最新刊期
      2024年第48卷第2期

        海上风电系统关键技术

      • 大规模海上风电场电磁暂态受控源解耦加速模型

        邹明, 王焱, 许建中, 赵成勇
        2024, 48(2): 1-8. DOI: 10.7500/AEPS20230620003
        摘要：随着风电装机容量及占比越来越大，大规模风电场电磁暂态仿真速度极慢的问题愈加凸显。针对现有建模方法复杂、无法反映风电场内部特性、灵活性不足等问题，提出一种大规模海上风电场电磁暂态受控源解耦加速模型。该方法通过受控源传递端口间电压和电流信息，实现风电机组内部元件之间以及不同风电机组之间端口的解耦，从而将系统解算过程中高阶矩阵分解为多个小矩阵以实现快速仿真。基于节点分析法和基尔霍夫定律证明了该方法的有效性。所提出的受控源解耦加速模型建模方法简单，通过仿真软件中现有模块拖拽即可搭建，可以准确仿真风电场的各种暂稳态工况，并且提速效果明显。同时，所提受控源解耦加速模型可与现有文献所提方法互补，扩展其灵活性。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建了不同机组数量的风电场模型，验证了受控源解耦加速模型的仿真精度及加速效果。结果表明，所提受控源解耦加速模型可实现1~2个数量级的加速效果，且相比详细模型具有较高的仿真精度。  
        关键词：海上风电场;风电机组;电磁暂态仿真;受控源解耦加速模型;等效建模   
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        更新时间：2025-06-16
      • 杨明扬, 王晗, 蔡旭, 张建文
        2024, 48(2): 9-19. DOI: 10.7500/AEPS20230629003
        摘要：基于二极管分散整流的风电机组中压直流汇集直接送出系统可以省去海上升压站及海上换流站，对于中远距离、中等规模海上风电具有突出经济优势。针对其特有的输电电流纹波问题，建立了多机动态移相参考坐标系（DPSRF）并提出按DPSRF坐标系d轴定向的电压矢量控制，实现多台机组的分散式二极管整流器整流电流矢量和输出电流纹波的交错分布，有效降低直流输电电流和电压纹波。计及纹波交错算法中动态移相角影响，建立风电机组网侧变换器小信号状态空间模型，基于特征根分析辨识系统弱阻尼环节，并针对性地提出镇定控制策略。发挥该系统有望免除直流断路器的优势，制定了基于扰动注入的故障定位策略，配合继电保护逻辑和机组动作时序实现无通信依赖的直流内网多故障位置故障定位与隔离。最后，PSCAD仿真和基于RT-LAB的硬件在环实验验证了所提控制保护策略的有效性。  
        关键词：海上风电;直流汇集;直流输电;控制与保护   
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        更新时间：2025-06-16
      • 唐爱红, 宋幸, 尚宇菲, 郭国伟, 余梦琪, 詹细妹
        2024, 48(2): 20-28. DOI: 10.7500/AEPS20230113008
        摘要：由于电力电缆的电容效应，海上风电经电缆汇集系统极易出现谐波谐振放大的现象，造成电能质量的下降。分布式潮流控制器属于基于电压源换流器的装置，在进行潮流调节的同时也能进行谐波治理。文中首先构建了海上风电系统的频域相关模型，基于该模型分析了谐波谐振放大的原因；随后，采用了将分布式潮流控制器串入海上风电系统的谐波治理方式，推导并得到了含分布式潮流控制器的海上风电系统的谐波特性。基于该谐波特性，设计了一种控制策略。该策略通过控制分布式潮流控制器实时跟踪使并网点谐波电压幅值为零的谐波补偿电压，从而降低并网点的谐波电压含量。仿真结果表明，所提出的基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略能够有效地降低并网点的谐波电压，改善电能质量。  
        关键词：海上风电;电能质量;谐波治理;分布式潮流控制器;变增量电导增量法   
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        更新时间：2025-06-16

