Applying Time Series to Power Flow Analysis in Networks With High Wind Penetration

With high levels of variable renewable generation in distribution or transmission systems, the application of demand and generation time series to power flow analysis can be advantageous. Demand data are often available from historic measurements, while renewable generation such as wind turbine output may be recorded or can be derived from resource measurements over the corresponding period of time. Power flow solutions with hourly time steps over a year or more can then be used to produce load duration curves for system components. This paper shows, by example, how utilities can use the method to determine overload conditions or to specify non-firm connection agreements for new generators.     

西北电网负荷模型参数辨识

在西北电网负荷调查及故障录波曲线等电网资料基础上,采用统计综合法和总体测辨法互相补充的方法对西北电网计算负荷模型及参数进行了分析及辨识,较好解决了单独采用某种方法基础数据不足的问题。仿真计算结果表明,采用组合互补方法辨识得到的负荷模型及参数可以较好地拟合西北电网故障后的暂态及动态特性,对网架及潮流变化的敏感度较低。该研究方法为西北电网改进负荷模型及参数提供了有应用价值的参考和帮助。     

不同负荷模型对湖南电网暂态稳定水平的影响

负荷模型是影响电网稳定分析结果的一个重要因素。湖南电力系统负荷特性研究后的综合负荷模型与传统负荷模型有相同的感应电动机比例及恒定阻抗比例,但感应电动机定子漏抗较小。利用电力系统综合分析程序和基于负荷特性研究后的负荷模型分析了湘鄂联络线的暂态输送能力、不同负荷水平下湘中负荷中心的暂态稳定水平;并与基于传统负荷模型的湖南电网暂态稳定水平进行了比较。结果表明,使用负荷特性研究后的负荷模型时,湖南电网暂态稳定水平得到了明显提高。     

Sensitivity Analysis Approach of New Dynamic Harmonic Distortion Current Limits on Utility Grids

Abstract—Harmonic levels in distribution power systems are expected to rise in the future. Understanding the consumer load composition of each individual circuit and maximum harmonic limits can help utilities plan and mitigate power quality issues. This paper presents a sensitivity analysis approach of IEEE Standard 519 total harmonic distortion (THD) current limits on an actual utility model. A new dynamic harmonic index method for characterizing distribution power circuits is proposed, which utilizes the short circuit ratio (SCR) as the main parameter. OpenDSS is used as a modeling platform to study the THD of the voltage (THD_v), while increasing the harmonic spectrum of random consumer load points. The main goals are to: (1) identify voltage behavior in power utility networks when an increasing number of consumers operate at the Std. 519 limits, and (2) categorize utility circuits using available information. The short circuit at the point of common coupling, maximum demand load currents, and the circuit configuration are considered. Three actual utility circuits are analyzed and compared in terms of their SCR and one of these circuits is analyzed in depth as part of the sensitivity study. The proposed method is also compared with the conventional pure capacitor and tuned filter bank methods. Finally, a recommendation for new harmonic distortion current limits is provided.     

Power quality improvement using integral-PWM control in an AC/AC voltage converter

Power electronic systems generate harmonics. Harmonic attenuation is important in the improvement of power quality. For power control, using specified pulse width modulated (PWM) phase control per cycle of the AC supply reduces the harmonic impact of many AC-to-AC electronic controllers. This paper describes a novel power controller that uses an integral cycle-PWM phase controlled converter with one bi-directional semiconductor switch. The converter does not need synchronization with the supply. The controlling PWM signal is modulated to generate maximum fundamental component and minimum harmonic content of the load voltage and current. The circuit topology presented in this paper diminishes the inherited drawback of using the phase or integral cycle control concept used intensively for electric heating applications. The technique offers the advantages of simplicity and reliability of controlling high power and low harmonic levels. Power injected to the load can be precisely controlled resulting in high conversion efficiency.     

考虑配电网络的综合负荷模型

介绍了电力系统稳定计算分析程序中常用的负荷模型,分析了上述负荷模型的结构及其在电力系统计算分析程序中的实现过程,指出了上述负荷模型的不足。根据变电站负荷的实际构成,提出了物理意义明确的综合负荷模型。该模型物理结构合理,可操作性强,可方便地模拟负荷元件和包括配电网络、无功补偿系统和接入低压电网的发电机的供电系统。2004年和2005年东北电网的4次三相短路试验验证了该综合负荷模型的有效性。     

负荷管理在南京市的应用

说明了负荷管理的手段及方法,并以南京供电局在南京市实施负荷管理的情况为例,从负荷特性分析、峰谷分时电价的实施及大用户的负荷管理等方面,阐述了负荷管理对电网运行和电力经营产生的影响。南京市实施的部分结果表明,负荷管理可以改变电力系统负荷曲线的形状,从而达到期望的目标,同时还可以为电力负荷的预测提供修正的参数。     

