下载文档原格式
构建新型电力系统亟需突破体制机制障碍作者：王成仁景春梅刘梦来源：《中国经贸导刊》2021年第27期构建以新能源为主体的新型电力系统是有效提升风光等清洁能源比重、实现碳达峰碳中和目标的必要途径。
新型电力系统要实现电力电量结构、电网架构、电网运行机制的根本性转变，亟需统筹推进电力体制改革，建立适应大规模、高比例新能源电力发展的体制机制。
一、新型电力系统要实现三大转变（一）电力电量结构由“煤电为主”向“新能源电力为主”转变以新能源为主体要实现新能源电力装机和发电量均成为主体，即占比最高。
截至2020 年底，我国发电装机总容量达到22亿千瓦，发电量7.62万亿千瓦时。
其中，风、光合计装机5.3亿千瓦，发电量合计0.73亿千瓦时，占比分别为24.1%和9.5%。
未来，我国电力电量结构将出现较大调整。
煤电占比将稳步降低，“十四五”时期煤电装机预计达到12.5亿千瓦，较“十三五”时期增加1.7亿千瓦，主要是建成已批项目。
风电、光伏装机将显著提升，到2030年将达到12亿千瓦以上，年发电量2.5万亿千瓦时以上。
从电力结构看，2030年电力总装机预计约33亿千瓦，风光等装机基本与煤电持平，二者合计占74%。
电量结构上，水电占比约在20%，核电、气电约占10%，煤电和新能源电量共占70%左右。
若体现电量为主体，那么新能源电量占比至少在35%以上，煤电占比要从目前的60.8%降至35%以下。
（二）电网架构由“集中式、长距离骨干网为主”向“骨干网+源网荷一体化配电网并重”转变目前电网架构通过特高压方式将三北地区新能源电力向东部负荷地区输送。
随着新能源并网比例提高，若仅通过集中式、长距离方式输送，需要投入大量成本解决新能源间歇性、波动性问题。
同时，输送如此大规模的新能源电量，骨干通道投资规模庞大，且没有架设空间，既不经济也不现实。
按2030年风光电量2.5万亿千瓦时、60%分布在三北地区、80%电量外送计算，约1.2万亿千瓦时电量需要外送，约需架设30条特高压线路，即便不考虑电磁环网影响，全年满功率运行，也很难实现。
文章编号:100023673(2000)0820013204多馈入交直流电力系统研究中的相关问题杨卫东,徐 政,韩祯祥(浙江大学电机系,浙江省杭州市310027)SPEC I AL I SSUES AND SUGGESTI ONS ON M UL TI-I NFEE D AC DC POW ER S Y STE M SYAN G W ei2dong,XU Zheng,HAN Zhen2x iang(Zhejiang U n iversity,H angzhou310027,Ch ina)ABSTRACT:T he m ain ach ieve m en ts and m ethods of s om e s pecial issues invo lved in m ulti2infeed A C DC pow er syste m s under large disturbance are briefly revie w ed in th is paper. T hey m ain ly concern w ith DC pow er recovery after comm uta2 ti on failure,angle and vo ltage stability of A C DC syste m s, in teracti on s and coo rdinati on betw een DC con tro llers,DC modulati on,and s o on.Further p roble m s to be s o lved and s om e suggesti on s are p ropo sed fo r reference.KE Y WOR D S:m ulti2infeed A C DC pow er syste m s;coo rdi2 nated con tro l;in teracti on s;comm utati on failure;e m ergency pow er suppo rt摘要:介绍了大扰动下多馈入交直流电力系统中的一些相关问题,如换相失败后直流输电系统的恢复、交直流电力系统的功角及电压稳定性、直流控制器间的相互作用和协调以及直流功率调制等。
电力系统中的多源数据融合与分析优化研究在当今社会，电力系统是国家经济发展和人民生活的基石。
为了更好地满足不断增长的能源需求，电力系统的有效运行和管理变得至关重要。
多源数据融合与分析优化研究，作为电力系统领域的一个新兴研究方向，为解决电力系统面临的各种挑战提供了新的途径。
多源数据融合是指将来自不同来源的数据结合起来，以形成更全面、更准确的信息。
电力系统中的多源数据可以包括来自发电厂、输电线路、变电站、负荷侧以及天气预报等方面的数据。
利用多源数据融合的方法，可以实现对电力系统运行状态的多维度、多方面的监测和分析，从而提高电力系统运行的可靠性和稳定性。
多源数据融合与分析优化的研究有助于解决电力系统中的一些关键问题。
首先，它可以提供更准确的负荷预测，从而使电力系统的运行更加高效。
负荷预测是电力系统调度和运行的基础，准确的负荷预测能够帮助决策者制定更适合的发电计划，进一步提高能源利用率，减少能源浪费。
其次，多源数据融合与分析优化还可以提供实时监测和故障诊断。
通过对来自多个数据源的信息进行融合分析，可以实时监测电力系统的运行状态，并在出现故障或异常时进行快速诊断和处理。
这有助于避免事故的发生，减少停电时间，提高电力系统的可靠性。
此外，多源数据融合与分析优化研究还对电力系统的规划和设计有着重要的意义。
通过将来自不同数据源的信息融合起来，可以更准确地评估电力系统的潜在风险和损失，并提出相应的规划和设计方案。
这有助于优化电力系统的结构和配置，提高电力系统的鲁棒性和抗干扰能力。
在多源数据融合与分析优化研究中，需要使用一系列的方法和技术。
首先，需要进行数据预处理，包括数据清洗、去噪、补全等。
这有助于提高数据质量，并消除数据中的异常值和噪声。
其次，需要选择合适的数据融合方法。
常用的数据融合方法包括基于模型的融合、基于规则的融合、基于权重的融合等。
根据不同的应用场景和需求，选择合适的融合方法可以最大限度地发挥多源数据的优势。
新型电力系统面临的挑战及关键技术1. 新型电力系统面临的挑战技术挑战：新型电力系统的关键技术包括新能源接入、储能技术、智能调度与控制、信息通信技术等。
