摘要:在含高比例核电机组和新能源发电设备的沿海地区电网，系统调峰压力严峻。为了满足系统调峰需求，充分挖掘核电调峰潜力，建立核电灵活出力参与调峰的核-光-储-蓄-火联合运行优化调度模型。首先，针对核电灵活出力的非线性特性，采用0-1变量进行线性化有效约束；然后，充分考虑各电源的运行特性及成本，建立完整的系统运行约束；最后，在传统的以经济调度为优化目标的基础上，引入不同碳交易机制，并兼顾系统新能源消纳水平。算例分析验证了模型的有效性，结果表明，所提优化调度模型充分实现了核电的灵活出力，有效缓解了系统调峰压力，减少常规火电机组的频繁启停，并有效提高了新能源的消纳水平，使系统运行更加经济性和低碳性。

摘要:并网光伏系统通常以最大功率模式运行，无法全面响应电网调节需求，因此需要研究功率备用控制(power reserve control,PRC)。基于最大功率点估计(maximum power point estimation,MPPE)的PRC利用光伏等效模型，通过数据拟合实现MPPE，从而实现光伏功率备用。然而，随着光伏组件老化，MPPE估计误差增大，可能影响系统安全稳定运行。文中提出考虑光伏组件老化时MPPE模型参数校准的光伏系统PRC。首先提出基于麻雀搜索算法的MPPE模型参数校准方法，然后根据光伏组件老化特性和MPPE误差演变趋势，提出MPPE模型校准的改进评价指标和校准周期整定原则，最后将其应用于基于MPPE的PRC中。仿真结果表明，该方法能够实现光伏组件老化后MPPE模型参数自动校准，并且显著提高了MPPE精度，增强了PRC在实际应用中的可靠性。

摘要:负荷曲线聚类是分析用户负荷特性的基础，能够从大量负荷数据中挖掘典型用电模式，了解用户电力消费的特点，对需求响应、电价设计、电网规划等应用具有重要意义。针对现有聚类方法对负荷时段特征考虑不足的问题，为提升聚类精度和满足实际应用需求，提出一种基于时间序列变密度处理的聚类方法。首先，采用线性插值法增加峰、谷、爬坡等3个关键时段数据点的密度，突出和放大其在聚类中的影响，并基于自适应分段聚合近似(adaptive piecewise aggregate approximation，APAA)降维方法减小冗余数据密度。然后，结合欧式距离和相关距离构建综合指标，对负荷曲线开展k-medoids聚类分析。最后，利用UCI数据集的居民用户实测数据对所提方法进行验证。实验结果表明，该方法能有效改善负荷聚类效果，真实反映了居民用户的用电特性。

摘要:基于模块化多电平换流器的固态变压器(modular multi-level converter based solid-state transformer,MMC-SST)由于具备多电压等级、多电压形态的端口，在交直流混合配电网中得到广泛关注。双向有源全桥(dual active bridge,DAB)变换器型MMC-SST存在功率密度低、成本高等问题，且传统半桥结构的DAB型MMC-SST在中压直流(medium voltage direct current,MVDC)端口短路故障情况下无法清除故障电流，限制了其在配电网中的应用；传统全桥结构的DAB型MMC-SST虽具备故障阻断能力，但同时也增加了开关管数目。文中基于混频调制原理，对传统DAB型MMC-SST的拓扑进行改进，提出基于钳位子模块的开关对复用(clamped switch pair integrated submodule,CSPI)型MMC-SST拓扑，该拓扑与传统半桥、全桥结构的DAB型MMC-SST拓扑相比，不仅节约了开关器件，还使得SST具备MVDC短路故障清除能力，极大地提高了DAB型MMC-SST的功率密度和供电可靠性。通过理论分析与仿真模拟，验证了所提CSPI型MMC-SST拓扑及频率解耦方法的可行性。

摘要:新能源大量接入地区电网导致地区电网潮流和电压波动增大，设备重过载风险增加。面向新能源功率的强不确定性，快速准确地识别设备重过载风险场景，优化调用源-网-荷三方柔性资源消除潜在运行风险，是高比例新能源地区电网安全运行的迫切需求。文中首先提出柔性需求指数、柔性裕度指数和柔性资源利用率等面向地区电网柔性运行水平的定量评估指标，可以全面衡量地区电网的运行灵活性需求、柔性资源配置和运行调控水平；其次，以柔性评价指标为目标，提出考虑多风险场景的柔性资源优化调度数学模型和计算方法，模型考虑了地区电网运行方式和开环点灵活设置的调度措施；最后，与传统边界场景分析方法进行对比，验证文中所提柔性评价模型和方法的有效性和优越性。结果表明，文中所提指标、模型和算法可以全面反映地区电网的柔性运行需求和能力，考虑的风险场景丰富，应对风险的柔性资源调度方案能兼顾调度措施的经济性和全面性。

