中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
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ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
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鉴于多样化业务需求的不断增多，建立与业务需求和系统特征相适应的信息交互模式是实现智能配用电的关键。在分析智能配用电业务需求和系统架构的基础上，提出集成式和一体化这2种典型的智能配用电信息交互方式及相应的部署方式；针对智能配用电的物理通信需求，形成智能配用电通信方式组合方案；结合电力系统信息安全要求，提炼二次系统安全防护体系。通过剖析业务需求、系统架构、信息交互方式及部署方式、物理通信方案和安全防护体系等几个方面情况，建立智能配用电信息交互典型模式。该模式已应用于智能配电网优化调度等实际工程之中。
近年来，分布式发电以其节能、环保等特点发展快速。然而在分布式发电接入配电网的过程中，会对配电网运营商（distribution network operators，DNO）的利益造成影响，从而阻碍两者的协调发展。为了兼顾配电网运营商与分布式发电商（distributed generation owners，DGO）的利益，研究了分布式发电投资及配电网建设规划的联合优化问题。在构建目标函数过程中引入利润分配系数从而达到双赢目的，同时需要满足配电网安全稳定运营及减排目标约束。对于模型中存在的不确定性因素使用两点估计法进行确定，使用改进的布谷鸟搜索算法求解所建模型。最后以IEEE33节点配电系统为例，通过不同情境之间的对比分析验证了所提出方法的有效性和可行性。
针对冬季直接空冷凝汽器的防冻工业需求，将翅片管和空冷单元这2个尺度的模型耦合起来，既考察翅片管束的整体流动换热性能，又考察直接冷却翅片管内凝结水的冲击换热特性，为确定冬季低温运行条件下空冷凝汽器管内凝结换热甚至结冰计算提供第3类热边界条件。建立了空冷单元模型和翅片管模型，然后，将三维进口风条件下的翅片管级数值模拟结果简化成输入-输出代理模型；从空冷单元系统级数值模拟中获得系统级边界-迎风面的速度分布；进而将翅片管数值模拟代理模型应用到系统边界上，得到了系统边界上翅片管冲击换热特性以及翅片管平均对流换热特性的空间分布。数值计算结果表明，冲击换热系数比平均对流换热系数大一个数量级；在迎风面上冲击换热系数和平均对流换热系数均呈现出上低下高、左右不对称的特点；冲击换热系数随着转速的下降而下降。
结合目前国内已经投运的特高压输电工程，对特高压变压器特点、励磁涌流识别方案、主变及调压补偿变的继电保护配置以及整定进行研究，提出特高压变压器各套保护的主保护与后备保护的具体配置方案。界定各差动保护的功能及保护范围，保证保护方案能可靠动作，并给出各差动保护之间的配合整定建议。同时对典型故障进行动模试验，论证保护方案的可行性。本方案已在华东地区1 000 kV变压器保护中获得应用，可以为其他特高压交流工程中变压器继电保护的设计提供参考依据。
电力系统动态等值模型必然存在一定误差，边界联络线功率对等值模型参数的轨迹灵敏度揭示了等值模型误差与模型参数之间的量化联系，可据此优化等值模型参数。为此，提出了基于轨迹灵敏度的动态等值模型参数分类优化方法。首先，介绍了轨迹灵敏度及其计算方法；然后，讨论了考虑综合负荷的电力系统动态等值模型的一般结构，根据不同参数轨迹灵敏度的特点，将模型主导参数划分为静态、动态主导参数进行分类优化；最后，将算法应用于IEEE10机39母线算例系统，对等值模型中的虚拟阻抗、惯性时间常数、定子电抗及转子电阻等参数进行了优化。仿真结果表明，该方法能有效提高等值模型精度，且所需计算量小，优化速度快，具有良好的应用前景。
