摘要:电力系统振荡失稳严重威胁其安全稳定运行，在“双碳”目标和能源转型的推动下，风电并网使新型电力系统的振荡稳定性问题加剧。综合考虑传动系统、风机变换器、锁相环、串联补偿等电力系统各部分，建立了双馈风电并网系统的精确化综合模型。在此基础上，基于模式分析法分析系统振荡模式与参与因子关系特性，确定引发系统振荡模式的强相关状态变量和主导因素，探究双馈风电并网电力系统的宽频振荡机理，并寻找振荡抑制方法。与传统模型相对比，并在Matlab软件平台进行仿真分析与验证。结果表明：所建模型及机理分析方法以更多的状态变量表征了更丰富的振荡模式信息，更详尽地解释了系统宽频振荡机理，并能有效消除振荡，提高系统阻尼，提升系统稳定性，为进一步研究和开发电力系统宽频振荡检测和抑制方法奠定理论基础。

摘要:针对混合直流输电系统故障测距存在行波波头难以识别以及固有主频不易提取的问题，提出一种基于小波能量谱和麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化的门控循环单元(gate recurrent unit, GRU)模型的故障测距方案。首先，分析频谱能量与故障距离的相关关系，利用小波包分解提取小波包能量谱特征向量，作为GRU模型输入。其次，搭建和训练GRU模型，挖掘时间序列中的深层次故障信息，并利用SSA的迭代寻优对GRU模型参数进行优化，实现故障距离的快速准确定位。最后，在PSCAD/EMTDC 中搭建混合三端直流输电系统模型，实验结果证明该方法定位精度高、抗干扰能力和泛化能力强，并具有一定的耐过渡电阻能力。

摘要:对公交枢纽(public transport hub, PTH)进行最优并网规划是提升城市客运服务效率及配电网运行效率的重要途径。为此，在深入分析智能公交枢纽与配电网交互机理的基础上，分别考虑正常和故障情况下PTH需求响应对系统的影响，提出了一种面向促进配网可靠性和经济性提升的PTH三层规划优化模型。该模型上层以配网投资运行总成本最小为目标，优化PTH布设位置以及电动公交/充电桩布置数量。中层在满足公交服务需求的前提下以正常运行PTH从配网购电最小为目标，优化发车间隔和公交车充电计划。下层以配网故障情况下系统停电损失最小为目标，优化故障时发车间隔、负荷削减量以及电动公交的发车状态和充放电功率。设计多层求解算法实现上述模型的高效求解。最后，基于IEEE33节点系统的仿真结果验证了所提规划方法能够充分挖掘PTH资源的灵活性潜力，兼顾配网运行经济性和可靠性。

摘要:针对现货环境下的储能容量成本回收问题，提出了一种考虑容量支撑贡献的储能容量补偿定价方法。首先，通过分析储能顶峰放电时的等效容量，提出基于不同时长储能容量折损系数的容量补偿机制。然后，建立含储能参与的现货市场出清模型来模拟储能运行状态，并建立包含市场随机场景的储能等效容量模型。通过缺供负荷概率指标来计算不同时长储能的容量折损系数和容量电价，使得对储能的容量补偿能够反映储能对系统的实际容量贡献。最后，通过算例验证了该方法能够对不同时长的储能进行有效的容量补偿。

摘要:针对大规模互联电力系统中时滞现象对系统稳定运行造成的不可忽略的影响，研究多个时滞影响下广域电力系统的稳定性问题。首先，建立多时滞电力系统模型。其次，构造一种新的包含多时滞积分项相互耦合的增广型Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函，并采用一种新方法，将构造的泛函作为整体判断其正定性，放松了对泛函矩阵正定性的限制。然后，利用基于辅助函数的积分不等式对泛函导数进行估计，得到了具有较小保守性的多时滞电力系统稳定性判据。最后，通过对典型二阶时滞系统、单机无穷大系统以及WSCC 3机9节点系统进行仿真分析，验证了所提方法的优越性。

摘要:为了解决配电网参数不对称导致的中性点位移过电压以及消弧不彻底的问题，在配电网正常运行时利用闭环控制对中性点电压进行调控，自动跟踪配电网结构参数的变化，实现不平衡电压的快速精准抑制。设计注入电流反馈控制环节，结合不平衡电压调控过程以及故障后的零序电流和零序电压，仅注入一次电流便可实现故障辨识、故障选相并求得故障可靠消弧所需的注入电流参考值。仿真分析验证了闭环控制能够有效跟踪、抑制中性点不平衡电压，所提柔性消弧方法在系统参数不对称的情况下，故障判别精度高，故障消弧效果良好。

