網(wǎng)的影響，從而不改變配電網(wǎng)原有保護(hù)的配置；二是發(fā)展新的保護(hù)方案，以應(yīng)對DG和MG接入對配電網(wǎng)的影響。構(gòu)造微網(wǎng)開關(guān)站，易于實現(xiàn)不依賴于通信的交流微網(wǎng)差動保護(hù)，是一種可行的交流微網(wǎng)工程方案。小規(guī)模低壓直流微網(wǎng)具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，是未來發(fā)展方向之一。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動化, 2010, 34(1): 73-77

入選年份：2015

具備應(yīng)對過負(fù)荷能力的距離保護(hù)原理

柳煥章，周澤昕，王德林，等

摘要：目的：距離保護(hù)作為超/特高壓輸電線路最重要的后備保護(hù)在國內(nèi)外線路保護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用，國外發(fā)生的多次大面積停電事故中，線路過負(fù)荷造成距離保護(hù)誤動作對事故擴(kuò)大起到了推波助瀾的作用。目前采取增加負(fù)荷限制線的方法無法有效防止過負(fù)荷情況下的保護(hù)誤動。針對此問題，通過在電壓平面尋找過負(fù)荷與故障的特征差異，提出故障與過負(fù)荷識別判據(jù)，過負(fù)荷情況下閉鎖距離保護(hù)，故障時開放距離保護(hù)，旨在有效解決距離保護(hù)在過負(fù)荷情況下的誤動問題，同時提高距離保護(hù)的耐過渡電阻能力。方法：首先比較了過負(fù)荷與故障在阻抗平面和電壓平面的特征，在阻抗平面上過負(fù)荷與故障存在混疊區(qū)，不易區(qū)分。提出了兩種基于電壓平面的過負(fù)荷與故障識別原理：（1）基于相補(bǔ)償電壓相位與正序電壓補(bǔ)償相位關(guān)系的過負(fù)荷與故障識別原理，過負(fù)荷時，二者相位相同，故障時，相補(bǔ)償電壓相位滯后于正序電壓補(bǔ)償相位，實現(xiàn)了過負(fù)荷與故障的準(zhǔn)確區(qū)分。（2）根據(jù)過負(fù)荷與故障時保護(hù)安裝處電壓余弦分量Ucosφ的顯著特征差異，過負(fù)荷時，Ucosφ大于0.707 pu，相間故障時，Ucosφ小于0.05 pu，提出了基于Ucosφ的故障與過負(fù)荷識別判據(jù)Ucosφ＞0.5 pu，實現(xiàn)了相間故障與過負(fù)荷的準(zhǔn)確區(qū)分。在此基礎(chǔ)上，提出了距離保護(hù)應(yīng)對過負(fù)荷策略與原有距離保護(hù)之間的關(guān)系，即過負(fù)荷情況下閉鎖距離保護(hù)，故障時開放距離保護(hù)。結(jié)果：過負(fù)荷情況下，相補(bǔ)償電壓相位與正序電壓補(bǔ)償相位關(guān)系相同，根據(jù)原理（1），判斷為負(fù)荷，閉鎖距離保護(hù)，不對稱故障時，相補(bǔ)償電壓滯后正序補(bǔ)償電壓，根據(jù)原理（1），判斷為故障，開放距離保護(hù)。過負(fù)荷情況下，Ucosφ大于0.707 pu，根據(jù)原理（2）判斷為負(fù)荷，閉鎖距離保護(hù)，對稱故障時，Ucosφ小于0.05 pu，根據(jù)原理（2），判斷為故障，開放距離保護(hù)。提出的基于電壓平面過負(fù)荷與故障識別原理可以有效識別過負(fù)荷與故障，防止過負(fù)荷情況下距離保護(hù)誤動作。結(jié)論：大停電事故中距離保護(hù)因過負(fù)荷誤切非故障線路擴(kuò)大事故范圍，傳統(tǒng)基于阻抗平面的限制過負(fù)荷措施無法有效解決過負(fù)荷情況下距離保護(hù)誤動問題。在電壓平面上過負(fù)荷與故障特征差異顯著，利用其建立的識別原理可以有效區(qū)分過負(fù)荷與故障，過負(fù)荷時閉鎖距離保護(hù)，有效防止距離保護(hù)過負(fù)荷誤動問題，同時在線路故障時，開放距離保護(hù)，且大幅提高了距離保護(hù)的耐過渡電阻能力，對于防止連鎖故障及大面積停電事故具有重要意義。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2014, 38(11): 2943-2947

