摘要:直流汇集送出系统具有效率高、体积小和无需无功补偿等优点，是未来远海风电场汇集送出的发展趋势。然而，相较于陆上架空线，送出海缆分布电容明显，区外故障时，长海缆分布电容电流使得线路两侧电流具有较大的差异，从而易导致基于暂态量的传统纵联保护误动作。针对该问题，提出基于故障分量时频突变特征的纵联保护原理。通过分析直流送出线路、换流器的暂态电流频率特征，考虑区内外故障时两侧暂态故障电流的频段差异，选择合适的保护应用频段。利用小波变换对故障电流进行时频变换，通过Wasserstein距离构造区内外故障识别判据，解决了区外金属或低阻故障时基于暂态时域量的纵联保护误动作问题。在半实物仿真平台(real-time digital simulation, RTDS)中搭建海上风电直流汇集送出系统模型，对所提保护方案进行仿真验证。仿真结果表明，所提保护方法能够可靠识别区内外故障，保护动作时间小于5 ms，耐受过渡电阻达300Ω，抗噪声能力达20 dB。

摘要:针对大量分布式电源(distributed generation, DG)接入配电网对传统保护带来的新挑战，提出了一种基于负序量排序与5G通信相结合的配电网有界面保护原理。为实现保护范围的有界及灵活配置，并应对极端工况下的主判据失效问题，设计了一种免整定的实测-补偿电压幅值比较判据。在信息交互方面，结合配电网通信特点，提出了带时标的5G通信方式，进一步降低了所提保护对同步通信的要求。仿真结果表明，对于带不可测分支的线路，所提判据均可成功应用，并且不依赖于数据同步通信。相较于传统三段式电流保护，保护新方案能够大大提升配电网的故障切除速度，保证故障极限响应时间均在90 ms以内。在数十欧姆的相间弧光过渡电阻和接地电阻的情形下，该方案仍能具有良好的故障辨识能力。相比于幅值差动保护，所提保护具有对不可测分支更强的适应性和动作稳定性。

摘要:为充分挖掘多种备用资源的调节潜力，针对综合能源系统同时参与电能量与备用市场时的优化调度问题进行了研究。考虑同一区域内能源和负荷的相关特性以及系统的运行风险，建立综合能源系统的日前调度随机优化模型。首先，采用基于Cholesky分解的拉丁超立方采样技术生成符合综合能源系统中源荷相关性的风-光-荷样本矩阵。其次，采用近邻传播(affinity propagation, AP)聚类算法生成典型场景。然后，以日前调度成本、备用资源调整期望成本及条件风险价值构成的调度总成本最低为目标，构建综合能源系统随机优化调度模型。最后，建立综合能源系统仿真模型，验证所提方法能够刻画综合系统内部的源荷相关性，并实现系统运行经济性和安全性的平衡。

摘要:在电力系统暂态稳定评估(transient stability assessment, TSA)问题中，普通机器学习算法数据挖掘能力的有限性阻碍了TSA模型评估精度的进一步提高。针对此问题，以电力系统数据的不同失稳模式为切入点，提出了基于失稳模式自适应捕捉的TSA方法，构建了由多个子评估模型和一个失稳模式判别模型组成的自适应判稳组合模型。首先，根据失稳模式的不同对原始数据集进行分类，分别训练多个针对不同失稳模式的子评估模型。然后，利用失稳模式判别模型输出的权重值对子评估模型进行集成，自适应完成对输入数据失稳模式的捕捉。最后，在IEEE39节点系统和华东电网系统中进行测试验证。仿真结果表明，所提方法在降低不稳定样本漏报率的同时进一步提高了模型评估精度，验证了该方法的有效性。