摘要:准确的误差预测对及时发现互感器运行中的稳定性问题和保证电能贸易的公平性具有重要的意义。提出了一种基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和卷积神经网络-门控循环单元编解码模型(convolutional neural network-gated recurrent unit encoder to decoder moder, CNN-GRU-ED)的互感器误差超短期预测方法。首先，针对特征数目增多所带来的数据分析问题，利用传递熵(transfer entropy, TE)对原始特征进行降维，得到高相关性特征集。其次，将波动性较强的原始误差序列分解成为高、低频模态分量，同时引入粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)确定VMD的关键参数。最后，对各分量分别建立相应的CNN-GRU-ED预测模型，将预测结果叠加得到最终预测值。以某变电站运行数据进行实验，结果表明所提出的方法在单步和多步预测问题上，相较于其他模型具有更好的预测效果。

摘要:电池外短路损伤特性研究对于高可靠性熔断防护设计具有重要意义。基于自主开发的最小时间为0.1 ms、最大过流为5000 A的可控外短路测试平台，以磷酸铁锂圆柱型锂离子电池为研究对象，进行了不同电流与时间组合的外短路测试。研究证明磷酸铁锂电池外短路存在破裂泄漏、内部熔断以及累积损伤3种损伤模式。电池外短路安全边界、熔断边界和性能损伤边界均具有反时限特征，且前两个边界在电流有效值30C处存在交点。电流小于交点值容易触及安全边界发生破裂泄漏事故，安全风险增加；电流大于交点值优先触及熔断边界发生熔断保护，防护可靠性提高。对于未发生熔断或破裂的电池，存在多次外短路冲击累积失效的风险。基于研究结论，充分考虑电池外短路损伤特性，能够保证电池系统在发生外短路时不产生过度损伤，提高系统安全性。

摘要:戴维南等值阻抗在线计算可以应用于系统稳定性分析和继电保护在线整定等场景。在分析已有的两类戴维南等值阻抗在线计算方法原理、误差原因的基础上，提出了基于分层估计的戴维南等值阻抗计算方法。详细给出了该方法提出的依据和过程，并通过误差分析说明了该方法利用分层抽样的思想，根据负荷侧参数对样本进行分层，分别构建计算式，提高了计算精度，并有效克服系统戴维南等值阻抗的波动影响。算例分析表明，在等值电势各种幅度波动下，所提方法与已有的两类方法相比，能够在更少采样数量下识别出戴维南等值参数，并显著减小误差。在加入戴维南等值阻抗波动时，所提方法依然能估算出戴维南等值阻抗。

摘要:线路保护电流互感器(current transformer, CT)二次采样回路接线正确是保护正确动作的前提。针对线路投运启动过程中保护CT极性校验困难的问题，首先分析了在有限负荷和无负荷下利用线路稳态电流进行极性校验的边界限制条件。进而针对不满足限制条件下无负荷极性校验困难的问题，提出了一种基于空充暂态电流的线路保护CT极性校验方法。该方法先利用幅值较大的本端暂态电流对三相CT相对极性进行初判，再通过线路本端暂态电流和测量电压基于线路结构计算对端暂态电流来实现本端保护CT极性错误相识别，CT极性正确时对端计算电流理论上为零，CT极性错误时会呈现较大的幅值。该方法有效解决了传统极性校验方法在负荷不足时无法校验的问题。仿真和录波验证了该方法的有效性，并已纳入工程应用方案。

摘要:为实现全向无线电能传输，基于二维正交磁耦合机构提出了磁矢量旋转和磁矢量定向的控制方式。首先，采用基波等效分析法(fundamental harmonic approximation, FHA)设计使电压增益可调的LCC/S谐振补偿网络。其次，依据两种控制方式的机理给出激励电流的控制方法，从理论上对比二者传输效率差异同位置的关系。在上述基础上，由Ansys/Maxwell仿真得到两种控制方式的磁场时空特点，并基于空间互感分布的Matlab/Simulink仿真模型验证了两种控制方式的可行性。最后，搭建一台实验样机对理论分析进行验证，测得样机的传输效率的空间分布。仿真和实验结果表明：所提控制方式均可应用于正交磁耦合机构实现全向无线电能传输，磁矢量定向效率优于磁矢量旋转，平均效率提升了33.18%。

摘要:双碳”背景下，为促进可再生能源消纳，约束园区碳排放和应对可再生能源的随机性，构建了含可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell, RSOC)的园区氢能综合能源系统，并提出考虑供需双侧响应、阶梯碳交易机制和可再生能源出力不确定的鲁棒调度模型。首先，采用RSOC和储氢罐消纳可再生能源富余出力。其次，引入有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)余热发电和综合需求响应构成供需双侧响应优化热电运行。然后，通过鲁棒优化理论处理可再生能源的不确定性。接着以系统购能成本、碳交易成本、弃风光惩罚成本和需求响应成本之和最小为目标构建鲁棒调度模型，并采用CPLEX求解。最后通过算例仿真结果验证了模型的有效性。

