关注高电压技术，关注学科发展

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随着我国高压学科的发展，大功率电力电子与智能输配电发展迅速。《高电压技术》今年优化栏目设置，将“大功率电力电子与智能输配电”作为常设栏目，报道高压大功率电力电子器件；高压大容量电力电子装备（常规直流换流阀、串并联补偿装置、综合控制装置、柔性直流换流阀、直流断路器、直流变压器、电力电子变压器等）；柔性输配电；交直流混联电网；特高压输电；气体绝缘输电；分布式电源；微电网；主动配电网等、方面的热点研究。小编整理了《高电压技术》近2年刊出的大功率电力电子与智能输配电领域的精彩论文，供您参考。

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1

电力电子化电力系统的振荡问题及其抑制措施研究

作者：姜齐荣，王 亮，谢小荣

单位：1. 清华大学电机工程与应用电子技术系,北京;2. 北京理工大学自动化学院,北京

出版日期：2017年第04期 全文浏览

随着电力电子装置在电力系统中的大量应用,电力系统电力电子化的趋势越来越明显。电力电子设备引起系统振荡的问题逐步显现,现已成为影响系统稳定运行的重要因素。对电力电子化电力系统出现的各种振荡问题进行了探讨,分析了系统振荡的发生机理。在此基础上,研究了电力电子化电力系统振荡的抑制方法,仿真与部分实际应用成果表明提出的解决方案可以有效地抑制振荡。为分析和抑制电力电子化电力系统的各类振荡提供了参考。

2

直流电网潮流分析与控制研究综述

作者：李国庆，边 竞，王 鹤，杨 洋，王浩翔

单位：东北电力大学电气工程学院,吉林

出版日期：2017年第04期 全文浏览

近年来,基于电压源型换流器的直流电网技术发展迅速,成为相关领域的研究热点。潮流问题是电力系统分析中最基本的问题,对直流电网潮流分析与控制技术的研究也是直流电网研究中最重要的基础。首先归纳总结了直流电网的潮流计算和最优潮流计算的方法,并对2者的收敛性和计算效率进行了讨论;在此基础上,针对直流电网潮流控制自由度不足的问题,从系统级控制和直流潮流控制器2个方面,概述了对直流电网潮流进行控制的方法,并对控制效果和经济性做出了评述;最后,对直流电网潮流分析与控制技术的发展趋势和关键问题进行了总结与展望。

3

含分布式电源与随机负荷的主动配电网保护

作者：李振兴，田 斌，尹项根，孟晓星，戚宣威

单位：1. 三峡大学电气与新能源学院,宜昌;2. 华中科技大学电气与电子工程学院,武汉

出版日期：2017年第04期 全文浏览

随着分布式电源、随机负荷、储能电池等分布式设备渗透接入配电网,改变了配电网原有的电源结构、网络结构以及负荷结构。配电网的运行方式、潮流水平及流向复杂多变。传统配电网的保护原理与配置方案已面临着严峻挑战。对此,归纳总结了分布设备渗透对配电网保护的影响,综述了现存应对措施的优劣,梳理了主动配电网新环境下继电保护的研究方向及重点,并指出亟待解决的问题,为配电网保护的后续研究提供参考。

4

考虑电动汽车时空负荷的主动配电网重构策略

作者：陈晓祺，靳小龙，贾宏杰，穆云飞，王明深

单位：天津大学智能电网教育部重点实验室,天津

出版日期：2017年第03期 全文浏览

为了保证主动配电网在考虑电动汽车接入情况下的有效运行,提出了一种考虑电动汽车时空负荷的主动重构策略。将配电网根据功能划分为居民配电网、工业配电网、商业配电网,首先在考虑电动汽车时空转移特性的基础上,利用统计学方法构建了电动汽车在不同时间接入不同配电网的负荷,并获取了3个配电网24 h的负荷趋势曲线。其次构建了配电网最大供电能力的评估指标,可有效评估配电网当前运行状态的安全水平,并综合考虑线损及最大供电能力指标形成多层次的优化目标,利用二进制粒子群算法对优化问题进行求解,以得到配电网主动重构的策略,保证配电网全天候的安全经济运行;最后,以IEEE 33节点配电系统为例,结合实际数据验证了本文所提出主动重构策略的可行性和有效性,对于配电网实际运行起到了指导意义。

