摘要:新能源短路电流呈现幅值受限的非工频特征，导致差动保护的动作性能下降。在分析新能源电源与传统同步发电机故障特性的基础上，提出基于时频特性相似度的新能源场站T接型送出线路高速保护原理。该方法首先利用压缩感知压缩高频率采样信号，传输低频率压缩信号，降低保护通信量。然后利用小波变换提取故障电流的时频特征，利用主成分分析法(principal component analysis, PCA)剔除时频特征的冗余信息，得到时频特征矩阵。最后利用堪培拉距离衡量时频特征矩阵相似度，提出基于时频特性相似度的高速保护原理。所提保护理论上可以在故障5 ms内可靠识别区内外故障，具有较强的耐受故障电阻和系统噪声的能力，并且适用于新能源弱出力的场景。硬件在环实验结果和现场录波数据验证了所提保护的有效性。

摘要:干式变压器绕组发生轻微匝间短路时，相电压、相电流等电气量变化甚微，不能作为表征匝间短路故障的敏感特征量，导致相应保护措施缺失，运行过程中设备烧毁事故时有发生。通过建立干式变压器“场-路”耦合仿真模型，利用实际试验和工程计算获取的状态参数，验证模型的准确性。通过建立和分析其绕组匝间短路故障数学模型，提取相电压、相电流不平衡度标幺值的差值，作为判断匝间短路故障的特征量。通过仿真分析不同工况下其绕组发生匝间短路故障时不同电气量的变化情况，论证了所提新故障特征量不仅能提前感知绕组匝间短路故障，而且能够克服固有的三相不对称及不平衡运行带来的影响，有效性、灵敏性兼顾，为实时监测干式变压器绕组匝间绝缘状态提供一种新方法。

摘要:针对偏远地区供电困难的问题，提出一种考虑电池寿命的混合储能微电网优化配置方法。首先，考虑到储能特性，构建了电池寿命模型和水轮机效率模型。基于用电习惯，建立了居民、商业、工业区域的需求响应模型。进而，以年投资成本和日运行成本最低为目标，建立微电网的双层优化配置模型，并通过线性化方法将原问题转化为混合整数线性规划问题。最后，使用基于需求度的Shapley值法对经济成本进行分摊，并分析电池寿命和负荷互补效应对系统经济性的影响。算例表明：所提方法能有效提高电池寿命，降低经济成本；基于需求度的Shapley值法相较于常规Shapley值法在分摊上更加合理；负荷的互补度与共建微电网节省的经济成本成正比。

摘要:为了保证油浸式变压器故障诊断精度的同时，提高诊断方法的收敛速度以及泛化能力，提出一种基于DBN-SSAELM的变压器故障诊断方法。首先，利用深度置信网络(deep belief networks, DBN)对油中溶解气体浓度比值数据进行特征提取。其次，利用具有较强学习能力的极限学习机(extreme learning machine, ELM)替换传统DBN分类模型中的Softmax分类器，深入分析特征值与故障类型之间的关联性，提高模型的收敛速度。然后，利用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化ELM模型的输入权值和隐藏层节点偏置，以提高模型诊断结果的准确率和稳定性。最后，选用准确率、查全率、查准率和收敛速度对优化前后的模型进行性能评估。最终实验结果表明：所提出的DBN-SSAELM变压器故障诊断方法，故障诊断准确率高、泛化能力强、稳定性好，平均准确率达到96.50%，适用于变压器故障诊断。

摘要:交流故障引发的电网换相换流器型高压直流输电在短时间内多次换相失败将导致直流闭锁，严重威胁故障后系统的安全稳定运行。提出了考虑直流闭锁过程的多直流功率支援和送端切机的紧急协同控制策略，以保障故障后系统的暂态稳定。首先，基于相轨迹首摆过程中斜率变化特性，定义了紧急控制投入判据，并推导出所需控制量与控制投入时刻、系统惯性等参数的解析表达式。其次，建立了可提供控制量与直流参与功率支援条数和送端切机台数的数学关系，并基于故障后稳定平衡点变化特性，确定了直流参与功率支援顺序以及送端切机顺序。最后，搭建了改进的IEEE 68节点交直流混联系统机电-电磁混合仿真模型，验证了所提策略的正确性和有效性。

摘要:地铁轨地绝缘损坏会导致过渡电阻降低，造成泄露地电流激增、地电位梯度升高等问题。首先，针对轨道局部绝缘损坏下沿轨过渡电阻呈连续分布的特性，提出并建立了轨地过渡电阻区段分布模型。然后引入列车快速牵引策略，构建了完整牵引周期的杂散地电流动态分布模型及地电位梯度模型，并基于分布参数理论将连续分布的电流等效为若干离散分布的点电流源。最后利用复镜像法求解格林函数的方法，计算分析全线动态杂散电流分布和动态地电位梯度分布。通过CDEGS软件对比验证了模型的准确性与优越性。算例结果表明，保持加速、减速区域较高的绝缘性能是降低直流牵引供电系统对附近地电位梯度影响以及减小土壤环境直流干扰的关键。

