电力系统宽频测量装置技术规范解读及应用展望

高比例新能源和高比例电力电子设备的接入，产生了大量间谐波信号，并引发一系列宽频域振荡事件，严重影响了电网的运行安全，现有测量技术局限于工频信号测量，无法实时监测宽频振荡等间谐波信号。文中以《电力系统宽频测量装置技术规范》发布为契机，介绍了宽频测量技术的提出背景、装置功能定位及相关术语定义，从宽频信号的采样频率、数据测量、宽频振荡监测、数据传输以及数据录波等方面讨论了宽频测量装置的功能和性能，论述了装置工程应用的方案、应用场景和应用展望，总结了标准制定中存在的问题及下一步研究方向，为宽频测量装置的工程应用提供指导和参考。     

电网宽频广域监测主站构建关键技术研究及应用

电网电力电子化的发展给电网注入大量间谐波、高次谐波信号，宽频振荡风险加剧。该文针对目前宽频信号的采集和测量集中在宽频测量装置本身，调度主站缺乏对电网宽频特性的监测能力、缺乏对电网次/超同步振荡的监测、诊断和分析能力的问题，提出了一种电网调度端宽频广域监测主站构建关键技术体系及架构，建立了监测模型，进行了宽频主站系统软硬件结构和信息交互、可视化展示等架构设计。为电网宽频广域监测主站系统的设计和开发奠定了基础，为“双高”电力系统的调度运行提供技术支撑。     

电力系统宽频相量测量装置的设计及测试

近年来,云南电网经过多回直流与南方其他四省区电网联网,网内新能源大规模接入,电力系统正向电力电子化趋势发展,多样化电力电子设备、传统电力设备、输电网络三者之间交互作用会引起电力系统多模态宽频带振荡问题.本文设计了一款宽频相量测量装置(WPMU),提出宽频相量测量装置(W-PMU)的硬件结构及其能基本功能,满足同时开展基...     

多功能宽频测量装置的设计与实现

针对电力电子化电网电气量的宽频特征,设计了多功能宽频测量装置。基于高速同步采样优化,该装置集成宽频振荡检测、同步相量测量和宽频（间）谐波测量等功能。该装置综合运用暂态量、相量、有效值等算法模型,可提高对于不同信号结构宽频电气量的监测能力,兼顾平稳和非平稳工况,实现0~2 500 Hz范围内工频、非工频分量和振荡功率的全面检测,为宽频电气量的产生机理、传播路径、分析控制等研究提供针对性的数据。文中实现的多功能宽频测量装置已通过测试并试点应用。     

电网宽频振荡实时监测技术方案

大量电力电子设备接入电网导致电网振荡频繁发生并使其逐步向宽频域振荡发展.首先,分析了广域测量系统监测技术在振荡监测存在的问题和局限,讨论了现有间谐波测量算法存在的不足,提出了电网宽频振荡实时监测技术方案.然后,论述了振荡实时监测的总体架构和关键技术,从高频采集及滤波、宽频信号分类处理分析、振荡告警及长录波、站域存储与分析和信息传输等方面对宽频振荡实时监测的关键环节进行了分析.最后,对宽频振荡实时测量的效果进行了仿真验证,验证了所提方案的可行性,并对其工程实施方案进行了论述.     

基于电场耦合法的高压输电线路谐波检测方法的研究与设计

新能源发电离不开逆变器等电力电子设备,随着电力电子设备大量接入电网,致使电网电能质量下降,引起电压谐波超标,而输电线路电网电压谐波测量目前只能在变电站内部借助于PT/CVT柜进行间接测量,由于受PT/CVT本身滤波特性及系统接线方式的影响导致电压谐波测量精度降低,严重影响了对电网电压谐波的准确真实判断,为此设计了一种基于电场强度法的测量高压输电线路电压谐波信号的新方法,该方法通过电场耦合原理直接获得电压谐波信号,并运用快速傅里叶变换（FFT）加Hanning窗算法对谐波测量数据进行分析处理,解决了2-32次及3-31次谐波准确测量问题,实现了对谐波含量的直接测量,经实际测试测量精度满足国家标准B级GB/T19862要求,谐波检测仪为高压输电线路谐波的直接检测提供了一种简便快捷的方法,具有很好的实用价值。     