摘要:气电耦合系统中电转气负荷与气转电负荷为故障在电网与气网间的传播提供了通道，将电转气负荷与气转电负荷统称为能源转换负荷，其在电、气负荷中的占比与在阻断控制过程中的切除优先度可能对耦合系统连锁故障的传播特性带来无法忽视的影响。为此，提出了一种计及能源转换负荷影响的气电耦合系统连锁故障评估方法。首先，提出能源转换负荷占比与切除优先度模型，分析不同占比与切除优先度下故障在电、气网间连锁传播的机理与特性。然后，分别建立基于能源转换负荷占比与切除优先度的电力系统优化调度模型与天然气系统优化调度模型，两者交替迭代模拟连锁故障演化过程。基于此，提出表征拓扑完整性与物理运行特性的指标以定量评估连锁故障风险，从而构建气电耦合系统连锁故障评估模型。最后，利用IEEE RTS 24节点系统与29节点天然气系统构造气电耦合测试系统，通过对比不同场景，验证了所提方法可有效揭示能源转换负荷对连锁故障的影响。

摘要:LLC谐振变换器在航空航天领域中广泛应用，但LLC谐振变换器固有的非线性特性及输出“小纹波”易造成系统失稳。为准确分析LLC谐振变换器非线性特性及输出“小纹波”问题，引入广义状态空间平均(generalized state space averaging, GSSA)理论对LLC谐振变换器进行建模，将时域非线性状态空间模型转化为GSSA模型。并推导基于GSSA理论的闭环系统小信号模型。通过特征值分析法及Nyquist曲线对元件参数、控制参数及参数耦合对系统稳定性影响进行分析，再利用仿真对模型及理论分析进行验证。仿真结果表明，建立的广义状态空间平均模型可以考虑到系统中“小纹波”因素，具有更高的精度。稳定性理论分析结果与稳定性分析仿真验证结果一致。

摘要:现有的早期故障辨识方法对于程度较为轻微的故障灵敏度低，且辨识方法多为离线检测。结合数字孪生技术建立了三相三柱式变压器内部无故障的孪生模型，基于动态时间规整算法提出新的故障特征量，提出早期故障保护方案。首先，利用实体设备的结构参数与实时的电气量，建立不同运行工况下的状态空间模型。然后，通过实际数据对孪生模型进行修正，使虚拟世界与物理世界实现同步，综合使用离散迭代法和Z变换法求解模型。其次，利用动态时间规整算法量化预测量与实测量的差异，以此作为故障特征量，并设计新型的故障保护方案，提高故障辨识的灵敏度。最后以三相三柱式变压器为例，通过ANSYS仿真和动模实验验证了所建模型的正确性，通过多次实验结果证实所提故障判据的有效性。

摘要:首先，对如何利用电池储能系统(battery energy storage system, BESS)提升火电机组的二次调频能力进行了研究。其次，基于实测自动发电控制(automatic generation control, AGC)指令，对AGC指令持续时间、间隔时间、调节速率与调节方向的概率特性进行了建模。AGC指令调节方向随机，BESS辅助火电机组二次调频时，将在充放电状态间频繁切换，快速耗尽电池循环寿命。为解决这一问题，将BESS分组接入调频电厂，运行中两组BESS处于不同充放电状态，分别用于响应AGC升指令与降指令，一旦任意一组BESS满充或满放，立即同时切换两组BESS的充、放电状态。然后，采用序贯蒙特卡洛模拟(sequential monte carlo simulation, SMCS)方法对火-储混合电站典型日的运行状况进行了模拟，并在此基础上评估二次调频性能、估算BESS循环寿命损耗。最后，基于某实际调频电厂的仿真实验表明：BESS可显著增加调频机组的二次调频性能，且所提策略能有效减少BESS循环寿命损耗。

摘要:数字孪生作为“工业4.0”背景下的新兴研究热点，为应对新型电力系统给继电保护带来的挑战提供了关键技术支撑。为此剖析了数字孪生的内涵，并结合继电保护领域的实际应用需求，定义了继电保护数字孪生相关术语，归纳了继电保护数字孪生的期望特征。在此基础上，提出一种继电保护数字孪生系统的典型架构，并针对现有继电保护数字孪生研究在数据实时交互能力、保护逻辑透明性和接口标准化等方面的不足，指出其构建的关键技术。最后挖掘了继电保护数字孪生的潜在应用价值，预期能为后续数字孪生技术在继电保护领域的进一步研究和应用提供一定的参考。