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2023年第47卷第11期
- 摘要：柔性低频交流输电应用于中远距离海上风电送出具有技术经济优势，研究其输送能力对确定系统参数和方案具有重要参考意义。文中分析了约束海上风电柔性低频交流送出系统输送能力的电压、电流条件，推导建立了由最大输送功率和最远输送距离描述的输送能力计算方法；计算了220 kV和330 kV系统的输送能力，分析了系统频率和海缆截面的影响。结果表明，选择12.5~30 Hz频率范围、最大1 200 mm2海缆截面，离岸距离为250 km时，单回220 kV和330 kV系统输送的风电场最大容量分别约为200~400 MW和200~570 MW。实际风电场柔性低频交流送出系统的参数还应在经济性分析的基础上具体确定。关键词：海上风电送出;柔性低频交流输电;输送能力;输电频率;系统参数2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：离岸海上风电制氢是中远海风力资源利用的重要方式，而分布式风电制氢机组由于无须集中汇流与大规模平台搭建，成为学界业界重点关注的技术路线。然而，受风场尾流效应影响，分布式风电制氢集群不同机组之间的运行状态相互耦合，制氢能力存在差异。文中提出考虑尾流效应的分布式风电制氢容量优化模型，基于机组协同控制对电解池容量空间分布进行优化配置。算例选取中国江苏省海域实际风源数据进行研究。首先，考虑尾流效应的风电制氢机组的协同控制可有效提高约3.05%的年期望制氢量。进一步，相比于电解池容量空间均匀分布方案，文中所得出的边缘大、内部小的最优容量空间配置方案可降低海上风电制氢的平准化制氢成本，验证了所提优化模型的有效性。关键词：离岸海上风电制氢;分布式风电制氢机组;尾流效应;容量优化配置5|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：自同步电压源双馈风电机组采用“机侧惯量传递-网侧惯性同步”的控制方法，具备自主同步并网和惯量响应的能力，目前缺乏对该控制方法并网稳定性及多目标约束下参数优化设计的研究和分析。鉴于此，建立了同时考虑自同步电压源双馈风电系统网侧变换器和转子侧变换器动态的状态空间模型，分析了在不同电网强度下惯量传递环节及致稳环节的控制参数对中高频段小扰动稳定性的影响规律，给出了考虑机组不同工作点及动态性能的控制参数多目标优化模型，并采用粒子群优化算法对控制参数进行全局优化。在PSCAD/EMTDC中构建了2 MW双馈风电机组的仿真模型，仿真结果验证了理论分析和参数设计的正确性。关键词：双馈风电机组;惯性同步;稳定性;状态空间模型;多目标优化2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着风电占比的不断增加，功率同步构网型双馈风电机组(PS-DFIG)接入弱电网下的稳定性问题受到广泛关注。相比于锁相同步跟网型控制下的功率响应特性，基于构网型控制结构的PS-DFIG中有功环与转速环交互影响更容易引发转矩产生低频振荡。为此，文中首先建立了PS-DFIG系统的有功功率与发电机转速的小信号模型，分析了有功功率与转速响应的耦合特性，在此基础上借助电气阻尼分析方法研究了PS-DFIG系统环路特性对传动链低频振荡的影响。然后，基于多环路带宽设计准则，在有功环中引入微分前馈方法提高有功功率带宽，同时在转速环输出中附加转矩补偿，改善了电磁转矩的电气阻尼特性，提升了功率环参数的鲁棒性，有效降低了PS-DFIG系统传动链低频振荡的风险。最后，在RT-LAB的硬件在环平台进行了实验验证。关键词：弱电网;构网型双馈风电机组;功率同步;小信号模型;低频振荡;电气阻尼分析2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：高比例新能源接入下的电力系统振荡呈现宽频特性，其阻尼和振荡频率受系统参数影响显著。为避免运行参数变化和控制器参数设置不当造成系统失稳，亟须量化系统振荡模态与参数之间的关系并分析其背后隐藏的机理。文中提出了基于多项式逼近的全特征值轨迹计算方法，通过一系列多项式基函数的线性组合来准确描述系统所有特征值与多个参数之间复杂的隐式函数关系，得到特征值变化轨迹的显式表达式。针对双馈风机并网系统进行了详细电磁暂态建模，以单机无穷大系统和风火打捆外送系统为例，验证了所提方法的准确性，并利用特征值轨迹显式表达式分析了线路串补度、转子侧控制器比例和积分系数等重要参数对双馈风机并网系统次同步振荡、低频振荡等关键模态的影响。