基于直流潮流的电力系统停电分布及自组织临界性分析

基于利用直流潮流模拟电力系统连锁故障的OPA模型,研究了电力系统线路可靠性、线路容量增加方式以及负荷波动对复杂电力系统停电分布的影响和电力系统的自组织临界性。结果表明:输电线路可靠性和小的负荷波动对停电分布影响不大,而大的负荷波动对停电分布影响很大,可能导致连锁故障的发生;加强传输线路的建设可以有效减少停电频率,进而降低系统的运行风险;此外,可从系统总负荷需求和网络总传输容量比值的角度初步揭示电力系统的自组织临界性。     

马达负荷模型对华东电网暂态稳定性的影响分析

以华东电网为研究对象,采用中国电力科学研究院推荐的马达模型和参数,仿真比较了马达负荷模型的动态特性,分析了马达负荷模型对电网暂态稳定仿真结果的影响及原因,认为在电力系统暂态稳定仿真中,送端电网采用马达负荷模型有利于提高稳定水平。     

Quantitative comparison of power decompositions

This paper presents a comparison on power decompositions in a simple single phase circuit with nonsinusoidal waveforms of voltage and/or currents by giving particular emphasis to Reactive Power compensation. The experimental circuit is analysed by using exact analytical expressions for current and voltages determined via considering source impedance and nonlinearity, which is introduced due to supply side harmonics. Results demonstrate that; power decompositions proposed by Kusters and Moore, Fryze, Shepherd and Zakikhani, Sharon, and Czarnecki provide correct information regarding Power Factor improvement with passive compensation in nonsinusoidal voltage source–linear load, nonsinusoidal voltage source–nonlinear load and sinusoidal voltage source–nonlinear load cases. In these cases, Reactive component of Kusters and Moore's power decomposition can completely be compensated when Power Factor is maximum if there is no resonance or significant changes on load voltages in the case of compensation capacitance is inserted. The Reactive components of Fryze, Shepherd and Zakikhani, Sharon, Czarnecki's power decompositions attain minimum value when power factor is maximum. Furthermore, Kusters and Moore's Reactive Power could directly be related to the power of optimum compensation capacitance. On the other hand, power decompositions proposed by Budeanu, Kimbark and Depenbrock do not provide any useful information about optimum Reactive Power compensation with a basic capacitance in the cases nonsinusoidal voltage source–linear load and nonsinusoidal voltage source–nonlinear load although they can completely be compensated in these cases. An important observation is that; Distortion Powers of Budeanu and Kimbark, and Depenbrock's Residual Power have compensable parts; on the other hand, Kusters and Moore's Residual Reactive Power, Sharon's Complementary Power, Depenbrock's In Phase Power and Czarnecki's Scattered Power are almost constant when the power of compensation capacitor is varied.     

基于用电采集系统的负荷特性曲线聚类分析

基于用电采集系统的负荷曲线聚类分析,是获得典型负荷分布和按负荷特性对用户分类的重要手段,也是推进电力营销、配电生产与规划等精细化的重要前提。对常用的聚类方法进行了分析,采用K-means算法并编制算法程序,实际计算结果表明,此方法能获取用电负荷特性中很多有价值的认识。     

电力系统数字仿真负荷模型中配电网络及无功补偿与感应电动机的模拟

提出了电力系统负荷模型中统一模拟配电网网络、无功补偿和感应电动机的模型，该模型可以简化电力系统仿真中配电网络的模拟，提高了配电网络中感应电动机模型的精度；同时提出了一种确定配电网络无功补偿容量的简便算法。所提出的模型和算法已在PSD电力系统分析软件工具(PSD Power Tools)中的中国版BPA暂态稳定程序和电力系统全过程动态仿真程序中实现，该程序可根据配电网络的综合阻抗和指定的电动机机端电压与系统母线电压的比值系数，自动求得无功补偿量和无功补偿电抗值。模型和算法可以提高电力系统仿真中计及配电网络和无功补偿的感应电动机模型的精度。并得到了验证。     

基于隐含数据信息挖掘的贝叶斯电采暖负荷预测

冬季电采暖负荷的准确预测对电网安全稳定运行以及电力系统调峰和调频具有重要意义。为充分挖掘冬季电采暖负荷数据中隐含信息,提出基于贝叶斯网络的多变量冬季电采暖负荷预测方法。首先将隐含信息数据中的多变量数据分为可观测数据和隐含数据,依据变量之间的影响机制搭建贝叶斯网络结构,并通过EM(Expectation Maximization Algorithm)算法训练可观测数据信息,获取隐含数据分布,进而基于可观测数据和隐含数据实现冬季电采暖负荷预测。采用北京电力公司提供的冬季电采暖负荷实测数据进行验证,结果表明,采用贝叶斯网络进行电采暖负荷预测具有较高的预测精度。     