摘要:在中压电力线通信中，针对复杂电器元件的种类、数量不断变化等因素导致线路阻抗不匹配而影响通信质量的问题，提出了一种中压电力线载波通信自适应阻抗匹配方法。首先，建立了中压阻抗匹配系统模型，在该模型的基础上提出了一种π型自适应阻抗匹配电路。然后，根据该电路设计了符合阻抗共轭匹配原理的目标函数，通过PID搜索算法(PID-based search algorithm, PSA)寻找最优元件参数，实现目标函数最优。最后，在此模型基础上仿真分析了PSA算法、粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)和遗传算法(genetic algorithm, GA)的优劣性。结果表明，PSA算法在收敛速度和寻优精度方面优于PSO和GA算法，能够有效实现阻抗匹配进而改善载波通信质量，为中压电力线通信进一步研究提供了可行性方案。

摘要:光伏和电动汽车的大量接入给配电网电压控制带来了严峻挑战。为此，提出了一种多时间尺度协同的配电网分层深度强化学习电压控制策略。首先，考虑电动汽车用户需求响应特性，在日前协同调度分组投切电容器制定分时电价引导用户改变充电行为实现有序充电。其次，在日内构建具有双层结构的深度强化学习策略，上层以长时间尺度通过电价调整引导用户响应实时价格激励以调节电动汽车充电功率，下层以短时间尺度对光伏逆变器和无功补偿装置进行控制，通过双层策略实现对具有不同时间响应特性资源的实时协同调控以降低系统电压偏差。最后，通过对改进的IEEE 33节点系统进行算例分析验证了所提策略的有效性。

摘要:高比例新能源的接入使新型电力系统的净功率波动以及低惯量特性不断增强，给系统频率调节与稳定带来更大挑战。针对日益提升的调频需求，提出一种电网储能死区优化调频控制策略。首先，构建了含储能调频死区的电网频率响应模型，分析了随着新能源渗透率的提升系统频率的变化特性，并阐述了传统死区的不足之处。其次，提出一种基于调频阶段分区的死区优化设置方法，根据频率当前变化状态，设定不同的死区响应模式。基于描述函数法定量分析了死区非线性环节对系统稳定性的影响，给出了考虑死区影响的储能调频下垂系数的稳定边界。此外，提出了储能参与调频的容量配置方法。最后，搭建含新能源场站的区域电力系统模型，对比了不同死区设定下的系统调频动态特性。结果表明，所提新型死区设定方法可以有效改善电网的频率质量，减轻系统的调频负担，且所提死区设定方法不会增加储能的容量配置需求，具有一定的经济实用价值。

摘要:大量分布式电源的接入使配电网的结构与控制方式发生改变。针对分布式电源间歇性和波动性引起的电压越限问题，通过调节系统中无功潮流与有功潮流的分布来维持配电网的电压稳定。提出了一种基于反事实多智能体策略梯度(counterfactual multi-agent policy gradients, COMA)算法的配电网电压协同优化方法，通过反事实基线解决了多智能体强化学习中的“信度分配”问题，实现有功出力设备和无功补偿设备的联合优化调度。智能体通过局部观测值选定动作，减轻系统的通信压力，且不依赖精确的潮流模型，以实现配电网的实时优化控制。通过改进的IEEE33节点系统和141节点系统验证了所提算法的可行性与有效性。并与经典算法的控制效果进行比较，进一步证明所提算法在配电网电压优化控制方面的性能优势。

摘要:针对电氢混合储能系统在平抑直流微网中功率波动时面临的功率分配问题，提出了一种基于级联式模糊控制的电氢耦合直流微网能量管理策略。该策略中一次模糊控制器依据储氢罐储氢状态(state of hydrogen storage, SOH)与锂电池荷电状态(state of charge, SOC)求解出一次功率分配因子，对直流微网净功率进行一次分配；二次模糊控制器结合一次功率分配参考值与SOH对一次功率分配因子作出校正。此外，为使氢储能系统中具有非线性工作特性的电流控制型装置(电解槽、燃料电池)能够对能量管理系统作出高效响应，采用插值法将功率分配参考值转换为电流参考值。通过Matlab/Simulink仿真结果证明，所提能量管理策略有效缩小了氢储能系统在非合理区间的功率波动范围并提高了氢储能系统中装置的响应精度与速度。