为发挥储能电池在配电网运行中降损及平抑峰谷的作用，建立了一种考虑降损和平抑峰谷的配电网储能电池Pareto多目标优化模型。该模型以配电系统中有功损耗最小和1天中各时段负荷方差最小为目标函数，以储能电池的充放电功率为控制变量，以罚函数的形式处理电池容量约束和静态安全约束。依据日负荷曲线获取储能电池最佳充放电时段，结合前推回代潮流计算方法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm II，NSGA-II）对多目标模型进行求解。基于最大满意度，在Pareto解集中分别分析了网损最小、削峰填谷效果最优和网损与削峰填谷折中最优3种优化方案，以获取不同的储能电池运行优化方案。最后，以IEEE33配电网系统为例，验证了所提方法的实用性和有效性，并分析了不同决策策略下运行方案的优劣，为配电网经济运行提供决策参考。
综合优化利用电能、热能和天然气等多种能源，是提高能源使用效率，实现能源可持续发展的重要途径。然而，综合能源互联系统的研究才刚刚起步，建立成熟的综合能源利用系统尚需要开展大量的研究工作。在研究初期，理清研究思路和内容是关键而且必要的一项基础工作。阐述了综合能源系统的组成，分析了能源综合的优势，提出了一种综合能源系统的优化规划和运行的框架，探讨了建立综合能源系统需要解决的关键技术，希望能为研究和实现多种能源互补、互联提供参考。
结合北京地区风力资源分布情况及风力发电的并网现状，对北京地区风力发电的发展情况进行了预测。预测内容包括规划风力发电的输出特性，以及“十三五”期间北京地区风力发电的发展情况。提出了一种以电网的负荷特性、常规电源调峰能力、新能源处理特性及外受电力交换情况作为边界条件的风电消纳计算方法。运用该方法对北京电网“十二五”末及“十三五”末对风电的消纳能力进行了计算，并提出了促进北京电网风电发展的相关技术措施。
在我国新型城镇化和美丽乡村宏观政策的推动下，城乡一体化进程加快，带动农网用电需求快速增长。分析新型城镇化和美丽乡村背景下的农网用电需求，对建立和完善乡镇电网发展模式和建设标准具有重要现实意义。结合新型城镇化和美丽乡村背景下的农网用电需求特点，建立了城镇用电需求评估指标体系，提出一种基于全样本空间的类比预测法，将用电需求预测从单一维度扩展到多维空间，适用于目前城镇化过程中电力数据和经济社会发展信息交汇的大数据环境。在此基础上，综合回归分析法、灰色模型、人均用电量法等3种经典预测方法，设计了基于拟合优度赋权的组合预测算法，实现了权重的自动优化调整，算例结果表明组合预测算法提高了预测的精度和可靠性。
受近年国际形势变化和国内经济转型的影响，“十二五”期间能源行业发展态势波动明显，特别是电力行业，加之相关政策和规划不断调整，“十三五”期间实现“2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%”目标的不确定性增大。为确保这一目标的实现，根据新形势下的变化构建了能源电力规划方案，基于规划方案重点提出了灵敏度分析和最大缺额分析2种方法，用以量化各类非化石能源的规划执行偏差对目标百分比的影响，并提出弥补方案。研究表明，水电、核电的开发进度及其消纳通道的建设情况，是影响目标百分比的主导因素；目标百分比能否达到15%，很大程度上取决于水电与核电是否能按规划完成开发利用；若2类电源的开发利用不足以达到规划目标，可以通过增加风电和太阳能发电予以弥补，但如果水电缺额达到58 GW以上，或者核电缺额达到27 GW以上，非化石能源“15%目标”几乎无法达成。加快建设川藏水电送出通道，有助于解决弃水问题，是实现非化石能源“15%目标”的有力保障。
