摘要:为解决抽水蓄能机组轴承磨损故障难以监测和识别的问题，提出一种结合声振数据的双模态神经网络机组轴承诊断模型。首先分析了抽水蓄能机组声振特性，融合相似软阈值对奇异值分解去噪方法进行改进，有效消除非接触式传感器固有噪声干扰。其次提出逆巴克频谱变换方法，并结合巴克频谱变换和格拉姆角和场变换等特征工程技术，提取机组轴承的声纹和振动特征图。通过融合相对位置编码的自注意力机制和深度可分离卷积，建立特征图传递网络。同时运用多头自注意力机制和双向长短期记忆网络搭建了时序数据传递网络，并以平行网格架构构建了机组轴承故障诊断模型。实验对比分析表明，所提方法具有较高的故障识别准确率，为抽水蓄能电站机组轴承监测问题提供了有效的解决途径。

摘要:配电网参数受天气条件和负载条件等因素影响会发生变化。由于传感装置安装有限、数据延时传输等因素，无法实时获得配电网准确参数，进而给传统故障定位方法的精度带来影响。针对以上问题，通过建立配电网数字孪生模型，基于配电网数字孪生模型的参数自修正技术，提出了一种定位模型随参数变化动态校正的配电网故障定位方法。同时，搭建了基于数字孪生服务器和实时数字仿真系统(real time digital system, RTDS)的数字孪生平台，实现了配电网实时的物理模型和数字孪生模型的同步运行。在算例仿真中，利用该数字孪生平台，验证了基于数字孪生技术的配电网故障定法方法。结果表明，该方法可在各类系统运行条件下实时修正配电网参数，显著提高配电网故障定位的速度和精度。

摘要:针对由于变压器故障样本不均衡和故障模型陷入局部最优而导致的分类准确率低的问题，提出了基于改进的合成少数类过采样技术和优化深度置信网络(deep belief network, DBN)的变压器故障诊断方法。首先采用聚类融合的K-means算法，通过分簇和匹配的方式筛选出不稳定的少数类样本用以改进中心点合成少数类过采样技术(center point synthetic minority oversampling technique, CP-SMOTE)算法，并对少数类样本进行扩增，解决了变压器故障数据分布不均衡的问题。其次，通过加入随机逆向学习和自适应惯性权重技术对猎食者优化算法进行改进，并用改进后的算法对DBN的内部参数进行优化调整，提高了模型精度。最后，将不同数据预处理情况下以及不同数据规模下的变压器故障模型进行仿真对比。结果表明，经过数据预处理和模型优化后的变压器故障识别准确率能够提高到98%，有效地解决了故障数据不平衡导致的分类精度低的问题。

摘要:统的能量路由器能量管理策略未考虑多台设备之间的柔性互联关系，且在港口应用中港机负荷的冲击性和新能源发电的波动性，使区域电网的可靠供电和经济运行面临挑战。为此，基于模糊逻辑控制提出了一种适用于集群式岸电能量路由器的供能精细化就地管控策略。该方法考虑了互联岸电能量路由器之间输出功率的耦合影响，并依据并网模式下可能的功率流向制定了保证电力用户经济效益的模糊控制规则，使储能输出电流根据电池荷电状态(state of charge, SOC)、电网电价以及各台岸电能量路由器净输出功率的变化进行动态调整。该方法计及了互联系统间的协同作用，构建了互联系统间各端口传输功率关系，有利于分布式能源跨台区协同消纳，且不需要上层调度控制，减少了对通信的依赖。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。

摘要:负载功率精确均分和母线电压稳定是直流微电网的主要控制目标，但传统下垂控制会引起电流分配精度低和母线电压偏差大。针对此问题，提出一种基于线路电阻观测值的改进下垂控制策略。线路电阻不匹配是导致各变换器输出电流不均分的主要原因。首先使用递推最小二乘法对线路电阻进行估计，利用估计得到的线路电阻值调整下垂系数。再进一步考虑到每个变换器的额定功率各不相同，根据变换器的额定功率调整下垂系数，实现各变换器输出电流按其额定功率比例分配。最后在Matlab/Simulink平台搭建孤岛直流微电网模型，对3种不同下垂系数进行仿真，并在恒定负载、变负载、变换器退出运行3种工况下，验证了所提下垂控制在功率均分和稳压方面的有效性和可行性。

