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2025年第49卷第2期
- 摘要：高比例可再生能源接入电力系统使系统呈现低惯量、弱支撑特点。功率同步型构网变流器通过模拟同步发电机运行特性，可提供频率和电压主动支撑能力。但不同于同步发电机，变流器中电力电子器件过流和过热耐受能力有限，由限流控制引发的功率同步型构网变流器多控制环交互作用显著，其引发的暂态同步失稳与闩锁问题严重影响了功率同步型构网变流器并网系统的安全稳定运行和主动支撑能力的发挥。而功率同步型构网变流器同步环呈现出的高度非线性特性使其并网系统暂态同步稳定性难以分析与量化，给暂态同步稳定性的优化控制带来了新的挑战。针对功率同步型构网变流器并网系统在不考虑故障限流时的暂态失稳问题，以及考虑故障限流作用下的暂态失稳与闩锁问题，对系统建模、分析与稳定边界量化方法进行了总结与归纳。基于暂态失稳与闩锁问题的分析与归纳结果，对功率同步型构网变流器并网系统的暂态同步稳定控制方法进行了综述。最后，对未来功率同步型构网变流器并网系统的暂态同步稳定分析与控制研究方向进行了展望。关键词：构网变流器;并网系统;暂态稳定;电网故障;故障限流;闩锁;同步发电机4|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：构网型变流器具有良好的主动支撑特性和弱电网适应能力，已成为目前关注的热点。然而，构网型控制(GFMC)在电网故障下的暂态稳定性能是制约其运行的关键问题，现有成果主要关注对称故障下GFMC策略的暂态同步稳定问题，对于不对称交流故障下的暂态同步稳定特性鲜有深入研究。针对最新的混合同步型构网控制方法，首先，结合正负序解耦模块与混合同步控制结构，使混合同步控制能够应用于不对称故障。其次，建立了不对称故障下系统的详细动态模型，基于此模型，定性分析了正负序电流对暂态稳定的影响规律，并进一步基于相图模型定量解析正负序电流与暂态失稳边界的数学关系。最后，基于电磁暂态数值仿真和硬件在环实验，验证了所提控制策略的有效性和不对称故障下暂态同步稳定性分析的准确性。关键词：不对称故障;暂态稳定性;构网型变流器;混合同步控制;相平面法;电流稳定边界4|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：电流限幅环节的引入深刻改变了构网型变流器的暂态同步机制与动态特性。为研究大扰动故障下电流限幅环节对构网型变流器暂态同步稳定性的影响，基于功角特性曲线分析了传统d轴优先限幅策略在故障条件下的动态特性。在电网电压暂降且未及时切除故障的工况下，变流器将会“锁死”在限幅控制模式。针对这一问题，提出一种自适应限幅方法，引入自适应系数调整限幅状态下构网型变流器的功角特性曲线。首先，确定自适应系数的取值范围，以保证变流器在各工况下均能恢复正常运行状态。然后，采用等面积法则选取自适应系数最优取值，使变流器获得最大极限切除角和极限切除时间。最后，通过PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性以及自适应限幅控制策略的有效性。关键词：电压源变流器;构网型变流器;电流限幅;暂态稳定性;功角特性曲线;等面积法则4|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：在电力电子化程度逐渐增加的电力系统中，构网变流器由于能够自主建立机端电压和频率的特性被广泛研究。其中，无内环的构网变流器因其电压源特性较好、控制结构简单而应用较广。然而，无内环变流器在面临系统阻尼较弱情形时容易进入低频振荡。为提高无内环变流器的并网低频稳定性，文中利用复转矩系数分析方法，揭示了无内环构网变流器的低频失稳机理为常值虚拟阻抗在低频区间无滞后特性，故而难以提供系统低频阻尼转矩，且虚拟阻抗增加会引起无功环路的负阻尼增大。针对常值虚拟阻抗策略在面临扰动时所提供低频阻尼转矩不足的问题，提出基于低通滤波器的虚拟阻抗策略以增加阻尼转矩进而抑制低频振荡。最后，通过MATLAB/Simulink仿真以及StarSim半实物实验验证了所提低通虚拟阻抗策略的有效性。关键词：构网变流器;低频振荡;复转矩系数;阻尼;虚拟阻抗4|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：构网型逆变器与跟网型逆变器并联系统被广泛应用于可再生能源分布式接入的孤岛交流微网中。