这些技术的发展和应用需要解决许多技术难题，如如何实现新能源的高效并网、如何提高储能技术的性能和成本效益、如何实现智能调度与控制的精确性和实时性等。
经济挑战：新型电力系统的建设和运行需要较高的投资成本，而且其经济效益受到市场供需变化、政策支持等多种因素的影响。
如何在保证系统安全稳定运行的前提下，降低投资成本和提高经济效益，是新型电力系统面临的一个重要挑战。
政策挑战：新型电力系统的建设和发展需要政府的支持和引导。
各国政府在能源政策、法规标准等方面的差异，给新型电力系统的推广和应用带来了一定的困难。
如何协调各方利益，制定有利于新型电力系统发展的政策和法规，是新型电力系统面临的一个重要挑战。
网络安全挑战：新型电力系统的运行依赖于大量的信息通信技术，这就使得网络安全问题变得尤为重要。
如何确保新型电力系统的信息安全，防止网络攻击和数据泄露，是新型电力系统面临的一个重要挑战。
环境挑战：新能源的开发利用对环境产生一定的影响，如土地资源的占用、生态环境的破坏等。
如何在发展新型电力系统的同时，保护环境、实现可持续发展，是新型电力系统面临的一个重要挑战。
1.1 能源转型与供需平衡随着全球气候变化和环境问题日益严重，各国纷纷提出了能源转型的目标，以实现可持续发展。
新型电力系统作为能源转型的关键基础设施，需要在保障能源供应的同时，兼顾环境保护和资源利用效率。
在这一背景下，新型电力系统面临着诸多挑战，其中之一便是如何实现能源转型与供需平衡。
新型电力系统需要在能源结构上实现多元化，传统的化石能源在满足能源需求的同时，排放大量温室气体，加剧了全球气候变暖。
新型电力系统需要大力发展清洁能源，如太阳能、风能、水能等，以替代化石能源，减少温室气体排放。
清洁能源的不稳定性和间歇性给电力系统的调度和管理带来了很大挑战。
电网运行及调度技术问答第一章电力网及电网基础知识 (15)第一节电网基础知识 (15)1电力系统由什么组成?什么是电网? (15)2电网的功能是什么?现代电网具有哪些特点？ (15)3如何从宏观上对电网进行分析? (16)4什么是交流电的谐振? (16)5什么是电路?如何组成? (16)6电路和组成电路的元件一般都有什么特性? (16)7在纯电阻、纯电感和纯电容交流电路中，电压与电流的相位关系如何? (17)8在纯电阻电路和纯电感（电容）交流电路中，有功功率的计算公式如何?为什么? (17)9目前电网中有哪几种发电形式?特点是什么? (18)10电网中变电站的作用是什么?可分为哪几种? (20)11电力系统通信网的功能是什么？各子系统的作用如何？ (20)12电能经过电网传输为什么会产生损耗? (21)13电能在高压网中有哪几种传输方式?它们各有哪些优点? (21)14什么是高压直流输电（HVDC）?有什么用途? (22)15高压直流输电的优缺点是什么?何时采用直流输电? (22)16交流输电线路中的电功率是由高电压端向低电压端传送的吗? (23)17什么是特高压输电技术？我国发展高压输电技术的目标是什么？ (24)18特高压输电技术的主要特点有哪些？ (24)20发展百万伏交流特高压技术的意义是什么？ (26)21在我国建设交流特高压电网的必要性有哪些？ (27)22我国特高压骨干电网网架的特点和功能是什么？ (27)23在电网中，何谓大电流接地系统？何谓小电流接地系统？他们的划分标准是什么？ (28)24电网中性点接地的意义和我国电网现有的接地方式有哪些？ (28)25电网对继电保护的基本要求是什么？ (29)26什么是电网的安全自动装置？都有哪些？ (29)27什么是电网稳定控制装置和区域性稳定控制系统？其作用是什么？ (30)28电力系统故障动态记录的主要任务是什么？有何功能？ (30)29电力系统对故障动态记录的基本要求是什么？ (31)30什么是故障信息处理系统（POFIS）?其目的有哪些？ (31)31电力系统运行监视和控制的信息有哪些？ (32)32电力系统实时信息收集和传输的意义如何？ (32)33电网调度的远动功能有哪些？ (32)34调度自动化向调度员提供的信息有哪些？ (33)35什么是系统仿真？ (33)36什么是电力系统仿真？如何分类？ (33)37调度员培训模拟系统的作用是什么？有哪些要求？ (34)第二节电力网设备基础知识 (34)38什么事电气一次设备和一次回路？ (34)39什么电气主接线？它的作用如何？ (34)40目前电网中采用的输电线路有哪几种? (34)41变压器的组成和作用如何? (35)42超高压电网的变压器中性点直接接地原则是什么? (36)43电网对变电站母线的要求有哪些? (36)45什么是高压开关设备？特高压开关设备的器件有哪些？ (36)46什么是高压断路器?它在电网中的作用如何? (37)47电网运行对高压断路器的要求是什么? (37)48电网对所选高压开关设备的技术要求有哪些? (37)49什么事高压隔离开关？结构形式有哪几种？ (38)50电网对隔离开关的选型和运行要求是什么？ (38)51什么是避雷器？按结构如何分类？ (38)52避雷器的性能有哪些？电网对避雷器有哪些要求？ (39)53避雷器用于特高压电网的要求是什么？ (39)54什么是电流互感器?其作用如何? (40)55用于特高压电网的电流互感器有哪些？ (41)56什么是电压互感器?其作用如何? (41)57用于特高压电网的电压互感器有哪些？ (41)58什么是二次设备和二次回路? (42)59电力系统终自动安全监视和控制系统的特点有哪些？ (42)60如何实现电力系统信息的传输？其采用装置如何？ (42)61变电站自动化监控系统的发展及结构特点有哪些? (43)62变电站自动化包括哪些内容? (44)63什么是变电站综合自动化?对其要求和体系结构有哪些? (44)64变电站综合自动化可划分为哪些系统?有何要求? (45)65变电站无人值班有几种模式? (46)66什么是灵活交流输电系统（FACTS）? (46)67什么是轻型直流输电？可用于哪些场合？ (47)68轻型直流输电技术的特点是什么？ (48)69什么是超导体和超导体的零电阻效应？ (48)70超导材料的实用性发展及意义有哪些？ (49)第三节电力系统规划及计算 (49)71电力系统的任务是什么？其规划设计标准有哪些内容？ (49)72电力系统规划的意义和任务是什么？ (50)73规划设计电力系统时应满足那些基本要求？ (50)74电网建设规划的原则内容和任务有哪些？ (50)75新形势下的电力系统规划设计应满足哪些基本原则？ (51)76特高压输电与超高压输电的经济性比较如何？ (51)77电网设计和运行的可靠性要求有哪些？ (51)78如何从电网规划和建设上防止系统稳定破坏事故发生？ (52)79什么是电网的可靠性？其内容如何？ (53)80电网的可靠性指标如何分类？ (53)81什么是有名值和标幺值？采用标幺值计算时的基值体系和优点是什么？ (54)82如何对不同基值的标幺值进行换算？ (55)83如何计算输电线路的实际参数？ (56)84如何计算双绕组变压器参数？ (60)85如何计算三绕组变压器参数？ (61)86什么是电网的序参数？零序参数有何特点？ (63)87零序参数与变压器接线组别，中性点接地方式，输电线架空地线，相邻平行线路有何关系？ (63)88什么是网络拓扑分析？ (64)89什么是状态估计？在电力系统中应用的意义是什么？ (64)90对电力系统状态估计的要求是什么？ (64)91安全分析的功能是什么？有什么要求？ (65)92什么是静态和动态安全分析？如何划分？ (65)93潮流计算的目的是什么？常用的计算方法有哪些？其特点和适用条件如何？ 65 94潮流计算中哪些是有源节点？哪些是无源节点？如何考虑选择原则？ (66)95潮流计算需要输入哪些原始数据？ (66)96潮流计算对运行方式的要求和注意事项有哪些？ (67)97初始潮流计算结果应符合哪些要求？ (67)98安全稳定计算分析的要求和条件有哪些？ (68)99安全稳定计算的目的是什么？都有哪些？ (68)100稳定计算的基础条件和要求有哪些？ (69)101计算时对网络接线的简化和等值原则有哪些变化？ (69)102对稳定计算研究的动态等值有何要求？ (70)103小扰动动态稳定计算的原则有哪稳些 (70)103稳定计算时如何对故障类型、地点、重合闸及故障切除时间进行选取？ (71)106稳定计算中对同步电机控制系统的要求有哪些？ (72)107短路计算的作用是什么？常用方法有哪些？ (72)第四节电网电能质量及负荷管理 (73)108考核电网供电质量的指标是什么？ (73)109电网的频率为什么会波动？ (73)110我国规定电网运行频率的允许偏差是多少？ (74)111频率合格率如何计算？ (74)112电压是什么？什么是无功功率？ (74)113电网频率特性与电压特性的区别是什么？ (75)114什么是电压损耗？什么是电压偏移？ (75)115对电网电能质量有危害的负荷有哪些？如何处理？ (75)116我国对冲击性负荷电压波动和电压闪变的允许值如何规定？试举例说明？ .. 76 117电网谐波产生的原因及影响有哪些？ (78)118我国对公用电网电压谐波的限制如何？ (79)119什么事高峰负荷、低估负荷和平均负荷？ (80)120电网日负荷曲线由哪几部分组成？ (81)121各类电厂在电网日负荷曲线中的位置如何？ (82)123调整负荷的含义是什么？ (82)124什么叫高峰定点负荷？什么叫月平均日负荷率？什么叫日负荷率？什么叫最小负荷率？ (83)125什么是代表日负荷记录？它有什么用途？ (83)126什么情况下需要负荷预测？ (84)127电网负荷预测如何划分？其使用范围如何？ (84)第五节电网供电管理 (84)128为什么要制定《电力供应与使用条例》？国家对电力供应和使用的管理原则是什么？ (84)129如何对企业用户进行供电电压等级选择？ (84)130我国如何规定供电企业供电额定电压？ (85)131世界上一些国家的供电电压偏差时多少？ (85)132．什么叫用户受电端? (87)133．我国是如何规定用户受电端供电电压偏差的？ (87)134．为什么要高电压引入大城市和大负荷中心？有什么好处？ (88)135．如何根据输电容量选择配电线和输电线截面？ (88)136．对冲击性负荷的供电应采取什么控制措施？ (88)137．什么是供电可靠性？提高供电可靠性的意义何在？ (89)139.影响供电可靠性的停电类型有哪些？ (90)140．供电可靠性的统计评价指标有那些？其主要指标及计算公式如何？ (90)141供电可靠率的指标要求有哪些？ (92)142提高供电可靠性的措施有哪些？ (92)143电网企业的供电可靠率如何统计？ (93)第二章电网网架结构及运行管理 (93)第一节电网运行基本知识 (93)144电力企业生产的特点和目的是什么？ (93)145电力生产管理的要求有哪些？ (94)146管电为什么必须管网？ (94)147电网运行的基本要求是什么？ (94)148什么是电网运行分析和运行分析总结？ (95)149保持电网频率正常的管理措施有哪些？ (95)150电网运行为什么要对调频厂进行选定？ (95)151选择调频厂一般应遵循那些原则？ (95)152不同类型发电厂在电网运行中的组合原则是什么？ (96)153发电机并入电网的方法有哪些？有什么特点？ (96)154电网如何调频？何谓电网的一次调频、二次调频和三次调频？ (97)155电网为什么要配置低频减负荷装置？ (98)156电网低频减负荷装置的配置和整定要求有那些？ (98)157电网低频率运行时有功功率怎样折算？ (100)158何谓电网的备用容量？意义何在？ (100)159电网备用容量设置目的和标准如何？ (101)160什么是电网调峰？影响因素有哪些？ (101)161电网的调峰电源有哪些？发电机组的调峰幅度如何？有那些调峰方式？ (101)162电网运行可分为哪几种状态？ (102)163什么是电力系统的预防性安全分析？ (103)164．如何实现电网正常状态下的安全控制？ (103)165．如何实现电网恢复状态的安全控制？ (104)166．电力系统暂态过程有几种？各有什么特点？ (104)167什么是电力系统的安全和稳定？ (105)168安全稳定运行有何意义？ (105)169保证电力系统安全稳定运行的基本条件有哪些？ (105)170什么是电网运行的三道防线？ (106)171电力系统有哪些大扰动？ (106)172电力系统发生大扰动时如何划分安全稳定标准？ (106)173电力系统稳定性分哪几种？远距离输电线路的输电能力受什么限制？ (107)174.电网运行方式包括哪些内容?它与电网结构有什么关系？ (108)175.电网运行方式如何分类? (108)176.什么是电网的正常运行方式、事故后运行方式和特殊运行方式? (109)177.