电力系统信息物理网络安全综合分析与风险研究

  目的  我国电网将步入“电力-信息-业务”紧密互联的智能电网阶段,信息系统的网络安全和物理系统的工程安全高度耦合,将带来信息物理融合系统（CPS）的综合安全问题。  方法  综述了现有的CPS安全分析技术并总结了CPS网络安全风险评估和管理方法,介绍了电力安全防护的总体现状,梳理了CPS网络安全分析方法、风险评估框架、建模思想等,并详细分析了各个模型的优劣特性及发展前景。  结果  提出的风险分析框架可以帮助电力企业筛选、识别网络安全事件,探究安全风险事件的相关性和依赖性,探究网络安全分析的潜在方向。  结论  有助于电力企业优化资源配置,对网络安全规划人员开展电力基础设施安全风险评估、网络安全应急预案等工作有参考意义。     

PSAT应用于风电系统暂态稳定性研究

  目的  为了研究各风电系统的暂态稳定特性及各风电机组的低电压穿越能力,同时讨论无功补偿容量的加入对各风电系统稳定性的影响。  方法  在PSAT平台上建立了风速、换流器和风力发电机的数学模型,并利用三机九节点包含风力机组的电力系统网络模型,在三相短路故障情况下用时域仿真法对这个网络进行了仿真。  结果  获得了直驱风电系统、双馈风电系统、恒速恒频风电系统在不同母线短路故障持续时间下的电压曲线或功角曲线。  结论  得出了不同机组类型,不同扰动类型,以及不同持续时间下,各风电系统稳定性不同的结论。     

面向电网规划设计的电磁暂态仿真研究与应用

  [目的]  为了在特高压与超高压电网规划设计中对相关电气设备电磁暂态特性进行评判,需要进行电磁暂态仿真专题研究。  [方法]  提出影响此类仿真结果的关键因素主要有电力系统潮流与短路资料、输电线路物理结构与电气参数资料、变电站主要电气设备详细电气参数资料的完整性与准确性以及仿真工具的适用性。  [结果]  基于权威的电磁暂态仿真软件,提出了进行潜供电流与恢复电压、工频过电压、操作过电压以及变压器中性点加装小电抗等电磁暂态特性仿真时应遵循的主要条件与要求,并阐明了相应的仿真结果与应用。  [结论]  研究成果已用于电网规划与输变电工程设计,可满足电力系统电磁暂态仿真要求。     

基于泛在电力物联网的无人值守变电站消防策略研究

  目的  为了提高110 kV及以下小型变电站的消防自救能力,提出了一种基于泛在物联网的无人值守变电站的消防策略。  方法  分别从感知层、网络层、平台层、应用层论述了该类变电站消防系统的基本框架,包括物联网式火灾探测器及其布设、物联网式灭火设施及其布设以及物联网智能监测管理平台,并以110 kV户外无人值守变电站为例,将变电站分为主变压器、开关柜及控制柜、电缆沟、户外配电装置等区域及控制模块,给出了基于泛在电力物联网的变电站火灾分级预警与灭火联动控制系统构建方案。  结果  结果表明:基于泛在电力物联网技术该类变电站可实现对火灾的迅速响应与自救。  结论  研究成果对未来变电站消防系统的设计具有重要的参考价值。     

交流侧接地方式对多端柔性直流配电网保护配置的影响

  [目的]  为了提高多端环形柔性直流配电网的供电可靠性,研究了交流侧不同接地方式下的故障特征及其对保护配置的影响。  [方法]  首先确定了两电平、模块化多电平等不同类型换流设备的交直流故障等效通路,从故障过压、过流水平及故障恢复等方面分析了不同接地方式下交直流不对称故障对保护配置的影响。随后从保护原理配置、定值整定、出口方式及配合原则等方面,给出了多端环形柔性直流配电网典型保护配置方案。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件下搭建了三端柔性直流配电网的电磁暂态模型。  [结果]  仿真结果表明:当交流侧采用高电阻接地方式时,通过合理的保护配置可提高交流不对称故障时系统的稳定性、实现直流不对称故障的零停电时间故障穿越。  [结论]  研究成果为多端柔性直流配电网的接地方式设计、保护配置研究提供了一定参考。     

海上平台混合直流供电方案研究与仿真分析

  [目的]  海上平台一般均采用海上自供电方案,该供电方式电源形式单一、可拓展性差、抗冲击能力弱、供电可靠性和保障程度低,同时,海上平台的空间非常有限,建设自供电电源投资较高。  [方法]  在对比研究利用岸电交流送电和直流送电方案优缺点的基础上,提出了技术可行、经济性较优的海上平台采用混合直流输电的方案。在此基础上,建立陆地电网侧常规直流、海上平台侧柔性直流的数学模型,结合传统直流的换流器的典型控制方式和柔性直流换流器的典型控制方式,提出混合直流的控制策略。  [结果]  在PSCAD/EMTDC上建立混合柔性直流输电系统的电磁暂态仿真模型,包含近区交流电网、混合直流系统以及海上平台系统的仿真系统模型,并开展建模仿真分析研究,分析近区交流电网、直流系统、海上平台的运行特性、故障特性以及交互影响。  [结论]  研究成果对解决海上平台的安全可靠供电问题具有十分重要意义。     

