摘要:大型可变速抽水蓄能机组具有交流励磁和变速恒频发电的特点，研究其内部故障仿真建模方法对明确其主保护最优配置方案有实用意义。首先，基于分支电压方程和磁链方程建立可变速抽水蓄能发电电动机的通用数学计算模型，能够实现对并网满载工况下定子绕组内部短路故障和开焊断线故障的暂态仿真。仿真结果中两类故障的故障特征与理论分析一致，验证了该数学计算模型的正确性。然后，根据定子绕组的绕线规律分析可能发生的短路故障和断线故障情况，利用所建立的数学模型对所有故障情况进行仿真计算。最后，经定量化分析比较，发现主保护配置方案为：“零序横差电流保护+裂相横差电流保护+完全纵差电流保护”时保护覆盖范围最大。

摘要:随着极端天气(如飓风、地震和洪水)和人为攻击(网络、物理攻击)发生频率的不断提高，对电力系统安全稳定运行造成了严重影响，长时间停电和基础电气设施损坏的概率显著增加。为减小停电事故所带来的经济损失与社会影响，构建具备抵御力、适应力、恢复力的高韧性电力系统，无疑有着重要的理论价值与现实意义。针对此，首先，概述了电力系统韧性的基本概念和主要特征，比较了其与可靠性、安全性、鲁棒性之间的差异。其次，建立了从灾害建模到系统响应的韧性评估框架，依据静态评估和动态评估将韧性指标进行了分类，并进一步梳理了电力系统韧性评估指标体系。另外，从故障预防、故障响应、故障恢复3个方面出发，探讨了提升电力系统韧性的关键技术。最后，对电力系统韧性研究领域的未来发展方向进行了展望。

摘要:为提升含太阳能光热电站电力系统调度控制的跟踪能力和抗扰性能，降低风电和负荷功率等不确定因素对控制效果的影响，基于模型预测控制的优化思想，提出一种包含长时间尺度滚动优化层和短时间尺度动态调整层的优化调度方法。上层以含光热电站系统的运行经济性最优为目标，通过多步滚动求解制定长时间尺度调度计划。下层以跟踪和修正上层调度计划为目标，并在短时间尺度滚动优化平滑功率波动的基础上，引入光热电站的储热调整，进一步应对风电和负荷短时间尺度的功率波动。基于改进IEEE39 节点系统进行算例分析。结果表明：通过双层环节协调配合，所提调度方法能够有效抑制风电和负荷的短时功率波动，实现系统经济运行。

摘要:“双碳”目标的提出，确定了我国能源转型的战略方向，给可再生能源并网提供了契机和动力。但随着高比例的可再生能源发电并网，新型电力系统频率波动特性及调控趋于复杂，调频难度进一步增大，以至于传统调频方式无法满足新型电力系统调频需要，而锂电池储能因具有充放电功率快速、精准的特性，可以解决以上问题。因此，以锂电池储能戴维南等效模型为基础，建立了一个考虑容量衰减、环境温度、电流倍率等影响的电池单体的改进模型。同时给出了模型参数的辨识方法以及辨识理论和其他方面对参数的影响，根据这些因素构成了一种面向调频的锂电池SOC的估计方法。最后通过Matlab的仿真对储能电池的模型进行了验证。仿真表明，该模型准确性较高，可以实现对储能锂电池的SOC等特性的实时估计。

摘要:在碳达峰、碳中和目标下，电力行业面临巨大的低碳转型压力。积极谋划煤电有序退出、在保证电网安全前提下加速清洁电源替代是实现双碳目标的必然选择。建立了煤电与清洁电源协同演进双层迭代优化模型。上层为电源投资决策模型，计及负荷和风光出力波动特性，以月为时间单位进行决策。下层是以运行经济性和满足调峰能力为目标的短期运行优化模型。进而，分析经济、技术、安全、环境因素对能源演进路径的影响，构建了对规划方案的综合评价指标体系，对能源演进路径薄弱环节进行辨识。最后，借助所提模型研究了某省级电力系统未来30年煤电与清洁电源协同演进路径，并对演进路径进行了综合评价，针对薄弱环节提出了相应的能源发展建议。