英国“8·9”大停电事故振荡事件分析及思考

2019年8月9日,英国电网发生大停电事故,造成英国伦敦在内的部分城市停电,影响人口100万左右。文中对该事故进行总结分析,为我国电网的安全稳定运行提供借鉴和参考。首先,对此次新能源电厂发生的振荡事件进行分析,总结此次振荡事件所呈现的典型特征,梳理其存在的遗留问题;其次,对以该事件为代表的一系列由新能源厂站触发的振荡事件进行思考,论述新能源大规模并网后电网振荡呈现的新特点;最后,针对现有测量技术在振荡监测上存在的不足,提出采用宽频测量技术实现振荡实时监测,并给出具体的工程实施方案,为电力电子化电网振荡的实时监测提供参考。     

基于加窗插值和ZoomFFT的电网宽频信号自适应测量方法

随着电力电子化电网的不断发展,日趋宽频化、复杂化的电网信号对测量算法的自适应性和精度提出了更高的要求。为此,提出了一种基于加窗插值和复调制细化谱分析的宽频信号自适应测量方法。基于主、旁瓣特性和插值校正过程对窗函数进行选型后,根据信号频谱的主瓣干扰情况,分别基于4项5阶Nuttall窗双谱线插值算法和复调制细化谱分析法进行针对性的测量。最后,通过仿真对比及实测数据分析验证了所提方法的测量精度和稳定性,结果表明其有效实现了0～2.5 kHz范围内谐波和频率相近间谐波的高精度自适应测量,更高的测量精度和更低的运算代价使其能够满足电力电子化电网的测量需求。     

电网宽频监测系统的研制及应用

随着分布式新能源大量接入电网和电力电子技术在电网中的广泛应用，电网中发生振荡的风险加剧并逐步向宽频域振荡发展。针对调度端对电网宽频域特性缺乏有效监测手段的现状，研制了电网宽频监测系统。首先，介绍了宽频监测系统的硬、软件架构。接着，根据两种主流扩展版谐波通讯规范设计了宽频监测模型。然后，提出了宽频数据统一采集架构和宽频数据统一服务技术，研发了谐波/间谐波越限告警、宽频数据历史查询、宽频振荡告警推送等功能模块，实现了大容量高速率宽频信号的分布式采集、集中监视和分析。最后，通过工程应用实例表明宽频监测系统为电网更宽频域的动态监测、风险辨识以及早期防控提供了有力的数据支撑。     

基于改进Prony的动态宽频测量算法

高比例可再生能源和高比例电力电子设备的大规模接入正成为新型电力系统的重要特征，电气量中出现大量谐波与间谐波分量，且动态行为明显，这对宽频测量提出了新的挑战。该文针对现有宽频测量算法在动态条件下测量精度不够的问题，分析了大量的现场录波数据，发现了宽频电气量在时间上的动态特性，分析了宽频测量算法的频率分辨率与动态带宽之间的关系问题；建立了基于多项式的动态宽频多分量拟合数学模型，以准确地描述表征宽频电气量的动态时变行为，提出了一种基于改进Prony的短时间窗动态宽频测量算法，并通过简化Prony约束条件减小了算法计算量；最后，进行了仿真测试、硬件测试和现场信号分析验证，结果表明所提方法可以实现动态条件下谐波与间谐波的准确测量。     

电力系统宽频测量技术方案与展望

随着高比例可再生能源和高比例电力电子设备大量引入电网，宽频范围可观可测需求日趋迫切，亟须建立一套适用于电力系统的宽频测量装置。在调研国内研究现状的基础上，指出了宽频带数据统一高精度测量科学问题，围绕当前宽频测量遇到的工程技术问题，分别从多成分信号高精度采集，瞬态、暂态、稳态信号精确识别，宽频信号测量分析结果高效传输，宽频测试技术与测试平台，调控方式及调控效果监测5个方面，提出了电力系统宽频测量技术的研究思路与框架。同时，在相量测量装置基础上开发了宽频测量装置，初步验证了技术的实现效果并指出了后续研究重点攻关方向。     

高压直流输电装备核心技术研发及工程化

为推动大范围电力资源的优化配置,促进我国可再生能源的高效开发利用,提高电网运行的经济性和灵活性,实现坚强智能化的电网建设,需要大量的高端电力装备作为支撑。因此积极开展高压直流输电装备核心技术的自主研发及其工程化应用,是提升我国电力装备制造水平、实现我国电网协调发展的重要手段。介绍了多个高压直流输电核心装备的技术开发及其工程化应用相关成果,其中高压/特高压直流换流阀是形成坚强电网骨干网架的核心装备,柔性直流输电系统是构建智能电网的重要保障,换流阀试验技术是保证高压直流输电核心装备和电网安全可靠运行的前提。研发所取得的显著成果及其示范应用,为构建坚强智能电网,提供了有力的技术和工程手段。对提高我国电力行业的整体技术水平,也具有显著的促进作用。     