关键词：双馈风机;并网;特征值轨迹;宽频振荡;多项式逼近;小扰动稳定性2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：风电经柔性直流输电并网系统中，V/f控制的模块化多电平换流器(MMC)带换流变压器空载充电时可能发生高频振荡，换流变压器动态和MMC控制环节动态对系统高频振荡有较大影响。文中研究V/f控制MMC带换流变压器空载充电发生高频振荡的机理，分析交流电路参数和MMC控制参数对系统高频小干扰稳定性的影响。首先，建立考虑换流变压器杂散电容的送端MMC换流站谐波状态空间模型，通过分析换流变压器杂散电容变化时的特征值轨迹，并与时域仿真结果进行对比，说明高频小干扰稳定性分析中考虑杂散电容的必要性。然后，对MMC带换流变压器空载充电时的高频振荡模式进行参与因子分析，确定参与程度较高的状态变量和关键环节，建立适用于高频小干扰稳定性分析的降阶模型，并利用阻抗特性分析揭示系统发生高频振荡的机理。最后，通过计算系统特征值轨迹，分析交流电路参数和MMC控制参数对系统高频小干扰稳定性的影响，利用电磁暂态仿真验证了分析结果的正确性。关键词：柔性直流输电;高频振荡;模块化多电平换流器;稳定性分析;谐波状态空间;特征值分析;阻抗分析2|1|6更新时间：2025-06-16
- 摘要：运行方式的复杂多变性、扰动故障的不确定性、电力电子设备的弱抗扰性为交直流混联电网的安全稳定运行带来了巨大挑战。为保证大扰动故障后电网电压的稳定，提出一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络的响应驱动紧急控制策略。首先，分析关键母线节点电压时序值和电压稳定水平的映射关系，离线建立基于CNN-LSTM网络的大干扰电压稳定评估模型。然后，采用评估模型预测备选切机、切负荷点控制措施动作后电网电压稳定水平的提升量，确定响应驱动紧急控制措施灵敏度。最后，考虑紧急控制措施灵敏度，建立计及电网实际运行约束的紧急控制优化问题，求解得到最优紧急控制策略。面向存在电压失稳问题的交直流混联电网实际场景，仿真结果验证了所提响应驱动控制灵敏度预测方法的准确性，电压稳定紧急控制措施优化协调策略可以保证大扰动故障后电网的安全稳定运行。关键词：电压稳定性;紧急控制;卷积神经网络;长短期记忆网络;控制灵敏度2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：准确可靠的电力工控流量异常检测方法是识别网络攻击和实现主动防御的关键手段，对于保证电网的安全稳定运行具有重要意义。文中针对现有电力工控流量异常检测方法存在的检测深度不足、攻击分类少、未知异常识别能力弱等问题，提出了一种基于飞蛾扑火优化(MFO)算法和一维卷积神经网络(1D-CNN)的电力工控流量应用层报文异常检测方法。首先，在深度协议解析的基础上对流量数据的应用层报文进行多维度特征提取；其次，利用随机森林算法计算特征重要度，剔除冗余特征；然后，训练所搭建的1D-CNN报文异常检测模型，并结合MFO算法进行超参数调优，提升模型性能；最后，利用Softmax分类器输出报文的异常检测结果。仿真结果验证了所提方法的有效性。关键词：电力工控流量;异常检测;信息安全;人工智能;深度学习;应用层报文2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：对空调-建筑电热耦合系统进行建模是挖掘空调调节潜力的基础。为解决当前基于二阶等效热参数（ETP）建模研究中存在的拟合精度有限、电热耦合特性考虑不足等问题，文中首先推导了二阶ETP模型解析递推形式，具有高拟合精度、递推值有界、步长灵活可调的优势，可提高模型的准确性、可靠性以及对多样化数据采集技术的适应性。然后，采用平均能效比刻画空调电热转化过程，提出考虑平均能效比的空调-建筑电热耦合解析化模型参数辨识方法，综合利用室内气温拟合机制和制热量拟合机制进行参数寻优。最后，搭建实际测试环境对所提方法性能进行验证。结果表明，该方法能在现有基础上显著提升参数辨识的准确率，从而为能源系统仿真、空调负荷调控等应用提供更加准确可靠的模型基础。关键词：电热耦合系统;空调;二阶等效热参数模型;解析解;参数辨识;平均能效比2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：“双碳”背景下高比例新能源和电力电子设备的接入给电力系统实时仿真带来了巨大挑战。