摘要:针对以电定热和以热定电运行策略能量冗余以及混合热电运行策略能源不足的特性，在热电负荷平衡运行策略的基础上，提出了改进的热电负荷平衡运行策略。以北方某酒店为研究对象，并以最大化能源利用率为目标对系统的装机容量进行了优化，同时提出了能源综合指数，研究了在5种运行策略下购买能量和冗余能量对系统性能的影响。然后分析了在不同运行策略下系统的供需匹配特性和改进的热电负荷平衡策略下系统的能量平衡关系。最后，通过算例探究了改进的热电负荷平衡策略对提高系统经济性的作用，并经过对比分析验证了研究的合理性与有效性。研究结果表明，与其他4种运行策略相比，改进的热电负荷平衡运行策略下系统的能源利用率分别提高了4.3%、4.38%、4.75%、4.73%；能源综合指数分别降低了6.58%、5.96%、2.23%、3.45%；系统的年总成本分别降低了11.65%、2.74%、1.64%、0.74%。其中，改进的热电负荷平衡策略下系统的供需匹配性能最优(为0.9382)。

摘要:随着分布式电源和非线性负荷的投运规模不断增加，电网谐波污染愈加严重和复杂，有必要对各馈线谐波电流进行监测。但基于经济性考虑，对变电站所有馈线均进行谐波电流监测并不可行。针对上述问题，提出了基于多源数据的馈线谐波频谱估计方法。该方法基于电网现有电能质量监测系统、调度系统、营销业务应用系统等多源数据，只需对母线谐波电压和进线谐波电流开展监测，即可估计出变电站所有馈线的谐波电流情况。首先，根据馈线谐波电流的相量运算关系和功率关系构建馈线谐波频谱估计的目标函数。其次，基于多源数据利用改进粒子群算法求解目标函数，进而得到各馈线的各次谐波电流含有率及馈线谐波电流间的相角差，实现了各馈线谐波电流频谱的估计。最后，通过仿真算例和实测算例验证了方法的可行性。算例表明该方法仅需在变电站母线处安装一台电能质量监测终端，结合现有业务系统的基本电气数据等信息，可实现馈线谐波频谱的估计，有助于节约变电站监测装置的配置成本。

摘要:随着高比例新能源并网成为发展趋势，新能源并网系统谐振成为影响新型电力系统安全稳定的潜在因素。由于风光资源在时间尺度上存在互补特性，可以通过调整逆变器并网特性实现系统阻尼的分时互济。针对逆变器阻抗适配支路的参数设计问题，提出阻尼系数的优化设计方法。首先，推导了阻尼互济控制逆变器的输出阻抗表达式，结合阻抗的幅值和相位分析阻尼系数对输出阻抗的影响，提出阻尼系数的初选设计方法。随后，从系统稳定性角度分析电网阻抗与阻尼系数之间的关系，为阻尼系数的优化提供了依据。为解决固定阻尼给控制带来的限制问题，提出了一种阻尼系数自适应的阻尼互济控制，使得控制更加灵活有效。最后，通过仿真和实验验证了阻抗适配支路参数设计方法的准确性以及阻尼系数自适应算法的有效性。

摘要:光伏发电在能源结构中的重要性不断凸显，而提高光伏发电量预测的准确性成为当前研究的关键问题。针对中长期光伏发电量预测问题，提出一个综合利用气候预测数据的中长期光伏发电量预测方法。首先，在基于气候预测数据的发电量预测框架中，根据气候预测数据特点和预测周期划分多重子模型以充分利用气候预测数据信息。其次，在进行数据预处理后，通过对气候特征衍生与交叉、特征筛选和选择，充分挖掘气候特征的高价值信息。然后，采取一种两重多阶段超参数寻优策略，对极端梯度增强(extreme gradient boosting, XGBoost)超参数进行调整以优化预测模型。最后，在真实光伏发电量数据上，以MAPE为标准评估预测水平，验证所提中长期光伏发电量预测方法的有效性。相关实验结果表明该方法可以有效提高光伏发电量预测精度。