宽频测量实时数据站域预处理与自适应传输关键技术

宽频测量实时数据容量大、密度高,在主子站进行数据交互时易造成网络拥塞,且在主站集中式存储与分析时占用资源多。借鉴边缘计算理念,提出宽频测量实时数据站域预处理与自适应传输技术方案。在站域就地统计分析宽频测量数据得到预处理结果数据,在电网平稳状态下仅将预处理的结果数据上送给主站。在宽频扰动运行工况下自适应切换主子站传输模式,主子站按需传输宽频测量实时数据。给出了站域预处理与自适应传输原理,阐述了数据预处理、宽频扰动监视、自适应传输模式、自适应传输流程等关键技术。实验结果验证了宽频测量实时数据站域预处理与自适应传输的正确性与有效性。     

柔性直流输电技术在江北电网中的应用研究

柔性直流输电技术是一种以电压源换流器技术为基础开发的新型高压输电技术,在改善交直流相互影响和提高电网稳定性方面具有显著作用。文中针对重庆江北电网中存在的下网负荷分布不均、金山变电站失电风险以及220 kV侧短路电流裕度小等问题,分析了柔性直流输电的技术特点及在城市配电网中的工程应用,结合重庆江北电网运行问题,提出了交、直流两种方案解决220 kV电网中金山变电站500 kV失电后产生的过载问题,并提出了应用柔性直流输电技术解决110 kV电网中220 kV变电站负载不均衡的问题,为其他工程应用柔性直流输电技术提供指导。     

南方电网大功率电力电子技术的研究和应用

大功率电力电子技术及其应用有利于提高电力系统的安全稳定和电能质量,推动着电网技术的进步.南方电网公司承担了多项涉及对高电压、大功率电力电子技术的国家级科技项目,已将多套先进的电力电子装置投入到所建成的多项高压直流输电工程中.阐述了南方电网在高压直流输电、直流融冰、SVC、串补、静止同步补偿装置、柔性直流输电和新能源等领域,对大功率电力电子技术的研究和应用所取得的成果及相关的示范工程,显示了南方电网积极推动大功率电力电子技术的发展对电网科技进步做出的突出贡献.     

新能源大规模并网环境下变电站防孤岛技术研究

针对新能源规模化并网给变电站带来的孤岛运行风险,研究基于电网拓扑和纵向通信的全站孤岛识别技术及相关切机策略。针对现有变电站新能源联切回路错综复杂的现状,基于电网拓扑模型,设计以联切矩阵为主的回路优化策略,建立联切间隔与新能源间隔之间的映射关系,大幅降低新能源间隔扩建时电网在运设备配合传动频率及后期运维难度。针对区域孤岛问题,提出基于多站信息融合的孤岛广域判别技术。采集并分析开关量、功率突变等关键信息,结合就地电气量变化得出可靠判别结果,避免新能源出力与孤岛负荷大体平衡时因无法快速识别孤岛带来的备自投及重合闸误动风险。研究表明,以联切矩阵为主的回路优化策略能大幅降低现场新能源联切回路数量,基于多站信息融合的孤岛广域判别技术可解决新能源出力与孤岛负荷大体平衡时孤岛识别问题。结合电网侧过/欠压及过/欠频等判据,形成完备的电网侧变电站反孤岛解决方案。     

直流输电网规划关键技术与展望

新能源的大力发展促使传统能源供给和使用模式发生了根本性变化,大型煤炭、水力、光伏以及风能等多种能源并存发电的新局面,给传统的输电技术带来了巨大的挑战和深刻的变革。以常规直流(基于电网换相换流器(LCC))和柔性直流(基于电压源换流器(VSC))为基础的直流输电网为研究对象,对直流输电网规划的研究动态进行了综述。首先,分析直流输电网的特点与优势,提出并详细阐述直流输电网规划的总体框架;接着,分别从新能源广域并网、多馈入多落点地区直流组网、多电力电子设备协同优化三个方面,提出了直流输电网应用规划的关键技术;最后对张北±500kV柔性直流电网示范工程进行了简要的说明,并展望了未来直流输电网规划研究中需要关注的问题。     

泛在电力物联网背景下变电站整体架构设计

提出了具备感知终端海量接入、网络计算集成协作和业务应用按需定制等特点的泛在电力物联网概念,设计了泛在电力物联网背景下包含感知设备层、网络传输层和平台应用层的变电站基本架构,并结合变电站常规业务与发电企业、电网等新业态的实际发展需求,从感知设备层、网络传输层、平台应用层提出了泛在电力物联网涉及的关键技术。