新型城镇化的快速发展和美丽乡村建设的深入实施对浙江省配电网的建设提出了一系列新的要求，韩国在自然和经济社会特征及电网规模上与浙江省具有高度相似性，其配电网发展阶段性特征和发展历程对浙江省配电网未来的发展具有极大的借鉴和指导意义。从3个方面详细论证了韩国与浙江省的可比性，针对韩国配电网发展的特点进行了详细的分析，对二者的配电网技术水平做了对比研究，并从二者的差距中找到了浙江省配电网建设的方向，从而有针对性并且高效地提升浙江省配电网整体水平，以更好地适应新型城镇化和美丽乡村建设对浙江配电网建设的要求。
首先介绍了统一潮流控制器（unified power flow controller，UPFC）在国内外理论研究和工程应用的发展和现状。接着具体阐述了南京西环网在发展中存在的输电通道能力不足、潮流分布不均等问题。通过与常规解决措施的对比，阐明了在南京西环网中应用UPFC提高电网输电能力及稳定性的可行性、必要性和必然性。经分析计算发现,通过应用UPFC，不仅能够有效控制电网潮流，提高现有电网的输电能力，从而避免投资巨大、实施难度极大的城市电缆输电通道建设，而且还能够很好地适应未来电网网架的变化。因此，在南京西环网甚至将来的江苏电网中，应用UPFC可以显著提高电网的输电能力、利用效率及运行安全性，能够取得良好的经济效益和社会效益。
采用中国电力科学研究院开发的PSD-BPA软件，详细分析了特高压接入对天津500 kV电网的影响。天津南特高压站投产对天津500 kV电网潮流、电压和暂态稳定水平影响不大，但对短路电流影响较大，提高了天津500 kV变电站的短路水平，使得天津南和静海500 kV侧短路电流超标。针对短路电流超标问题提出限制短路电流的3种措施，采用PSD-BPA软件对3种限制措施进行分析，检验3种限制措施的效果。最后，从限制短路电流效果和对电网安全稳定运行的影响2方面对3种限制措施进行比较分析，论述了3种限制措施的优劣性。
为解决应用传统模糊C均值（fuzzy C-means, FCM）算法进行电力负荷模式提取时存在的对初始聚类中心敏感、聚类数目不易确定等问题，构建表征聚类效果的目标函数，并针对传统智能寻优算法易收敛、陷入局部最优等缺陷，采用一种量子编码的粒子群算法进行全局寻优以确定最佳聚类中心及分类数目，在确定最佳聚类中心及聚类数目基础上，构建能够全面反映各类型负荷的特征向量，最后通过与传统FCM算法下的计算结果进行对比，验证了该方法在用电识别方面的有效性及正确性。
为评估节点故障对电网的静态性能的影响，构建了一种基于复杂网络理论的电网脆弱性综合评价指标。在由最大连通子集与网络平均效率组成的结构脆弱性指标，以及由失负荷比例与电网功率传输效率组成的功能脆弱性指标的基础上，构建了一种基于熵值模糊综合评价法的脆弱性综合指标。该方法克服了多种指标赋权时，主观性强、容易出现与实际数据不相符的现象。最后通过对IEEE-118节点系统的仿真、分析，比较了随机、节点度、节点电气介数、传统线路介数以及线路电气介数5种不同的攻击对电网的脆弱性综合指标、各个单一指标的影响，同时验证了该综合指标的合理性。
为了确定配电网中压馈线之间的负荷转供情况，结合线路的最大负荷电流、允许载流量和多种约束条件，提出了基于“N-1”准则的负荷转供实用测算和分析方法。在了解馈线联络情况的基础上，确定由单馈线或多馈线承担负荷转供的可能性；在满足多种约束条件下，计算、分析并获得馈线首端故障后的转供负荷容量和多种转供方案。通过对变电站各回馈线转供数据进行汇总，可以得出变电站不同故障情况下的负荷损失率。经过实际配电网转供的工程应用，验证了测算分析方法的实用性和有效性。