摘要:综合能源系统对提高能源利用率、推进能源转型和节能减排具有重要意义。随着可再生能源大规模接入和电、氢、热等能源需求多样化，综合能源系统面临供需侧的多重不确定性。因此，提出一种计及动态氢价和不确定性的区域综合能源系统规划-运行两阶段优化方法。首先，提出了一种具有实际物理意义的非线性动态氢定价机制，实现售氢价随可再生能源占比动态变化，以促进可再生能源发电制氢。随后，将该机制引入规划-运行两阶段协同优化过程中，通过配置合理的设备容量和制定经济的运行计划，最小化系统建设及运行成本。同时，基于模糊机会约束规划方法描述可再生能源出力及负荷需求的不确定性，以增强系统稳健性。最后，通过算例仿真验证所提优化模型及方法的有效性。

摘要:对于目前电力系统低频振荡模式识别和参数提取中的噪声干扰等问题，提出一种新的提取低频振荡关键模态参数的方法，将可调Q因子小波变换(Tunable Q factor Wavelet Transform, TQWT)和稀疏时域法(Sparse Time Domain method, STD)进行联合。首先运用TQWT技术对含有噪声的电力系统低频振荡广域测量信号进行预处理，达到降噪的目的。而后将处理后的信号作为新的输入信号，利用稀疏时域法进行振荡模态及其参数的辨识，其输入信号的采集既可单点测量也可多点测量。通过对测试信号和EPRI-36机系统仿真验证了所提方法的优越性，能够在信噪比较低的环境下对噪声进行有效抑制而准确地辨识出系统的振荡模态参数。与传统方法相比具有更好的抗噪能力，所提方法辨识过程中所需时间更短且辨识出的参数也更为准确。

摘要:离网型微电网在远洋海岛、偏远地区等有举足轻重的作用，但源荷不确定性对其稳定运行具有一定负面影响。为减轻日内调度压力，提出了一种适用于离网型微电网的两阶段日前调度模型。利用混沌相空间重构、多目标粒子群、数据驱动及线性规划等方法，通过灵活资源调控降低源荷不确定性所带来的弃风和失负荷等负面影响，可在降低调度成本的基础上，兼顾系统高效性及可靠性。第一阶段以微电网综合运行成本最低，可再生能源就地利用率最高及系统失负荷率最小为目标，建立了计及需求响应的离网型微电网多目标经济调度模型。第二阶段针对第一阶段调度后产生的弃风与失负荷，采用极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)及XGBoost构建了蓄电池消纳弃风模型和调频电源调度模型。最后通过仿真算例的对比表明，需求响应对于系统高效性的增强是以增加调度成本和降低负荷可靠性为代价的，相比之下，所提两阶段日前调度方法可在降低调度成本的基础上，同时兼顾系统高效性及可靠性，为偏远地区和海岛等地区的离网型微电网运行提供参考。

摘要:柔性直流配电系统最常见的故障是单极接地故障。发生单极接地故障后，系统出现故障极与非故障极电压不平衡的现象，对系统安全稳定运行产生威胁，对保护方案的快速性和可靠性提出很高要求。针对此问题，首先分析了柔性直流配电系统线路发生单极接地故障后的故障电流特征，然后验证了故障时线路两端零模电流分量的相关性，最后提出基于线路两端零模电流量相关性的柔性直流配电系统单极接地选线方案。该保护方案充分利用故障后系统固有暂态特征，无需利用边界元件构造边界特性。在实时数字仿真器(Real Time Digital simulator, RTDS)上搭建基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的柔性直流配电系统电磁仿真模型验证所述方案的有效性。结果表明该选线方案能够实现快速、可靠识别故障线路，且耐受过渡电阻、噪声、传输延时的能力强，不受交流侧故障影响。