构网型逆变器功率-频率下垂控制的功率环和跟网型逆变器的锁相环均会产生基波频率小信号动态，进而并联的功率环以及锁相环之间将存在较强的基波频率相互作用，严重影响系统稳定性。针对上述问题，首先，基于端口阻抗和频率-电流端口频域特性，文中构建了构网型与跟网型逆变器单机及其并联系统的精确小信号频域模型，其中包含了主电路动态、电压电流内环动态、功率环和锁相环频率动态及其互相作用动态。进而，基于该频域模型分析了频率动态的特性及其影响，并在典型工况条件下利用盖尔圆定理推导出了基于该并联系统回率矩阵主对角元的简化稳定判据。最后，仿真和实验验证了所提频域模型和简化稳定判据的准确性和有效性。关键词：构网型逆变器;跟网型逆变器;孤岛微网;并联系统;小信号稳定性;阻抗模型;频率动态;稳定判据4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着新能源渗透率的增大，电网的复杂度也随之增加，基于构网控制的并网变流器面临电网短路比宽范围变化的并网环境。为了研究构网型变流器并网时潜在的稳定性问题，并提升其在宽短路比范围电网下的适应性，文中建立了考虑功率控制、坐标变换以及电压-电流控制的阻抗模型，通过分析降阶阻抗模型揭示了构网型变流器与强网交互时的失稳机理。进而，提出了混合虚拟阻抗法，在全频段内提升了构网型变流器的并网稳定性以及在复杂电网环境下的适应性。最后，通过实验验证了阻抗特性分析的正确性与所提控制策略的有效性。关键词：并网稳定性;构网型变流器;次同步振荡;小信号建模;阻抗重塑;宽短路比范围4|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：传统跟网型(GFL)风机并入弱交流电网时存在小信号失稳风险，而构网型(GFM)机组可在一定程度上提升系统的稳定裕度，这将促使未来出现构网型风机与跟网型风机混合的风电场。然而，跟网型与构网型风机的占比不同时，混合风电场的稳定域如何变化值得深入探索。首先，文中建立了跟网型与构网型混合直驱风电场并网系统的详细数学模型，提出了综合考虑稳态运行约束条件和小信号稳定性约束条件的系统并网稳定域计算方法，定量评估了混合直驱风电场在多维约束下的并网稳定运行域。然后，得到了特定风电场出力下混合直驱风电场在不同GFM风机占比时的电网短路比(SCR)可行范围，并进一步探究了风电场出力及风机至公共连接点(PCC)集电线路长度变化时，混合直驱风电场并网稳定域的变化趋势。最后，通过PSCAD/EMTDC下的电磁暂态仿真，验证了所得混合直驱风电场并网稳定域的准确性。关键词：跟网型风机;构网型风机;混合直驱风电场;稳定域7|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：二极管整流单元型高压直流(DRU-HVDC)送出系统因其经济性优势，在新能源基地直流送出领域具有良好的应用前景。然而，在当前构网型换流器的大扰动稳定性研究中，大多由大容量同步机或大电网支撑故障点的频率和相位，且查表式设定故障电流参考值，缺乏对构网型风机接入DRU-HVDC系统这类故障点频率由换流器控制主导且动态调整故障电流参考值系统的研究。为解决上述问题，首先，建立计及电流限幅和频率控制的高阶非线性微分方程模型；然后，推导故障后系统平衡点的解析表达式，并论证采用q轴优先的电流限幅策略和频率控制在保障大扰动后平衡点存在性方面的优势；最后，基于Takagi-Sugeno法构建Lyapunov函数并得到系统的估计吸引域，分析换流器关键控制参数对暂态稳定性的影响，并与PSCAD/EMTDC中仿真算例进行对比，以验证暂态稳定性分析的准确性。关键词：构网型风机;暂态稳定性;估计吸引域;电流限幅;二极管整流单元型高压直流4|1|0更新时间：2025-06-16
构网型技术
- 摘要：目前，电力系统频率的全局响应分析通常采用系统的共模频率。然而，随着新能源在电力系统中占比的不断提高，系统惯量降低和调频资源分布不均的特征日益明显。节点间频率偏差指标能够反映系统频率在时间、空间上的分布差异。为得到准确的节点间频率偏差测量值，文中提出一种功率量测法。该方法能够在机组内部结构和控制参数未知的条件下，通过测量功率波动得到系统的频率变化情况，从而分析系统的频率时空分布特征。首先，通过仿真模型得到节点间频率偏差，分析光伏高占比系统受到扰动后的频率时空分布特征以及影响因素。然后，采用功率量测法得到频率偏差，并与锁相环、同步相量测量装置得到的节点间频率偏差进行对比，验证其准确性。最后，通过仿真和实验测试验证所提方法得到的节点间频率偏差能够有效体现系统频率的时空分布特征。