摘要:针对大量恒功率负荷接入直流微电网致使直流微电网失稳的问题，提出了一种基于虚拟直流机(VDCM)的直流微电网电压稳定控制策略。控制策略以储能双向DC/DC变流器为研究对象，基于直流电机原理，以电感电流为反馈量在传统下垂控制的基础上引入VDCM环节，增强系统阻尼，降低恒功率负荷对系统稳定性的影响。通过建立所提控制策略下的直流微电网小信号模型，利用阻抗匹配原则分析相关参数变化时系统的稳定性，并将其与传统的VDCM控制策略进行对比。最后，搭建仿真模型和硬件实验平台，验证所提控制策略的有效性。结果表明：所提控制策略使变流器具备了直流电机的惯量和阻尼特性，在提升系统稳定性的同时，也在一定程度上改善了系统动态响应性能，且其控制效果优于传统的VDCM控制策略。

摘要:为实现双馈风电系统的并网及暂态实时仿真，研究了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)与CPU协同仿真的多速率并行实时仿真方法。使用开关函数法对双馈风电系统中“背靠背”换流器建模并进行资源优化，基于PWM均值化原理完成不同步长系统之间的模型分割。利用FPGA运行速率高的优点，以200 ns的步长实现了“背靠背”换流器的小步长仿真。面向有源配电网实时仿真的需求，实现了FPGA与自主研发的实时仿真机(universal real-time experimental platform, UREP)的200 ns/50 并行协同仿真。通过与Simulink离线仿真结果对比，同时分析模型优化前后的FPGA资源消耗情况，验证了协同仿真的实时性与准确性，可为各类风电系统的并网及暂态研究提供技术参考。

摘要:“碳中和·碳达峰”目标的提出加快了我国碳排放权交易市场(简称“碳市场”)的建设与发展。对于光热电站而言，在电力市场与碳市场中制定合理竞价的策略对于保障其自身投资回报至关重要。为此，提出了一种计及碳排放权交易的光热电站市场竞价策略。首先，分析了光热电站在电力市场与碳市场中的交易流程与框架，以及参与多市场的博弈均衡性。其次，计及新能源出力不确定性，提出了光热电站参与电力市场与碳市场的双层鲁棒优化模型。其中上层为光热电站竞价决策模型，下层为电力市场与碳市场出清模型。然后，针对这一非线性、多目标、多层规划问题，基于KKT条件和博弈均衡分析，将双层模型转换为单层模型。并基于强对偶理论和二进制扩展方法对模型中的非线性项线性化，以实现模型高效求解。最后，以典型光热电站为例进行了数值仿真，验证了所提竞价策略的合理性与优越性。

摘要:针对直驱风场汇集线路故障难以识别的问题，提出了一种基于暂态高频能量的直驱风场汇集线路保护方法。首先，基于风机变流器控制系统与电气参数影响，结合元件在高频区段的暂态特性，建立由感性阻抗构成的风场汇集线路暂态高频模型。在此基础上，建立区内外故障下的暂态高频网络，根据不同故障场景与保护安装处暂态高频能量的匹配特性，构建基于暂态高频能量方向差异的保护判据。最后，在RT-LAB仿真平台验证了所提方法在各种故障情况下，均能正确识别区内外故障，故障识别不受同步误差影响，耐过渡电阻能力强。

摘要:垃圾焚烧电厂是处理固体废弃物的主要方式之一，并且越来越多的垃圾焚烧电厂具有热电联产模式，既可以在电力市场出售电能，又能为相邻区域供热。基于此，在考虑日前电力市场价格和固体废弃物来量不确定性的前提下，构建了垃圾焚烧热电联产电厂的两阶段鲁棒申报模型。该模型可以在最坏场景下保证垃圾焚烧热电联产电厂的预期收益最大化。为了对模型进行求解，引入Benders分解将该模型分解为易求解的主问题和子问题。最后，算例仿真结果表明，该模型可以帮助运营商制定经济合理的电能申报策略。并通过对比分析和敏感性分析验证了该模型的优越性与适用性。

摘要:变流器作为可再生能源发电并网的关键设备，在与交流电网互联时产生的系统振荡问题日益增多。阻抗模型是分析“变流器-电网”耦合系统稳定性的基础。首先基于αβ坐标系建立了特定工况下的并网系统阻抗数学模型；在此基础上，进一步建立全工况下的统一阻抗数学模型。由该阻抗模型可知，运行工况与控制器参数是影响系统阻抗特性的主要因素。通过Nyquist稳定判据量化分析两种影响因素对系统稳定性的影响。然后提出增大控制环参数Kpi以抑制系统在小干扰下的谐振，增强系统稳定性。最后，不同运行工况下的仿真与实验结果验证了所提出的全工况阻抗数学模型分析系统稳定性的准确性，同时也验证了稳定性提升方法的有效性。