对电网不同运行方式的要求有哪些? (109)178编制运行方式方案时应考虑哪些因素？其内容有哪些？ (109)179什么是电网的最大运行方式和最小运行方式?作用如何？ (111)180电网运行时为什么会产生电晕？ (111)181什么是不对称运行？不对称运行的危害有哪些？ (111)182什么是并列运行？ (112)183什么是电网合环运行？有什么好处？ (113)184电网合环运行应具备的条件有哪些？ (113)185什么是能量管理系统（EMS）?应用功能与哪些？ (113)186网调度自动化系统高级应用软件包括哪些？ (114)第二节电网运行及管理 (114)187电网静态稳定破坏的形式有几种？如何分析？ (114)188如何对电力系统静态安全进行分析？ (115)189静态稳定的判据和计算方法是什么？ (115)190静态功角稳定储备的标准要求有哪些？ (115)191如如何对电力系统暂态和动态稳定进行分析？ (116)192暂态稳定计算的数学模型、方法和判据是什么? (117)193动态稳定计算的数学方法和判据要求是什? (117)194采用单相重合闸为什么可以提高暂态稳定性？ (118)195电力系统不稳定性如何分类？ (118)196什么是电力系统振荡？有何现象和危害？ (119)197电网振荡和短路的区别是什么？ (119)198什么是同步发电机的同步振荡和异步振荡？ (120)199电网发生振荡的原因有哪些？ (120)200当电网发生振荡时如何区分是同步振荡还是异步振荡？ (120)201消除电力系统振荡的主要措施有哪些？ (120)202什么是低频振荡？产生的原因有哪些？ (121)203什么是次同步振荡？其产生原因和防止措施有哪些？ (121)204电力系统设计和运行中，需要进行哪些方面的稳定性计算？ (121)205保证电力系统稳定运行的要求有哪些？ (122)206运行中对静态稳态储备有何要求？如何计算稳态储备系数？ (122)207提高电力系统静态稳定的措施有哪些？维持高压母线电压恒定的目的是什么？ (122)208防止电网发生安全稳定破坏事故的运行管理和技术措施有哪些？ (123)209发电机快速励磁系统最静态稳定有何影响？方法有哪些？ (124)210电力系统稳定器PSS的作用是什么？ (124)211提高电力系统暂态稳定的措施有哪些？ (124)212当继电保护和断路器正确动作时，电力系统在哪些扰动情况下应保持正常运行？ (125)213当继电保护和断路器正确动作时，电力系统在哪些情况下应保持稳定，但允许损失部分负荷？ (125)214如何从继电保护配置上防止超高压电网稳定破坏事故的发生？ (126)215为防止系统崩溃，并尽量减少符合损失，对哪些情况应采取预定措施？ (126)216保证电网安全运行的技术管理措施有哪些？ (126)217如何对电网运行控制极限进行管理？ (127)218保障电网运行第三道防线的安全可靠的措施有哪些？ (127)219如何从系统稳定计算分析上防止系统稳定破坏事故发生？ (128)220现代电网为什么必须采用自动调频控制？ (128)221电网自动发电控制(AGC)的目标和控制模式如何？ (129)222网、省调AGC控制模式应如何选择？ (129)223什么是发电源？其设点功率按什么原则计算？ (130)224如何选择自动发电控制的调整厂或机组？需要哪些条件？ (130)225实现自动发电控制所需要的信息有哪些？ (130)226为了发挥AGC在电网调频中的作用，各电网需要做好哪些基础工作？ (131)227电网自动发电控制的年投运率如何计算？ (131)第三节电网网架及大机组运行 (131)228合理电网网架结构的基本要求是什么? (131)229如何建设一个合理的电网网架结构？ (132)230合理网架结构电网的技术原则有哪些? (133)231影响电网结构的环境条件有哪些？ (134)232为什么加强受端系统的电网建设可提高电网的安全稳定水平？ (134)233受端系统的发展受什么因素影响?如何解决? (135)234如何在受端系统采取措施以提高电网的安全稳定水平? (136)235更高一级电压网络出现后，应如何对下级电压网络进行简化和改造？ (136)237电网合环的条件是什么？ (137)238什么是电磁合环？有何弊病？ (137)239对于220kv电网相联110kv电网的运行方式有何规定？ (138)240运行中的500/220kv电磁环网一般应采取什么措施？ (138)241500kv/220kv电磁环网解环点的设置原则是什么？ (139)242发电机自同期并列的条件和对发电机及电网的影响有哪些？ (139)243发电机自同期并列时应注意哪些事项？ (140)244发电机准同期并列的条件有哪些？条件不满足时会产生哪些影响？误并列时有何危害？ (140)245什么是发电机的电气制动？制动电阻的投入原则是什么？ (141)246汽轮机快关气门有几种方式？有何作用？ (141)247什么是低频自启动及调相改发电？ (141)248现代电网为什么必须协调大机组与电网的运行关系 (141)249电网故障或操作时对大机组的影响如何？ (142)250不对称运行对大型机组的影响和要求有哪些? (143)251电网应如何防止因不对称运行对发电机组造成的危害? (144)252电网频率异常对大型机组的危害有哪些? (145)253磁时如何处理? (147)254什么是发电机的次同步振荡？产生原因有哪些？如何防止？ (147)255因电网结构引起的大型机组次同步谐振有哪些? (148)256如何防止因串补而引起的大型机组次同步谐振问题? (149)257如何防止直流输电系统引起的大型机组次同步谐振? (150)258汽轮机组发生两倍工频及工频谐振的情况有哪些？ (150)259并网电厂与电网稳定运行相关的设备有哪些？有何要求？ (150)260如何防止机网协调事故的发生？ (151)（1）加强发电机组与电网密切相关设备的管理。
新一代电网中的智能电力系统设计与分析随着科技的高速发展，电力系统也在不断升级改造。
传统的电网面临的问题，如能源利用率低下、供电不稳定、使用寿命短等，已经成为制约电力系统发展的瓶颈。
而智能电力系统（Smart Grid）以其具有自适应性、可靠性、高效性等优势成为未来电网的发展方向。
在这个趋势下，如何设计和分析智能电力系统，将成为电力系统工程师需要面对的美好和挑战。