      • 海上风电低频输电系统快速母线保护

        宋国兵, 高校平, 张晨浩, 窦竟铭, 王秀丽, 宁联辉
        2024, 48(2): 29-36. DOI: 10.7500/AEPS20230706004
        摘要：海上风电低频输电系统母线故障后，换流器型电源等效电势与阻抗因控制的切换与调整过程，不再像传统电网可视为恒定。文中理论分析了母线电流差动保护适应性，明确故障控制策略对差动保护灵敏度的影响方式。利用母线区内外故障所对应的故障等效模型不同，提出基于时域全量模型识别的母线保护。该保护原理反映被保护元件自身拓扑的变化，理论上具有不受电源特性影响的优势，同样适用于其他换流器型电网。同时，所提保护在时域中实现，不存在相量提取问题，动作速度快。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型，验证了所提母线保护的可靠性和快速性。  
        关键词：海上风电;低频输电系统;母线保护;适应性;模型识别;时域全量   
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        更新时间：2025-06-16

        学术研究

      • 考虑电化学模型的配电网侧光储系统分布式优化调度

        陈远博, 郑可迪, 顾宇轩, 陈启鑫
        2024, 48(2): 37-47. DOI: 10.7500/AEPS20230702002
        摘要：配电网侧广泛接入的光储系统具备成为电网调度中灵活性资源的潜力。为了提高光储系统调控的精细程度，分析建模了光储系统运行的动态特性，构建了考虑电化学模型的光储调度模型。针对保护节点用户隐私和调用分布式计算资源的需求，根据该光储调度模型给出了适用于计算的矩阵化形式，并构建了各节点处含光储系统的配电网调度优化的分布式子问题，实现了该调度优化问题的分布式求解。基于IEEE 33节点系统算例验证了所提方法的有效性。结果表明，该方法给出的调度方案在可行性、储能运行高效性和老化衰退抑制能力等方面具有优势。  
        关键词：光储系统;配电网;电化学模型;分布式优化;调度;辅助服务   
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        更新时间：2025-06-16
      • 刘玉玲, 张峰, 张刚, 丁磊
        2024, 48(2): 48-59. DOI: 10.7500/AEPS20230627013
        摘要：频繁的极端自然灾害极易引发配电网大规模故障，基于分布式电源的负荷恢复是提高配电网韧性水平的重要手段。然而，现有研究一般将灾中和灾后阶段进行独立决策，忽略了二者决策的连续性和耦合性，延缓了恢复进程。为此，文中提出一种基于灾中-灾后两阶段协同决策的配电网快速恢复方法，充分考虑灾中-灾后过程中的相互作用，综合分布式电源调度、网络拓扑改变、维修人员调度等在内的恢复措施，保障灾中-灾后阶段连续决策的最优性。首先，考虑灾后供能路径对灾中网络拓扑的需求关系，建立灾中阶段以分布式电源为核心的拓扑调整模型与负荷元胞恢复模型，实现部分重要负荷的供电；其次，考虑灾中决策对灾后恢复的影响，建立灾后阶段故障维修人员调度和负荷快速恢复的联合决策模型，实现所有负荷的有序恢复；然后，以灾中-灾后全阶段失负荷量最小为目标，实现灾中-灾后恢复的协同决策；最后，基于IEEE 123节点配电系统验证了所提模型的有效性。  
        关键词：分布式电源;配电网;韧性;灾中-灾后协同;维修人员调度;供能路径;负荷恢复   
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        更新时间：2025-06-16

      • 基于智能电表数据的低压配电网拓扑与线路参数联合辨识

        马尚, 卫志农, 黄蔓云, 郑玉平, 孙国强
        2024, 48(2): 60-70. DOI: 10.7500/AEPS20230720002
        摘要：在低压配电网中，用户频繁地扩建和改接导致台账存在信息更新滞后、数据缺失等问题，难以获取当前运行状态下的拓扑及线路参数。针对无相角量测信息且含未知数量零注入功率“隐节点”的低压配电网，提出一种基于智能电表数据的低压配电网拓扑与线路参数联合辨识方法。基于低压配电网的电气特性以及辐射状网络的结构特点，推导出一种功率-电压比形式的线性逆潮流模型。通过线性回归求解得到阻抗距离矩阵，再利用无判定阈值形式的改进分组递归算法实现拓扑与线路参数的联合辨识。最后，在IEEE欧洲低压测试馈线和中国南京市某地区的实际低压配电网中对所提算法进行数值仿真，验证了所提算法的有效性。  
        关键词：低压配电网;智能电表;潮流;拓扑辨识;线路参数辨识   
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        更新时间：2025-06-16

