智能化是城市电网发展的必然趋势和方向,也是解决城市电网所面临问题的有效途径。为此,探讨了城市电网智能化所面临的新需求和新问题,基于传统城市电网与现代城市电网的对比分析,按照“物理-信息-高级应用”的多层次技术架构体系,从网架结构、电网设备、信息支撑、高级分析应用等方面较全面地综述了现代城市电网智能化所涉及的新技术和新方法,并...
处于能源互联网环境下的配电系统,受交通系统、天然气系统等多系统交互影响,是能源互联网运行过程的核心环节。结合能源互联网内涵与特征,分析了能源互联网环境下的配电系统关键技术特征,提出从微电网规划、主动配电系统规划、配电系统与天然气系统协同规划、配电系统与交通系统协同规划4个关键技术领域对面向能源互联网的配电系统规划理论进行...
针对重要负荷高可靠和高品质供电需求,提出并设计了一种可靠供电岛方案,包括电源侧电能控制器、负荷侧电能控制器、母线电能控制器、应急电源系统、交流母线和直流母线等部分,可以实现多电源无缝转换供电、电源潮流有效控制、负荷电力定制供给、应急电源无缝并网、母线电量始终平稳等功能。全面阐述可靠供电岛的基本结构和工作原理,给出双电源带...
现有配电网安全性分析一般针对中压配电网和高压配电网分别进行,按此原则规划可能造成两级电网重复备用,为此,提出了高中压配电网一体化安全性校验方法。首先,简要介绍高、中压配电网N-1安全性校验的基本原理;其次,考虑高压配电网发生故障时下级中压配电网的转供能力,提出N-1后高中压配电网一体化负荷转供原则;然后,建立了高中压配电网一体化安...
为了更加全面准确地评估配电变压器的运行状态,基于多时段信息融合构建配电变压器运行状态评估模型。建立状态评估函数对定量指标进行评估;综合2类集值统计专家估价法,引入专家评估信任因子对定性指标进行评估;综合相似度聚类分析和模糊层次分析法进行评估指标的最优权重分配;基于多变量灰色预测模型和改进证据理论融合多时段状态信息以评判配变...
配电网故障后的准确分类可以增强故障维修的针对性,因此针对配电网故障分类的研究对快速恢复供电具有重要意义。提出一种基于二进制蚁群算法（BACA）与模糊神经网络（FNN）的故障分类系统,该系统适用于中性点非有效接地的中低压配电系统。利用经验模态分解（EMD）提取故障后2 ms暂态信号中的高频成分,基于数理统计方法构造了推理系统的特征向量,...
基于混合储能的电动汽车充电站直流微网协调控制技术的研究对于维持直流微网母线电压的稳定、提高微网系统的经济效益都具有重要意义。提出了以飞轮和蓄电池混合储能作为光储充电站直流微网系统的储能形式,其中飞轮用于平滑高频功率波动和部分低频功率,蓄电池用于平衡基准功率以维持母线电压平滑稳定。并设计了直流母线5层电压（分层）协调控制...
针对消纳智能电网中大规模的风力发电导致的运行调度难度增大的问题,建立了多类型柔性负荷分级优化调度模型,将柔性负荷分为工业高载能负荷、商业聚合负荷、智能家用负荷3类,并根据容量大小排序使其分级参与电网调度。综合风电消纳率最高、日负荷峰谷差最小和柔性负荷利用率最大3个子目标,构造了带权极小模理想点函数,并利用引入非线性递减惯性...
为提高短期电力负荷预测的精度与效率,提出一种改进流形正则化极限学习机的短期电力负荷预测方法;首先,为了改善极限学习机（ELM）的泛化性能与效率,并解决随机初始化参数导致极限学习机存在的潜在问题,采用流形正则化理论优化极限学习机;其次,针对流形正则化极限学习机中参数的选择,以及流形正则化极限学习机隐层节点选择的问题,提出将贝叶斯优...
针对风力发电系统面临能量输出不稳定、低电压穿越能力弱等问题,提出将氢储能系统安装在双馈风力发电机组变流器中间直流母线处,构建了基于氢储能技术的双馈风力发电系统的基本架构。进一步,利用宏观能量表示法（EMR）建立了基于氢储能技术的双馈风力发电系统的模型,并基于EMR反转规则建立了系统的最大控制框架。在此基础上,基于MATLAB/Simulink...