5

柔性直流输电网的故障保护原理研究

作者：徐 政，刘高任，张哲任

单位：浙江大学电气工程学院,杭州

出版日期：2017年第01期 全文浏览

为了进行柔性直流输电网的故障保护原理的研究,首先描述了实现柔性直流输电网故障保护的主要困难,然后提出了就地检测故障就地保护的柔性直流输电网故障保护策略,采用混合型直流断路器作为直流断路器的一般性模型,构建了一个四端直流输电网测试系统。基于该测试系统,详细比较了由继电保护系统主导的常规故障处理策略与就地检测故障就地保护策略的性能差别;同时,全范围扫描分析了就地检测故障就地保护策略的选择性。测试结果表明,所提出的就地检测故障就地保护策略在选择性、快速性和经济性上具有很大的优势。

6

具有高增益、低输入电流纹波的Boost变换器研究

作者：胡雪峰，李永超，李琳鹏，王建章，王 琳

单位：1. 安徽工业大学安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室,马鞍山;2. 河海大学文天学院,马鞍山

出版日期：2017年第01期 全文浏览

针对光伏、燃料电池等低压可再生能源发电系统,在传统Boost变换器基础上,利用耦合电感的原边替代基本Boost变换器中的独立电感,同时引入一个较小的辅助电感,提出一种单开关高增益、低输入电流纹波Boost变换器。耦合电感的使用,既增加了变换器的控制维度,又能在合适占空比条件下实现较高的电压增益;较小的输入电流纹波可以改善变换器对前端低压输入电源的电磁干扰;另外,该变换器中开关管的电压应力可以得到有效降低,有利于选取低电压等级、低导通电阻的高性能开关器件,以提高变换器的性能;详细分析了该变换器的工作原理及其稳态工作特性,并通过实验验证了理论分析的正确性与有效性。结果表明,所提变换器可以实现较高的电压增益和较小的输入电流纹波,具有实用价值。

7

用于分布式发电接入的交直流叠加配电网结构分析

作者：张 黎，郝东新，邹 亮，赵 彤

单位：1. 山东大学电气工程学院,济南;2. 山东省特高压输变电技术与装备重点实验室,济南

出版日期：2017年第01期 全文浏览

针对分布式发电(DG)并网问题,提出了一种包含分布式发电、Z型变压器、变换器、超级电容、交流负荷和直流负荷的交直流叠加配电网拓扑。分布式发电以直流形式通过直流电压变换器和Z型变压器作为接口接入网络,使得线路同时传输直流和交流功率。为了验证交直流叠加情况下Z型变压器不会出现饱和现象,利用软件对Z型变压器进行了磁场分析,得到Z型变压器的局部最大磁感应强度为1.73 T,硅钢片的饱和点为1.7 T,Z型变压器未出现过饱和现象。考虑到分布式发电具有输出电压较低、非连续和不稳定的特点,引入电压反馈环节控制直流电压变换器,保证线路上直流电压值恒定为1.64 kV。为了平衡分布式发电出力和直流负荷需求,引入超级电容和交直流双向变换器组成的储能系统用于调节能量平衡、作为直流功率和交流功率的桥梁,当系统发生故障时保证对负荷持续可靠供电。最后采用/仿真验证了该交直流叠加配电网系统的可行性。

8

主动配电网全资源系统的优化调度

作者：黄 媚，董文杰，林子钊，孙英英，耿 博，赵友国，栾 伟，李惠娟

单位：1. 深圳供电局有限公司,深圳;2. 东方电子股份有限公司,烟台

出版日期：2017年第01期 全文浏览

为了对主动配电网中的可控分布式发电单元、储能以及可切除柔性负荷等单元进行建模和优化控制,通过搭建+的混合仿真计算平台,提出了一种主动配电网运行优化计算模型及模型求解方法。该方法在每一个计算周期内,以主动配电网运行费用最低为优化目标,通过网格自适应直接搜索算法与二次序列规划相结合的算法,分步优化并迭代验证储能、微型燃气轮机以及可切除柔性负荷的组合方式与出力计划,实现了主动配电网的优化运行。在保证主动配电网安全运行的基础上,提高主动配电网的运行经济性和可靠性。通过对馈线系统进行算例测试,验证了该模型及求解方法的有效性。