      • 基于时序生成对抗网络的居民用户非侵入式负荷分解

        罗平, 朱振宇, 樊星驰, 孙博宇, 张帆, 吕强
        2024, 48(2): 71-81. DOI: 10.7500/AEPS20230317003
        摘要：现有的非侵入式负荷分解算法往往需要大量电器设备级的负荷数据才能保证分解精度，但由于用户对隐私性的考虑以及安装成本过高等问题,很难获取这些数据。因此，构建一种能深度挖掘电力负荷数据时序特性和电器相关性的时序生成对抗网络。利用降维网络对所有电器有功功率序列组成的高维向量进行降维以降低计算的复杂度，通过复原网络将结果还原为高维向量。基于电器运行状态和深度学习的非侵入式分解方法，运用卷积神经网络-双向门控循环单元构建状态复杂电器的负荷分解回归模型，对状态简单电器利用深度神经网络构建负荷识别分类模型。通过对比其他数据生成方法，以及改变典型公开数据集中生成数据比例所得的负荷分解结果验证了所提方法的有效性。  
        关键词：非侵入式负荷分解;对抗生成网络;降维网络;卷积神经网络-双向门控循环单元;深度神经网络   
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        更新时间：2025-06-16

      • 考虑风电机组故障电压穿越特性的连锁故障关键线路辨识

        徐箭, 贺中豪, 廖思阳, 邹曜坤, 孙元章, 杨军
        2024, 48(2): 82-94. DOI: 10.7500/AEPS20230711001
        摘要：新能源的接入提高了电网连锁故障发生的概率，给故障传播中关键线路的辨识增加了难度。为此，建立了考虑风电机组故障电压穿越特性和线路可靠性的连锁故障仿真模型，从线路失负荷严重程度、失负荷不均匀性和结构脆弱性3个角度建立了线路综合风险指标评价集。基于状态故障网络计及线路失负荷程度和线路失负荷不均匀性，分别定义了失负荷风险指标和不均匀风险指标；基于电气介数提出了考虑分布式新能源接入的脆弱结构指标；同时，考虑电网的网络结构和状态转移特性，采用模糊熵权法定义综合风险指标，以衡量线路开断的综合影响。通过IEEE 39节点和IEEE 118节点系统算例验证所提方法用于关键线路辨识的有效性，且针对关键线路的缓解措施能显著降低大停电风险。  
        关键词：连锁故障;新能源;风电机组;故障电压穿越;电气介数;模糊熵权法   
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        更新时间：2025-06-16

      • 虚拟同步直驱风机低频振荡机理分析及阻尼补偿控制

        王子骏, 庄可好, 辛焕海, 李少林, 齐琛, 程雪坤
        2024, 48(2): 95-104. DOI: 10.7500/AEPS20230328002
        摘要：虚拟同步机技术可有效提升电网的电压支撑能力，但也引入了复杂的低频振荡问题。目前，对传统虚拟同步机的低频振荡研究大多忽略直流侧及机侧动态，难以准确刻画虚拟同步直驱风机的低频振荡特性。为解决上述问题，首先，建立了计及机侧动态和直流电压动态的统一阻尼转矩模型，利用阻尼转矩法揭示了机侧转子动态产生的负阻尼转矩是导致风机低频振荡的主要原因，并分析了各环节对风机低频振荡特性的影响规律。进一步，提出了阻尼补偿控制以削弱机侧动态的负阻尼效应，有效提升了机侧耦合下风机并网系统的稳定性。最后，简要分析了所提控制在多机系统的适用性，并基于MATLAB/Simulink仿真验证了理论分析的准确性和所提控制的有效性。  
        关键词：低频振荡;虚拟同步机;直驱风机;阻尼转矩法;稳定性   
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        更新时间：2025-06-16