摘要:柔性直流电网在直流侧发生短路故障后，故障电流迅速达到较大峰值，严重时会危及整个系统电气设备的安全运行。为了在故障发生后的短时间内限制故障电流影响，提出一种不利用附加装置的电流抑制策略。首先，分析了直流电网结构与故障初期电流上升规律。然后，根据所得规律提出一种包含两个环节的电流复合抑制策略，给出电流抑制参数选取的原则，并分析了抑制策略下短路电流的发展规律。最后，在PSCAD/EMTDC平台搭建四端柔性直流电网模型进行仿真验证。结果表明，所提电流抑制策略可以有效减小直流线路过流倍数，降低换流器闭锁的概率，且故障切除后恢复阶段电流平衡度更好。

摘要:随着低压分布式光伏的高比例接入，传统的户变关系辨识方法利用电压与功率特征进行判断，受光伏出力影响较大。针对分布式光伏大规模接入下低压配电网的电气特征，提出了一种基于数据驱动的低压配电网户变关系辨识方法。首先，基于改进模糊C均值(fuzzy C-means, FCM)聚类算法，利用电压相关性对用户进行初步聚类划分。其次，在初步聚类的基础上，利用最小互信息算法排除光伏出力的影响，建立配变与用户的连接关系识别模型并用回归分析的思想求解，实现对户变关系的精确辨识。最后，通过对某地实际数据进行算例分析，验证了基于改进FCM和最小互信息算法的户变关系辨识方法在大规模光伏接入场景下的有效性。实验表明，该方法相比传统的电压和功率特征判别方法具有更高的准确率。

摘要:为提升综合能源系统的环境效益与经济效益，促进可再生能源消纳并平抑系统波动，提出考虑垃圾焚烧烟气处理与电转甲醇的综合能源系统优化调度模型。首先，在垃圾焚烧电厂中，将脱硫、脱硝、碳捕集和烟气储存装置一同构成烟气处理系统，减少环境污染的同时实现垃圾焚烧发电与烟气处理环节时间上的解耦。其次，构建烟气处理系统-电转甲醇-甲醇燃料电池协同运行框架，碳捕集所得CO2作为电转甲醇原料，生成的甲醇可直接获得商品收益，亦可通过甲醇燃料电池维持系统供电稳定性。最后，提出奖惩差异型阶梯碳交易机制以约束系统碳排放，建立以系统运行净成本最小为目标的优化调度模型。算例结果表明，该模型具备“削峰填谷”效用并能有效促进系统绿色、经济运行。

摘要:随着风电并网比例的逐年提高，电力系统对风电功率预测的准确性和稳定性提出了更高要求。对于同一风电场而言，为了避免不同特征选择方法所选择的风电场特征子集不同，从因果关系的角度出发，提出了一种基于因果正则化极限学习机(causal regularized extreme learning machine, CRELM)的风电功率短期预测方法。首先将极限学习机(extreme learning machine, ELM)建模为结构因果模型(structural causal model, SCM)，在此基础上计算隐藏层神经元与输出层神经元之间的平均因果效应向量。然后将该平均因果效应向量与输出层权重相结合构成因果正则化项，在最小化训练误差的同时最大化网络的因果关系，以进一步提升模型的预测准确性和预测稳定性。最后，以国内蒙西某风电场数据为例，与采用特征选择或不采用特征选择的预测模型相对比，验证了所提方法的有效性和适用性。