9

柔性直流输电系统控制研究综述

作者：李兴源，曾琦，王渝红电力网论文，张英敏

单位：四川大学电气信息学院,成都

出版日期：2016年第10期 全文浏览

柔性直流输电作为新一代直流输电技术,目前被认为是实现新能源并网和直流电网的极具潜力的输电方式,也是构建未来智能化输电网络的关键技术。柔性直流输电系统的控制是影响输电系统运行性能的关键因素之一。为此,针对柔性直流输电系统控制进行研究,首先概述了两端柔性直流输电系统接线及控制方式,着重分析了多端柔性直流输电系统的拓扑结构及其优缺点,介绍了多端柔性直流系统协调控制和功率优化控制的主要方法。然后讨论了柔性直流输电系统附加控制的多种方法,并分析了风电接入下柔性直流输电系统的控制。最后对未来直流电网构建中柔性直流输电控制技术的研究方向提出了一些建议,为后续的研究工作提供参考。

10

交直流混合微电网拓扑与基本控制策略综述

作者：朱永强，贾利虎，蔡冰倩，王银顺

单位：华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,北京

出版日期：2016年第09期 全文浏览

交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网的优点,是未来智能微电网的可能发展方向之一。从交直流混合微电网典型拓扑分析、控制方式间的切换、互联变流器的控制等三方面对国内外的最新进展进行了介绍,并重点对典型拓扑的组网特点、适用性和优缺点,主从控制、对等控制和分层控制等不同控制方式下交直流微电网间的切换策略,互联变流器的传统控制方法与“网-网”新型控制方法等进行评述,最后给出了未来交直流混合微电网在微电网群之间的互联控制技术、并/离网切换技术以及互联变流器电路结构设计、容量选取和最优控制策略设计等的研究方向。

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城市电网智能化关键技术

作者：王成山，罗凤章，张天宇，王萧宇，魏冠元

单位：天津大学智能电网教育部重点实验室,天津

出版日期：2016年第07期 全文浏览

智能化是城市电网发展的必然趋势和方向,也是解决城市电网所面临问题的有效途径。为此,探讨了城市电网智能化所面临的新需求和新问题,基于传统城市电网与现代城市电网的对比分析,按照“物理-信息-高级应用”的多层次技术架构体系,从网架结构、电网设备、信息支撑、高级分析应用等方面较全面地综述了现代城市电网智能化所涉及的新技术和新方法,并对未来城市电网智能化的技术发展方向进行展望。

12

面向能源互联网的配电系统规划关键问题研究综述与展望

作者：王 玮，李 睿，姜久春

单位：1. 北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心,北京;2. 北京电动车辆协同创新中心,北京

出版日期：2016年第07期 全文浏览

处于能源互联网环境下的配电系统,受交通系统、天然气系统等多系统交互影响,是能源互联网运行过程的核心环节。结合能源互联网内涵与特征,分析了能源互联网环境下的配电系统关键技术特征,提出从微电网规划、主动配电系统规划、配电系统与天然气系统协同规划、配电系统与交通系统协同规划4个关键技术领域对面向能源互联网的配电系统规划理论进行研究的思路。综述了配电系统规划过程中各个关键技术领域的研究成果,深入探讨了目前规划方法中需解决的规划模型、求解算法、不确定因素处理等关键理论问题,并针对相关领域进行了展望。