CFETR 110 kV电缆接地方案研究

  目的  中国聚变工程实验堆（CFETR）旨在论证稳态燃烧等离子体的工程可行性。站内110 kV高压供配电系统通过电缆等设备为超导磁体电源和无功补偿系统供电，因此高压电缆的稳定工作对实验的开展至关重要。  方法  电缆正常运行需要考虑金属护层感应电势和环流，在对金属护层接地方式充分调研计算后，确定站内110 kV高压XLPE电缆交叉互联接地。利用ANSYS Maxwell软件对三相电缆进行建模，仿真护层感应电压；最后将仿真结果代入Simplorer所构建的等效电路。  结果  其仿真结果显示护层感应电势和环流满足国家标准要求。  结论  为110 kV电缆护层设计的交叉互联接地方案安全可靠，能够确保电缆长期稳定工作。     

ITER高功率磁场抗扰度测试系统研究

  目的  为了保证设备的安全稳定运行,受国际热核实验堆（ITER）组织监管的电力电子设备必须通过相关的磁场抗扰度测试。  方法  以ITER要求为基准,定义了所需测试系统的参数要求,选择方形螺线管线圈和方形三线圈作为研究对象,通过数值计算方法计算出最优性能的结构参数,并使用有限元的方法验证计算的正确性。  结果  对比两种线圈型式,选择功耗较小的螺线管作为最终的结构。然后以此参数为基准,分析了直流暂态的功率拓扑,计算了相关参数,确定了最终电源所需要的性能数据。  结论  研究为ITER高功率磁场抗扰度测试系统的感应线圈及其电源的设计提供了详细的计算过程和设计参考。     

二次设备集中安防运维及主动感知和诊断预警关键技术的研究

  目的  针对当前电力监控系统安防要求持续更新的难题和安防整改现场作业效率低下、效果不可控的问题,以及部分二次设备无有效整改方案而大面积脱网运行的现状,研究了二次设备集中安防运维及主动感知和诊断预警关键技术。  方法  变电站内统一部署合规并网装置,利用基于深度信念网络的多类支持向量机入侵检测和基于自适应概率标记的IP反向追踪技术筛选录波数据、主动感知和追溯诊断入侵威胁,采用基于威胁和对抗分析相结合的风险预警和综合评估技术进行影响评估和等级评定,利用现有的录波主站系统拓展安防运维管理业务,形成集中运维管理的模式。  结果  实践结果表明,该方法可实现变电站二次设备安防体系集中管理和运维效率大幅提升的目标。  结论  结合广西电网运行案例,证明了该方法在解决二次设备现场安防整改问题中的有效性和可行性。     

海上平台柔性直流技术直流控制保护配置研究

  [目的]  海上平台电源多以分布式的形式进行电力组网,该种组网方式成本高、经济效应差。柔性直流输电技术不需要交流电网提供换相电流,使得柔性直流输电具有对有功功率和无功功率进行同时控制的能力,并且不需要配置大量补偿设备,较好地解决了海上平台输电问题。  [方法]  基于柔性直流输电技术的特点及接线型式,研究了直流控制的配置,分析了常见的直流故障特性,并展开了直流保护配置的研究。  [结果]  给出了直流控制系统的配置原则及方案,以及直流保护的配置原则及方案。  [结论]  研究成果为该技术在相关工程的应用推广提供了参考。     

《3C绿色电网建设评价标准》应用情况调研与分析:绿色变电站

  [目的]  通过调研《3C绿色电网建设评价标准》指标的执行情况,分析指标适用性,为评价指标的修改完善提供建议。  [方法]  自《3C绿色电网建设评价标准》2013年发布实施以来,有效地指导了南方电网的多项变电站、线路、配网的建设工作。本次调研广东、广西、云南、贵州、海南等地共计52个变电站,其中三级项目15个,二级项目15个,一级项目17个,5个小型扩建类项目。  [结果]  标准对绿色电网建设起到了积极的指导作用,参评项目在完成后基本能够实现拟建绿色等级,证明大部分评价指标条款能够落地执行。标准也存在一些问题,如指标引导性需增强、指标限值需调整等。  [结论]  应从提高指标的引导性,结合技术发展修订指标限值等方向,开展下一步标准修订工作。     