        研制与开发

      • 基于多尺度特征融合的负荷辨识及其可解释交互增强方法

        刘熙鹏, 罗庆全, 余涛, 蓝超凡, 蔡清淮, 吴毓峰
        2024, 48(2): 105-117. DOI: 10.7500/AEPS20230324001
        摘要：负荷辨识技术可快速辨识电器类型，在家庭能量管理、危险用电预警、响应潜力评估等方面具有重要作用。针对现有负荷辨识方法多关注负荷长期或短期单尺度特征，导致特征表征能力不足而使模型识别精度和泛化性能受限的问题，提出一种基于多尺度特征融合的负荷辨识及其可解释交互增强方法。首先,从负荷采样数据中提取高频尺度的短期特征和中、低频尺度的长期特征，构建双塔结构的深层特征提取网络以利用网络的不同分支高效率挖掘各尺度深层特征。其次，设计自注意力与交叉注意力相结合的特征融合网络以实现负荷长、短期特征融合，提高模型的特征利用程度。然后，采用度量学习的训练方法，拉近同类型样本的特征距离，提升特征融合的效率和效果。最后，利用基于梯度的可解释分析方法量化特征的重要性，实现自适应的特征增强与结合专家交互的模型调优。实验结果说明所提模型识别精度与泛化能力均优于现有模型，且可解释分析验证了其有效性源于多尺度特征的充分利用。  
        关键词：负荷辨识;多尺度特征;特征融合;度量学习;可解释分析   
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        更新时间：2025-06-16

      • 基于MGAT-TCN模型的可解释电网虚假数据注入攻击检测方法

        苏向敬, 邓超, 栗风永, 符杨, 萧士渠
        2024, 48(2): 118-127. DOI: 10.7500/AEPS20230410006
        摘要：新型电力系统背景下，快速、准确的虚假数据注入攻击(FDIA)检测对电网安全运行至关重要。但现有深度学习方法未能充分挖掘电网量测数据的时序和空间特征信息，影响了模型的检测性能；同时，深度神经网络的“黑盒”属性降低了检测模型的可解释性，导致检测结果缺乏可信度。针对上述问题，提出了一种基于多头图注意力网络和时间卷积网络(MGAT-TCN)模型的可解释电网FDIA检测方法。首先，考虑电网拓扑连接关系与量测数据的空间相关性，引入空间拓扑感知注意力机制，建立多头图注意力网络(MGAT)提取量测数据的空间特征；接着，利用时间卷积网络(TCN)并行提取量测数据的时序特征；最后，在IEEE 14节点系统和IEEE 39节点系统中对所提MGAT-TCN模型进行仿真验证。结果表明，所提模型相比于现有检测模型具有更高的检测准确率和效率，且通过拓扑热力图对注意力权值可视化，实现了模型在空间维度的可解释性。  
        关键词：电网;虚假数据注入攻击;图注意力;时间卷积;注意力机制;可解释性   
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        更新时间：2025-06-16
      • 解润生, 张国荣, 解宝
        2024, 48(2): 128-139. DOI: 10.7500/AEPS20230223004
        摘要：长距离输电缆(LTC)与并网逆变器交互作用易引发系统谐波不稳定的风险，且忽略线路频变特性可能会导致稳定性误判。文中计及输电线路的分布参数特性和频变特性，研究如何评估这类逆变器并网系统的稳定性。首先，基于矢量匹配法对含LTC的交流系统进行等值，同时考虑逆变器的内外环控制、锁相环、控制延时等环节，建立dq旋转坐标系下逆变器并网系统高频状态空间模型；其次，采用参与因子分析方法辨识出导致谐波不稳定的关键影响环节，并基于根轨迹方法分析了LTC频变特性、延迟时间、控制器参数、电缆长度和电网阻抗对系统稳定性的影响；再次，提出了基于参数灵敏度分析和矩阵相似变换的系统稳定性改善方法，并对改进后系统的谐波稳定性进行分析；最后，基于RT-LAB构建硬件在环实验平台进行了验证，实验结果验证了理论分析的正确性。  
        关键词：逆变器并网系统;长距离输电缆;谐波不稳定;状态空间模型;根轨迹;灵敏度分析   
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        更新时间：2025-06-16
      • 邹赵悦, 吴超, 王勇, 田杰, 詹长江
        2024, 48(2): 140-150. DOI: 10.7500/AEPS20230518011
        摘要：随着构网变流器在微电网中应用的增长，其对微电网暂态稳定的影响受到了广泛关注。不同于单机无穷大系统，孤岛并联构网变流器系统的频率和功角差相互耦合，暂态响应特性更为复杂。为精准分析孤岛并联构网变流器系统的暂态响应，文中基于功角耦合运动方程建立双机频率和功角差的三阶暂态同步模型，并且分析了双机出力差异和下垂系数对于暂态稳定的影响特征。为揭示出力和下垂系数对于暂态稳定的耦合机理，对双机系统进行等效同步功率分析,并且提出一种基于构网变流器出力的自适应下垂系数优化策略，可以根据出力差异自适应提升双机系统的等效同步功率,进而提升系统暂态稳定性。最后，采用实时仿真验证了三阶暂态模型的正确性和所提控制策略的有效性。  
        关键词：构网变流器;孤岛微电网;暂态稳定性;相平面分析;等效同步功率;自适应下垂系数   
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        更新时间：2025-06-16

