区块链技术在多元融合高弹性电网中的应用初探

多元融合高弹性电网通过构建源网荷储全向交互机制,显著提升了电网的互动与自愈能力。区块链技术采用去中心化理念和分布式记账模式,保障数据可信,打破信任壁垒,为电网多端友好互动提供了核心技术支撑。基于现有理论研究与工程实践,区块链的技术特征与高弹性电网的形态架构具有较强的理念契合性和技术互补性,区块链有潜力成为多元融合高弹性电网的重要赋能技术。面向多元融合高弹性电网的建设目标,刻画了区块链技术与高弹性电网深度融合的应用场景,梳理了建设高弹性电网过程中的关键痛点,阐明了区块链之于高弹性电网的技术赋能要素及匹配关系。面向高弹性电网的建设需求,提出了区块链系统的设计原则、评价指标以及设计流程,并以需求响应为例进行系统设计与性能测试,为区块链技术在高弹性电网中的应用提供理论支撑。     

含柔性多状态开关的配电网分区方法

柔性多状态开关是一种新型智能配电装置。结合柔性多状态开关的功能特点,提出了含柔性多状态开关的配电网分区条件。以多层图分割理论框架为基础,提出了由粗化、分区和还原阶段构成的分区方法。在粗化过程中,提出了基于最短电气距离的粗化方法,使用贪婪图生长算法完成初始分区,并在还原阶段提出了基于路径搜索的还原方法。分区方法不仅能够优化配电网的运行指标,还能够提高配电网的可控性和灵活性。通过IEEE 118节点配电网算例对所述分区方法进行了说明和验证,并结合柔性多状态开关的调控对分区效果进行了进一步分析。结果表明,该方法能够改善配电网的日均馈线负载均衡度,并能够和柔性多状态开关的调控相配合,进一步改善配电网每一时刻的馈线负载均衡度和电压分布。     

独立运行方式下的微电网能量优化管理

针对独立运行方式下的微电网经济运行和管理问题,提出了独立运行方式下的微电网能量优化管理方法,该方法通过缩减下垂控制单元的基点运行功率范围,使其具有类似于传统发电机组自动发电量控制(AGC)的功率调节裕量,以吸纳实时调度周期内的非计划瞬时波动功率;在每次调度时刻,根据系统净负荷功率大小和可控型微电源的基点运行功率范围之间的关系,采用不同的能量调度策略,并引入负荷竞价策略,增加了切负荷和卸荷控制作为功率调节手段,建立了所涉及的负荷优化分配模型和负荷可中断优化模型。最后,通过一个微电网系统算例验证了该方法的有效性。     

基于遗传算法的超导磁储能装置H2/H∞鲁棒控制器设计

提出了应用GA(遗传算法)设计H₂/H_∞鲁棒控制器的一般方法。使得在满足闭环系统的H_∞范数小于指定的工程要求的条件下误差信号的H₂范数最小。该问题可归结为一个带约束条件的极小值优化问题，并通过一种改进的遗传算法加以解决。该设计方法能对具有任意控制器结构的控制系统进行参数优化。与传统的鲁棒控制器设计方法相比，所提出的方法不仅可以提高控制器的鲁棒性，还具有易于进行参数优化的优点。将所提出的方法应用于超导磁储能装置（SMES）PI型鲁棒控制器的设计，时域仿真结果表明所设计的控制器具有很好的鲁棒性，在不同的运行工况下均能有效阻尼电力系统的振荡。此外，控制器还具有结构简单、易于工程实现的优点。     

基于广域测量系统的快速暂态稳定预测方法

在运用相量测量单元实测系统故障时轨线的基础上,采用一种在机器人领域广泛应用的抓球算法,对电力系统故障后预判失稳的发电机转子角进行预测.该方法分为跟踪和预测2个阶段:首先应用粒子群优化算法对跟踪阶段进行多参数优化,加快了跟踪的过程;然后利用泰勒级数展开法预测发电机的转子角.该方法无需知道系统结构的先验知识,可以提前0.5 s判断各发电机的同步性,得到足够的"可用反应时间"用于在线失稳预警或就地控制.在10机39节点的新英格兰测试系统和50机145节点测试系统上的仿真结果表明了该方法的有效性.     

电力系统次同步谐振中Hopf分岔现象的研究

针对IEEESSR第一基准模型 ,应用Hopf分岔理论 ,分析了系统的分岔现象。结果表明 ,随着串联补偿电容的增加 ,电气振荡模式与相应的扭振模式的相交 ,只意味着与扭振模式对应的SSR不稳定振荡最有可能发生 ,但不意味着Hopf分岔和SSR的不稳定振荡一定发生。时域仿真表明SSR的不稳定振荡区域比特征值分析法所预测的不稳定振荡范围稍小     

磁饱和对同步发电机自激影响的研究

深入研究了自激产生的物理过程,强调可以通过外部电力系统等效容抗的大小判断自激是否发生。分析了系统参数和磁路饱和对自激稳定域的影响,通过对一个含串联电容补偿的单机无穷大系统的频域分析,得到了同步发电机的自激稳定域,进一步的分析表明,磁路饱和将显著地减小自激稳定域。文中还针对一个典型的双机电力系统,通过时域仿真验证了分析结果的正确性。     

考虑量测坏数据的发电机动态状态估计方法

随着相量测量单元(PMU)的广泛应用,基于PMU的发电机动态状态估计的研究越来越受到重视。如果存在量测坏数据,动态状态估计的滤波效果会受到严重的影响。首先介绍了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的发电机动态状态估计方法。然而,由于PMU数据的质量不高,为解决坏数据的问题,推导残差方程得出时变的阈值,再通过一种迭代检测的方法确定坏数据的测点位置。对于坏数据对应的量测,算法将其剔除后重新进行一次估计,以修正估计结果。算例结果表明,该方法能有效抑制量测坏数据对发电机动态状态估计的影响。     

CRH3型动车组牵引传动系统的直接转矩控制研究

为了研究高速动车组的具体模型结构及其牵引传动控制系统,采用直接转矩控制(DTC)系统控制异步牵引电机,建立了CRH3型高速动车组牵引传动系统的Matlab/simulink仿真模型,整流部分由四象限脉冲整流器输出3 000 V左右平滑的直流电压,逆变部分由直接转矩控制系统驱动牵引电机。该系统能根据CRH3型动车组的牵引、制动曲线模拟动车组牵引、惰行、制动等各种运行工况。整个运行过程中系统的谐波较小,电压/电流相位差基本能保持在同相或反相运行,功率因数基本接近1;在网压波动和突然失电情况下,机车也基本能保持恒速运行。最后,将该模型仿真结果与京津城际高速铁路的部分数据进行了对比验证。研究结果表明,该模型建模基本正确,同时系统具有良好的稳态和动态性能,验证了直接转矩控制方法的有效性。     

基于GPU的交直流电力系统暂态稳定双层并行仿真

我国交直流电力系统的日益扩大与复杂化对暂态稳定仿真的速度与精度提出了更高的要求。为此,提出了一种基于图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)计算平台的暂态稳定双层并行算法。第一层为"交-直并行",考虑直流系统动态的独立性,将交流系统与直流系统解耦,分别部署在CPU和GPU上计算。第二层为"直流系统时间并行",直流系统在小步长下采用详细模型仿真,进一步在时间并行算法的框架下,使用GPU模拟实现了流水线计算,可灵活设置流水线条数,对多个直流系统多积分时步并行求解。最后,使用2个算例验证了该算法的有效性与实用性。计算结果表明:该算法可有效提高计算速度,为交直流系统稳定分析提供了新的解决思路。