摘要:直流断路器(direct current circuit breaker,DCCB)广泛应用于柔直输电系统，其造价与开断电流密切相关。文中从减小断路器开断电流的角度出发，设计适用于半桥型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的自适应限流控制结构。在分析MMC直流侧短路电流特性的基础上，利用换流站输入阻抗幅值的变化反映其故障深度，定义换流站故障深度系数K_f；将K_f引入MMC控制结构，使其与桥臂电压参考值关联，提出针对MMC直流侧短路故障的自适应限流控制方法；在PSCAD/EMTDC平台搭建半桥型MMC柔直输电系统模型，模拟直流侧短路故障清除过程，验证限流控制的有效性。仿真结果表明：文中提出的限流控制方法可依据MMC不同故障深度，实现差异化限流控制，减小DCCB开断电流，提升故障清除速度。

摘要:近年来，电力电子变压器(power electronic transformer,PET)作为电网接口的风能转换系统，无需额外的无功补偿器便可有效地抑制由风能暂态特性引起的电压波动，引起了广泛关注。但采用传统的PET结构在电网发生故障时难以控制，当电网处于不平衡时会使得控制难度进一步增加，且难以保证系统的动态性能。因此，为提升系统动态性能，增强系统的故障穿越能力，文中提出一种基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)型PET的新型风能转换系统的结构与控制策略。首先，文中根据系统故障时的工作状态设计基于无源滑模控制的故障切换控制策略，采用具有斩波保护功能的子模块以及时疏解故障功率；其次，利用软件仿真和半实物仿真实验平台选取典型工况对系统进行详细的模拟研究；最后，将应用文中控制策略的新型风力发电系统与传统的风力发电系统进行对比实验，实验验证了采用文中控制策略的新型系统结构具有无功功率补偿、有效限制故障时子模块电压升高和改善电能质量等优点，且满足故障条件下电网运行的最新要求，具有优秀的故障穿越能力。

摘要:文中在分频海上风电送出的场景下，针对模块化多电平矩阵式换流器(modular multilevel matrix converter，M3C)的控制策略展开研究，将M3C系统与传统旋转同步发电机系统在结构参数和运动方程上进行对比，分析M3C变频器模拟同步发电机外特性的可行性。以换流器参与系统频率调节和稳定系统电压为目标，基于虚拟同步发电机控制理论，设计M3C换流器虚拟同步发电机控制方案，建立一种适用于分频海上风电M3C换流器的控制策略。最后利用PSCAD/EMTDC仿真平台，验证了该控制策略的正确性，并在相同系统结构和参数下，将该控制策略同双dq变换的解耦控制策略进行对比仿真研究。结果表明，虚拟同步发电机控制策略能够使变频器具有惯性和阻尼特性，可以参与系统频率调节，并且具有良好的控制响应特性。

摘要:阶梯式碳交易机制以及优化调度模型求解算法是进行园区综合能源系统(community integrated energy system，CIES)优化调度的重要因素，现有文献对这两个因素的考虑不够全面。为此，文中在考虑阶梯式碳交易机制的基础上，提出采用近端策略优化(proximal policy optimization，PPO)算法求解CIES低碳优化调度问题。该方法基于低碳优化调度模型搭建强化学习交互环境，利用设备状态参数及运行参数定义智能体的状态、动作空间及奖励函数，再通过离线训练获取可生成最优策略的智能体。算例分析结果表明，采用PPO算法得到的CIES低碳优化调度方法能够充分发挥阶梯式碳交易机制减少碳排放量和提高能源利用率方面的优势。