园区能源互联网规划评价指标体系与方法

  [目的]  园区能源互联网是对多种能源、负荷和电网进行统一协调优化实现能效最优的复杂系统,评价指标体系的构建和规划方案的综合评价,是园区能源互联网规划所必须解决的关键问题。  [方法]  从能源互联网的作用出发,构建了其规划的评价指标体系,对体系中各指标的定义及计算方法进行了详细说明,并基于层次分析法进行了量化评价,最后基于实际工程队对该指标体系及评价方法的应用进行了分析。  [结果]  利用该方法,可对各类园区的能源互联网项目进行更加定量、客观的综合效益评估。  [结论]  算例分析表明:所提的方法准确有效,为项目投资运营模式及技术方案的决策提供方法支持。     

整流变压器偏磁对托卡马克电源系统谐波不稳定的分析

  目的  为了有效地抑制托卡马克电源系统中非特征次谐波对电网的扰动,研究了托卡马克电源系统低频谐波产生的机理。  方法  通过引入一种改进型的开关函数模型,并选取国际热核聚变实验反应堆(ITER)聚变装置为例,结合其相应的参数建立了其对应的交直流等效电路模型,并通过计算和仿真得到对应的输出2次谐波情况。  结果  通过计算得到输出量与输入量的比值稳定因子值几乎趋向于零。  结论  通过这一计算与仿真结果,可以确定整流变压器直流偏磁不会引起系统的谐波不稳定。     

储能火电联合调频的容量优化配置研究

  目的  为储能火电联合调频项目合理配置储能容量,建立联合调频的收益模型,提供储能功率选择的依据。  方法  基于广东某电厂机组的历史运行数据和市场出清价格,对机组和储能联合调频进行仿真计算,分析储能功率选择对联合调频性能和收益的影响。  结果  仿真结果表明:储能系统通过提升机组的调频性能和增加调频里程,大幅提升调频收益,且随着储能功率的增加,调频收益逐渐增加后趋于稳定;受机组性能差异和运行状况的影响,储能对调频性能和调频收益提升的程度不同。  结论  证实通过仿真计算确定储能容量是合理可行的,可为后续联合调频项目中储能容量优化提供参考。     

油田群项目海上降压变电站布置方案研究

[目的]海上油田群电力主要来源于发电机组,存在供电可靠性差、发电效率低和节能减排压力大等问题,通过陆上向海上供电可以很好地解决上述问题.[方法]根据功能定位和工作原理,可将海上降压变电站分为220 kV开关设备区、变压器区、35 kV开关设备区、10 kV开关设备区、无功补偿区和辅助房间六大区域.通过对各区域的研究给出...     

考虑本地气电和柔直联网的海岛供电方案研究

  [目的]  保障电力供应的安全性、可靠性和经济性是海岛电力系统规划设计工作的重要任务。  [方法]  以国内某海岛作为案例,在建立和求解气电机组配置的整数规划模型的基础上,进行了发展本地气电和采用柔性直流联网两种方案在技术可行性、供电可靠性、投资经济性及上网电价等方面的综合比较。  [结果]  研究结果表明:为满足海岛电力需求,兼顾远景负荷增长的不确定性,在技术条件可行的情况下,推荐采用发展本地气电和联网混合供电方案。  [结论]  该研究方法和成果可为同类型的海岛电力规划设计提供参考。     

海上升压站裙桩型导管架基础设计分析

  [目的]  随着国内市场能源供给逐渐往新能源方向发展,海上风电在国家的大力支持下,逐步发展。作为海上风电的核心构筑物,海上升压站有着举足轻重的作用。由于导管架对水深的适应范围较广,目前国内及国际上主流的海上升压站平台,大部分采用导管架结构。根据导管架与桩的连接方式的不同,分为水下裙桩导管架以及常规的桩腿打入式导管架,根据以往经验,裙桩基础一般应用在深水区域(超过40 m)。  [方法]  针对导管架海上升压站裙桩基础,从施工及设计两个方面进行介绍,在某工程的区域性地质条件下,与常规打入式导管架腿进行了设计计算对比。  [结果]  分析表明:海上升压站带裙桩的导管架相比目前浅水区常规导管架,减小了桩长以及导管架杆件截面,降低了用钢量,节约了海上升压站的成本。  [结论]  研究成果对海上升压站的模块化开发具有重要的应用意义。     

预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算研究

  目的  基于站内能量损耗来源和设备属性详细分类,提出了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算方法。  方法  从储能电站的角度论述了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算中需考虑的主要因素,进而将储能电站的能耗分为2个部分,即储能系统自身的损耗和辅助设备运行的损耗,并分别给出了每部分能耗的计算方法及效率值的选取方法。  结果  通过实际算例,分析了配置规模为2 MW/2 MWh的储能电池预制舱在典型运行方式下的全天运行能耗,并与现场试验结果进行了对比,从储能电池产热和空调传导热能的角度分析了现场试验结果和理论分析的差别,对储能电站的能耗统计提出了建议。  结论  研究提出的能耗计算方法较全面地论述了影响预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗指标的主要因素,依据设备属性详细分类给出了主要设备的能耗计算方法,具有较好的工程参考价值。