为检验10 kV带间隙防雷装置在冲击闪络后熄灭工频续流电弧的能力，设计了一种冲击试验与工频续流试验相结合的试验回路。为了产生较高电压下的高幅值工频续流，采用LC串并联谐振回路产生工频续流，对该回路中各元件的参数进行计算并给出合理数值，最后利用同步控制回路提取冲击信号来导通工频续流回路，实现冲击试验与工频续流试验的同步。计算结果表明，该联合试验回路能在产生1.2/50 μs冲击波的同时产生频率为50 Hz的正弦电流波且电流的振荡能够持续至少100 ms，满足带间隙防雷装置在冲击闪络后，检验工频续流下熄灭电弧能力的要求。
针对目前微电网容量配置存在的问题，提出一种新的微网容量配置多目标优化方法，对微电网规划中的分布式电源容量和储能系统容量进行联合求解，同时进行优化配置。以1 000 kV变电站站用电系统为例，运用微电网规划设计软件DGPO分别对以光储微网系统、风储微网系统、风光储微网系统等3种系统作为变电站站用电系统的补充电源方案进行设计，推荐采用一种并网/离网运行的光储微网系统作为变电站站用电系统的补充电源。
在不同扰动情况下，光伏发电系统的暂态控制策略不同，即使对于同一故障扰动，由于光伏电站存在多种类型逆变器，其控制参数也不尽相同。为明确大规模光伏电站暂态特性，同时避免对每种逆变器都建立详细模型，需要建立扰动情况下的光伏电站等值模型。采用倍乘方法建立了光伏方阵群的等值模型以及光伏逆变器群的等值模型，通过采用青海省海西地区的并网光伏发电站的实测数据进行的仿真验证及误差分析，由仿真结果可知，所提出的光伏逆变器群的等值建模方法和数学模型是有效的。
近年来大规模风电机组连锁脱网事故频发，严重威胁电网安全稳定运行，风电机组脱网机理与防御控制策略需深入研究。首先从理论上分析了含动态无功补偿装置的风电场在电网故障期间风机机端高电压现象的机理，仿真分析了静止无功补偿器（static var compensator，SVC）响应时间对风电场暂态电压特性的影响，指出SVC暂态无功调节的滞后性是导致故障下风电机组因高电压脱网的主要因素，并提出了电网故障下风电场的无功协调控制策略：即通过协调SVC与风机自身无功出力，在故障发生时紧急闭锁SVC，投入风机跨接器（Crowbar保护电路），在故障清除后经一定延时重新投入SVC，从而提高风电机组的故障穿越能力。仿真结果表明该文提出的控制策略能有效抑制故障下风机高电压脱网问题。
传统抛载法辨识同步发电机参数时，一般假设抛载前后励磁电压保持不变，但考虑到励磁系统调节作用，这一假设在实际工程中很难满足，为此，提出了计及励磁电压变化的抛载试验参数辨识方法。将试验中实测励磁电压作为励磁绕组输入激励，求解励磁绕组及阻尼绕组的微分方程组模型，计算出励磁电流的理论值，将其与励磁电流实测值相比较，以偏差最小作为优化目标，选取发电机参数典型值为参数初值，应用蚁群算法辨识d轴参数；接着，根据d轴定子磁链求出定子电压q轴分量，并根据实测定子电压，推算出定子电压d轴分量，据此辨识q轴参数。对云南某电站水轮发电机的辨识结果验证了改进方法的有效性，与现有方法相比，改进算法具有更高的辨识精度，对试验条件限制较少，有着良好的工程应用前景。
为了研究三维旋转风轮的尾流流动情况，利用多重参考模型（moving reference frame，MRF）数值模拟给定风机的尾流情况，针对风机在不同的入口风速和桨距角的情况下，对其尾流流场的速度和压力分布进行了研究，发现风场的速度、压力分布及尾流、入口风速和桨距角变化对整个流场的影响与实际情况一致。该方法能预测风机运行性能和尾流湍流情况，并达到仿真风力发电机组气动流场的目的，用数值模拟的方法部分取代模型机的实验，既可缩短实验时间、节约实验成本、缩短研发周期，又能为机组运行提供可靠的建议。
