2011年, 第31卷, 第4期　刊出日期：2011-08-31

  

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电力系统分析与计算
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  基于免疫遗传算法的可用输电能力计算

  李国庆, 苏丹, 王建华

  东北电力大学. 2011, 31(4): 1-7.

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  建立了基于最优潮流(OPF)的可用输电能力(ATC)计算模型,并采用免疫遗传算法(IGA)求解该模型。该算法是根据生物的免疫原理提出的一种改进遗传算法,与传统的遗传算法(GA)相比具有抗原识别、记忆、抗体的抑制和促进等显著特点。IGA将目标函数和约束条件比作抗原,将问题的解比作抗体,通过亲和度计算来评价抗体并促进或抑制抗体的产生,减少了进化过程中陷入局部最优解的可能性。通过抗原记忆提高了局部搜索能力,加快了计算速度。以IEEE-30节点测试系统为例进行仿真计算,并与传统遗传算法的计算结果进行了比较,结果表明IGA能以更快的速度得到最优解,其性能明显优于GA。
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  基于细菌群体趋药性算法的可用输电能力计算

  陈厚合, 廖海亮, 李国庆

  东北电力大学. 2011, 31(4): 8-15.

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  构建了基于最优潮流模型的可用输电能力(Available Transfer Capability)ATC计算模型,并采用细菌群体趋药性算法对该模型进行求解。为简化n维变量寻优问题,将n维空间的求解问题化简为(n-1)个二维空间问题进行求解,并给出了新的求解此二维空间的表达式;根据ATC求解特点,引入自适应步长,对步长和方向进行自适应调整;针对寻优过程中的最优值,引入公告板,将最优值暂存在公告板内,避免最优值随机抛弃。该算法不仅提高了ATC求解的运算速度,同时保证了算法在ATC计算过程中的全局搜索能力。IEEE-30节点系统的仿真结果验证了其有效性和合理性。
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  考虑静态电压稳定约束的可用输电能力计算

  运奕竹, 李国庆, 温佳鑫, 张守龙

  东北电力大学. 2011, 31(4): 16-22.

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  提出一种考虑系统静态电压稳定约束计算可用输电能力(Available Transfer Capability,ATC)的新方法。首先,构建考虑系统电压稳定约束(Voltage Stability Constraint,VSC)的最优潮流(Opti-mal Power Flow,OPF)模型,即基于VSC-OPF的ATC计算模型;然后,研究负荷增长因子变化对系统区域间ATC值的影响,并借助于内点法对优化模型进行求解,根据解轨迹上所取的系统运行点到电压崩溃点的距离,可求得不同电压稳定裕度所对应的ATC值;最后以IEEE-30节点3区系统的仿真分析验证了所建模型和方法的合理性和有效性。
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  基于思维进化算法的可用输电能力计算

  蒋黎莉, 李国庆, 戴丽丽

  东北电力大学. 2011, 31(4): 23-29.

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  构建了基于最优潮流的可用输电能力计算模型,计及系统静态安全约束,采用思维进化算法求解该模型。针对思维进化算法在实际计算中存在的问题,对该算法进行改进。以IEEE-30节点测试系统为例进行仿真计算,分别对算法主要参数子群大小S、临时子群个数N、方差大小σd的不同取值进行可用输电能力计算,在综合考虑结果准确性和计算快速性的基础上,确定适合本文的计算参数。与采用Benders分解法、标准遗传算法(SGA)、免疫遗传算法(IGA)得到的结果进行对比分析,分析结果表明该算法用于ATC计算的可行性和有效性。
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  基于邻域拓扑文化差分进化算法的无功优化模型研究

  杨悦, 袁超, 李国庆

  东北电力大学. 2011, 31(4): 30-37.

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  提出了求解无功优化问题的一种新算法——基于邻域拓扑文化差分进化算法。将邻域拓扑结构纳入了文化差分进化算法,改进了文化差分进化算法过早收敛,易于陷入局部最优解的问题。并首次将该算法应用到无功优化问题中,使其能迅速获得全局优化解,具有很好的全局收敛性能和更好的优化能力。最后,将该算法在IEEE 30节点系统上进行了无功优化问题的求解,并与应用普通文化差分进化算法的结果进行了比较分析。仿真结果验证了基于邻域拓扑文化差分进化算法在无功优化应用中的有效性。
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  基于改进免疫算法的PMU多目标优化配置

  张健, 李国庆, 冀瑞芳

  东北电力大学. 2011, 31(4): 38-42.

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  为保证配置同步相量测量单元(PMU)的安装数目最小,且系统的N-1量测可靠性尽量高,以实现电网最大的网络结构可观测性,对PMU进行多目标优化配置。将经改进的免疫算法与帕雷托(Pareto)分类排序技术相结合,完成对进化个体解的评价,采用模糊集理论提取出最优折中解,并通过非一致性变异操作来提高免疫算法的性能。IEEE-39节点系统计算结果表明该方法可实现全局多目标寻优,得到多种合理的PMU优化配置方案。
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  基于非线性规划方法的PSS参数优化设计

  董晓亮, 李江, 李国庆

  东北电力大学. 2011, 31(4): 43-47.