关键词：新能源;光伏;差模频率;频率偏差;频率时空分布;共模频率;功率测量;惯量4|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对高风电渗透率电力系统惯量不足问题，提出了一种考虑差异化调频死区的大规模风电基地分层集群协同频率控制策略。首先，基于机组频率控制策略，利用时域分析法解析调频死区内外的多风电场群频率响应特性，揭示调频死区参数对系统调频效果的影响机理。然后，综合考虑死区参数设置的影响，以死区宽度为控制主线，设计差异化多重调频死区，按照调频能量需求逆向规划风电基地分层集群任务分工，自适应调整参与调频机群数量，提升系统频率最低点并抑制二次跌落风险，避免机组频繁动作，延长工作使用寿命。最后，通过改进的4机11节点测试系统和某实际电网算例对所提控制策略进行仿真分析，结果验证了所提策略的有效性和实用性。关键词：风电基地;死区;分层集群;一次调频;二次跌落6|3|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：风电场受风速变化等因素影响，出力易产生大幅波动，从而造成电压波动和网损增加等问题，影响风电场的安全高效运行。目前的风电场日前调控方案多基于传统的数学优化模型展开，且需要风机的日前出力预测数据，故无法完全避免的日前预测误差的引入造成日前优化调控方案有效性的降低，增加了日内风机调控的难度。因此，文中充分发挥强化学习模型的决策能力，提出了一种基于改进深度Q网络（DQN）的无预测风电场拓扑重构决策方案，并以DQN为框架展开。首先，构建基于历史数据的状态空间；然后，提出基于生成树的动作价值对解耦的动作空间优化方法，以最小化电压偏差和网损为目标建立优化评价体系，完成由历史实际出力数据到决策的映射关系构建，在避免引入预测误差的情况下实现风电场日前优化调控；最后，设计一种基于多层次经验指导的经验回放策略，提升算法的训练性能，保证算法的适用性。根据实际的风电运行数据进行仿真，通过对比分析改进技术对DQN算法的影响和优化调控前后风电场的运行状态，验证了所提方法的创新性和有效性。关键词：风电场;预测;深度Q网络;拓扑重构;电压控制;优化;强化学习4|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：为降低港区碳排放并提高港区运行经济性，文中提出一种考虑港区氢-电负荷特性的协调港区氢-电能源供需不平衡的能量管理方法。在港区交通调度阶段，为得到港区日氢-电负荷曲线，按照港区生产作业流程，先通过基于泊位-岸桥优化调度得到港区电力负荷模型，再以集装箱转运总氢耗最小为目标建立基于堆场优化调度的氢负荷模型。在港区能源调度阶段，建立了考虑港区碳排放成本的港区日运行总成本模型，以得到港区能源的日前调度策略。基于历史数据的仿真结果表明，采用所提方法得到的港区运行总成本比仅采用锂电池场景和仅采用电制氢设备场景的运行总成本均显著降低。同时，碳排放比仅升级固定式物流设备场景和仅升级移动式物流设备场景的碳排放均有显著下降。关键词：能量管理;碳排放;泊位-岸桥优化调度;港区;新能源消纳;多能负荷;电制氢4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：电/氢混合储能对离网风光发电系统的功率调节能力起到不可忽视的作用，但未充分考虑能量管理的综合性能。针对上述问题，提出了一种基于动态优化周期的改进能量管理策略。首先，以系统运行成本最小为目标进行日前优化。然后，在日内滚动优化的过程中自适应调节权重因子，合理协调短期功率平抑和长期状态优化，并对滚动优化周期进行动态调节，在减少冗余调节的同时，提升控制器的实时响应能力。最后，在实时校正层分别使用逐次变分模态分解和双层模糊控制对混合储能功率进行初次分配和二次分配，充分利用混合储能的运行特性并提升系统鲁棒性。算例分析表明，与传统策略相比，改进能量管理策略可使系统运行成本、能量失衡率和计算时间分别降低38.3%、63.1%和57.9%，提高了系统能量管理的经济性、可靠性和实时性。关键词：电/氢混合储能;能量管理;自适应权重;动态优化周期;逐次变分模态分解;双层模糊控制4|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对难以综合处理电-氢-交通系统中多重不确定性和多主体交互的问题，提出一种考虑氢燃料电池汽车(HFCV)加氢不确定性的电-氢-交通系统多主体博弈运行策略。首先，构建配电网运营商、制氢加氢站(HPRS)运营商和HFCV用户之间的能量和利益交互机制及博弈框架。