负载均衡技术在宁夏电力公司信息系统中的实现

针对宁夏电力公司信息化建设实践,分析了F5负载均衡设备对服务器的负载均衡的技术特点,提出了负载均衡设备的应用方案,结果表明：F5负载均衡设备在宁夏电力公司信息系统中的的合理使用,有效地提高了系统的运行效率,充分利用了现有资源,实现了信息系统的高可用性和高可靠性。     

基于随机负荷波动的抽蓄电站水轮机模型辨识

复杂输水系统下的大型水轮机模型辨识对保证电力系统稳定分析与控制的质量具有重要作用。传统的PRBS方法需根据具体对象确定测试信号参数，若参数不当可能影响机组运行安全，限制了其在大型水电机组上的应用。该文提出一种基于随机负荷波动的水轮机模型辨识方法，并应用于北京十三陵抽蓄电站。北京十三陵抽蓄电站装机4′200MW，具有上、下游调压井，输水系统结构复杂。该辨识方法直接 以并网机组在随机负荷波动下的机端功率和接力器位移等量测数据作为原始数据，采用增广最小二乘法进行模型辨识，具有不需特意外加激励信号、不影响机组正常运行、安全简便的特点。对所得三种不同负荷水平下的二阶离散型水轮机模型，应用阶跃扰动法和自相关函数法进行检验。结果表明，所得辨识模型可信，并具有较强的负荷适应性。     

发电厂继电保护综合分析管理系统的研究

介绍了一种基于面向对象设计的发电厂继电保护综合分析管理系统。该系统将继电保护整定计算、潮流计算、故障计算、动作仿真集成于统一的图形数据一体化分析平台。图形平台以发电厂电气主接线为背景,提出了基于捕捉点的全网拓扑形成的三层模型,实现了电气接线图绘制、运行方式设置、参数查询、计算结果显示等功能。故障计算结果可转化为Com trade格式的录波文件,通过继电保护测试仪与继电保护实际装置接口,为保护装置测试提供了一个面向实际电网运行方式的分析环境。该系统已在珠海发电厂投入运行,效果良好。     

华北电网动态负荷模型仿真

结合华北电网安全稳定计算分析工作研究了负荷模型的变化对系统稳定计算结果的影响,探讨了新的负荷模型在局部地区电网的适应性等问题,研究了负荷模型和参数变化对系统稳定水平影响的机理,对华北电网负荷模型和参数的选取提出了建议。     

基于三相谐波潮流的电能质量仿真决策系统

谐波分析是电能质量分析的重要组成部分。首先论述了谐波等电能质量问题的监控、测量、分析、决策与控制的现状,在此基础上,介绍了基于解耦-补偿理论的实用三相电力系统谐波潮流计算程序。以该实用三相电力系统谐波潮流计算程序为核心,开发了电能质量仿真决策系统平台。应用该平台可对电网中的谐波等电能质量问题进行模拟分析,并可为系统运行分析人员提供控制与决策的依据。该平台的建立为三相电力系统谐波潮流计算从理论到实际应用的实现奠定了基础。通过对实际电网以谐波为主的电能质量问题的计算分析,证明了该系统平台具有很强的实用性。     

电力负荷参数辨识的实用改进及实测结果

针对电力负荷参数辨识中出现的参数不稳定问题,对参数辨识过程作了改进:一是将负荷参数分为重点参数和次要参数,只对重点参数进行辨识,对次要参数则直接采用其典型值进行计算;二是给出了参数初始搜索范围选取的一般方法;三是对系统容量基值和感应电动机容量基值下的参数作了一些说明,在进行联网计算时,感应电动机自身容量基值下的参数要根据系统容量基值折合;四是提出了模型类别的判别指标。基于以上改进措施,对河南电网和江苏电网的实测数据进行了参数辨识,表明以上改进措施使电力负荷建模达到实用要求。     

基于变结构协整理论的中长期电力负荷预测模型

提出了一种基于变结构协整理论的电力系统负荷预测建模新方法,所建模型反映了用电量和经济参数之间的长期静态和短期动态波动的均衡关系。提出了一种比较符合电力系统实际情况的时间序列突变点确定方法,并利用突变点信息提高了模型的预测精度,避免了传统的负荷预测中经常存在的伪回归问题。采用该方法对中国年度用电量和国内生产总值数据进行了预测分析,结果表明了该方法的有效性。