一、智能电力系统概述智能电力系统是指通过各种高科技手段，包括传感器、通信技术、智能化控制等，将电力系统建设成为能够自适应、优化调度、失效自愈的智能电网系统。
智能电力系统具有以下特点。
1. 网络化和数字化。
传感器、通信技术的利用，将各种设备通过数字化手段进行联网连接，构建起智能电网系统。
2. 自适应性。
智能电力系统可以在受到某些突发事故、设备故障等重大事件的影响下，自主调整、自我平衡，以保持电网状态的稳定。
3. 高效性。
智能电力系统可以对供电方式进行智能化调度，以实现更加节能、高效的能源利用，提高电网供电质量。
4. 安全性。
智能电力系统具有自我检测、自我保护、自我修复等能力，提高了电力系统的安全性和稳定性。
二、智能电力系统设计要素1. 传感器技术传感器技术是建立智能电力系统所必需的一项技术。
由于智能电网所需要监控的要素较多，包括电力设备、电力消费者和电力质量等多个方面。
因此，如何设计出高效、低耗、可靠的传感器是非常关键的。
2. 通信技术智能电力系统各个节点之间的通信是实现其智能化关键之一。
通过电力网络通信、无线网络通信、接近场通信等多种通信技术的组合应用，可以实现电网各个节点之间的智能化、高效化的信息交互。
3. 数据分析与算法传感器获取的数据需要进行有效处理，才能更好地实现智能电力系统的应用。
数据分析算法可以将从传感器收集到的数据密集地转化成有用的信息，以便对电网中各种物理、环境和操作参数进行综合分析，为电力系统运行提供支持。
4. 智能化控制智能电力系统的自主控制系统是其优化、智能化的基础。
华中科技大学硕士学位论文摘要由于大容量直流输电工程、超/特高压交流输电网架规模扩大与迅速发展，大电网结构日趋复杂，交直流的耦合程度不断提升，交直流混联系统面临着因保护行为不当引发的换流站内部系统过电压与因不确定工况与电力电子型新设备反充引起的换流站外部交流电网不可预知型超标短路电流等一系列问题。
为此，本文针对现有避雷器型最后断路器保护存在的不足，根据两种改进型最后断路器保护以及常规型最后断路器保护，提出了基于动态权重修正D-S证据理论的多判据融合策略，以提高应对换流站内部系统过电压问题的最后断路器保护正判率；另一方面，通过分析交直流混联电网中不可预知型超标短路电流的产生机理，提出基于最小二乘法的动态双窗短路电流预测方法，以及不确定性短路电流超标问题的保护柔性跳闸策略。
具体内容如下：首先，考虑到多种最后断路器保护判据并行实施时可能发生判断结果不一致的情况，提出通过使用动态临近历史数据的权重调整办法，对单一判据结果进行信度修正并且融合判断，以有效提升最后断路器的保护性能。
通过算例验证，说明该改进策略在提高系统安全性能的有效作用。
然后，提出一种基于动态双窗的短路电流快速预测新方法，通过短路电流数据窗的自行延拓更新，以满足其在超快速预测方面的精度需求；并基于两种准确度递增的短路电流预测模型，使用最小二乘法通过已有数据拟合以获取全部电流波形，为后续柔性跳闸策略奠定基础。
最后，基于前述短路电流预测结果，提出一种应对不确定性短路电流超标问题的保护柔性跳闸策略。
通过有针对性地适当调整保护的最终出口时间，在断路器熄弧区间对短路电流进行超标校核，实现在电流过零点或其附近开断断路器，达到直接跳开超标断路器的目的。
关键词：交直流混联电网；最后断路器保护；信息融合；超标短路电流；短路电流预测；柔性跳闸策略华中科技大学硕士学位论文AbstractWith the development of high power DC projects and the application of hybrid AC/DC network in China, the structure of the power grid becomes complex and the coupling degree of AC/DC network increases, hybrid AC/DC network faces a series of problems, including overvoltage in the converter station caused by improper protection and unpredictable onver-limited short circuit current caused by uncertain conditions and power electronic units. To overcome the shortcomings of the existing arrester based last breaker protection, this paper proposes two kinds of improved arrester based last breaker protection strategy and the tripping strategy of arrester based last breaker protections based on dynamic weight correction D-S evidence theory to improve the correction rate of the last breaker. On the other hand, we propose a short circuit current prediction method based on dynamic dual time window and least square method as well as a flexible trip strategy for uncertain over-limited short circuit current. The specific contents are as follows:First, considering the situation that the results of three criteria are inconsistent, the result of multi-criteria are combined and the reliabilities are corrected by using the weight adjustment method of adjacent historical data, which is able to improve