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摘要:大规模新能源经柔性直流送出为解决新能源并网消纳提供了一种新的思路，但是在不加任何附加控制的情况下，新能源的有功波动会经过柔直全部传递到受端电网。为了解决新能源经柔直并网的有功波动问题，文中针对张家口地区的大规模新能源发电经张北柔直换流站孤岛送出系统的风电运行数据进行分析，得出该地的风电短时波动特性。同时在孤岛换流站的电压-频率(VF)控制基础上，设计换流站虚拟频率控制策略，与新能源发电一次调频(PFR)控制一起实现孤岛换流站的功率波动自主抑制功能。最后搭建大规模风电经单端柔性直流孤岛送出系统仿真平台，仿真结果证明，在风机运行状态正常的前提下设计的虚拟频率及一次调频控制方案可以，较好地实现孤岛换流站功率波动抑制。

摘要:为使基于电压源型换流器的柔性直流(VSC-HVDC)互联系统中的新能源端整体参与交流电网的频率调整，提出一种带频率-电压死区的换流站端有功控制策略。该控制策略利用频率-电压死区限值，通过VSC-HVDC输出功率的实时控制，在系统侧交流电网发生频率变化时，风机转子的动能储备短时内增加或减少有功输出，使风机转速下降或增高，通过增加或减少风机转子中的动能储备来缓解交流系统端的不平衡有功功率，通过VSC-HVDC互联系统作出频率响应参与调频。最后，利用PSCAD/EMTDC对该控制策略进行仿真验证，结果表明所提策略提高了含新能源接入的两端VSC-HVDC互联系统的频率稳定性。

摘要:风光火打捆多直流弱送端电网新能源占比高、直流外送规模大、系统转动惯量水平低，交流网架承载能力弱，功角、频率、电压稳定问题突出。文中在总结西北电网风光火打捆后新的特性基础上，分析了当前电网安全运行面临的问题，指出现有感知、控制手段的不足。重点研究了风光火打捆多直流外送电网安全稳定防御系统的构建方案，阐述了防御系统的主要功能，即同步稳定控制、频率控制、全过程电压控制等，介绍了多资源广域协调控制和新能源全景监控等关键技术。评估效果表明，防御系统建成后可有效应对特高压直流的故障冲击，有效阻断连锁反应，提升西北电网的安全稳定运行水平，指导风光火打捆多直流弱送端电网的控制技术发展和工程实践。

摘要:实现快速、有效的系统安全裕度评估，能够为系统运行控制提供决策指导。为掌握电网的安全运行态势，提出一种考虑风电接入的电网静态电压安全域计算方法。首先，利用连续潮流模型并结合电压安全约束，构建系统电压安全裕度指标，用于衡量运行点的安全状态。其次，融合灵敏度方程和启发式算法求得电压安全裕度，实现负荷裕度量化评估。然后，通过引入考虑相关性的风速预测方法，为态势预测奠定基础。最后，通过IEEE 118节点测试系统验证所提方法的有效性和可行性。通过算例仿真可知，当风电渗透率较高时，风电场出力之间的相关度越大，电压安全裕度的波动范围也越大。

摘要:近年来基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)输电技术发展迅速，为保证电网安全运行，经VSC-HVDC并网的风电场必须具备故障穿越能力。文中研究风电场经VSC-HVDC并网时的故障穿越能力，针对并网点故障换流站传输有功降低使得交流系统和直流系统功率不平衡，造成直流电压迅速升高影响系统运行的问题，设计了一种基于传统耗能电阻电路而改进的耗能电阻拓扑结构。当电网侧发生故障时，通过投入耗能电阻吸收功率差额并且结合风电机组进行协调控制，使得VSC-HVDC风电并网系统能够顺利平稳地穿越故障。最后，在PSCAD/EMTDC搭建基于VSC-HVDC的风电场并网模型，验证了所提方法的有效性。

摘要:随着电网精益化运行要求的提高，直流紧急功率支援、发电出力快速升降、负荷控制等连续调节型控制技术在当今电网运行控制中得到越来越多的关注。针对我国新能源及跨区特高压直流规模不断扩大形势下电网面临的频率突出问题，分析了故障后暂态频率安全特性及控制需求，计及各类控制措施响应特性、控制代价及暂态频率安全裕度量化指标，制定了多类型控制措施的协调配合原则和思路，提出了一种综合多类型措施的频率紧急协调优化控制决策方法。在保证电网频率安全的前提下，通过协调连续和离散控制措施，降低电网故障后频率控制代价，适应了现代电网精益化频率稳定控制要求。基于实际规划特高压直流送端电网，仿真验证了所提方法的可行性。