入選年份：2014

輸電線路覆冰與導(dǎo)線溫度和微氣象參數(shù)關(guān)聯(lián)分析

陽林，郝艷捧，黎衛(wèi)國，等

摘要：目的：影響輸電線路覆冰的因素有很多，如氣象因素、海拔高度、導(dǎo)線直徑、電場強(qiáng)度和微地形等。目前微氣象參數(shù)等與覆冰的相關(guān)性分析不全面、不系統(tǒng)，無法確定主要影響因素，且之前研究均基于數(shù)理統(tǒng)計中的回歸分析等方法，其要求有大量數(shù)據(jù)等，并可能出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不相符的現(xiàn)象。本文擬用灰色關(guān)聯(lián)分析方法計算因素相關(guān)性，并確定主要影響因素。方法：統(tǒng)計了貴州電網(wǎng)輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)于2008年冬末至2009年春末監(jiān)測到的線路覆冰狀況。由于在線監(jiān)測的覆冰數(shù)據(jù)有限，且傳感器本身精度問題等不確定性原因，數(shù)據(jù)灰度較大，灰色關(guān)聯(lián)方法較適宜處理。鄧氏關(guān)聯(lián)度描述事物間在發(fā)展過程中，因素間相對變化的大小、方向和速度等，如果兩因素在發(fā)展過程中相對變化較小，則認(rèn)為兩者關(guān)聯(lián)度大，反之亦反?；疑甭赎P(guān)聯(lián)系數(shù)反映了兩曲線在某一點(diǎn)變化率的一致程度，其灰色關(guān)聯(lián)度則是整個區(qū)間上灰色斜率關(guān)聯(lián)系數(shù)的平均值，兩序列發(fā)展趨勢或曲線形狀越相似，變化率越接近，關(guān)聯(lián)度越大。提出了一種鄧氏灰色關(guān)聯(lián)度和灰色斜率關(guān)聯(lián)度相結(jié)合的灰色綜合關(guān)聯(lián)分析方法，求解覆冰和各個因素之間的關(guān)聯(lián)度。綜合關(guān)聯(lián)度綜合了鄧氏關(guān)聯(lián)度和斜率關(guān)聯(lián)度的優(yōu)點(diǎn)，是較為全面表征序列之間聯(lián)系緊密程度的數(shù)量指標(biāo)。結(jié)果：從貴州電網(wǎng)輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)計結(jié)果中可以看出：1）在500 kV、220 kV和110 kV電壓等級下，海拔高度對線路覆冰的形成均有一定的影響。2）在假定微氣象環(huán)境比較接近的前提下，海拔、電場和導(dǎo)線直徑對覆冰的影響強(qiáng)弱大致可認(rèn)為如下：海拔高度＞導(dǎo)線直徑＞電場強(qiáng)度。3）無論海拔高低，只要存在符合結(jié)冰的微氣象、微地形，都可能發(fā)生線路覆冰；海拔高度對覆冰嚴(yán)重程度和持續(xù)時間均有一定的影響。4）覆冰的形成或維持條件為：導(dǎo)線溫度2℃以下，環(huán)境溫度2℃以下，相對濕度大于88%，風(fēng)速 0～7.5 m/s，風(fēng)向范圍為與導(dǎo)線方向垂直偏大約±50°左右。