摘要:目前继电保护状态监测模型均利用静态故障概率进行装置失效率预测，未能计及设备老化与检修对失效率的动态影响，预测结果不可靠。对此，提出一种基于三参数威布尔分布动态优化的马尔可夫链状态预测方法。首先利用灰色-粒子群支持向量机算法求解更为精确的继电保护装置失效率函数，随后将其用于动态修正保护状态马尔可夫链中各运行状态之间的转移概率，最终实现对线路保护未来运行状态的推演。仿真结果证明，所求解的失效率函数相比传统方法求解的函数具有更高的计算精度，而动态优化马尔克夫链模型实现了设备老化与检修的动态量化处理。研究状态转移概率计算结果符合设备运行工况，可以有效预测设备规定投运年限内各时间点的运行状态。该方法对于保护检修策略的优化具有一定的指导意义。

摘要:电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)以其控制精度高、响应速度快等优势被广泛应用于电网中。为充分发挥BESS参与电网一次调频的优势，提出一种基于荷电状态(State Of Charge, SOC)与频率偏差的综合控制方法。首先，为了改善电池循环寿命，设计基于荷电状态SOC的下垂系数与虚拟惯性系数。引入基于频率偏差的加权系数将下垂出力与虚拟惯性出力相结合，在频率偏差较小时增加虚拟惯性出力权重以稳定频率，在频率偏差较大时增加下垂出力权重以快速调节频率偏差，并在频率偏差超过一定限度后进行故障穿越时的频率支撑，而当电网状态变好且SOC较低或较高时进行SOC恢复。其次，提出BESS参与电网一次调频的评价指标以定量评估所提策略的调频效果及SOC维持效果。最后，基于PSCAD/EMTDC搭建BESS仿真模型，并在阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、瞬时性短路故障及光伏间歇性出力扰动工况下仿真验证所提策略的调频效果及SOC维持效果。仿真结果表明，所提策略能实现较好的调频效果并将SOC维持在合理区间内。研究成果为BESS成套设备生产厂家合理设计控制保护参数提供参考，对提升BESS涉网性能具有实际意义。

摘要:高压输电线路故障识别对保证电网安全稳定运行具有重要意义。提出了一种基于CNN-SVM的高压输电线路故障分段识别方法。针对传统故障识别方法数据特征提取过程复杂的问题，通过深度学习的CNN模型，将故障特征以时序矩阵形式输入其卷积层与池化层，从而简化特征提取与计算过程。此外，针对高压输电线路故障特征不明显导致相间故障识别率较低的问题，提出将故障相间电流差及非故障相负序与零序分量作为特征，输入到SVM模型，进而判断相间故障接地类型。仿真结果表明，所提方法准确率高，与其他深度学习方法相比，在相间故障识别的准确率上提升尤为显著。

摘要:针对电力负荷预测精度不高、效率低的问题，采用算术优化算法(AOA)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的模型对经过互补集合经验模态分解(CEEMD)和模糊熵(FE)综合处理后的子序列进行预测，构建了CEEMD-FE-AOA-LSSVM预测模型。首先，利用FE算法对经过CEEMD处理后的各子序列进行熵值重组，该过程提高了模型的抗干扰能力和运算效率。然后，用AOA-LSSVM模型对处理后的子序列进行预测，并将预测叠加输出。最后，通过误差函数对模型进行横向对比和纵向对比，利用两种对比结果来检验其性能。通过实验可知，与CEEMD-LSSVM、AOA-LSSVM、CEEMD-AOA-LSSVM等其他模型相比，CEEMD-FE-AOA-LSSVM组合模型能够兼顾到预测精度与预测效率两方面，做到了综合性能的提升。同时也验证了经过CEEMD或AOA处理的模型能够有效地提升预测精度。

摘要:对称双芯移相变压器(Phase Shifting Transformer, PST)作为潮流调控设备，能实现输电线路传输功率的调节。然而，PST接入线路后将改变线路阻抗分布、电压和电流信号，可能导致距离保护的误动或拒动。为了消除PST接入对常规距离保护造成的影响，根据PST对各序网故障分量的移相特性、PST序网等效阻抗以及接地、相间测量阻抗算法，推导出PST安装位置、PST移相角、故障位置均会对距离保护产生影响。基于距离保护受PST接入的影响机理，利用对称分量反变换、同步相量测量技术，提出了基于相角补偿和相量测量单元(Phasor Measurement Units, PMUs)的自适应距离保护。在此基础上，利用Matlab/Simulink搭建了PST的模型，并通过仿真验证了PST接入对距离保护影响机理推导的正确性以及所提出的自适应距离保护改进措施的有效性，为未来PST的深入研究和工程应用提供了理论支撑。

