摘要:特约主编寄语

摘要:整体功率密度低、成本高是制约现有固态变压器(SST)在配电网进一步发展和应用的关键因素。提出一种功率复合型模块化多电平固态变压器(PI-MMSST)拓扑结构，将传统SST输入级和中间级进行功率复合，整个装置的功率变换级数从3级减少为2.5级，装置体积减小，功率密度有效提高；相较于现有混频调制SST拓扑，PI-MMSST对功率分配方式进行改进，大大减少滤波器使用，节约了装置成本。此外，提出双层式子模块(SM)电容电压均衡控制策略，采用高频和基频目标信号共载波的方法进行调制，满足PI-MMSST正常工作需求。最后，通过Matlab/Simulink仿真验证该新型SST拓扑及其双层式均衡控制策略的可行性和有效性。

摘要:多电平直流链电力电子变压器(PET)中间级子模块拓扑包括半桥和双有源桥两部分。直流链两端电路不同的结构和控制策略会造成直流链电压的波动和不稳定。传统控制策略需要大量电流传感器，并且控制链路上的低通滤波器影响了系统的动态响应。文中提出了一种多电平直流链PET的控制策略，由串并联功率模块中的半桥电路稳定直流链总输出电压，由双有源桥电路实现直流链不同模块之间的均压。同时，所提控制策略只需要中压直流端口连接电感处的一个电流传感器，所有功率模块均不使用电流传感器，节省了系统的成本。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

摘要:采用传统输入串联输出并联(ISOP)拓扑的配网直流变压器在系统发生双极短路故障时，如果不采取故障限流措施，模块电容会快速放电，故障清除后必须经过缓启充电等复杂时序完成恢复重启，无法实现故障穿越。文中提出一种基于改进型ISOP拓扑，利用故障电流阻断及限流控制实现系统故障穿越的方法。首先，理论分析了基于改进型ISOP拓扑结构的配网直流变压器系统中压侧故障穿越过程的3个阶段及其数学模型。然后，分析了基于故障限流原理的低压侧故障穿越方法及故障穿越时间的设计原则。最后，通过搭建实时数字仿真(RTDS)硬件在环半实物仿真平台进行了验证，仿真结果证明了该双极短路故障穿越方法的可行性和有效性 。

摘要:为了保证电力电子变压器端口故障切除快速响应，在直流端口侧会配有直流固态开关。而当电力电子变压器直流端口电压已经建立，在固态开关闭合瞬间，电力电子变压器直流端口的电容会对固态开关内电容进行充电，在考虑线路阻抗特性情况下，直流端口传统位置的电流传感器会由于线路阻抗和固态开关中电容产生振荡，严重会引发过流保护整机闭锁。文中对电力电子变压器直流端口进行建模分析，简化成RLC电路串联响应特性，对电力电子变压器直流侧的电流振荡波形展开分析，并提出了电流互感器测点优化选取原则，仿真和试验验证了所提理论的正确性。

摘要:当直流系统的母线发生故障时，故障电流迅速上升，目前直流配电网母线保护基本引用了交流保护方案，动作时间较长，不利于直流故障的快速隔离。为保证经济性的同时，实现在直流配电系统母线故障时的可靠快速保护，首先对直流配电网母线故障特性进行分析，然后对直流配电网母线保护接线方案、保护算法、资源配置进行改进，提出了差流直接通过直流互感器采集、采用电流变化率算法、分级处理数据、使用不同形态出口继电器等方法。通过实时数字仿真仪进行仿真分析，验证了所提方法的有效性，该方法在兼顾经济性同时可以有效提高直流配电系统母线保护的可靠性和快速性。

摘要:2019年8月9日，英国电网发生大停电事故，造成英国伦敦在内的部分城市停电，影响人口100万左右。文中对该事故进行总结分析，为我国电网的安全稳定运行提供借鉴和参考。首先，对此次新能源电厂发生的振荡事件进行分析，总结此次振荡事件所呈现的典型特征，梳理其存在的遗留问题；其次，对以该事件为代表的一系列由新能源厂站触发的振荡事件进行思考，论述新能源大规模并网后电网振荡呈现的新特点；最后，针对现有测量技术在振荡监测上存在的不足，提出采用宽频测量技术实现振荡实时监测，并给出具体的工程实施方案，为电力电子化电网振荡的实时监测提供参考。