5）雨凇、混合淞和霧凇三種不同覆冰類型的導(dǎo)線溫度下限分別為–3℃、–3℃和–7℃，環(huán)境溫度下限分別為–6℃、–7℃和–13℃。分析微氣象、導(dǎo)線溫度等與覆冰的相關(guān)性能為覆冰形成提供充分證據(jù)，為覆冰狀態(tài)評估和處置決策等提供直接依據(jù)。傳統(tǒng)線性相關(guān)系數(shù)計算結(jié)果表明，導(dǎo)線溫度和環(huán)境溫度相關(guān)系數(shù)值接近但小于 0.5，風(fēng)速相關(guān)系數(shù)值較溫度小得多，相對濕度相關(guān)系數(shù)值則幾乎接近 0。從統(tǒng)計學(xué)角度可以說明導(dǎo)線溫度和環(huán)境溫度與覆冰存在弱相關(guān)關(guān)系，風(fēng)速相關(guān)關(guān)系更弱，相對濕度則與覆冰幾乎沒有相關(guān)性。而物理機(jī)制上，這四個因素與覆冰厚度均可能存在某種程度相關(guān)或關(guān)聯(lián)，線性相關(guān)分析結(jié)果與定性分析結(jié)果不符。按照灰色綜合關(guān)聯(lián)度分析方法對大量監(jiān)測終端數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，結(jié)果均表明：1）導(dǎo)線溫度、相對濕度、環(huán)境溫度和風(fēng)速四個參數(shù)與覆冰厚度的關(guān)聯(lián)度值均比較大，表明該四個參數(shù)均與覆冰存在較強(qiáng)相關(guān)性。2）在各個影響因素中，環(huán)境溫度和導(dǎo)線溫度與覆冰的關(guān)聯(lián)度仍然比其他兩個因素明顯較大，也就是說環(huán)境溫度和導(dǎo)線溫度與覆冰的相關(guān)性明顯強(qiáng)于相對濕度和風(fēng)速，溫度是影響覆冰厚度的最主要因素。3）大致對各因素與覆冰的相關(guān)程度進(jìn)行排序，得到影響覆冰的重要程度依次為：環(huán)境溫度≈導(dǎo)線溫度＞相對濕度＞風(fēng)速。4）在進(jìn)一步研究線路覆冰狀態(tài)評估和處置決策等應(yīng)用方面時應(yīng)著重考慮溫度的影響，適當(dāng)考慮相對濕度。結(jié)論：覆冰監(jiān)測系統(tǒng)本身是一個灰色系統(tǒng)，傳統(tǒng)線性回歸分析方法可能得到與物理機(jī)制不符的結(jié)果，而本文提出的灰色綜合關(guān)聯(lián)分析方法適用。導(dǎo)線溫度、相對濕度、環(huán)境溫度和風(fēng)速四個因素均與覆冰存在較強(qiáng)相關(guān)性。環(huán)境溫度和導(dǎo)線溫度與覆冰的相關(guān)性明顯強(qiáng)于相對濕度和風(fēng)速，即溫度是影響覆冰的主要因素。影響覆冰的重要程度依次為溫度、濕度和風(fēng)速。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2010, 36(3): 775-781