摘要:高风电占比系统中，风电机组参与系统频率调节时，同时使用虚拟惯量控制与下垂控制会出现风机调频功率相互竞争的问题。为提高风机出力，优化系统的调频效果，对风电机组虚拟惯量控制和下垂控制进行协调优化。首先构建了风机参与调频的优化控制策略求解模型，对粒子群优化(PSO)算法进行了适应性改造：根据搜索代数对惯性权重ω、自我学习因子c₁和社会学习因子c₂进行动态调整，加入变异操作。基于改进的PSO算法优化控制参数，得到风机参与调频的协调控制策略，且对风速和故障程度等因素具有较好的适应性。最后以某省级电网为算例，仿真验证了控制策略以及改进算法的有效性。

摘要:智能配电网态势感知(SASDN)是配电网稳定运行和精准调度的基础，具有广阔的应用前景。然而，SASDN面临通信延时、科学计算耗时、不同子站系统响应时长不一等引起的一系列时滞不确定性问题，无法满足智能配电网精准调度的要求，限制了其应用范围。为此，从技术层面对SASDN的时滞不确定问题进行了分析和阐述。首先，阐述了配电网态势感知以及时滞电力系统的不确定性研究方法；其次，分析了SASDN时滞不确定性产生的机理和影响；最后，构建了SASDN时滞不确定性研究的总体架构，以期为后续研究工作提供借鉴。

摘要:为了有效预报山火发生导致的大面积电网线路跳闸停电事故，文中利用2008—2017年广东电网山火点数、过火面积和主网跳闸频次数据，研究了该省电网山火灾害年际变化趋势并提出了一种基于偏最小二乘(PLS)法的电网山火风险预警模型。研究发现粤东和粤北地区为山火敏感易发地带，且其架空线路覆盖区内山火发生有明显增加趋势。另外，文中基于历史气象数据、植被数据和地形数据，采用PLS挑选主要的山火预报影响因子，结合应用统计学原理建立了一种优化的电网山火风险预警模型。通过广东电网实际运行山火跳闸案例测试，验证了文中所提方法预测电网山火发生时间和地点的准确性。

摘要:文中旨在研究优化一次能源结构的最佳方式和技术路径，为我国能源优化发展、技术创新提供方向参考。以理论创新为突破点，在分析全球能源发展现状和趋势的基础上，建立能源脑模型，提出能源生命周期的概念，研究了优化能源系统的途径，并分析探讨了我国能源优化的技术需求和技术路径。揭示了能源行业可自成闭环系统的规律，提出通过二次能源优化一次能源是优化能源系统、实现能源系统生命周期延长最便捷最有效的途径，且电能是二次能源优化一次能源的最佳方式。研究得出，通过一次能源向电能转换、电能传输、储能与能源互联网等3个方向的技术创新，保障电能的持续、稳定供应，可以实现能源系统生命周期的延长，助力构建清洁低碳、安全高效的能源体系。

摘要:为了对特高压直流输电系统中的故障变化特性进行准确的仿真与分析，在PSCAD/EMTDC仿真平台上，以宾金直流为例，搭建±800 kV, 8 000 MW的特高压双极直流输电系统模型，主要对直流输电系统中的无功补偿设备、滤波装置、直流线路、直流控制系统进行详细建模。对于送、受端交流系统，在换流母线处对两侧实际交流系统进行戴维南等值，搭建了以直流系统为主、交流系统简化的实际系统输电模型。并对直流系统的典型故障换相失败进行仿真分析，分析了换相失败故障发生前后，特高压直流系统中主要电气量的变化。通过与实际故障录波的波形进行对比，验证了模型的可行性。着重分析了逆变侧换流母线上流入受端交流系统有功功率、无功功率的变化。研究结论为分析特高压直流换相失败故障对于实际交流系统的影响提供了技术支持。

摘要:考虑风电和光伏预测精度伴随时间尺度缩小而提高的特点，建立了一种考虑风光不确定性接入的含风光出力旋转备用容量的多时间尺度机组组合模型及其调度方法。该调度模型基于3个不断缩小的时间尺度级，将逐级提高的风光预测值更新至风光出力等效负荷和旋转备用中，采用下级修正上级偏差的方式，对不同时间尺度采用动态规划算法求解，获得逼近最大化消纳风光出力且兼顾传统机组经济最优化的机组组合方式。以修改的IEEE 30节点系统为算例进行仿真计算，验证了该方法的合理性和有效性。