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  电力系统稳定器的参数配置是一个复杂的非线性问题。按照工程中要求,电力系统稳定器(PSS)通过励磁系统产生的电磁力矩在所考虑的频率范围内(0.2~2.0 Hz)与机组转速的相位差应在±30°范围,亦即超前电磁功率偏差60°~120°。通过检测振荡过程中PSS输出信号和机组功率振荡信号中各个模式之间的相位差即可评价PSS的控制效果,进而实现预警,以便进一步采取措施对PSS参数进行校正。采用非线性规划法(NLP)对PSS现场实测原有参数进行优化,使优化后的结果满足工程上的需要,使之更有效的抑制低频振荡的发生。
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  一种确定小扰动稳定域的新算法

  李江, 魏丹萍, 张忠杰, 张少杰, 李国庆

  东北电力大学. 2011, 31(4): 48-53.

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  同步发电机励磁系统由于受到物理结构的限制,励磁电压的输出含有饱和环节(限幅环节),其具有非线性特征。针对计及励磁饱和环节的传统励磁控制和最优励磁控制系统,提出了以椭球吸引域体积为指标确定小扰动稳定域边界的新算法,计算了恒阻抗负荷模型下的小扰动稳定域。算例研究验证了该方法的有效性,研究还表明最优励磁控制方式下的小扰动稳定域要明显大于传统励磁控制下的小扰动稳定域。
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  直流调制对电力系统小扰动稳定性影响分析

  陈厚合, 徐双, 李国庆, 姜涛, 邓超

  东北电力大学. 2011, 31(4): 54-60.

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  构建含高压直流输电系统的多机Heffron-Phillips模型,借助模态分析理论分析直流输电系统有、无直流功率调节环节对交直流混合系统小扰动稳定性的影响,并应用根轨迹法对直流输电系统的单输入单输出超前-滞后补偿功率调制控制器参数进行整定。最后以典型交直流混合系统为例进行仿真分析,模态分析和时域仿真结果表明,采用直流功率调制可有效改善交直流混合系统的动态稳定性;基于根轨迹设计的单输入单输出超前-滞后补偿功率调制控制器方法简单、实用、容易实现。
新能源与分布式发电
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  含双馈风电机组的配电网潮流分析

  孙银锋, 李国庆, 顾黎明, 韩悦

  东北电力大学. 2011, 31(4): 61-66.

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  针对放射状链式配电系统,应用无功功率、有功功率均可调的双馈风电机组进行潮流计算仿真。由于配电网络具有许多不同于高压输电网的特征,所以在算法上,本文应用改进牛顿算法。此方法可化简原雅可比矩阵,从而有效降低计算量。仿真结果表明,不同的风电机接入位置对潮流的收敛情况影响不大,却对系统网损有一定影响,大体上随接入点距离电网侧的距离增大而有减小趋势。另一方面,通过于常规异步风力发电机的比较,说明了双馈风力发电机的接入对馈线的电压分布具有明显的改善作用。
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  计及异步风电机组的电力系统区域间ATC计算

  李国庆, 韩悦, 孙银峰, 姜黎莉

  东北电力大学. 2011, 31(4): 67-74.

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  针对含异步风电机组的电力系统可用输电能力展开研究。首先,建立含异步风力发电机潮流模型;其次,将含风电机组的潮流模型和传统的静态安全性可用输电能力模型相结合,建立了含风电机组的ATC模型;最后,应用现代内点理论对模型进行求解。仿真结果表明,文中引用的算法能快速而准确地计算不同风速下含风电场系统的ATC值,通过与不含风电场系统的ATC值的比较结果表明,低风速下主要由于风电场对系统无功的大量损耗,使风电场对系统可用输电能力产生的影响更为恶劣,随着风速的提高,含风电场系统的可用输电能力会随之上升,并在风速达到一定高速时使系统可用输电能力在原有基础上有所提升,研究成果可为电力系统的运行和风电场的规划提供有益的参考。
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  超级电容器储能系统在风电场中的应用研究

  刘金龙, 李国庆, 王振浩, 辛业春

  东北电力大学. 2011, 31(4): 75-79.

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  针对并网风电场输出功率随机波动引起的电网频率振荡、电压波动与闪变,对超级电容器储能系统抑制并网风电场输出功率随机波动进行了研究。根据实际风电场和风电机组运行特点分析并确定超级电容器储能系统的具体安装地点;结合有功功率和无功功率解耦控制,设计了抑制风电场输出有功功率和无功功率的波动的超级电容器储能系统控制策略。最后以某实际风电场为算例在Digsi-lent/PowerFactory中进行仿真分析,仿真结果表明超级电容器储能系统可有效抑制并网风电场输出功率波动,对改善含并网风电场的地区电网具有一定的借鉴意义。
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  双馈感应风电机组建模控制仿真

  张帆, 李国庆, 张宇阳, 张万林

  东北电力大学. 2011, 31(4): 80-85.