摘要:随着大容量远距离高压直流输电工程的建设和大规模可再生能源的接入，电力系统的频率安全面临严峻挑战。为了对频率安全进行快速准确的在线评估，提出一种基于度量学习与生成对抗网络技术的数据驱动频率安全评估模型。首先，选取关键频率安全指标作为模型输出，并构建输入特征集。然后，使用改进的基于Wasserstein距离度量的生成对抗网络(Wasserstein generative adversarial network, WGAN)学习电力系统历史运行场景分布信息，生成覆盖系统典型运行方式的运行场景以构建训练样本集。计及电力系统复杂运行方式下单个机器学习模型对频率安全评估的不适用性，基于核回归度量学习(metric learning for kernel regression, MLKR)算法构建由多个子模型构成的频率安全组合评估模型。最后使用简化的山东电网算例，验证了所提方法的有效性。

摘要:高比例可再生能源接入电网给电力系统调峰经济性运行带来巨大的压力。为此，提出一种计及需求响应的源荷储联合调峰分层优化运行模型，优化电力系统调峰的经济性运行。首先，以需求响应的净负荷优化曲线与新能源发电预测曲线拟合程度为上层目标函数，以各机组联合调峰运行总成本最小作为下层目标函数。其次，考虑影响系统运行安全与调峰相关的约束条件，以供给某区域电源系统为例，对比分析传统调峰与电源侧联合调峰方案，以及在负荷侧加入需求响应后的联合调峰的优化结果。最后通过仿真后的数据对比发现，电源侧联合调峰的成本比传统调峰的成本要少的多，加入需求响应后的联合调峰能实现风、光发电的完全消纳。所提出的联合调峰方案能够降低高比例可再生能源并网的弃风弃光率，提高系统运行的经济性。

摘要:电力电子化系统的快速发展导致电网中的谐波问题日益严重。为进一步提高有源电力滤波器(active power filter, APF)的补偿电流跟踪性能和滤波效果，提出一种基于金枪鱼群优化(tuna swarm optimization, TSO)算法的改进型分数阶快速终端滑模控制(improved fractional-order fast terminal sliding mode control, IFOFTSMC)策略。首先，搭建三相并联型APF的数学模型，并考虑其参数扰动。其次，提出一种改进的分数阶快速终端滑模控制策略，其中滑模面采用分数阶快速终端滑模与分数阶PI相结合，并进行了有限时间分析，趋近律采用指数趋近律和幂次趋近律相结合，同时以反双曲正弦函作为切换项。然后，利用TSO算法对所设计控制器的参数和阶次进行优化并获得最优解。最后，通过仿真验证了所提控制方法的有效性。此外，经与相关文献比较进一步证实了所提优化控制算法不仅可以获得最优控制参数和最优分数阶阶次，使系统在有限时间内到达稳定，还能使APF具有更好的电流跟踪性能、滤波效果和更强的鲁棒性。

摘要:新能源的强烈不确定性给多微网协同运行带来了可靠性和安全性的巨大挑战。为此，提出一种基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络和条件生成对抗网络(conditional generative adversarial networks, CGAN)的多微网数据驱动两阶段分布鲁棒协同优化调度模型。首先，为更准确地描述新能源的不确定性，该模型以LSTM-CGAN生成和K-means++聚类算法削减得到的场景集作为分布鲁棒优化集合的初始新能源场景。其中CGAN网络模型使用Wasserstein距离作为判别器损失函数，以新能源日前预测值作为生成对抗网络的条件变量，并采用LSTM构建生成器和判别器。其次，提出一种基于多能点对点交易贡献率的利益分配方法，以实现合作收益的公平分配。然后，为保护各主体隐私并提高求解效率，提出一种耦合可并行计算列与约束生成(column and constraint generation, C&CG)的交替方向乘子法(alternating direction multiplier method, ADMM)进行求解能量交易问题。算例结果表明，所提场景驱动方法生成的场景集能更准确、更有效地描述新能源的不确定性，能兼顾系统的鲁棒性、经济性和隐私性，并实现每个主体公平合理的利益分配。