针对有限计算资源和实时性约束下新型电力系统的高效精确实时仿真，研究了基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时仿真计算任务剖分与资源配置方法。首先，从计算资源需求和实际解算用时两个维度，对实时仿真器不同仿真架构下的解算单元和功能模块进行精细化建模，进而建立实时仿真任务的时-空需求模型。在此基础上，建立多FPGA实时仿真器的仿真优化配置模型，以发挥实时仿真器的最佳解算性能为目标，合理剖分大规模复杂仿真任务，优化配置逻辑资源、存储器等各类计算资源。最后，通过IEEE 123节点以及中国某实际配电系统算例测试，验证了所提时-空需求模型的正确性与优化配置方法的有效性。关键词：实时仿真器;现场可编程门阵列;时-空需求建模;资源优化配置2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对柔性直流电网线路保护区内远端高阻故障拒动、雷击干扰误动的问题，提出一种基于反射系数和模型匹配的单端量线路保护。首先，根据电压行波反射系数构成方向判据，避免反方向故障或雷击下保护误动；其次，利用电压行波传递函数解析区内短路故障，以及正方向区外故障或正方向雷击下保护处故障电压首行波满足的函数模型，根据故障首行波与基准函数模型之间匹配程度的不同，设计了一种基于模型匹配的识别判据；然后，结合启动判据和选极判据形成完整的单端量线路保护方案；最后，PSCAD仿真结果验证了所提保护方案可靠性高，能耐受500 Ω过渡电阻和20 dB噪声。关键词：柔性直流电网;单端量线路保护;行波;反射系数;模型匹配2|0|0更新时间：2025-06-16
学术研究
- 摘要：氢能是中国能源行业低碳化转型的重要支撑。电制氢技术可将电网难以消纳的新能源转换成绿氢注入天然气管道，实现绿氢的远距离传输与利用。文中提出一种计及绿氢注入的电-气综合能源系统优化调度模型，且计及电网辅助服务以支撑高比例新能源消纳。首先，建立了计及绿氢注入及管道管存的天然气系统准动态运行模型；然后，构建了计及调峰与灵活备用的辅助服务的综合能源系统灵活运行模型。最后，算例测试量化评估了电制氢及多能协同对于支撑新能源消纳及提高系统运行灵活性的价值，并且分析了新能源渗透率、管道掺氢比限制对于综合能源系统调度结果的影响机理。关键词：综合能源系统;优化调度;电-气-氢混联;准动态模型;辅助服务;灵活运行2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对分属不同利益主体的微电网构成的微电网群在隐私保护下的协同优化运行问题，提出了一种基于联邦学习的多主体微电网群协同优化运行与策略进化方法。首先，各个微电网在本地训练自身的等值封装模型并上传至云端。然后，云端汇集各微电网的等值封装模型，进行场景推演和全局策略搜索，并下发策略至各微电网。最后，各微电网通过分布式联合训练纵向联邦神经网络学习新策略，实现在隐私保护下的微电网群协同优化运行与策略进化。不同规模微电网群协同运行的仿真结果表明，该方法实现了多主体微电网群在隐私保护下的协同优化运行，相较于独立运行、非合作博弈以及多智能体深度强化学习方法，提升了微电网群整体的经济效益，并保证了各参与方利益的合理分配。关键词：微电网群;多主体;联邦学习;协同优化2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对现有多端口电力电子变压器磁性元件体积大、功率变换单元多、成本高的问题，提出基于磁集成的三端口拓扑及控制策略。将传统拓扑的6个桥臂电感和大量的高频变压器集成为3个集成变压器，从而减小磁性元件体积。在变压器副边绕组接1个三相桥即可构建低压直流端口，极大地减少功率变换单元数目。利用桥臂电压的直流、工频和高频分量分别控制中压直流、中压交流和低压直流端口功率，实现多端口功率调控。为提高中压直流端口电能质量，将桥臂电压的高频分量设计为三相对称的六阶梯波，使其激发的电流分量在三相回路中相互抵消，从而实现中压直流端口高频电流纹波消除。最后，建立了4 MW仿真模型进行验证，结果证明了所提拓扑和控制策略的有效性。关键词：交直流混联配电网;电力电子变压器;三端口拓扑;磁集成;模块化多电平换流器2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：基于三电平单元的电力电子变压器具有功率模块少、功率密度高等优点，在数据中心不间断电源、铁路配电系统、超级充电站等场景中应用前景广阔。