摘要:三电平双有源混合全桥(hybrid three level full bridge, H-TLFB)DC-DC变换器在双重移相控制下存在回流功率和电流应力较大的问题，为此提出电流应力优化控制和回流功率优化控制两种优化控制策略。首先分析变换器4种工作模态，推导不同模态下电流应力、回流功率的表达式，通过对比求解全局内最小电流应力、最小回流功率对应最优移相比，并设计相应优化控制策略。然后基于相同传输功率段将两种优化控制策略进行对比分析，发现两种优化控制策略均可在全功率传输内对变换器进行优化。当1/2＜p＜2/3时，两种优化控制对电流应力的优化等效，当0＜p＜1/2时，两种优化控制对回流功率的优化等效。最后通过实验验证了理论分析的有效性和正确性。

摘要:固态变压器(solid state transformer, SST)能实现传统电力变压器的变压、隔离作用，还可实现灵活的电能调控作用，但不具备传统同步发电机的机械特性及同步运行机制。当分布式电源经SST接入电网时，由于其出力的随机性和波动性，将对上级电网造成冲击，导致电网电压/频率波动。提出一种基于虚拟同步发电机的SST交流端口控制策略。首先，建立模块化多电平型输入级和同步发电机等效模型，将虚拟同步发电机原理融入输入级控制策略，以提高SST并网端口的电能质量、惯性及阻尼特性，并使其具备参与电网调频、调压能力。其次，提出储能装置辅助调频控制，保障SST参与一次调频时低压系统负载功率消耗平衡。最后，确立了输出级虚拟同步发电机控制策略，以提高低压交流端口负荷功率响应特性，实现SST对上级电网的友好性。在Matlab/Simulink平台搭建仿真模型，验证了所提SST拓扑结构及其控制策略的正确性和有效性。

摘要:智能变电站不同建设时期各类录波厂家配置的双套录波通道名称命名习惯不同，导致故障录波文件相同通道不同设备命名不同。后期采用人工方式修改工作量大、所需时间长，且无法保证结果的正确性。针对此问题，提出一种基于增量学习优化的录波文件通道名称识别方法。首先，从故障录波配置文件中提取通道名称并进行文本预处理。其次，使用基于增量学习优化的Word2vec模型实现通道名称中文词向量的生成与在线学习。然后，采用余弦相似度和逆文本频率相结合的文本相似度匹配算法实现录波文件通道名称识别。最后，通过录波文件中提取的通道名称构成实验数据进行实验。算例结果表明，所提方法有效地提高了录波文件通道名称识别的自适应性和准确性。

摘要:首先分析了含高渗透率水电区域电网的孤网运行频率特性，指出水电残压造成变电站备自投动作时间长、正确动作率低的问题，提出了含高渗透率水电区域电网的快速同期并网功能的方案，并指出了增加频率变化率作为快速同期并网判据以及水电机组高频保护判据的必要性。提出了基于扩展卡尔曼滤波的快速频率及频率变化率计算方法，给出了电网基波频率快速跟踪算法流程。在此基础上，根据小水电孤网初期频率不能突变的特征，提出了改进的备自投及水电机组高频保护逻辑。通过PSCAD仿真验证了对含高渗透率水电区域电网的孤网运行频率特性分析的正确性，并在自主研发的备自投装置中实现并验证了所提算法。通过实际工程验证了所提备自投方案的有效性。所提备自投方案可显著降低含高渗透率水电区域电网的备自投时间，提升电网的供电可靠性。

摘要:电化学储能电站是新能源建设的重要环节，协调控制器是保证电化学储能电站安全可靠运行的关键二次设备。针对协调控制器开展动模试验的诸多难点，分析了协调控制器及其控制策略、电化学储能电站中电池管理系统(battery management system, BMS)与储能变流器(power conversion system, PCS)的特性以及协调控制器GOOSE数据交互等三方面问题。通过对BMS与PCS特性仿真方法的研究，提出了针对多个BMS与PCS的层级化建模技术。根据模型计算及数据交互要求，研发了实时仿真方法及GOOSE数据收发机制。在此基础上，搭建了实时仿真系统与协调控制器装置的闭环环境，制定试验方案并开展了完整的动模试验。模型的实时运行及动模试验的开展证明了针对协调控制器动模试验技术的可行性。

摘要:全控型绝缘栅双极晶体管(insulated gated bipolar transistor, IGBT)模块作为模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的核心功率器件，其失效机理研究和状态监测技术对保证MMC的运行可靠性具有重要意义。IGBT模块劣化引起的运行参数失真和内部结构异常将严重影响MMC的工作性能。目前IGBT模块状态监测综述较多，但缺乏对MMC中IGBT模块状态监测的相关总结。首先分析了MMC的结构特性与工作原理。然后根据焊接式和压接式两种类型IGBT的失效机理，总结了IGBT模块的状态监测技术，并补充了MMC子模块中IGBT模块的状态监测方法并进行分析。最后针对目前研究中存在的不足，结合当下的研究现状，展望了未来柔性直流输电系统中IGBT模块状态监测与评估的研究方向。