摘要:当电网受到大扰动导致电压骤降时，双馈风机需配合硬件改造措施以实现机组的低电压穿越。针对双馈风机采用定子侧串联阻抗的低电压穿越策略中存在的阻值整定问题，首先推导了双馈风机的转子暂态电流和开路电动势表达式，再以故障期间换流器的运行限制分析其有功无功耦合特性，最后结合上述分析提出了一种基于无功最优定子侧串阻抗的阻值优化方法。通过转子暂态电流约束和转子开路电动势约束确定阻抗选取范围，以暂态期间最大无功出力为目标，优选串联的阻抗值。仿真结果表明，所提方法优选出的阻抗值不仅能够有效抑制双馈风机所受到的暂态冲击，还能保证机组在故障期间提供无功功率，为电网电压提供支撑，提升机组故障运行能力。

摘要:针对光伏发电系统中光伏电池板集成汇流的需求，提出了一种可拓展双输入高增益DC/DC变换器。该变换器采用了一种新型拓扑结构，可在实现输入输出电压高增益变换的同时降低了开关器件的电压应力。此外，所提变换器还具有可拓展性，可以根据不同的光伏电池板数量和输出电压要求对端口进行扩展，从而降低系统的复杂性和成本。首先详细介绍了所提变换器的拓扑结构，并推导出变换器在不同工作模态下的运行原理。然后，对该变换器的增益特性、开关器件的电压和电流应力、关键器件的参数选择和损耗计算等方面进行了深入的理论分析。最后，搭建了一台输出功率为1 kW的实验样机，并进行了实验测试。实验结果验证了所提变换器理论分析的正确性和可行性。

摘要:柔性消弧过程中实现故障选线、过渡电阻测量与故障性质判定对现有配电网单相接地故障检测具有重要意义。针对配电网三相对地参数不对称的柔性接地系统，首先分析不平衡零序电压对消弧效果的影响，提出柔性消弧全补偿电流的计算方法。然后分析正常运行状态下和单相接地故障状态下注入电流和母线零序电压之间的约束关系。结果表明：无论系统处于何种状态，均可通过改变注入电流来柔性调控母线零序电压，进而调控各线路零序电流。并根据柔性调控零序电压前后各线路零序电流的变化规律，提出一种可实现故障选线、过渡电阻测量和故障性质判定的故障检测方法。Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性和准确性。

摘要:作为光伏发电系统的重要组成，MPPT变换器能够实现光伏电池最大功率点跟踪(maximum power point tracing, MPPT)控制。但在环境通风不畅和冷却装置失效等突发性散热故障情况下，变换器极易发生过热停机保护，导致光伏电池无法输出功率，严重影响光伏发电的可靠性与经济性。为此，以一个300 W级MPPT变换器为对象，对其功率器件温升特性进行了试验分析。随后，结合传统MPPT算法和主动热管理策略，提出了一种突发散热故障时的光伏MPPT变换器控制方法。通过对器件驱动信号占空比的动态限制和开关频率的分级调节，所提方法能够主动调整器件工作损耗，进而充分挖掘变换器输出功率。相关实验表明，所提方法可最大程度保留变换器散热故障时的光伏出力，并减少散热故障修复前的光伏发电经济损失。根据实验结果，构建了所提方法性能评价指标，并分析了方法性能的影响因素。

摘要:针对模块化多电平统一电能质量调节器(modular multilevel unified power quality conditioner, MMC- UPQC)六桥臂结构下的单相桥臂故障问题，提出了一种五桥臂拓扑，这种新型拓扑可实现故障情况下的电能质量补偿。首先，对MMC-UPQC串并联侧的数学模型进行分析，提出了一种复合模型预测控制(hybrid model predictive control, H-MPC)，所提控制方法结合了有限集模型预测控制(finite-control-set model predictive control, FCS-MPC)以及快速模型预测控制(fast model predictive control, F-MPC)。然后，通过构建两侧独立的价值函数减少了控制方法的计算量，同时也实现了五桥臂解耦控制。最后，相比传统线性(例如PI)和非线性(例如无源控制passivity-based control, PBC)的控制策略，所提复合模型预测控制在电压补偿、负序电压抑制以及谐波电流补偿等方面具有一定优势，并在一定程度上避免了复杂的参数整定及坐标变化环节。仿真实验结果证明了所提控制方法的可行性和优越性。