摘要:热电联产(combined heat and power,CHP)机组与虚拟电厂(virtual power plant,VPP)结合，可以有效提高能源利用效率，增强电力系统运行的可靠性及稳定性。为保证CHP-VPP灵活、低碳、经济运行，文中提出一种聚合风电、光伏、CHP机组、锅炉、碳捕集设备、燃气轮机、燃料电池、储能及电、热负荷的综合能源VPP，并在参与电-热-旋转备用-碳等多市场下，研究其低碳经济协同调度问题。首先，以各时刻VPP在多市场下整体净收益最大为目标，建立其CHP-VPP两阶段鲁棒优化调度模型；然后，考虑新能源出力、市场价格及负荷的不确定性，利用蒙特卡洛法进行场景削减，从而降低系统风险，增强其鲁棒性；最后，采用列与约束生成算法对模型进行求解，得到最恶劣场景下系统运行的经济性最优调度方案。仿真结果表明：所提综合能源VPP结构合理，可通过动态调整碳捕集设备及储能电池，达到平抑新能源出力波动的效果，从而实现碳排放的大幅降低；所提调度策略可有效保证源-荷-储多侧电、热资源的协同优化运行，提高VPP的灵活性、经济性和低碳性。

摘要:为进一步提高生物质能(biomass energy，BIO)的利用效率，提出一种综合需求响应(integrated demand response，IDR)激励下考虑光热生物质能利用(solar thermal biomass utilization，STBU)的源荷协调优化调度策略。首先，在“源”侧构建含STBU的综合能源系统(integrated energy system，IES)耦合供能模型，并将STBU耦合电转气系统，从而实现STBU装置掺氢燃烧高效利用；其次，在“荷”侧同时引入价格型和替代型需求响应，通过“源荷”协调优化，提高IES低碳性能；然后，在IES中引入储液式碳捕集系统和阶梯型碳税机制提升系统低碳经济效益，以系统总收入最大建立目标函数，并建立考虑IES多重不确定性的模糊机会规划约束模型；最后，选取北方某地区实际数据验证模型的可行性与有效性，并分析多重不确定性对IES运行成本的影响。结果表明该模型具有良好的经济性与低碳性，不确定性的上升会提高系统与外部电网的交互成本。

摘要:近年来,随着可再生能源渗透率的逐步提高，由可再生能源出力固有的间歇性导致的电压波动和电压越限给配电网的安全稳定运行带来了严峻的挑战。针对该问题，文中将配电网中的电压调节问题建模为状态势博弈模型,并设计相应的分布式算法进行求解。首先，对辐射状配电网潮流模型进行线性化，基于线性潮流模型提出以系统电压分布偏差和无功出力成本之和为目标函数的配电网电压调节方法。然后，基于状态势博弈理论，根据仅需本地及邻居节点信息即可求解的原则设计各节点的子问题，并完成分布式电压调节算法的设计。进一步地，在每次迭代中，以冻结当前孤立节点状态的方式对所设计的算法进行改进，增强算法在通信链路随机故障下的韧性。仿真结果表明：即使存在通信链路随机故障，文中所设计的分布式电压调节算法仍可在保护分布式机组隐私的前提下实现配电网电压分布的快速有效调节。同时，与其他分布式电压调节算法相比，文中算法具有更快的收敛速度和更好的电压调节效果。

摘要:合环电流评估技术对于配电网馈线合环转供电操作具有重要意义，为了提高主动配电网馈线合环电流计算的准确性，文中从融入源荷数据分布特性及预测的角度，提出基于双重K2算法和概率潮流(double K2 algorithm and probability load flow，DK2-PLF)的主动配电网馈线合环电流评估方法。首先，采用基于DK2算法的贝叶斯网络描述源荷相关性样本；其次，利用Cholesky分解方法处理获得的源荷相关性样本，以半不变量法计算主动配电网馈线合环电流的累积概率分布；然后，对主动配电网馈线合环电流从合环成功率和越限程度两方面进行安全性评估；最后，以贵州某城市为算例，对10 kV配电网系统开展馈线合环电流评估研究。得出以下结论：一是从概率密度、累积分布、最大误差三方面比较，相比于K2算法，DK2算法源荷预测值的概率密度、累积分布误差较小，验证了DK2算法的优越性；二是从累积分布、最大误差两方面比较，采用Cholesky分解的半不变量法对比未采用Cholesky分解的半不变量法、蒙特卡洛法，其累积分布误差较小，采用Cholesky分解的半不变量法满足主动配电网馈线合环电流评估要求；三是从合环成功率、合环越限程度两方面比较，采用半不变量法计算的合环电流安全性指标结果与仿真结果偏差在电网经验误差5%范围内，说明基于DK2-PLF的主动配电网馈线合环电流评估方法可为合环辅助决策提供参考。