摘要:最优潮流(OPF)计算是一个非凸优化问题，统一潮流控制器(UPFC)的引入增加了OPF问题的非凸程度，使得基于内点法的传统优化算法难以获取全局最优解。文中提出基于树木生长算法(TGA)的计及UPFC的最优潮流计算方法，将发电成本与有功网损、电压偏移加权作为目标函数，并考虑网络与UPFC设备的安全运行约束，优化了OPF模型。最后基于IEEE 30节点系统以及南京西环网116节点实际系统进行算例测试，对比TGA、粒子群与内点法的结果，并使用蒙特卡洛方法对不同的启发式算法分别进行50次计算，验证了TGA具有更好的求解精度与鲁棒性。

摘要:针对多端特高压直流(UHVDC)输电线路存在的故障范围广、保护动作易误动等问题，提出基于特征选择与暂态电流能量差(TCED)的多端UHVDC输电线路故障区域判定方法。首先，采用离散小波变换对暂态故障电流进行特征分析，并基于皮尔逊积矩相关系数的母小波选择进行故障匹配。然后，利用故障两侧TCED的特性判别故障方向，通过各换流站故障方向信息确定故障区域。最后，建立四端UHVDC输电线路的PSCAD/EMTDC仿真模型，从故障位置、电阻、距离等方面进行论证。仿真结果表明，文中所提方法能有效区分电力系统暂态扰动与直流故障，准确判定线路故障区域，极大提高检测效率及故障区域判定准确率。

摘要:为抑制直流系统连续换相失败，通过分析换相失败机理，得出直流电流上升与逆变侧交流系统电压降低是造成首次换相失败的主要原因。研究直流首次换相失败后恢复阶段时的控制系统动作特性与电气量变化规律，得出在换相失败恢复期间，逆变侧直流电压的快速恢复会引起直流电流指令值的快速上升，逆变侧切换为定电流控制，由于在控制过程中未考虑直流电流上升对关断角的影响，会导致控制系统失去关断角的控制权从而引起直流连续换相失败。基于此，提出一种考虑关断角的直流电流指令值优化控制策略，结合低压限流控制抑制连续换相失败的发生。最后，基于PSCAD/EMTDC仿真软件与国际大电网会议直流标准测试模型(CIGRE HVDC)验证了所提控制策略的有效性。

摘要:谐波补偿环节的谐波电流跟踪控制是衡量有源电力滤波器(APF)性能优劣的关键因素之一。针对常规滑模控制中，无论如何调整线性滑模面参数都无法使得跟踪误差在有限时间内收敛到零的问题，提出了电流环基于全局快速Terminal滑模的谐波电流跟踪控制策略。该方法在线性滑模面的基础上引入非线性函数，弥补了常规滑模控制只能实现状态渐进收敛的缺点，在提高滑模控制瞬态性能的同时，消除了切换项，从本质上削弱了抖振。在不改变谐波检测环节的条件下，对APF进行稳态和暂态性能测试，将文中提出的全局快速Terminal滑模控制与常规指数趋近律的滑模控制对比，验证了文中控制策略的正确性和有效性。

摘要:在配电网节能改造中因地制宜地更换高损耗配电变压器尤为重要，计算实际负荷条件下的配变损耗是变压器选型技术经济的关键之一。在低压三相四线制系统中，负荷不平衡往往造成了配变三相电流不对称。文中首先讨论了三相不平衡条件下变压器损耗计算模型，然后面向现有配变低压侧用采系统数据缺失电流相位的情况，提出了变压器低压侧电流相位估算方法，从而建立了三相不平衡条件下基于配变电流相位估算的损耗计算模型，解决了实际工程中因缺失相位数据而无法计算的难题。最后，通过仿真和试验分别对Yyn0和Dyn11这2种常用配变的电流相位估算和损耗计算模型进行了验证。