摘要:为解决大规模电动汽车单向充电造成的电网冲击和线路负荷过重问题，开展了电动汽车V2G技术在多能互补系统中的应用研究。首先，对比分析了多种典型的多能互补系统拓扑结构的技术优缺点，在基于共交流母线的多能互补系统中应用V2G技术。其次，提出基于虚拟同步机的V2G自主有功-无功控制策略，优化设计虚拟惯量、阻尼系数等关键参数，模拟传统发电机组的机电暂态特性，实现系统自主调压调频，解决光伏发电的间歇性和随机性带来的电网指标波动问题。然后，搭建了典型的多能互补系统，并进行仿真验证。结果表明，基于虚拟同步机的V2G设备能主动跟踪并网点频率、电压变化，及时提供有功、无功功率支撑，有效保障电网运行的稳定性。最后，研制了基于虚拟同步策略的500 kW大功率V2G设备，并在示范项目中成功应用，验证了所提方法的有效性。

摘要:配电网中高阻接地故障(High Impedance Fault, HIF)时常发生，其故障特征微弱而难以检测，严重情况下可能导致火灾或人身事故。提出了一种基于相空间重构和迁移学习的故障识别方法，实现对谐振接地系统中HIF的辨识。首先，使用基于综合策略的小波阈值降噪方法对零序电流信号进行处理，以降低噪声的影响。随后，对降噪后的仿真信号及实测信号进行相空间重构，获取重构轨迹图，以此作为故障识别的特征量。最后，在辨识模型构建上，先使用仿真信号的重构轨迹图训练GoogLeNet模型，再使用实测信号对模型进行微调，实现迁移学习。所提算法的优点是使用相空间重构进行了信号转换，故障信号与干扰信号的重构轨迹图差异明显，且实测信号与仿真信号的重构轨迹图相似度较高。在进行迁移学习后，实现了对实测小样本数据较为准确的检测。实验结果表明，无论是故障实测数据还是故障仿真数据，识别准确率均达到95%以上。此外，在强噪声干扰、采样数据点缺失及故障回路间歇性导通情况下，所提算法也取得了较好的结果。

摘要:为推进智能变电站建设，针对继电保护测试仪时间测量精度缺少验证手段导致的保护测控等关键二次设备应用和推广受影响的问题，研制了一种针对继电保护测试仪时间测量精度开展检测校准的装置。首先，分析现有方法的弊端，提出继电保护测试仪时间测量精度检测校准的整体思路，明确设计方案。其次，利用输入数据精确时间标定和精准时间的输出控制技术，实现SV、GOOSE和硬接点信号的高精度采集和输出。最后，基于动作事件生成及精确时间戳实现电力系统常见动作时间的高精度、宽量程模拟，作为继电保护测试仪测量的基准误差。试验及工程验证结果表明，新研制装置的时标精度、动作时间模拟和抗干扰能力满足标准要求和应用需求，有效解决了继电保护测试仪时间测量精度无法检测校准的行业难题，提高了检测校准能力和效率。

摘要:随着传统能源日益短缺，船舶动力系统正向新能源化升级转型，但新能源出力的不确定性也为系统的经济、安全运行带来挑战。基于此，传统船舶能源管理已不再适用，综合型能源管理系统亟需归纳梳理。针对以上情况，从国内外新型智能船舶政策入手，对比分析了各国船舶能源管理系统发展情况。对典型能源管理拓扑和船舶微网拓扑进行梳理，并基于“互联网＋智慧能源”的架构阐明船舶能源管理模式变革。总结分析了船舶综合能源管理的上层能源优化调度、底层协调控制策略以及与智能算法的应用结合。归纳了油-电混合动力推进、柴油机余热混合式推进、新能源电力混合动力推进3种典型船舶动力系统的应用架构。最后指出船舶的不确定性能源管控、多能源协同机制、数据驱动以及多层级EMS设计才是未来的发展趋势。