摘要:随着新能源和电力电子设备的渗透率不断提高，引起新型电力系统惯量不足和稳定性下降等问题。以光储一体机并网系统为例，提出一种基于虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)的模型预测双环协同优化控制(model prediction double-loop co-optimisation, MPDC)策略。在功率外环方面，根据同步发电机转子频率特性，采用模型预测控制对不同阶段的VSG参考功率进行修正。在内环方面，选取有限集三矢量模型预测电流控制(finite control set-three vector-model predictive current control, FCS-TV-MPCC)实现准确跟踪外环输出参考电压。仿真与实验结果表明，所提控制策略能提高频率跟踪精度，且与传统控制方法相比，在负载发生突变情况下可减小系统频率超调，同时降低频率变化率，从而改善有功调频特性。

摘要:基于馈线-配变电压相关性计算及其扩展方法，是实现配电网线变关系诊断的有效手段。然而低压配网运行工况复杂，配变电压在部分时段异常波动，导致该类方法存在一定局限性。为此，在电压相关性方法上进行拓展，利用电压突变特征随潮流扩散机理，提出了基于电压一阶差分离群点关联分析的线变关系诊断方法。首先，基于电压相关性方法对配变进初筛，得到可信与异常配变集。其次，运用单变量时间序列流式方法开展电压一阶差分值离群点检测，并与变电站调压事件关联实现母线离群点标签化。随后，从可解释性、可感知性和可区分性3个维度对离群点进行评价，形成母线带权离群点序列。最后，提出了基于离群点匹配度的线变关系诊断方法，通过横纵向综合比较推荐异常配变所属馈线。实验结果表明，所提的线变关系诊断方法优于传统方法，可有效克服复杂工况的影响，显著提升诊断算法的性能。

摘要:针对配电网三相电压不平衡发生树-线故障难以准确判别故障相而引发山火的问题，提出了一种基于电压信号突变值和变化趋势相结合的选相方法。在传统三相电压平衡配电网单相接地故障选相理论基础上，搭建了10kV单相树-线故障试验平台。首先，在中性点不接地、消弧线圈接地欠补偿和过补偿3种情况下进行了多种树木、不同残余电流单相树-线故障试验研究。然后，根据树-线故障时零序电压和各相电压幅值变化特征，定义了故障时刻及故障相识别码，建立了某一相电压有效值的幅值增加最大则其滞后相为故障相的判据。通过故障时刻前后0.1s内的各相电压平均有效值改变大小对比及相应判据，将生成对应的识别码进行匹配，实现精确快速判别故障相。最后，通过试验验证该方法能够有效解决单相树-线故障相识别问题且不受电压不平衡影响，具有较好的工程应用价值。

摘要:在多故障场景下，考虑到故障抢修时间差异、分布式电源出力和负荷需求时变性对交直流配电网故障恢复策略的影响，提出了一种面向多故障场景的交直流配电网动态故障恢复策略。对含分布式储能系统的交直流配电网，首先采用分阶段孤岛划分策略以实现对失电区的紧急供电。随后，以故障恢复综合满意度指标的最大化为目标，综合考虑了交直流潮流约束、节点电压约束、支路载流量约束和电能约束等多重约束条件。同时，结合故障抢修的进度以及分布式电源出力、负荷需求等因素，确定最优的故障恢复策略。最后，通过对IEEE33节点系统改造的交直流配电网模型进行算例分析。结果表明，所提出的动态故障恢复策略有效解决了交直流配电网的故障问题。并能根据实时信息对故障恢复策略进行灵活调整，保证了交直流配电网运行的可靠性和安全性。