摘要:多端柔性直流配电系统发展迅速，在新能源接入方面有明显优势，但故障的快速、可靠识别是其发展面临的难点之一。针对多端柔性直流配电线路高阻故障特征不明显、保护难以识别的问题，文中通过分析换流站闭锁前的暂态电压故障特性，提出一种基于测量电压弗雷歇距离的柔性直流配电线路单端量保护方案。首先，基于正、负极测量电压和电流暂态变化率构造保护启动判据；其次，通过正、负极测量电压变化率区分单、双极故障；最后，利用单、双极测量电压弗雷歇距离构造积分识别单、双极区内外故障，并根据正极测量电压变化率对单极故障进行选极。经PSCAD/EMTDC仿真结果表明，此方案能同时满足保护对速动性和灵敏性的要求，且具备良好的耐过渡电阻能力，不受线路分布电容的影响。

摘要:变压器运维管理中积累了海量以文本形式记录的非结构化缺陷数据，但缺乏有效挖掘手段导致其利用率极低。文中提出一种基于字词混用集成模型的变压器缺陷记录文本挖掘方法，首先对变压器缺陷文本进行文本分词、去除停用词、文本增强、文本特征表示等预处理，以文本数学向量形式为输入，集成多个词汇级和字符级分类模型，通过元学习器对各基学习器性能的协同互补作用，实现变压器缺陷类型的准确识别和分类。与单一文本分类算法相比，该方法能够更全面地获得文本的语义特征，分类精确率达91%，模型准确率和召回率的综合评价分数F₁=0.9。将自然语言处理技术应用于电力设备缺陷记录文本，可以实现精准高效分类和故障识别，唤醒数据资源，显著提升电力变压器智能化管理水平。

摘要:振动测量对发现气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear，GIS)潜在性缺陷具有重要意义，但GIS本体振动信号易受基础振动、测量噪声以及环境噪声的影响，使得现场GIS振动带电检测和机械缺陷诊断的效果较差。针对此问题，提出一种基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)-改进自适应啁啾模态分解(improve adaptive chirp mode decomposition,IACMD)的现场振动信号降噪算法。该方法首先利用SVD对原始振动信号进行预处理，滤除低频基础振动和测量噪声，其次利用鱼鹰优化算法(osprey optimization algorithm,OOA)对处理后的信号进行自适应模态分解，得到分解后的固有模态(intrinsic mode functions，IMF)分量，再利用互相关系数筛选有效分量重构振动信号。模拟信号与现场信号测试结果表明：与OOA-自适应啁啾模态分解(adaptive chirp mode decomposition，ACMD)和SVD-变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)相比，所提出的SVD-IACMD算法可以去除基础振动、测量噪声和环境噪声，保留GIS本体振动的基频和谐波分量，为GIS现场抗干扰振动检测和机械缺陷诊断提供技术支持。

摘要:针对交流接触器各状态样本不均衡导致故障状态识别精度低和特征冗余度高的问题，文中提出一种基于嵌入式随机森林(embedded random forest，ERF)和贝叶斯优化非线性支持向量机(Bayesian optimization-support vector classification，BO-SVC)的复合识别方法。首先，通过交流接触器全寿命试验平台提取接触器状态特征，并针对各状态样本间不均衡导致识别精度低现象，提出一种基于权重法的样本均衡处理策略。然后，使用ERF对均衡后样本进行特征选择和降维，提取最能表征触头状态变化规律的最优特征。最后，将最优特征输入到BO-SVC识别模型，与另外2种代表性模型作为对比，以精确率、召回率和F1-分数3个指标对各模型性能进行评估。在3个指标上，文中方法的结果分别达到95.22%、98.91%和97.01%，均高于对比模型。以F1-分数为指标，在4组样本上对各模型性能进行测试，结果表明文中方法的F1-分数平均高出对比模型0.56%和27.28%，验证文中研究有效解决了交流接触器特征冗余和故障识别精度低的问题。

摘要:现有无功补偿电容谐振抑制方法通常将无功补偿电容配置为无谐振C型滤波器，以降低谐振带来的谐波电压放大与滤波器有功损耗。但在抑制低频谐振时，无谐振C型滤波器的元件参数可选择范围较小，难以在实现低频谐振抑制的同时兼顾滤波器配置成本。针对这一问题，文中提出一种无谐振C型滤波器优化设计方法。首先，设计一种改进C型滤波器结构，在传统C型滤波器结构中增加低频谐振抑制单元，消除滤波器潜在低频谐振点；然后，建立计及滤波器配置成本、有功损耗、谐振抑制性能及元件参数选择范围的滤波器元件参数配置模型，求解改进C型滤波器元件参数最优值。最后，通过仿真对比证明，改进C型滤波器在控制配置成本与有功损耗的基础上，能明显降低谐波放大系数，具有更好的谐振抑制性能。