然而，电力电子变压器中开关器件多，器件故障引发的故障模块切除动作将导致系统容量损失，易引发系统失稳、故障越界等问题。针对该问题，文中提出了一种基于故障模块、故障相与非故障相协同的三电平容错运行技术。首先，采用开关组合列举法分析了不同故障类型下三电平单元H桥的共性故障结果，并基于部分器件旁路实现了故障模块重构和容错运行。其次，提出了相内协同控制策略，实现了故障模块电容电压的稳定与均压控制，并通过相间协同控制实现线电压平衡，共同保障电路正常运行。最后，针对不同故障结果提出具体的容错控制方法，并通过仿真验证了所提容错方法的有效性。仿真结果证明了容错控制下电力电子变压器能稳定运行。关键词：电力电子变压器;三电平变换器;级联型H桥;容错控制;协同控制;故障模块重构2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对三电平逆变器使用有限集模型预测控制策略时，存在电流谐波大、对微控制器运算能力要求高、多目标优化复杂及输出矢量切换受限等问题，提出一种基于有限状态机的双矢量模型预测控制策略。首先，采用有限状态机来描述有限的控制集和受限的矢量切换，并以此作为三电平逆变器运行的基础，从而避免过大的相电压和线电压跳变；然后，提出一种适用于该有限状态机的简化控制集方法，使得候选矢量的数量不超过5个；继而，结合直流侧电容电压平衡控制，确定最优双矢量组合，且无须进行多目标优化；最后，计算双矢量的占空比，进一步降低输出电流的谐波。仿真和实验结果验证了所提策略的良好性能。关键词：三电平逆变器;模型预测控制;有限状态机;电压跳变抑制;电容电压平衡2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：风电并网系统交流短路时，锁相环(PLL)锁相误差导致风机功率耦合，在故障清除时产生暂态过电压，亟须开展计及锁相误差的暂态过电压机理、特性与抑制策略的研究。首先，分析PLL参数、故障位置及故障类型对暂态过电压的影响。然后，以三相故障为例揭示了相位跳变的特征及锁相误差引起暂态过电压的机理，提出基于改进型PLL结构与锁相误差补偿的转子侧变流器、定子侧变流器控制策略，实现对双馈风电机组(DFIG)暂态过电压的主动抑制。最后，仿真验证了所提策略在实现DFIG故障穿越的同时还能够进一步抑制暂态过电压。关键词：风电并网系统;相位跳变;锁相环;暂态过电压;抑制策略2|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：主站-集控-变电站操作票系统能够有效防止误操作，实现顺序控制。文中提出一种基于变电站状态矩阵的主站端多站协同操作票推理方法。构建基于顺控操作的间隔模型，基于间隔模型构建节点状态矩阵，从而生成变电站状态矩阵；基于变电站状态矩阵构建双层操作票推理模型。下层模型为基于变电站状态矩阵的厂站端操作票推理模型；上层模型为基于站间关联向量-变电站状态矩阵的多站端操作票推理模型。通过构建规则约束下多层有限状态机模型实现对双层模型的求解，实现多站端操作票推理生成。该方法可实现多间隔、子站设备由运行至检修态互转等操作的操作票推理生成，适用于各类接线形式。模拟测试结果表明，所提方法具有较高的开票效率和质量。关键词：变电站;操作票;间隔状态;多站协同;有限状态机2|0|0更新时间：2025-06-16
研制与开发
- 摘要：随着经济社会的发展，水与能源之间的联系越来越紧密，面向区域能源互联网的水-能协同优化已经成为未来研究热点之一。鉴于此，文中对水-能耦合系统的基本概念、耦合特性、重点领域、关键技术进行了归纳总结。首先，介绍了给排水系统的环节与结构，并对比了给排水系统与能源系统的异同；其次，探讨了水-能系统的通用耦合关系，并进一步说明了典型应用场景和物理层级下的水-能耦合形态；然后，针对水-能协同优化重点领域即模型构建、规划设计、运行管理、市场互动方面，从数学建模及研究思路角度进行了梳理与阐述；最后，从不确定性处理、多主体管理、灵活性挖掘、弹性提升方面对水-能协同优化关键技术进行了分析与展望。关键词：水-能耦合系统;能源互联网;多能源系统;协同优化2|4|0更新时间：2025-06-16
综述
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