摘要:我国特高压直流输电(UHVDC)的快速发展及新能源发电占比的不断提高，有力支撑了国家的能源战略转型。但由于新能源机组的涉网保护性能较差，在新能源集中接入的直流送端电网，发生交直流故障后容易导致新能源大规模脱网，给电网的暂态频率安全保障带来极大挑战。文中首先分析UHVDC送端电网新能源大规模脱网的故障过程；然后针对现有应对新能源脱网措施的不足，根据故障过程特征提出利用直流换相失败等信息作为触发条件的频率紧急控制技术方案及实现方法；最后搭建西北电网的仿真算例，验证了所提方法能有效应对交直流故障引起的新能源大规模脱网，大幅提升送端电网的UHVDC输电能力及新能源消纳。

摘要:由于交直流混联电网中的交流系统和直流系统之间存在有功功率耦合，因此基于模块化多电平换流器(MMC)的高压直流输电(HVDC)系统无法完全隔离故障时交直流侧之间的相互影响。文中提出将基于电池储能系统(BESS)的MMC应用于HVDC系统以实现交直流侧功率解耦控制的方法。首先分析了基于BESS的MMC-HVDC系统的基本结构和工作原理。然后，基于数值积分和嵌套的快速仿真方法，推导了基于BESS的子模块和基于BESS的MMC换流器的戴维南等效电路。最后，搭建了±400 kV的两端MMC-HVDC系统对所提建模方法和系统的解耦效果进行了验证。结果表明，基于BESS的MMC-HVDC系统交流侧有功功率和直流侧功率可以彼此解耦，在交流或直流故障期间可以保持功率的正常输送。

摘要:随着电力系统的建设和发展，电网结构日益复杂，由于线路长期运行、周围环境变化等原因导致原有的线路参数模型与实际线路参数存在偏差，从而影响电力系统的实时监控和优化运行。考虑到电力系统输电线路中的数据采集与监控(SCADA)系统量测充足，提出基于多新息最小二乘(MILS)算法的线路参数辨识模型，实现全网线路的准确辨识和校正。首先，利用实时数字仿真(RTDS)系统搭建IEEE 39节点电力系统仿真模型，获得潮流运行数据；然后，在Matlab中进行参数辨识，将辨识结果与RTDS中的线路参数进行对比。结果表明，基于MILS算法的参数辨识结果具有较高估计精度，可作为电力系统可疑线路判断依据。

摘要:随着风电大规模、高渗透率接入电网，单纯常规机组一次调频已难以满足系统调频需求，迫切需要风电参与一次调频。文中在风机调频控制研究的基础上，提出一种考虑风机参与系统一次调频的机组组合模型。该模型通过加入稳态频率、频率最低点和频率变化率为约束条件，确保含风电电力系统预留足够的备用容量以支撑一次调频。文中采用大M法将非线性模型转化为混合整数线性规划模型，并调用Matlab中CPLEX程序包求解。最后，在IEEE 39节点系统上验证了该模型的有效性。仿真结果表明，该模型能提升系统承受负荷扰动的能力，从而满足更大负荷扰动下系统一次调频的备用需求。

摘要:随着越来越多敏感负荷接入电网，由电压暂降问题直接及间接带来的经济损失日趋严重。在各类电压暂降中，故障引发的电压暂降占比最大，对其进行准确定位是高效治理电网故障的必要前提。文中针对故障型暂降源提出一种基于正序电压变化量的定位方法，基于发生故障时各监测点的正序电压分布特性，建立监测点信息库和各支路故障距离定位模型；然后基于马氏距离与Pearson相关系数定义相似度指标，利用信息库匹配的方法对故障所在支路进行初选；最后采用遗传算法对最优故障距离目标函数进行寻优，定位故障源。利用IEEE 14节点仿真系统对所提方法的有效性与准确性进行了验证。

摘要:针对传统含风电场的输电网运营效率评估体系中存在的指标冗余和评估结果准确性较差的问题，首先引用相关性分析法去除相关性较强的指标，随后运用组合权重法合理赋权突出主导因素，从而筛选精简出含有11个代表性极强的指标的合理的评估指标体系，由此构建出模糊神经网络综合评价体系。然而模糊神经网络在训练参数时收敛速度较慢且容易陷入局部最优解，因此文中在对比分析了梯度下降法、粒子群算法及小生境粒子群(NPSO)算法的收敛速度和精度后，选择具有最优收敛性能的NPSO算法求解最优参数并更新到神经网络中。测试数据表明，实际输出和预测输出的契合度很高，最终针对甘肃省L市、T市和B市2011—2016年的输电网运营效率进行评估与分析。