      • 基于图强化学习的配电网故障恢复决策

        张沛, 陈玉鑫, 王光华, 李晓影
        2024, 48(2): 151-158. DOI: 10.7500/AEPS20230316001
        摘要：针对配电网拓扑变化时启发式等算法在配电网故障恢复决策中求解效果与适应性变差的问题，提出了一种基于图强化学习的故障恢复决策方法。首先，利用图数据表征故障恢复中的决策信息，包括配电网拓扑结构与电气特征信息。然后，在图强化学习模型中设置前置图神经网络接收图数据输入，应对故障恢复过程中配电网的拓扑变化。最后，由内嵌图神经网络的强化学习智能体输出最终故障恢复策略以提高决策速度。采用改进的PG&E 69节点配电网算例进行验证，结果表明所提算法求解速度达到毫秒级，较启发式和遗传算法在求解效率上提高了6%~7%，故障恢复策略的负荷恢复率也更高。  
        关键词：图强化学习;图神经网络;强化学习;配电网;故障恢复   
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        更新时间：2025-06-16

        工程应用

      • 适用于直流链式储能的电池簇荷电状态自均衡控制策略

        张文昕, 赵志勇, 于华龙, 王继慷, 赵志芳, 韩峰
        2024, 48(2): 159-166. DOI: 10.7500/AEPS20230506006
        摘要：电池储能系统凭借其可提高可再生能源消纳能力的优势逐渐成为电网关键环节，其中的生产、使用环节导致的电池不一致性是影响储能系统容量和寿命的重要因素。在直流型高压级联链式储能的拓扑结构基础上采取分级控制策略，基于电压模式和功率模式的一级控制，针对链式电池储能系统电池荷电状态（SOC）不均衡的问题，提出了一种控制参数自适应的SOC自均衡控制策略。该策略综合考虑电池SOC偏差、各模块电容电压水平、直流系统电压控制裕度以及输出调制比上下限，实时计算均衡系数。实验结果验证了所提策略能够在SOC偏差较大以及满功率充放电切换的极端工况下，实现SOC自均衡，均衡效率较高。  
        关键词：链式变换器;变流器;电池储能系统;荷电状态;均衡   
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        更新时间：2025-06-16

      • 基于特征匹配的暂态稳定紧急控制策略快速生成

        孙仲卿, 刘福锁, 李威, 薛峰
        2024, 48(2): 167-175. DOI: 10.7500/AEPS20230519003
        摘要：“在线计算、实时匹配”的紧急控制模式是降低控制策略失配风险的有效途径和技术发展趋势。为进一步提高在线紧急控制策略生成的快速性，提出了一种基于特征匹配的暂态稳定紧急控制策略快速生成方法。借助扩展等面积准则对暂态稳定性以及电网故障下轨迹时变程度的量化分析能力，综合利用电网暂态稳定轨迹特征和稳态潮流关键特征量，建立运行方式特征量匹配指标，在历史方式中匹配最接近方式，实现紧急控制策略的快速生成，通过校核验证后下发装置执行。最后，基于实际电网验证了所提方法的有效性。  
        关键词：暂态稳定;不确定性;特征匹配;扩展等面积准则;时变度;紧急控制   
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        更新时间：2025-06-16
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