摘要:当风力发电商(WPG)和电动汽车(EV)聚合商组成的虚拟电场(VPP)参与市场投标时，风电出力的不确定性、预测出力偏差以及市场价格的波动性，都是VPP在参与市场投标时需要考虑的因素。在计及上述因素的影响下，文中研究了由WPG和EV聚合商组成的VPP在日前市场和实时市场的联合竞价模型：假定VPP是价格的接受者，综合考虑日前和实时价格的不确定性，在日前市场中根据风电出力和市场价格的预测结果进行日前竞价，然后在实时市场上参与实时竞价。VPP不但可以通过EV充放电平抑WPG投标偏差，还可以根据价格信号进行充放电投标，实现削峰填谷。通过引入偏差考核机制，在日前和实时市场结束后进行统一结算。基于合作博弈理论，利用Shapley值法将总收益在WPG和EV之间根据各自的贡献进行合理分配。最后，通过算例验证了模型的可行性和有效性，结果表明VPP参与日前和实时市场可以增加收益，降低出力和价格不确定性带来的风险，为新能源参与现货市场的建设提供参考。

摘要:储能系统是微电网的重要组成部分，而保证储能系统的荷电状态(SOC)良好则是储能系统乃至整个微网安全高效运行的技术关键。文中提出了一种基于虚拟同步机(VSG)控制的交直流混合微网接口变流器与储能SOC协同控制策略，用以提高混合微网的频率、功率稳定性和系统内各储能SOC的分配合理性。首先对交直流微网两侧分布式电源的下垂控制方式及子网特性进行了分析，之后基于此特性提出了应用于接口变流器的VSG控制策略提高了系统频率功率稳定性，并且在功率分配环节中加入储能系统SOC控制策略，使各子网间储能SOC状态达到平衡，优化储能系统状态。最后利用Matlab/Simulink搭建了交直流混合微网模型对文中提出的算法进行了有效性验证。

摘要:目前针对气体绝缘输电线路(GIL)温度场分布的研究缺少对影响因素，尤其是管廊敷设时的通风速度、露天布置的太阳辐射温度场分布及其热特性影响的定量分析，因此文中采用多场耦合分析方法，基于COMSOL仿真开展GIL温度场分布及其影响因素研究。建立多物理场耦合计算模型，进而分析不同运行环境对GIL热特性的影响。结果表明：在泵风速度和日照的影响下，GIL温度场轴对称分布特点被破坏且壳体温度极值大小和位置发生改变，不同运行环境下的GIL热特性存在差异。随着泵风时间与速度的增加，入口处与出口处温度差异逐渐增大，最终壳体与导体的温度趋于稳定值；GIL壳体温度极值点随日照方向和强度的改变而改变；GIL管廊中三相垂直布置情况下，当壳体间留有合适的散热距离时，壳体之间的温度影响甚微。

摘要:目前通常依靠监测绝缘子表面泄漏电流来实现污闪预警，该方法作为一种接触式在线监测手段，在可靠性、便捷性等方面仍有很大的提升空间，且已有研究指出可通过非接触方式进行有效监测。因此，文中研究典型表面状态下绝缘子空间电场分布特性，利用有限元仿真软件建立了普通支柱绝缘子的静电场仿真模型，对比分析了干燥、湿润、放电情况下的绝缘子周围空间电场的幅值大小及变化规律；利用人工污秽试验验证仿真结果。研究结果表明，不同表面状态下的绝缘子空间电场所反映的幅值大小差异明显，在表面湿润及有电弧爬电的情况下，空间电场垂直分量分别增长近50%和20%。研究结果可为输配电外绝缘的状态监测提供新思路。

摘要:文中对两回110 kV退役高压交联电缆进行180 a预鉴定试验，目的在于研究不同运行年限的退役高压交联电缆老化前后的空间电荷行为差异，并评估电缆重新投入实际运行的可靠性。通过电声脉冲(PEA)法测量试验前后绝缘层交联聚乙烯(XLPE)试样的空间电荷分布，结合傅里叶红外光谱(FTIR)实验、X射线衍射(XRD)实验揭示试样的微观结构、聚集态结构状态变化与空间电荷的迁移、积聚和消散过程的潜在关系。实验结果表明：实际运行16 a的电缆绝缘由于存在大量杂质使得空间电荷的积聚严重，老化试验后，杂质的减少和淬火反应使得空间电荷的积聚降低且消散过程加快；实际运行32 a的电缆绝缘空间电荷的积聚和消散过程缓和，老化试验后，由于绝缘降解作用和晶态结构的破坏使得空间电荷的积聚加剧且消散过程变得缓慢。

摘要:目前的异常用电检测研究主要以居民用户为对象，并不适用于工商业用户。针对此问题，文中提出一种融合了电能计量原理的基于深度学习的异常用电检测方法。首先，分析了各类异常用电的数据现象，结果说明单纯采用智能电表数据不足以准确检测异常用电。文中遵循电能计量原理，将描述电气参量内部逻辑关系的指标作为知识嵌入智能电表数据，构建深度学习样本模型。然后提出一个改进的深度混合残差神经网络，从海量智能电表数据中学习用于识别异常用电的高级特征。实验结果表明，相比多个基准算法，文中方法在所有评估指标上均取得了明显的提升。