the ability of last circuit breaker protection. Finally, an example is given to illustrate the effectiveness of the improved strategy in improving the security performance of the system.Then we propose a novel method of short circuit current prediction based on the dynamic dual time window to self-update and extend the short circuit current in the ultra fast prediction and satisfy the precision demand. Based on the short circuit current prediction model, we fit the existing data by the least square method to acquire the current wave form and lay the foundation for the following flexible tripping strategy.Finally, we put forward a flexible tripping strategy for uncertain over-limited short circuit current based on the predicting results. By properly adjusting the final export time of protection and checking the arcing area of the circuit breaker, we can directly trip the circuit breaker near the zero crossing point of current.华中科技大学硕士学位论文Key Words:hybrid AC/DC power grid; last circuit breaker protection; information fusion；over-limited short circuit current; prediction of short circuit current; flexible tripping strategy华中科技大学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................... I I 1 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (10)1.3 交直流混联电网场景下继电保护面临的问题与挑战 (13)1.4 主要工作及章节安排 (15)2 基于D-S证据理论的最后断路器多判据保护跳闸策略 (17)2.1 引言 (17)2.2 避雷器型最后断路器保护改进方法 (17)2.3 D-S证据理论的基本原理 (19)2.4 基于D-S证据理论的保护决策流程 (20)2.5 基于动态临近历史数据的多判据融合策略 (23)2.6 算例分析 (26)2.7 本章小结 (36)3基于最小二乘法的动态双窗短路电流预测方法 (37)3.1 引言 (37)3.2 短路电流预测方案实施基础与原理 (37)3.3 算例分析 (41)3.4 本章小结 (48)4 应对不确定性短路电流超标问题的保护柔性跳闸策略 (49)4.1 引言 (49)华中科技大学硕士学位论文4.2 断路器保护优化处理流程分析 (49)4.3 保护柔性跳闸策略 (51)4.4 基于预测结果的不确定性超标的保护应对方案 (57)4.5 算例分析 (60)4.6 本章小结 (69)5 总结与展望 (71)5.1 全文总结 (71)5.2 下一步工作开展方向 (72)致谢 (73)参考文献 (75)附录1 攻读硕士学位期间研究成果 (82)附录2 攻读硕士学位期间参与科研项目 (83)附录3 附表 (84)华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 研究背景及意义我国地域辽阔，风光、煤炭电力资源集中分布于我国西部，高密度的电力负荷区则广泛分布于东部沿海地区，能源分布及负荷发展呈现严重不平衡态势，因此远距离大容量输电是必然需求[1-3]。
300MW机组直流系统运行中遇到的问题及对策摘要：直流系统是发电厂的重要组成部分，关系到发电厂的安全性和可靠性。
本文介绍了直流系统的运行方式、操作注意事项、异常情况下的处理，希望能够对相关人员有所借鉴。
关键词：直流系统运行直流系统是为各类设备、操作提供直流电源的电源设备，是发电厂的重要组成部分。
发电厂建设直流系统主要是为了保障电力系统运行的稳定性和安全性。
直流系统的可靠性、安全性直接影响到发电厂的可靠安全，因此对直流系统运行维护进行探讨研究，有很重要的实际意义。
1 直流系统发电厂的直流系统是为各类设备、操作等提供直流电源的电源设备，是发电厂的重要部分，主要用于自动装置、信号装置、开关控制、事故照明、系统监控等。
发电厂的直流系统是独立的操作电源，因此系统运行方式是不会影响直流系统的，即便是外部交流电突然中断，其后备电源——蓄电池也会继续供电，保证供电的持续稳定。
发电厂直流系统由充电屏和蓄电池屏组成。
充电屏包括整流、降压、电压监视、绝缘监测、交直流输入开关、切换把手等组成。
电池屏包括蓄电池，显示蓄电池电压仪表等组成。
通常包括3个充电器，其中两运一备。
两段母线，两段母线间设置母联开关。
同时设置蓄电池的充放电回路、试验回路。
监控系统是对整个直流系统进行控制和管理的核心。
主要功能是：长期自动对系统中各功能模块及蓄电池的状态和参数进行监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量得到的数据及运行状态及时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全性。
直流系统绝缘监测单元是一种监视直流系统绝缘情况的装置，可实时监测线路对地漏电阻，此数值可根据具体情况设定。