13

输电线路交改直的关键技术研究

作者：徐 政，许 烽

单位：1. 浙江大学电气工程学院,杭州;2. 国网浙江省电力公司电力科学研究院,杭州

出版日期：2016年第01期 全文浏览

与现有交流输电线路扩容改造方案相比,将交流输电线路改造成直流输电线路(输电线路交改直)的方式能够最大程度地发挥原有线路的输电能力使其输电功率最大化,因而具有较好的应用前景。为此,从架空线路改造、电缆线路改造和多条线路改造3种交改直方式入手,对输电线路交改直技术进行论述。针对架空线路改造,概括阐述了基于三极结构的直流输电( based HVDC,TPS-HVDC)技术和基于三线双极结构的直流输电(three-wire based HVDC,TWBS-HVDC)技术在运行特性、拓扑结构、传输容量等方面的相关特性。针对电缆线路改造,鉴于国内外研究文献较少,提出了对称和不对称两种调制方式,同时还提出了两种拓扑结构：三极式方波交流（ type wave AC,TPT-SWAC）和三相双极式方波交流(three-phase type SWAC,TPBT-SWAC)输电结构。针对TPBT-SWAC内用于调节支路电流的可变电阻器,对其阻值分配方案进行了研究,得到了计算阻值的通用公式。针对多条线路改造,描述了基于TPS和TPT-SWAC或TWBS和TBPT-SWAC构建的多端直流结构,分析表明TWBS和TPBT-SWAC相较于TPS和TPT-SWAC在多端直流应用上更具优越性。多角度、多层次地分析了输电线路交改直的关键技术,能够为输电线路交改直提供更加开阔的技术思路,进而促进该领域的创新发展。

14

HVDC换流阀故障特性分析及直流侧100Hz谐波计算方法研究

作者：王维庆，刘俊勇，王海云，刘俊磊，武家辉，王翠翠

单位：1. 新疆大学电气工程学院可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心,乌鲁木齐;2. 国网河南省电力公司许昌供电公司,许昌;3. 广东电网有限责任公司电力调度控制中心,广州

出版日期：2016年第01期 全文浏览

直流保护的正确动作对交直流大电网的安全稳定运行具有重要意义。为了探究换流阀故障特性以及阀故障导致直流侧100 Hz谐波分量产生机理和计算方法,首先分别对整流器阀和逆变器阀误开通故障和不开通故障时的通断特性和换流器的开关函数特性进行理论分析;其次给出了换流器序分量开关函数模型,在此基础上分析了阀故障导致直流侧产生100 Hz谐波分量的机理,并提出了具体的计算方法;最后基于贵广-Ⅱ回 HVDC 系统详细模型对该分析方法进行了仿真验证。结果表明,换流阀导通逻辑顺序的改变引起直流侧产生100 Hz谐波分量,且关于100 Hz谐波分量的计算方法能满足工程实际计算要求,为进一步研究直流系统100 Hz保护提供理论分析基础。

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抑制HVDC系统换相失败的自适应PI控制方法

作者：孙国强，高 楷，卫志农，孙永辉，袁 阳n

单位：河海大学可再生能源发电技术教育部工程研究中心,南京

出版日期：2016年第01期 全文浏览

换相失败在高压直流输电系统(high power , HVDC)中时有发生。针对现有自校正控制器依赖参考模型的局限性和模糊自适应PI控制器运算复杂且需先判断出故障类型再选择最优控制方式的局限性,采用一种基于比例积分运算式离散化推导的自适应PI控制器,提出抑制HVDC系统换相失败的自适应PI控制方法。通过对原始CIGRE HVDC标准模型和含直流电流预测控制和换相失败预防控制( ,)模块的CIGRE HVDC系统的仿真,结果表明：在40组测试中,有37组的临界换相失败电抗得到降低。相比现有系统中参数固定的PI控制器,该自适应PI控制方法能够有效抑制HVDC系统的换相失败。

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电网电压不平衡时VSC-HVDC优化控制策略

作者：孙黎霞，王 哲，朱鹏飞，陈 宇，金宇清

单位：河海大学能源与电气学院,南京

出版日期：2016年第01期 全文浏览

电网电压不平衡时,引起电压源换流器输出功率的二倍频波动。为此,研究了两相静止αβ坐标系下的电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)电网电压三相不平衡时的功率优化控制策略。为了方便计算不同控制目标下的参考电流,引入两个独立可调的参数,推导参考电流的统一解析表达式。提出采用粒子群算法对两个独立参数进行优化,同时抑制有功功率和无功功率二倍频波动,实现多目标控制。并采用比例谐振控制器进行矢量电流控制,实现交流信号无静差控制。在PSCAD/EMTDC中进行仿真验证,结果表明,当发生单相接地故障时,采用文中提出的功率优化策略,当有功功率波动不超过10%时,无功功率的波动减弱20%,仿真结果和理论分析相一致,验证了所提出的优化控制策略的有效性和可行性。