为合理选择、设计新型Z-源逆变器（ZSI）,需准确理解和把握众多Z-源/准Z-源逆变器拓扑的内在联系。通过分析传统Z-源逆变器的特点、工作原理及拓扑演绎的可行性,结合现有Z-源/准Z-源逆变器拓扑的特征,提出了其拓扑演绎的位置变换原理、替代原理及增强原理,并详细阐释了每一原理的含义及其演化方法。应用替代原理和增强原理,还可演化出多种新型Z-...
以城市交通中的电动汽车充放电网络这一典型的信息物理系统为应用背景,提出移动微网的概念。分析了电动汽车路面无线充放电的移动微网特点,并研究了其典型的体系结构。基于电动汽车无线充放电网络和交通网络特点,建立了移动微网的分析模型。研究了移动微网优化运行的改进差分进化算法,考虑电动汽车行驶中充放电及交通信息,可实现对节点功率正常...
为了平滑光伏输出功率,提出一种基于模糊聚类经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition,EEMD）的储能系统控制方法。通过对光伏信号的频谱分析,利用EEMD滤波分成高频和低频两部分,光伏低频分量作为光伏并网功率信号,高频信号接入储能系统吸收;使用储能电池荷电状态值、平滑波动率值状态作为约束条件,利用模糊控制算法,自适应在线调...
智能软开关（soft normally open point,SNOP）是一种代替传统联络开关可进行实时功率控制的电力电子装置,在正常运行时主要提供有功功率的传输,当电压问题突出时,SNOP可进行电压无功控制。为此,首先建立了SNOP电压无功控制问题的时序模型,该模型数学上属于大规模非线性规划问题,给计算求解带来较大的挑战;通过采用凸松弛技术将其转化为二阶锥模...
有功功率–频率（P-f）、无功功率–电压（Q-U）下垂控制在微网逆变器中得到广泛应用,但它无法同时实现不等容逆变器之间P和Q的按比例分担,可能会导致逆变器之间的巨大功率环流,即使和虚拟阻抗相结合也无法解决这一问题。为此,从理论上分析了上述问题的根本原因,并提出了一种新的负荷按比例分担控制方法,保留传统的P-f下垂、舍弃Q-U下垂并同时加...
针对含有VSC-MTDC的交直流配电网络,在充分考虑交流侧三相不平衡建模和VSC换流站运行控制方式的基础上,提出了一种交替迭代潮流计算方法。讨论了潮流计算时换流站主从控制、下垂控制等多种运行方式下的节点等效处理方法。在交流潮流计算时,将换流站等效为虚拟发电机节点,并采用了可计及三相不平衡的潮流计算方法。通过对改进的IEEE13节点算例的...
为促进分布式光伏与配电网协调发展,提高配电网对光伏发电的消纳能力,研究了高光伏渗透率配电网中分布式储能的优化配置方法。从分布式电源投资者的立场出发,并兼顾电网管理者的利益,以储能配置总容量为优化目标值,同时引入电网电压波动改善指标,以配电网运行状态、储能荷电状态、运行状态为约束条件,提出了高光伏渗透率配电网中多点分布式储能...
为便于不同电压等级的直流负荷接入直流微电网,设计了基于双直流母线构架的直流微电网协调控制策略。双直流母线直流微电网由2电压等级不同的独立直流微电网通过双向DC/DC变换器连接构成。将锂电池超级电容组成的混合储能系统应用于直流子网中,并根据双向变换器两侧子网的电压–功率下垂特性,对两侧电压进行了归一化处理,提出了适用于连接2直流...
在孤岛运行的微电网中,因微电网中各设备等效线路不匹配性,导致采用下垂控制的分布式电源（DG）难以按其各自的容量对功率进行合理分配,为此,提出了一种基于线路阻抗观测器的改进下垂控制策略。首先,基于本地测量信号设计了线路观测器以辨识线路阻抗参数,并添加电压观测器来抑制电压扰动带来的影响;其次,基于所得线路阻抗的观测值,提出一种改进...
为了进一步提升电网电压不平衡时模块化多电平换流器型高压直流输电（MMC-HVDC）的电能传输质量,在αβ坐标系下提出一种无需交流电流正负序分离的MMC直接功率补偿策略,并对电网电压不平衡时MMC交流侧功率和瞬时功率进行了理论分析;针对MMC的零序环流将进入直流侧引起直流电压/电流2倍频波动的问题,基于比例谐振控制器设计了环流抑制控制器;最后在...