当线路对地绝缘降低到设定值时，系统就会发出告警信号。
目前直流系统绝缘监测单元有母线绝缘监测、支路绝缘监测两种。
降压单元就是一个降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内（110V或220V）。
数字化变革不是为了数字化而数字化，而是为了解决构建新型电力系统过程中存在的一系列问题。
对电力系统灵活调节能力提出挑战“过去电压等级从高到低，1000千伏到500千伏再到220千伏等，一级一级下降，这种属于垂直型电网。
而在以新能源为主体的新型电力系统中，到用户端可以只有少数几个电压等级，这是扁平型电网。
全国电网正在进入垂直型电网和扁平型电网共存的时代。
未来扁平型电网将持续大规模发展。
”5月15日，南方电网公司发布《南方电网公司建设新型电力系统行动方案（2021-2030年）白皮书》（以下简称《白皮书》），并举行数字电网推动构建新型电力系统专家研讨会。
“一定要分清楚，哪些是多快好省的关键技术，哪些不是，具体工作要落在实处。
此次发布的《白皮书》很实际，根据南方电网的特点，因地制宜提出了推动构建新型电力系统的路径和方案。
”中国工程院院士、清华大学教授韩英铎说。
在新型电力系统场景下，新能源规模化发展成为常态。
“新能源‘应并尽并’。
我们将加快新能源接入电网配套工程建设，支撑集中式新能源基地和分布式新能源接入。
”南方电网公司副总工程师、南网总调总经理刘映尚表示，该公司将重点推进广东、广西海上风电，云南大滇中地区新能源，贵州黔西、黔西北地区新能源等配套工程建设，制定完善新能源入网、并网、调试、验收、运行、计量、结算等管理制度，建立风机防凝冻能力、宽频测量等技术标准，确保新能源高效、安全接入。
据南网预测，“十四五”和“十五五”全社会最大负荷年均增长率分别不低于6.5%、3.5%。
随着社会用电的需求增加，新能源和其他常规能源要同步增加。
南方电网将推动水电、核电、调峰气电等多能互补电源体系建设，积极引入西藏、北方清洁能源基地等区外电源。
预计到2025年，南方电网可实现新增2400万千瓦以上陆上风电、2000万千瓦以上海上风电、5600万千瓦以上光伏接入。
“新能源大规模接入的系统特性变化，要求系统必须具有强大灵活的调节能力，确保大规模新能源并网后实现发用平衡，为用户提供稳定、持续的供电保障。
2015年8月第30卷第15期电工技术学报TＲANSACTIONS OF CHINA ELECTＲOTECHNICAL SOCIETYVol.30No.15Aug．2015收稿日期2015-05-12改稿日期2015-05-28新一代电网中多源多变换复杂交直流系统的基础问题肖湘宁（新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学）北京102206）摘要首先从国内外能源发展角度出发，探讨新能源广泛利用给电力系统带来的多源多变换特性，并据此对新一代电网的组成与结构进行描述。
在此基础上，详细讨论了新一代电网发展中的6个显著特点，重点分析其核心问题之一———电力系统电力电子化及其包含的5项关键技术，并总结和提炼出多源多变换复杂交直流系统中需要重点研究的基础问题，为新一代电网电力电子技术的进步与发展提出了指导性建议。
关键词：新能源多源多变换电力电子关键技术基础问题中图分类号：TM315Basic Problems of the New Complex AC-DC Power Grid with MultipleEnergy Ｒesources and Multiple ConversionsXiao Xiangning（State Key Laboratory for Alternate Electrical Power System with Ｒenewable Energy Sources（North China Electric Power University ）Beijing 102206China ）AbstractFirstly ，from the point of domestic and overseas energy development ，the paper discusses thecharacteristics of multiple energy resources and multiple conversions of the power system caused by widely used new energy resources.Accordingly ，the constitution and structure of the new generation power grid are visual-ized.Based on that ，the six distinctive characteristics in the development of the power grid are discussed in de-tail.And one of the core problems for the future power grid ，which is the widely used power electronics technolo-gy in the power system and its five key technologies ，is analyzed thoroughly.Furthermore ，the paper summarizes the basic problems in the complex AC-DC system with multiple energy resources and multiple conversions ，which provide the guidance for the improvement and development of the power electronic technologies in the new genera-tion of the power grid.Keywords ：New energy resources ，multiple energy resources and multiple conversions ，power electronic ，key technology ，basic problem0引言能源是国家经济增长和社会发展的重要支柱。