入選年份：2015

電磁軌道炮發(fā)射技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀

李軍，嚴(yán)萍，袁偉群

摘要：目的：電磁發(fā)射技術(shù)有效地將電能轉(zhuǎn)換成動能，在電磁炮武器系統(tǒng)的應(yīng)用成為熱點(diǎn)，尤其是電磁炮發(fā)射技術(shù)可以實現(xiàn)高初速、大威力和遠(yuǎn)射程，同時還具有響應(yīng)快和精確可控等優(yōu)點(diǎn)，受到高度關(guān)注。本研究通過電磁軌道發(fā)射技術(shù)發(fā)展歷程的分析，結(jié)合研究熱點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，指出基于電能利用的電磁炮技術(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn)和應(yīng)用前景，并給出發(fā)展趨勢和建議。方法：電磁軌道發(fā)射關(guān)鍵技術(shù)主要包括發(fā)射器技術(shù)、脈沖功率源技術(shù)、電樞技術(shù)等。在電磁炮技術(shù)研究上，歐美一直處于領(lǐng)先地位，近年來我國也有長足進(jìn)步。本研究分析美國和法德國相關(guān)研究成果，給出我國研究現(xiàn)狀。結(jié)果：電磁炮技術(shù)走向應(yīng)用面臨三個主要技術(shù)瓶頸：發(fā)射器長壽命技術(shù)，高功率脈沖電源及小型化技術(shù)，制導(dǎo)彈藥抗過載技術(shù)。前兩項是電磁軌道炮技術(shù)本身的關(guān)鍵技術(shù)，而制導(dǎo)彈藥抗高過載技術(shù)則是身管發(fā)射武器都面臨的關(guān)聯(lián)技術(shù)。發(fā)射器技術(shù)從發(fā)展來看，可以劃分為試驗型發(fā)射器技術(shù)及工程型發(fā)射器技術(shù)。試驗型發(fā)射器是電磁軌道認(rèn)知過程的重要產(chǎn)物，需要結(jié)構(gòu)便于調(diào)整、材料易于更換、狀態(tài)可以檢測。代表裝置為美國海軍使用的試驗型發(fā)射裝置，設(shè)計出口動能32 MJ，電流承載能力超過5 MA。該裝置運(yùn)行次數(shù)超過千次，積累了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。中國科學(xué)院電工研究所與北京機(jī)電研究所共同研制了系列試驗型發(fā)射器，炮口動能可達(dá)到2.2 MJ，電能轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30%，在炮口速度為2000～2500 m/s的條件下進(jìn)行了大量實驗，對發(fā)射器電流承載能力、軌道結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累。研究表明，軌道發(fā)射器可以實現(xiàn)大動能發(fā)射，磁增強(qiáng)型發(fā)射器可以在相同電流驅(qū)動下得到更大的出口速度。工程型發(fā)射器指武器系統(tǒng)使用的發(fā)射器，要求結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、可高穩(wěn)定重復(fù)運(yùn)行。美國海軍委托BAE研制了32 MJ炮口動能的工程化原型樣機(jī)。我國的相關(guān)團(tuán)隊對工程型發(fā)射器的結(jié)構(gòu)與工藝也做了積極的探索，中科院電工所研制了一體化發(fā)射裝置如圖1所示，其電流承載能力大于600 kA，完成了2300 m/s速度的試驗驗證。電磁軌道發(fā)射器中的電樞是發(fā)射器功能實現(xiàn)的重要組成。研究表明C形固體電樞可以在發(fā)射過程可靠實現(xiàn)大電流的軌道跨越，成為電樞首選結(jié)構(gòu)。美國已經(jīng)完成功能電樞與戰(zhàn)斗部的結(jié)合研究，從實驗室進(jìn)入了武器化應(yīng)用研究階段。國內(nèi)公開發(fā)表的相關(guān)研究主要集中于電流分布計算、電樞結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計等方面。圖 1中國科學(xué)院電工研究所設(shè)計的一體化發(fā)射器身管高功率脈沖電源中，儲能元件是核心，決定了脈沖功率電源裝置的規(guī)模。目前電容儲能技術(shù)最為成熟，4 MJ/m3的電容器已經(jīng)接近市場化，實驗室數(shù)據(jù)達(dá)到7 MJ/m3。法德實驗室的電源在高功率密度方面的研究具代表性，50 kJ單元模塊儲能密度最高。我國現(xiàn)已具備數(shù)十MJ級發(fā)射平臺，單模塊不同儲能方式也在探索中。我國的高能功率源技術(shù)取得重大進(jìn)展，目前在穩(wěn)定性、可靠性和規(guī)模等方面距電磁軌道炮應(yīng)用需求還有距離，尤其是高功率爆發(fā)式高頻度重復(fù)運(yùn)行下的熱管理問題的研究還剛剛起步。結(jié)論：我國電磁軌道發(fā)射的3項關(guān)鍵技術(shù)以電容儲能型高功率脈沖電源技術(shù)最為成熟，基本符合應(yīng)用的功能需求，長壽命發(fā)射器技術(shù)也已經(jīng)完成關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，轉(zhuǎn)入工程應(yīng)用研究，與戰(zhàn)斗部結(jié)合的一體化電樞尚在探索，制導(dǎo)彈藥抗過載能力還不能滿足作戰(zhàn)需求。高功率脈沖源的體積和重量依然是電磁發(fā)射技術(shù)應(yīng)用的短板，嚴(yán)重限制了電磁軌道炮的應(yīng)用場景和應(yīng)用范圍，而電容儲能技術(shù)發(fā)展到了一個瓶頸，期待新型儲能方式的出現(xiàn)或電容儲能基于新材料、新概念的技術(shù)突破。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2014, 40(4): 1052-1064