为了解决常规直流不能单独送风电的问题,分析了风电场孤岛直流外送系统的不稳定性机理,指出风电场不能与高压直流系统配合的原因在于“缺少不平衡功率自动消除机制”,基于此提出一种解决方法,即在送端交流母线处附加VSC装置及其稳定控制策略,使送端电源整体接近电压源外特性并具备不平衡功率消除机制。一方面,VSC为DFIG提供了三相电压旋转矢量,...
高压直流换流阀水路冷却系统中存在的腐蚀与沉积问题给换流阀系统的安全可靠运行带来极大隐患。为研究换流阀冷却水路中铝合金散热器和均压电极的腐蚀与沉积问题,通常采用电化学测量方法,但此方法耗时长、效率低,为此提出了一种适用于换流阀冷却水路电极反应的等效电路建模方法。应用有限元法,考虑电极动力学边界条件,分析了实际物理模型的电流...
为解决直流融冰装置利用率较低的问题,将直流融冰装置与静止无功发生器（STATCOM）结合,研究了一种新型的直流融冰装置—集约型直流融冰装置,将装置融冰容量与动态无功补偿容量分开优化配置。该装置利用12脉动直流融冰装置的整流变压器将STATCOM逆变器接入电网,可以使整流变压器得到充分利用,并提供动态无功支撑、改善融冰运行时的电能质量,有效...
为准确描述高压柔性直流输电技术中绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块中IGBT与二极管的开关暂态、热学特性及其关系,提出了一种考虑热学特性的高压IGBT模块暂态模型。该模型包括IGBT模块暂态模型和热学特性模块,采用机理推导、电气等效等方法,无需提取器件底层参数和求解复杂半导体方程,大大减少了计算量。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建模型测试电路...
为满足快速发展的网侧分层接入特高压直流换流站建设需要,通过全面调研并综合比较±800 k V/8 000 MW及±800 k V/10 000 MW工程各技术路线下换流阀、换流变压器等交直流主要转换设备的概念设计方案,归纳了直流主设备的外形参数,总结了阀厅概念设计的总体要求、控制阀厅防火墙间距、制约内部电气布置的关键因素,以及主、辅设备的安装布置原则。在...
针对斩波串级调速系统高压失电时接触器保护和快切保护不能有效保护设备内电力电子器件的问题,设计了带电子保护电路的主回路拓扑结构,分析了高压失电时斩波串级调速系统的暂态过程;在模拟带载试验平台上对电子保护电路的调速系统进行测试。测试结果表明,高压失电时调速系统不投电子保护和投入电子保护的故障冲击电流分别为额定值的10~12倍和2~3...
传统机械式直流断路器通过在直流电流上迭加一个振幅逐渐增大的振荡电流来制造一个“人工电流零点”,完成电路开断。这将导致该断路器在开断时会承受很大的正向电流,增大对断路器开关触头的损伤。针对传统直流断路器存在的这一缺点提出了一种新型电流源型机电混合式直流断路器,利用电力电子器件构造换流电路,控制产生大小和波形均可控的叠加电流...
由电力电子模块化组件构成的变流器是实现分布式电力系统的各个组网之间接口功能的理想解决方案,而模块化标准化的软、硬件设计是其关键技术难点。针对该技术难点,系统地总结了各种模块化变流器的拓扑,设计了一种适用于高压大容量场合的三电平H桥结构的电力电子模块化组件,其构建的变流器可完成高压直流输配电的相关能量接口功能。同时提出了与...
为了说明不同位置的子群风电场变化同样的参数范围对整个大型风电场的次同步特性的影响程度不同。以华北地区某大型风电场双馈风机串补系统为研究背景,采用3台风机来等效实际中处于不同位置的3个子风电场群,建立了整个系统的线性化模型,利用参与因子确定了系统中的次同步谐振模态。着重比较了各子风电场群中转速、输出功率、风机台数以及线路参...
为提高双极直流输电线路单端保护的可靠性和速动性,提出了一种基于特定频率电流的横差保护方法。首先,基于直流滤波环节的阻抗特性,选取特定频率电流;然后利用直流线路故障谐波计算模型,分析了直流线路区内、外故障时,直流分流器处特定频率电流及其横差值的特征。分析研究发现,区内故障时,可能出现的特定频率电流横差值的最小值明显大于区外故障...
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