摘要:电力变压器是电网系统中的关键设备，绕组又是变压器的核心部件。为了对带电绕组进行状态检测，文中根据绕组结构参数随负载变化的关系，建立振动幅值与电流之间的非线性模型，证明了结构刚度与模型参数的数值关系，并提出基于振动非线性特征的绕组压紧力评价方法。实验中，在调整绕组轴向压紧力的同时进行短路负载实验，获取电流与振动幅值的关系,结果表明,在绕组压紧力较小的情况下，振动的非线性特征较显著，且特征参数C₃准确反映了绕组结构等效刚度的变化。在实际应用中，比较正常绕组和松动绕组对应的油箱表面振动特征，并将结果以二维等高线的形式呈现,结果表明，油箱表面振动特征体现了测点附近绕组的结构状态。上述结果证明特征参数C₃是压紧力的单调函数，当该数值大于0.5时绕组存在结构状态劣化。

摘要:随着可再生能源和电力电子设备在电网中占比不断升高，电压波动也越来越频繁。针对现有配电网调节电压和无功补偿需求，文中设计了一种集成传统变压器和电力电子变换装置的新型柔性有载调压变压器，可同时具备电压调节和无功补偿能力。首先，分析电力电子变换器串联侧和并联侧电压调节、无功补偿原理。然后，考虑有载调压分接开关动作，分别提出基于最小电压幅值和最小有功损耗的串并联电压无功协调控制策略，实现电压连续调节，同时提供最大范围的无功功率。最后，通过仿真和实验验证有载调压变压器的结构合理性和电压无功协调控制策略的正确性。使用柔性有载调压变压器电压无功协调控制策略可实现多种目标下的电压无级调节和无功功率补偿。

摘要:构网型储能在发挥常规储能功能的同时，能够提升系统惯性，满足含高比例新能源微电网频率电压快速调节需求，是促进微电网技术发展的重要形式。文中为研究储能控制策略改变对微电网群经济运行影响，提出计及构网型储能稳定拓展的微电网群优化运行方法。首先，搭建含2个子微电网的微电网群架构，确定微电网群各组件效率模型，分析不同储能控制策略。然后，以微电网群运行成本为优化目标，计及不同储能控制策略设置柴油发电机开机方式约束，构建计及构网型储能稳定拓展的微电网群优化运行模型，并采用CPLEX求解器进行求解。最后，设置不同光伏渗透率场景进行算例仿真。仿真结果验证了储能构网型改造能够有效提升微电网群运行经济性及环保性。同时，适当提高微电网群联络线功率限额可以提高系统运行经济性。

摘要:输电线路温度是评价线路输送能力的重要指标，可作为线路动态增容的依据，指导电网的实时调度决策。基于量测量和热平衡方程，文中提出一种输电线路温度实时估计模型，将线路温度作为状态量，引入线路动态热平衡方程作为伪量测量。将热平衡方程离散化处理，进而利用交替解法和联立解法求解微分-代数方程组。考虑到长输电线路沿线气象条件的复杂性，将线路分段后引入虚拟节点，利用二端口网络方程计算虚拟节点的量测量，提出一种更为精细化的线路温度分段估计方法。采用改进的IEEE 5节点、IEEE 39节点算例以及实际线路验证了所提算法的有效性。结果表明，所提算法能够适应多种运行场景，实现线路温度的快速准确估计；考虑线路分段后，所提算法能够准确估计各段线路的实时温度轨迹，实用性强。

摘要:为降低园区综合能源系统的碳排放量，提升园区新能源消纳水平，文中提出一种面向园区综合能源系统的捕碳-储能联合系统优化配置方法。首先，介绍捕碳-储能联合系统的运行原理及配置方法；其次，利用KL散度(Kullback-Leibler divergence,KLD)描述新能源出力的不确定性，从系统投资、运维、弃风光惩罚以及碳交易成本出发，以园区综合能源系统总成本最小为主目标，以捕碳-储能联合系统投资、运维成本最小为子目标，构建园区综合能源系统捕碳-储能联合系统优化规划模型；最后，利用分布鲁棒优化方法对模型进行求解，通过比较不同场景下模型的经济性、碳减排量以及弃风、弃光效果，验证文中所提模型在园区碳减排和新能源消纳方面的优势。