摘要:发展以风光能源为代表的绿色清洁能源已经成为大势所趋，与此同时，随着国家深入推进煤炭去产能进程，大量煤矿被废弃，废矿治理研究颇受重视。为此，首先设计了废矿抽蓄电站的基本结构，对废矿抽蓄电站的运行功率和不同运行工况进行数学建模。在此基础上，以降低废矿抽蓄电站投资成本、矿区配电网系统运维成本及弃风弃光和负荷缺电的惩罚成本为目标，构建了废矿抽蓄电站的优化配置模型。通过混合粒子群和模拟退火算法，对优化配置模型进行求解。基于改进的IEEE 14节点配电网系统建立测试案例，对比不同场景下废矿抽蓄装机容量和接入节点对目标函数的影响，对优化配置模型和算法的有效性进行了分析和验证，确定废矿抽蓄电站的装机容量和选址等相关参数。

摘要:针对企业光储系统普遍存在的高用能成本问题，考虑光伏出力、负荷需求以及峰谷分时电价三者于不同时段的相关性对光储容量配置的影响，基于峰谷分时电价和储能荷电状态信息，以光伏出力和负荷实际大小为判断依据确定系统运行策略及容量配置原则。综合各组成部分成本和收益，建立以用能成本最低为目标的容量配置模型。采用遗传算法求解优化问题，得到光储最优配置容量以及优化运行策略。实例验证了模型的有效性，对系统灵敏度的分析表明，未来的光储系统规划还可根据分时电价及储能投资成本变化选择适宜容量的光储组合，具有实际工程价值。

摘要:面对可控资源的调度特性差异与有功-无功的强耦合性，配电网在如何实现众多资源的协调运行及其模型高效求解方面面临诸多挑战。为解决上述问题，文中计及可调资源的多时段运行特性和无功调整能力，提出一种主动配电网有功-无功协调运行与高效求解方法。首先，利用二阶锥松弛与线性化建模技术，将模型转化为二阶锥规划问题。进而基于ε-松弛，将二阶锥采用多面体进行松弛，将模型转换为0-1混合整数线性规划问题。最后，基于IEEE 33节点配电系统验证了该方法可以兼顾模型求解精度和求解效率，在实现风光充分消纳的基础上，达到节能降损、改善电压水平的目的。

摘要:充分考虑规模化电动汽车(EV)使用过程中受限于交通便利性、接入过程中不宜超过配电网接纳能力的问题，提出一种区域范围内EV充电站选址定容优化规划方法。首先，应用蒙特卡罗方法分析有序、无序充电2种不同场景下EV接入配电网的负荷需求特点；其次，构建考虑交通便利性和配电网接纳能力的EV充电站选址定容优化模型，并应用粒子群和Voronoi相结合的方法对其进行求解，先后实现区域范围内EV充电站选址确定、充电站内充电桩个数优化；最后，通过典型的北方城区实际案例，验证所提优化规划模型的合理性，以期为我国EV充电站的规划建设提供借鉴。

摘要:为提高换流变用有载分接开关(OLTC)状态诊断的准确性，开展换流变用OLTC振动信号预处理方法研究。通过对OLTC工作原理和现场噪声的分析，提出基于维纳滤波器的OLTC振动信号降噪方法和基于Teager能量算子-双门限法的OLTC振动信号阶段划分方法。在降噪方面，通过驱动电机电流信号划分噪声段和带噪信号段，基于噪声和带噪信号的频谱特征构建维纳滤波器，通过与降噪前的振动信号以及与其他降噪方法的比较，验证了该方法的有效性。在阶段划分方面，通过Teager能量算子放大振动脉冲与低频噪声的差异，通过对比观察法与所提方法在端点提取时存在的误差，验证了所提方法的有效性。文中提出的振动信号预处理方法，可为OLTC状态诊断提供高信噪比的振动信号和振动阶段信息。

摘要:双回线气体绝缘输电线路(GIL)管廊段内部接地故障时故障点持续的感应电流可能导致管廊击穿。文中分析了双回线GIL管廊段内部产生感应电流、电压的机理和危害，结合双回线GIL管廊安装大差和小差的保护配置特征，提出通过判别GIL管廊段小差的动作行为、线路两侧运行状态和释放装置位置，实现GIL管廊段内部故障断路器切除后经延时感应电流快速释放装置自动合闸的控制策略，避免人工操作合闸。针对释放装置合闸不成功情况，采集故障线路大差保护的选相动作结果判别出故障相合闸失灵情况，提出合闸失灵告警策略和故障相合闸失灵联跳正常运行线的合闸失灵动作策略。根据所提合闸控制策略和合闸失灵策略开发自动控制装置并进行实时数字仿真(RTDS)试验，试验结果表明在不同工况下该控制系统均能可靠动作，从而尽可能地降低感应电流导致GIL管廊击穿的风险。