入選年份：2014

基于靜止同步補(bǔ)償器的風(fēng)電場無功電壓控制策略

王成福，梁軍，張利，等

摘要：目的：雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)（doublyfed induction generator，DFIG）在保證最大有功功率追蹤的前提下，其無功功率是隨之波動的，當(dāng)有功出力短時內(nèi)快速地由較低水平升至額定狀態(tài)時，機(jī)組的無功調(diào)節(jié)范圍將急驟縮小。同時，電網(wǎng)與風(fēng)電場均要求風(fēng)電并網(wǎng)點(diǎn)（point of common coupling，PCC）能夠維持一定的電壓水平，當(dāng)電網(wǎng)無法保證該電壓水平時，風(fēng)電場必須具備支撐該點(diǎn)電壓水平的能力，并維持其無功功率平衡。因此，雙饋型風(fēng)電場必須解決因有功的隨機(jī)變化引起的無功功率波動，保證其電壓支撐能力。方法：本文在詳細(xì)分析DFIG機(jī)組有功、無功功率特性與P-Q容量變化極限規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)組有功功率隨機(jī)波動的特點(diǎn)，引入靜止同步補(bǔ)償器（staticsynchronous compensator，STATCOM），提出了抑制無功功率波動、保證風(fēng)電有功輸出的風(fēng)電場、補(bǔ)償單元與 PCC間的綜合無功控制策略。本文的核心方法是同時考慮定、轉(zhuǎn)子兩側(cè)影響條件下的DFIG功率特性分析。這一方法的關(guān)鍵在于清晰闡述DFIG機(jī)組在有功輸出一定條件下，其無功具有不同的運(yùn)行方式，以及在有功輸出不同的條件下，其無功調(diào)節(jié)范圍各不相同兩方面問題。最終通過對DFIG原理的分析，解釋上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因并找尋調(diào)控策略。結(jié)果：在分析其P-Q關(guān)系的基礎(chǔ)上，引入靜止同步補(bǔ)償器，提出抑制無功功率波動、保證風(fēng)電有功輸出的無功控制策略，并建立了無功實時控制系統(tǒng)（realtime control system，RTCS）。該系統(tǒng)包括：1）建立包括信號采集單元、數(shù)據(jù)處理中心、程序化控制模塊以及指令發(fā)送單元的 RTCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；2）根據(jù)RTCS的運(yùn)行狀態(tài)，提出正常狀態(tài)下的功率控制與故障狀態(tài)下的電壓控制兩種控制模式；3）給出了功率控制模式下的無功功率優(yōu)化分配方式。該控制系統(tǒng)具有運(yùn)行方式靈活、無功響應(yīng)快速等特點(diǎn)，可擴(kuò)大風(fēng)電場的無功運(yùn)行范圍，提升調(diào)節(jié)品質(zhì)，提高并網(wǎng)點(diǎn)與電網(wǎng)的電壓水平支撐能力，有效地解決DFIG無功輸出存在波動性及一定條件下吸收無功的不足。以山東某風(fēng)電系統(tǒng)為基礎(chǔ)建立了算例分析系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明，所提控制策略是可行、有效的。結(jié)論：本文提出一種基于靜止同步補(bǔ)償器的風(fēng)電場無功電壓協(xié)調(diào)控制策略，主要結(jié)論如下：1）通過對DFIG的P-Q關(guān)系分析，闡述了其無功功率輸出波動性及一定的有功功率輸出范圍對應(yīng)吸收無功功率的原因，并給出了定量表達(dá)式；2）針對風(fēng)電場與補(bǔ)償單元無功調(diào)節(jié)特性的異同，提出了相對應(yīng)的風(fēng)電系統(tǒng)無功控制策略，彌補(bǔ)了風(fēng)電場一定條件下吸收無功功率及無功調(diào)節(jié)范圍隨有功出力變動存在波動性的不足；3）建立了DFIG風(fēng)電場及其弱聯(lián)系接入系統(tǒng)的仿真平臺，應(yīng)用RTCS實現(xiàn)了所提控制策略，完成了仿真系統(tǒng)的無功功率實時控制，取得了較好的無功響應(yīng)效果。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報, 2010, 30(25): 23-28