自20世纪80年代以来，在诸多因素的主导与推动下，能源行业的技术基础、组织结构与经济模式一直处于逐渐变革的状态，以期最终建立起更加高效、安全与可持续的环境友好型能源利用模式，从而解决能源资源配置这一人类社会面临的重大难题［1］。
美国能源机构认为，今后10年内，全球能源需求估计会增长50%以上，其中工业化国家的需求将增长23%，发展中国家因起点低，能源需求量将增长1倍以上，特别是中国的能源需求量增长将非常突出，必然影响全球能源市场，发达国家与发展中国家及美国与欧洲国家之间争夺世界能源资源的局面可能会加剧［2］。
电能作为一种可灵活方便使用的二次能源形式，一直是人们关注和研究能源问题的重点。
根据美国能电工技术学报2015年8月源信息部发布的《年度能源评估2011》，如图1所示，在其一次能源的消费结构表中约有40%的一次能源是经转变为电能后再利用，电能在能源消费结构中占据主导地位，其中约31%的天然气，54%的可再生能源，92%的煤转换为电能，而原子能则完全以电能的形式利用［3］。
图1美国2011年一次能源消费结构［3］Fig.1Structure of primary energy consumption ofU.S.in2011［3］另一方面，2014年全球新能源发展报告表明（见图2）［4］：①2013年全球发电量能源类型构成中，化石燃料发电量占全球总发电量的比重为70%，与2012年70.5%相比略有下降，而新能源发电在2013年仍延续了高速增长的趋势，同比增速达13%，占全球发电量总额的5.2%，与总体发电量增速缓慢形成对比；②2013年全球发电累计装机容量达到5733.2GW，新增装机容量280GW，中国累计装机容量达到1247GW，跃居世界第一，新增装机容量超过100GW，增速9%，其中非化石燃料装机新增容量58.3GW，所属风电和光伏新增装机容量分别为16.1GW和12GW。
截止到2013年，中国可再生能源总装机容量（不包括水力发电）为116GW，位居世界第一，其后依次为美国、德国、西班牙、意大利及印度［5］。
世界各能源消耗大国均致力于可再生能源的开发与利用，中国在紧跟发达国家发展步伐的同时正走出一条独特的发展道路。
综上所述，开发利用新能源、节能减排、建设新一代电网已成为世界许多国家，包括中国在内的能源发展的重要战略部署［2］，并逐渐产生了以清洁能源和图22013年世界各国可再生能源发电量累计装机容量［5］Fig.2Ｒenewable power capacities in countries of the world in2013［5］电能替代为主导的能源开发理念，以期提高能源的利用率和应对全球能源环境危机。
总结以上发展特点和关键技术需求，为适应能源发展战略和新能源利用，未来新一代电力系统将呈现出电源类型多、电能变换形式多、电力变换器数量多以及负荷类型需求多的“新概念电网”。
图3构想了新一代电网中多源多变换复杂交直流系统的组成框架。
在电源侧，除了传统的大型火力和水力发电基地外，还包括规模化风电和规模化光伏发电基地，它们均通过电力电子变换器集中并网。
这些大规模集中式发电厂通常距离负荷中心较远，因此需要大容量、高电压、远距离电力输送。
特（超）高压交流或多端柔性直流输电、固定或可控串联补偿是提高远距离输电能力和电网功率灵活控制能力的经济有效措施，也是未来输电网构架的基本组成单元。
在配网侧，除了传统的通过电力电子变换器从系统取用电能的无源负荷外，还包含同样经过电力变换器接入配网的中小型风力发电和光伏发电等分布式电源以及由分布式2第30卷第15期肖湘宁新一代电网中多源多变换复杂交直流系统的基础问题电源、储能、负荷构成的以变换器作为接口的微电网系统。
未来电网将从传统的发、输、配、荷的垂直单一模式，转变为含多电力电子变换的功率与信息双向流动模式。
因此面对这一革命性变化，新一代电网中新的科学基础问题以及新的关键技术将被不断提出，并将引起极大关注。
本文首先总结和分析了新一代电网发展的6个显著特点，然后提出了其核心问题———电力电子化中包含的5项关键技术，最后详细讨论和梳理了多源多变换复杂交直流系统中的基础问题。
Fig.3Frame vision for a new generation of power grid1新一代电网发展的6个显著特点1.1新能源发电成为主导能源的进程加快支持新能源快速发展已成为各国未来能源计划的重要决策，可以预见，未来电力系统中可再生能源必将逐步由替代能源成为主导能源。
美国作为传统的能源消耗大国，计划在未来10年投资1500亿美元建立“清洁能源研发基金”，用于太阳能、风能、生物燃料和其他清洁可替代能源项目的研发和推广，将为使用此类能源的企业提供250 450亿美元的税收优惠，有助于增加500万就业岗位；未来3年内可再生能源产量增加1倍，2012年所占发电比例由目前的8%提高到10%，2025年增至25%［2］。
欧盟作为世界最大的经济实体之一，同样在大力推动着智能电网框架下的可再生能源规划，计划在2020年，20%的电能消费由可再生能源提供，完成35%的可再生能源无缝并网，并实现20%的能效提高和20%的二氧化碳减排的目标［6］，并计划在2050年通过包括可再生能源的零碳发电实现至少80%的温室气体减排［7］。
中国正处于工业化、城镇化加速发展时期，能源需求持续增加，虽然对可再生能源的开发起步较晚，但已将发展可再生能源作为减少能源贫困、增加能源供给、改善能源结构的重要途径，并通过立法将可再生能源列为能源发展的优先领域［8］。
《可再生能源发展“十二五”规划》（2011）的具体目标为：到2015年，可再生能源发电量达到总发电量的20%以上，可再生能源供热与民用燃料总计年替代化石能源约1亿吨标准煤，建立30个新能源微电网示范工程，100个新能源示范城市及200个绿色能源示范县［9］。
2014中美气候变化联合声明指出：美国计划于2025年实现在2005年基础上减排26% 28%的全经济范围目标。
中国计划2030年前后二氧化碳排放达到峰值，并将努力早日达峰，计划到2030年非化石能源3占一次能源消费比重提高到约20%。
中美双方均计划继续努力并逐步加大力度，其增速可能还会加快。
1.2垂直一体化的电网基础结构继续发展在百年发展历程中逐渐形成的垂直一体化电网结构一直是世界各国电力网络的主导架构，其对电力的实时供应及供需平衡、扩大电力供应范围、实现资源的优化配置有着巨大的支撑作用。