摘要:为明晰空间电荷对油纸绝缘纸板中电场强度的畸变效应、纸板老化状态与空间电荷的作用机制，采用双极性载流子输运模型，对不同老化状态的绝缘纸板中的空间电荷特性进行数值模拟。对于同一老化状态下的绝缘纸板施加直流电压时，纸板中会出现同极性电荷积聚现象，且正极性电荷的分布范围较负极性显著变窄；随着加压时间的增加，纸板中的电场畸变率呈增大趋势。当绝缘纸板老化程度加深时，其陷阱密度和深度均会增加，致使空间电荷在纸板的近电极侧大量积聚，进而削弱纸板和电极边界处的电场强度，加剧纸板内部的场强畸变；且绝缘纸板老化愈严重，空间电荷对电场的畸变作用愈突出，使得绝缘纸板加速老化，容易诱发绝缘击穿故障。研究结果可为变压器油纸绝缘设计提供参考。

摘要:温变应力已成为危害变电站支撑式管母系统结构安全的主要因素之一，基于硬管母绝缘子的结构应力约束，文中研究了硬管母系统安装温度对其运行温变允许范围的影响。基于ABAQUS搭建了变电站支撑式管母系统有限元仿真模型，分高温与低温两类情景开展了传统1/2安装法的管母系统温变结构应力仿真，建立了温变与应力之间的量化拟合数学模型，针对高温、低温安装均不利于管母运行允许温变结论，给出了考虑安装温度的支撑式管母滑动金具安装位置计算方法及工程应对策略。研究成果可为变电站硬管母系统的工程安装和安全运行提供指导，具有工程应用价值。

摘要:文中对LoRaWAN单元内节点之间的数据速率公平性进行了研究。LoRaWAN数据提取速率不公平的原因在于：(1) 分配给节点的数据速率不合理；(2) 距离问题，LoRa/LoRaWAN表现出捕获效果，仅提取冲突信号中的较强信号。为解决上述问题，文中提出一种公平自适应数据速率分配和功率控制方案。通过在一个单元内部署每个数据速率的最公平比率并控制传输功率，降低捕获效果，无论其与网关之间的距离如何，都可以进行公平的数据提取。数值仿真结果表明，与现有的最新技术相比，文中方法在数据提取速率上实现了更高的公平性。同时，该方法可以不使用过高的传输功率来维持节点的生命周期，从而降低整个传输系统的整体能耗，符合绿色通信的理念。

摘要:在目前的智能变电站集成配置过程中，集成人员根据设计院提供的虚端子连接关系表手动配置变电站系统配置描述(SCD)文件中的虚端子连接关系，不仅工作量大、耗时长，而且容易出现连接错误。为此通过分析SCD文件中Substation元素结构，以及典型间隔的虚端子连接关系，定义以二次设备类型表示智能电子设备(IED)的典型间隔虚端子连接模板。在自动配置过程中先将一次主接线图中的间隔映射为典型间隔，再将间隔内一次设备关联的IED映射为典型间隔中的二次设备类型，最后根据二次设备类型之间的虚端子连接关系为IED配置虚端子连接关系。应用该方法开发系统配置工具的虚端子自动连接功能，可模拟对新建站和改扩建工程的间隔进行虚端子自动连接，有助于缩短虚端子连接配置时间。

摘要:发电统计数据是我国实施电力监管的重要依据，其中的发电厂用电率作为反映电厂生产效能、论证节能降耗情况的关键指标，验证其上报数据的真实性和准确性十分重要。为此，提出一种基于预测模型的发电厂异常数据辨识方法。该方法首先利用Adaboost改进非线性有源自回归模型(NARX)神经网络构建发电厂用电率预测模型，通过不断引入上报值以动态的方式对当前时刻发电厂用电率进行预测。当发电厂用电率时间序列出现突变时，残差时间序列会出现明显的增大或减小，进而利用孤立森林算法得到各残差向量组的异常分值从而辨识出异常点。最后，利用该方法对注入了虚假数据的实际发电数据进行辨识，验证了所提方法的有效性。

摘要:针对分布式发电渗透率不断提高引起的交流电网频率波动愈发频繁问题，提出一种基于隔离型DC/DC变换器的链式储能装置设计方法。结合载波移相调制的最大电平数条件和隔离型变换器的功率传输极限，详细说明功率双向调节区间的设计方法。建立了最大放电时长一般模型，依次分析基于双有源桥、双半桥型隔离变换器的储能装置放电时长特征，得出了放电时长对变换器种类、变比、漏感、超级电容数量的关系，表明在固定放点时长指标下，优化设计隔离型变换器有助于实现漏感集成、隔离变压器便于制造、降低储能成本。最后，仿真证明了所提方案在功率指令大小、类型、方向突变时控制精度较高，有助于装置输出功率实时跟随自动发电控制(AGC)指令。