其次，考虑实时交通路网车流量，提出一种HFCV用户出行及加氢行为的精细化建模方法，基于Wasserstein距离建立HFCV加氢负荷不确定性模型。然后，在配电网运营商、HPRS运营商和HFCV用户三主体间构建以各主体利益最大为目标的双层主从博弈分布鲁棒运行模型，并利用对偶原理和Slater条件转化求解。最后，采用IEEE 69节点配电网与TN 25节点交通网组成的耦合系统验证所提模型的有效性。关键词：氢燃料电池汽车;电-氢-交通系统;不确定性;多主体博弈;分布鲁棒4|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：输配协同优化调度问题呈现多时间尺度耦合、非凸非线性特征，其本质上是非确定性多项式难问题。随着系统可调节资源的增加，控制变量呈指数增长，“维数灾”现象愈加明显，仅基于物理模型的求解策略难以兼顾计算精度与求解效率。为此，提出一种基于改进多智能体双延迟深度确定性策略梯度(IMATD3)和Peaceman-Rachford (PR)目标级联(ATC)法的输配协同多时间尺度优化调度方法。根据PR分裂方法改进ATC法中主-子系统的信息迭代策略，提出基于PR-ATC的输配协同日前调度方法；通过多智能体与输配网络的离线交互提取连续调度策略的时序特征，并基于物理模型并行计算各系统调度问题，形成基于深度强化学习的离线训练和基于物理模型的在线应用联合调度决策方法。以T6-D7-D7和IEEE 118-D9-D33-D69输配网络为例，验证了所提方法的有效性。关键词：多智能体系统;协同优化调度;输电网;主动配电网;Peaceman-Rachford目标级联法;深度强化学习;并行计算4|0|0更新时间：2025-06-16
学术研究
- 摘要：传统配电网供电恢复策略大多先进行孤岛划分、后进行动态重构，缺少对二者的共同考虑，而全局重构又存在经济性差、操作难度大等问题。为此，提出基于重构级别辨识的主配协同鲁棒供电恢复方法。首先，根据配电系统的故障情况，按照局部自治、低级别优先重构的原则，快速确定主(变电站层级)、配(配电线路层级)多级重构需求。然后，对不同级别的区域进行孤岛划分与重构。接着，针对描述分布式光伏出力不确定性的凸包多面体集合存在放缩过程中保守性大的问题，采用超平面方法切割凸包集合并建立改进凸包集合模型。进一步，构建了配电网鲁棒供电恢复模型，并采用列与约束生成算法对鲁棒供电恢复模型进行求解。最后，通过改进的78节点系统进行仿真验证。结果表明，基于重构级别辨识的主配协同鲁棒供电恢复方法可以降低保守性，提高供电恢复结果的鲁棒性。关键词：配电网;主网;重构;凸包多面体;供电恢复;鲁棒优化4|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：台风气象下电网负荷将会出现剧烈波动且威胁到电网安全稳定运行，亟需一种有效的方法来生成相应的负荷需求场景。文中提出一种面向稀少历史样本、基于可解释性条件生成对抗网络（CGAN）的台风负荷场景生成方法。首先，对历史台风负荷进行修正，并根据台风登陆位置、等级等信息对其进行标签分类。然后，提出一种两阶段数据扩充策略以应对数据匮乏问题，第1阶段利用历史台风日负荷序列之间的横纵向相关性信息进行样本扩充，第2阶段利用台风日与非台风日负荷之间的残差信息进一步进行样本扩充。最后，提出基于特征影响指标的CGAN因果解释方法，刻画了不同特征对于模型结果的调控力度大小。算例证实了文中所提模型及方法的有效性和先进性。关键词：台风气象;人工智能;负荷需求;场景生成;可解释性;条件生成对抗网络4|5|1更新时间：2025-06-16
- 摘要：在张北柔性直流工程调试和投运初期，送端孤岛换流站出现了多次600~3 900 Hz频段的高频振荡现象。文中简述了采用双环控制策略的柔性直流换流站振荡机理，确定了高频振荡负阻尼来源于控制链路延时和电流控制环节。将电压单环控制策略应用于孤岛换流站，取消了电流控制环节，建立了考虑一次主电路动态过程和电压单环控制策略的柔性直流换流器阻抗数学模型，基于简化模型推导了电压单环控制的高频特征。采用直接限幅策略以实现快速准确暂态故障电流抑制，给出了控制切换判据以及暂态电流演变规律。所提出的控制策略在张北柔性直流工程得到了试验验证并实现长期稳定运行，解决了工程现场全工况高频振荡问题。关键词：柔性直流输电;高频振荡;负阻尼;电流控制;电压控制;延时;直接限幅4|0|0更新时间：2025-06-16
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