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  随着双馈感应风力发电机的广泛应用,精确了解DFIG的静态及动态特性尤为重要。在深入研究DFIG内部结构的基础上,建立了DFIG发电机的9阶数学模型。并在风力机动力部分采用桨距角限速控制策略,在发电机电气部分采用定子磁链定向的矢量控制策略。分别针对DFIG对调度变化的响应,对阶越风速变化的响应以及对电网故障的响应(低电压穿越能力)三方面做了系统的理论研究。在DIgSILENT仿真软件中进行了仿真和验证,仿真结果表明了DFIG风机建模以及所采用控制策略的有效性,适用于大型DFIG风力发电机组,为DFIG风机的进一步研究打下基础。
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  基于PSCAD的微型燃气轮机并网与孤岛运行分析

  王鹤, 李国庆, 王健

  东北电力大学. 2011, 31(4): 86-90.

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  微型燃气轮机发电(Microturbine Generation,MTG)是微网中一种具有广泛应用前景的分布式发电技术。本文详细介绍了单轴微型燃气轮机发电系统的动态数学模型,并对其在微网中的运行与控制进行研究。本文采用PSCAD/EMTDC仿真软件,对微型燃气轮机发电系统的并网和孤岛运行方式进行仿真,在此基础上研究不同运行方式下的逆变器控制策略以及孤岛运行方式下的负荷跟踪能力。仿真实验结果验证了微型燃气轮机能够根据微网的运行需要灵活的调整控制方式,具有很好的运行特性。
工程应用
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  配电台区监测与电压无功控制系统的实现

  王利猛, 孔博, 李国庆, 董晨

  东北电力大学. 2011, 31(4): 91-95.

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  本文设计了配电台区监测与电压无功控制系统,该系统由数据采集装置(下位机)和数据分析与管理软件(上位机)以及通讯网络组成。下位机通过80C196单片机实现对配电台区的数据监测与电容器组投切控制,上位机通过通讯网络对下位机采集的数据进行分析管理并实现对电容器组的远方控制。
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  基于GIS的污区图绘制及绝缘配置方法的研究

  孙菡婧, 马瑞枫, 李国庆, 常洪江

  东北电力大学. 2011, 31(4): 96-100.

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  提出一种基于GIS的污区图绘制与绝缘配置的方法,从制定电网基础数据收集规则入手,介绍了污源分布图和基于实测盐密值的污区分布图的绘制方法,开发了污区图和绝缘配置的关系规则库,探讨了交通线以及气象资料对污区图和电网外绝缘配置的影响,为电网外绝缘设备清扫和调爬计划的制定提供决策依据。
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  基于FORTRAN编程的PSS/E用户自定义励磁系统建模

  钱叶牛, 董亚旭, 李国庆

  东北电力大学. 2011, 31(4): 101-106.

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  本文基于PSS/E电力系统仿真软件,采用Fortran语言对电力系统励磁系统进行了自定义建模。首先介绍了PSS/E用户自定义建模的基本原理及主要难点,其次对励磁系统中常见环节进行等价变换以方便选取状态变量;然后利用Fortran自定义了SEXS型和Vco Type 16型励磁系统;最后在WSCC 9节点测试系统上进行仿真验证,仿真结果验证了本文自定义模型的可行性和合理性。
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  10kV静止无功发生器(SVG)的仿真实验研究

  王振浩, 谷禹, 施俊杰, 李国庆, 金明虎, 谭明霞

  东北电力大学. 2011, 31(4): 107-111.

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  介绍了静止无功发生器(SVG)的特点和工作原理,并且着重介绍了SVG的直接电流控制方法,分析了连接电抗和直流侧电容的几种常见参数选取方法,在分析了其中的优缺点后,采用工程实际常用的经验公式,计算了电抗和电容的取值。最后利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了SVG的仿真模型,并验证了SVG的快速无功补偿能力。
电力市场
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  电力需求响应的决策因素与分类模型

  于娜, 何德明, 李国庆

  东北电力大学. 2011, 31(4): 112-116.

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  需求响应是指用户对激励措施采取的响应以降低用电成本。不同的用户有相异的用电特性,可以采用相应的激励措施,引导用户合理用电。用户对采取的激励措施做出响应,达到削峰填谷的作用。本文首先根据用户的用电特性,将用户进行分类,类型包括可简单转移负荷、后继性负荷、有储存容量的用户等。并根据相应的激励措施,为每一类用户建立了对应的优化模型。最后,通过对集总空调用户,采用分时电价的激励措施进行调控,引导用户改变用电方式,调控结果表明,改变用电方式不但为用户节约了电费,还达到了平滑负荷曲线的目的。