摘要:正确选定故障相是主动干预型消弧装置正确动作的前提和基础，误选将引发更严重的相间短路故障。为提高故障选相准确率，文中提出了一种中性点附加电阻的选相方法。该方法通过投切附加电阻，实现线路对地参数的快速估计；进而利用系统正常状态和故障状态下各相对地参数的变化差异，精确辨别故障相。仿真结果表明，该方法性能优于传统的相电压幅值比较法，在发生高阻接地和电弧接地时仍具有较高的选相准确率。

摘要:为及时发现电子式电流互感器误差状态的稳定性问题，保证电能贸易结算的公平性，有必要对电子式电流互感器的误差状态进行预测。文中建立了电子式电流互感器误差模型，将其误差表征为单输出变量和多输入变量的理论模型，确定了模型输入变量和输出变量。针对模型输入变量和输出变量之间无明确函数关系的问题，提出基于聚类径向基函数(RBF)神经网络的误差状态预测方法，针对变量单位和数量级不同的问题，采用Z-score标准化法对数据进行预处理，为了简化神经网络，采用k-means聚类算法对输入变量进行聚类分析。算例分析结果表明，比差预测误差的绝对值小于0.05%，角差预测误差的绝对值小于10'。该预测方法可提供电子式电流互感器误差状态的变化信息，防范电能贸易结算的风险。

摘要:为解决传统交流消磁设备存在的消磁时间长、所需电压高和设备体积大等问题，在分析换流变压器剩磁产生及传统消磁原理的基础上，提出了一种基于正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术的低电压交流消磁法。采用高稳定性SPWM数字电源技术和高计算性能微控制器，通过数字方式精确控制SPWM电源输出交流电压幅度和频率，实现低电压条件下获取较大交流消磁电流并能够精确调节电流幅度的目的，同时低电压条件可极大减小设备体积、重量，缩短消磁时间。采用无锁相环、无严格同步要求的准同步采样技术，实现了宽频率范围交流电压、电流有效值的高精度测量。研制了换流变压器消磁及验证装置，对具有剩磁的换流变压器进行消磁试验，其消磁后的励磁涌流明显降低，体现了该装置显著的消磁效果。提出了通过对换流变压器接入低压交流测试电压，对比消磁前后变压器空载电流大小的消磁效果验证方法，试验结果表明该验证方法有效可行。

摘要:针对电力设备检修决策中难以兼顾成本和长期效益的问题，提出一种基于设备役龄回退分析的预测性检修决策方法。首先，基于设备现况计算检修前的故障率。其次，基于设备役龄回退分析方法预测检修后的故障率。然后，依据设备检修前后的故障率，分别计算检修前后的全生命周期成本变化量和检修方式的费效比。最后，分别按可靠性优先、经济性优先和费效比优先的原则遴选最佳检修策略。实例效果表明，文中建立的基于役龄回退分析的弹性周期和状态的检修决策优化算法，考虑了执行不同检修策略后的修复效能和设备状态等不确定因素，实现了符合长期效益的检修。

摘要:模块化多电平换流阀(MMC)作为柔性直流输电系统中的关键设备，其子模块的可靠性直接影响整个系统的安全稳定运行。文中系统设计了基于永磁双驱动旁路开关的主动旁路方案、基于双向转折晶闸管的被动旁路方案，并结合主动旁路的经济性和被动旁路的可靠性，设计了分级旁路方案。试验结果表明，主动旁路方案能主动下发旁路命令, 可靠旁路故障子模块；在主动旁路方案失效的情况下，被动旁路方案可靠旁路故障子模块。所提方案解决了因子模块单一故障引起系统跳闸的难题，为后续柔性直流换流阀工程实施提供了设计指导。

摘要:文中针对目前电厂凝汽器采用的罗茨-水环真空泵复合抽气系统存在的配置不当、凝汽器真空度降低等问题，提出了两级压缩的罗茨水环真空泵变频控制抽气系统，通过合理分配两级压缩比，改善抽气性能，降低系统抽气功率。基于真空泵数学模型建立抽气系统仿真试验平台，以提高抽气能力、降低泵组功率为目的确定最优运行方案并制定相应变频系统控制策略。进行了凝汽器进汽量、循环水量阶跃和启动阶段真空建立试验，结果表明抽气系统控制策略可靠，系统运行平稳，相比于定转速系统，变频系统节能效果明显。