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背靠背级联H桥型四象限五电平变换器

作者：高志刚电力网论文，金晓锋

单位：北京理工大学 自动化学院,北京

出版日期：2016年第01期 全文浏览

为提高变换器的输出电压等级和容量,省去传统级联H桥型变换器中的工频变压器,降低系统体积和成本,并实现能量双向流动和电机的四象限运行,采取了将级联H桥型变换器进行背靠背连接的方案,形成了一种五电平变换器,分析了变换器的有效开关模式和等效电路,建立了开关脉冲模型,提出了变换器中电容电压的均衡控制算法,给出了变换器的调制策略。实验结果表明,变换器可以维持各直流母线电压恒定,实现五电平输出和四象限运行,提出的分析方法和调制策略正确。

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LCC-C-MMC混合高压直流系统直流低电压穿越控制策略

作者：薛英林，葛风雷，赵 峥，张哲任

单位：1. 国网北京经济技术研究院,北京;2. 国网徐州供电公司,徐州;3. 浙江大学电气工程学院,杭州

出版日期：2016年第01期 全文浏览

现有传统混合高压直流(HVDC)存在3个关键问题：直流侧故障的自清除问题、电压源型换流器(VSC)输送容量难以与电网换相型换流器(LCC)相媲拟、整流侧交流故障引起的直流低电压穿越问题。为此,提出了一种新型的LCC-C-MMC混合高压直流方案,逆变侧由C-MMC改进型拓扑串并联组合构成。研究了混合直流稳态运行控制特性,分析了整流侧故障引起输送功率中断的原因。提出了带投旁通的后备定电压控制策略,分析了投旁通对过程中系统的等值电路和桥臂充电特性。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所提控制策略的可行性。仿真结果表明：引入的3次谐波注入调制和无功功率动态调整策略扩展了系统的稳态和暂态调节范围,使得系统在交流电压跌落10%时运行特性良好;当故障严重时（如测试算例中交流电压跌落50%）,旁通对快速旁路高位端的换流单元使系统进入半压运行模式,剩余健全的换流单元可维持功率的持续输送;投旁通对过程中,箝位二极管所串联的电阻可以有效抑制充电电流,减少处于闭锁状态的桥臂电容的上升幅值。

19

电网电压不平衡MMC-HVDC无锁相环控制策略

作者：李云丰，安 婷，丁 骁，李 琛

单位：1. 中国电力科学研究院,北京;2. 国网智能电网研究院,北京;3. 国网南阳供电公司,南阳

出版日期：2016年第01期 全文浏览

为了降低MMC交流系统不对称时控制系统结构以及提高换流器运行性能,提出了MMC无锁相环控制策略。为实现该控制,首先分析αβ坐标系下交流电网不平衡情况时的有功功率和无功功率成分。其次,以复数滤波器提取电网电压中的基波正负序分量为基础,提出了一种具有控制系统简单,稳定性强的MMC-HVDC无锁相环控制策略。再次,将复数滤波器推广至通用情况,并指出其使用条件;同时,以提取误差小于1%和谐波抑制程度小于20%为指标,推导了阻尼系数的选取范围。最后,建立了MMC-HVDC在单相接地短路故障和频率偏移±0.5Hz情况下的无锁相环仿真模型,仿真结果表明所提策略能够在电网电压畸变率为3.6%时也能将电流畸变率抑制在0.5%以下。

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基于模块化多电平换流器和组合式变压器的高速铁路同相牵引供电系统

作者：黄小红，李群湛

单位：西南交通大学电气工程学院,成都

出版日期：2016年第01期 全文浏览

为解决高速铁路大容量负荷补偿需要、降低有源补偿装置容量,提出了基于模块化多电平换流器(MMC)与组合式接线变压器相结合的有源补偿同相牵引供电系统。设计了基于MMC的直挂型潮流控制器(PFC)拓扑结构,并推导了MMC参数计算方法。提出了负序灵活补偿策略,在负序满足国标的前提下节省了有源补偿装置容量。与传统同相牵引供电系统相比,该方法在满足更高的电压等级和功率要求的同时,节省了匹配变压器成本,降低了有源补偿容量。最后给出了系统控制策略,并通过仿真分析验证了所提方案的有效性与正确性。

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