入選年份：2015

不平衡電網(wǎng)電壓下雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的協(xié)同控制

胡家兵，賀益康，王宏勝，等

摘要：目的與方法：不平衡電網(wǎng)電壓下DFIG風(fēng)電機(jī)組的建模與控制研究存在以下兩點(diǎn)局限性：1）雖在電網(wǎng)電壓不平衡條件下，分別對網(wǎng)側(cè)、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器各自實現(xiàn)了指定控制目標(biāo)的改進(jìn)控制，但由于單個變換器的控制變量有限，不能在確保DFIG風(fēng)電機(jī)組本身安全的同時，向不平衡電網(wǎng)提供支持，仍需進(jìn)一步研究2個變換器如何協(xié)調(diào)控制以實現(xiàn)更為優(yōu)化的控制目標(biāo)；2）由于在兆瓦級容量 DFIG發(fā)電機(jī)組中，開關(guān)頻率較低（約2 kHz），網(wǎng)側(cè)變換器交流輸入電抗器的電感值相對較大，因此，在分析不平衡電網(wǎng)電壓情況下網(wǎng)側(cè)變換器系統(tǒng)的功率變換關(guān)系和進(jìn)行網(wǎng)側(cè)變換器增強(qiáng)運(yùn)行能力控制對策設(shè)計時，應(yīng)該考慮該輸入阻抗上功率波動的影響，以提高不平衡控制精度。通過建立了不平衡電網(wǎng)電壓下DFIG風(fēng)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型，討論了交流輸入電抗對瞬時有功功率的影響，在此基礎(chǔ)上，提出四種可供選擇的網(wǎng)側(cè)變換器協(xié)同控制目標(biāo)。為了驗證網(wǎng)側(cè)、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器協(xié)同控制策略的有效性，提出兩相靜止坐標(biāo)系中比例-諧振控制器，使網(wǎng)側(cè)變換器正、負(fù)序電流無需分解調(diào)節(jié)，并構(gòu)建了 DFIG網(wǎng)側(cè)變換器的不平衡控制系統(tǒng)。結(jié)果與結(jié)論：1）通過對網(wǎng)側(cè)、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器不平衡控制目標(biāo)的優(yōu)化，所提出的包括網(wǎng)側(cè)、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器在內(nèi)的協(xié)同控制方案，實現(xiàn)了同時消除整個DFIG發(fā)電機(jī)組向電網(wǎng)輸出有功功率波動和電磁轉(zhuǎn)矩脈動。2）在不平衡電網(wǎng)電壓情況下運(yùn)行產(chǎn)生的三相不對稱電流將導(dǎo)致網(wǎng)側(cè)變換器交流輸入阻抗上所消耗的有功也存在2倍頻波動。由于兆瓦級單機(jī)容量DFIG風(fēng)電機(jī)組勵磁變頻器的開關(guān)頻率較低（約2 kHz），交流輸入電抗器的電感值相對較大，因此在分析不平衡電網(wǎng)電壓下網(wǎng)側(cè)變換器的功率變換關(guān)系，特別是在設(shè)計增強(qiáng)運(yùn)行能力的網(wǎng)側(cè)變換器控制策略時，必須計及輸入阻抗上功率波動的影響。3）所提出的兩相靜止坐標(biāo)系中，DFIG風(fēng)電機(jī)組的比例-諧振電流控制方案，在不平衡電網(wǎng)電壓條件下，無需實施電流正、負(fù)相序分解，可對網(wǎng)側(cè)、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器正、負(fù)序交流電流實現(xiàn)統(tǒng)一、精確、快速調(diào)節(jié)控制。既能在穩(wěn)態(tài)不平衡電網(wǎng)下實現(xiàn)既定控制目標(biāo)，又能在瞬態(tài)不平衡故障下具備優(yōu)良的動態(tài)調(diào)節(jié)性能，從而在電網(wǎng)電壓平衡、不平衡條件下，均能發(fā)揮有效調(diào)節(jié)、增強(qiáng)運(yùn)行的控制能力，是一種可替代DFIG風(fēng)電機(jī)組中廣為應(yīng)用的傳統(tǒng)正、負(fù)序、雙d-q電流調(diào)節(jié)方案的優(yōu)化電流控制策略。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報, 2010, 30(9): 97-104

入選年份：2015

編輯：張寧寧