摘要:由于现有月度用电量预测所选影响因素较少，无法较为全面地反映与用电量强关联的因素，同时针对高维数据变量筛选和高精度预测等突出难题，文中提出了一种弹性网络用电量预测模型。为了考虑更为全面的影响因素，建立了用电量、气象、经济、交通4类，共340个变量的数据集。首先对8年96个点的高维变量数据进行弹性网络因子筛选，然后使用Granger因果关系分析找出了用电量数据与其它数据的关联关系，对一年范围内的全社会月度用电量使用弹性网络进行预测，预测结果的平均绝对百分误差为3.07%。为验证该模型的有效性，对比向量自回归(VAR)模型，反向传播(BP)模型和最小绝对值收缩和选择算子(Lasso)预测的效果，验证了文中所提方法预测精度较高。

摘要:采集终端的可靠性是用电信息采集系统安全运行的关键。文中建立了用电信息采集系统可靠性评估模型，包括采集终端的停运模型、多维特征因子关联失效判定模型以及风险评估方法。分别采用序贯蒙特卡洛法与非序贯蒙特卡洛法对算例进行风险评估，通过对二者的评估结果进行对比分析，序贯蒙特卡洛法因其采用时间抽样技术，可以在时间轴上对采集系统进行仿真，更适合用电采集系统的风险评估。同时，采用多维特征因子关联模型来判断用电信息采集系统是否失效，对用电信息采集系统的风险指标与多维特征因子关联模型中的阈值之间的关系进行了研究，获得了二者之间的关系曲线，通过实际算例分析可知，阈值的最优取值是曲线中的拐点。

摘要:为了研究运行电压下电缆缓冲层轴向沿面烧蚀故障机理，建立了高压电缆轴向沿面烧蚀数学模型，根据110 kV 交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆结构及实际尺寸，计算了电缆发生放电现象时电缆金属护套与绝缘外屏蔽的脱离距离，分析了高压电缆轴向沿面烧蚀的影响因素。结果表明：金属护套与电缆绝缘外屏蔽脱离是引起电缆缓冲层及绝缘屏蔽层烧蚀的主要原因。缓冲层电阻率对脱离距离影响显著，降低缓冲层电阻率可增加允许脱离距离，当电阻率达到10⁵ Ω·mm以下时，允许的脱离距离达1 186 mm，不易发生轴向沿面放电。此外，允许纵向电压及缓冲层结构尺寸也是控制缓冲层缺陷的特征参数。

摘要:变电站反事故推演系统可快速分析故障原因，是故障分析不可或缺的重要手段。但对于换流站，由于其模型不易建立、保护程序逻辑复杂、仿真工作量大等原因，至今尚未具备换流站反事故推演系统。文中研究开发了一套全息多场景特高压直流换流站反事故推演平台，包含PSCAD模型计算引擎、仿真控制系统、换流站运行人员工作站和三维虚拟现实服务器。首次运用换流站控制保护程序自动转换技术，在保证仿真准确性的同时减少建模工作量，并通过自动化试验技术，批量进行各种运行方式及故障类型的模型仿真，提高仿真试验效率。同时本平台展示系统采用全息三维技术，实现全换流站一二次设备的可视化展示及操作。反事故推演仿真验证环节模拟并反演了极母线接地故障，结果与现场保护装置动作结果一致，准确度较高。该平台可为运行及检修人员进行反事故推演、故障模拟预演、控制保护策略分析提供有效的技术支撑。

摘要:为了实现高压直流输电(HVDC)控制保护系统与保护信息子站之间快速可靠的数据交互，提出一种基于图形化编程的HVDC以太网103双网通信设计方法。该方法针对IEC 60870-5-103定义的串口103通信进行扩展，提出以太网103双网通信方案，提高通信实时性和可靠性；此外，该方法将应用程序与底层通信处理程序相分离，采用IEC 61131图形化设计语言，开发出高度封装的底层通信处理模块与用户功能模块相融合的图形化编程方法，软件编程简单高效，系统运行及调试信息可在线监测。锡泰和扎青等HVDC工程的实验数据表明，该方法具有可靠性高，开发进度快，运行维护方便的特点，对于实现控制保护系统与保护信息子站之间快速可靠的数据交互具有重要的应用价值。