摘要:针对电池储能系统(battery energy storage system, BESS)进行光伏波动平抑时寿命损耗高及荷电状态(state of charge, SOC)一致性差的问题，提出了光伏波动平抑下改进K-means的BESS动态分组控制策略。首先，采用最小-最大调度方法获取光伏并网指令。其次，设计了改进侏儒猫鼬优化算法(improved dwarf mongoose optimizer, IDMO)，并利用它对传统K-means聚类算法进行改进，加快了聚类速度。接着，制定了电池单元动态分组原则，并根据电池单元SOC利用改进K-means将其分为3个电池组。然后，设计了基于充放电函数的电池单元SOC一致性功率分配方法，并据此提出BESS双层功率分配策略，上层确定电池组充放电顺序及指令，下层计算电池单元充放电指令。对所提策略进行仿真验证，结果表明，所设计的IDMO具有更高的寻优精度及更快的寻优速度。所提BESS平抑光伏波动策略在有效平抑波动的同时，降低了BESS运行寿命损耗并提高了电池单元SOC的均衡性。

摘要:传统虚拟同步发电机的频率控制为有差控制，且虚拟惯量的引入使得虚拟同步发电机呈现二阶振荡特性，导致孤岛微电网多虚拟同步发电机并联系统在受到负荷扰动时面临频率偏移和有功超调的问题。针对此，提出了一种多虚拟同步发电机频率无差协调控制方法。该方法包含了兼具有功精确分配的频率无差调节控制和阻尼改进控制两部分，通过利用母线频率全局一致的“通信”效果，以分散式的形式协调系统内各台虚拟同步发电机，可主动消除微电网频率稳态偏差且实现各台虚拟同步发电机按照容量承担负荷有功功率，并抑制系统的有功超调。最后，通过仿真和实验验证了所提控制方法的有效性。

摘要:针对使用支持向量机(support vector machine, SVM)对变压器进行故障诊断时有效特征提取困难、模型参数难以选择的问题，提出一种基于特征提取与INGO-SVM的变压器故障诊断方法。首先，使用核主成分分析(kernel principal component analysis, KPCA)方法对构建的21维待选特征进行特征融合和低维敏感特征提取。其次，使用佳点集、随机反向学习和维度交叉学习等策略对北方苍鹰优化算法(northern goshawk optimization, NGO)进行改进。通过2个典型测试对改进北方苍鹰优化算法(improved northern goshawk optimization, INGO)进行性能测试，验证了INGO算法的优越性。然后，基于KPCA提取的低维敏感特征，使用INGO对SVM的参数进行组合寻优，建立基于KPCA特征提取与INGO-SVM的变压器故障诊断模型。最后，对不同变压器故障诊断模型进行实例仿真对比实验。结果表明：所提方法故障诊断精度高、稳定性好，更适用于变压器的故障诊断。

摘要:为应对大规模电动汽车无序充电引起的配电网运行损耗增加问题，提出一种分区域动态电价机制引导的电动汽车(electric vehicle, EV)充电优化策略。该动态电价机制是根据不同区域内的负荷特点建立不同的动态电价，从而优化对应区域的EV充电。其中商业区建立计及充电站充电总功率的动态电价模型，居民区和办公区采用计及风光出力的动态电价模型。同时，提出充电效益系数模型以提升在居民区和办公区用户的充电时间满意度。最后，在IEEE33节点系统上进行仿真验证。结果表明，所提出的基于分区域动态电价机制的EV充电优化策略能够在保证车主利益的同时，降低网损、提高配网电压质量、促进风光消纳以及提升配网的经济性。

摘要:针对车载双重化脉宽调制(pulse width modulation, PWM)整流器控制性能易受到模型不确定性和列车运行条件(输入电压、功率等级、电路参数等)变化影响的问题，提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)和模型预测直接功率控制(model predictive direct power control, MPDPC)的双闭环控制算法。其中，外环基于自抗扰控制理论，构建了基于误差驱动的ADRC(error-based ADRC, EADRC)控制器调节直流侧电压；内环结合基于内模原理的功率补偿方案使用两步MPDPC算法实现电流信号的控制。仿真和实验将所提自抗扰模型预测直接功率控制(ADRC-MPDPC)算法与传统基于比例积分的直接功率控制(proportional integral-based direct power control, PI-DPC)算法和PI-MPDPC方法进行对比，结果表明所提策略在系统启动、负载变化及工况切换等场景表现出更优的动态特性和鲁棒性能。

摘要:针对电压暂降特征信号在谐波、噪声环境下的准确提取问题，提出了一种基于迭代辛几何模态分解-差值希尔伯特变换(iteration symplectic geometry mode decomposition-difference Hilbert transform, ISGMD-DHT)的提取方法。首先，基于哈密顿矩阵与辛QR分解构造重构轨迹矩阵，结合辛几何相似变换得到初始辛几何分量。其次，根据相似度准则拟合初始辛几何分量并计算残余分量，再根据残余分量构造轨迹矩阵。然后，重复上述操作直至满足迭代终止条件获得最终相互独立的辛几何分量。最后，通过差值希尔伯特变换提取暂降特征量。仿真和实测数据的分析结果表明，该方法能在严重噪声、谐波扰动情况下准确提取暂降特征量。

摘要:随着新型电力系统的发展，并网变换器已成为能量传输的关键设备。模型预测控制的虚拟同步机参数鲁棒性较低，当并网参数失配时，输出电流纹波增大，同步机功率支撑下降。针对此问题，提出一种改进的虚拟同步无模型参数鲁棒预测控制方法。首先，该方法采用四阶Runge-kutta优化超局部无模型得到虚拟同步机参数增强鲁棒模型。然后，采用Lagrange插值法求解模型中K参数，通过前4个时刻的采样值预测下一时刻的输出。同时设计虚拟惯量无模型自适应预测算法，实现了惯量动态需求响应。最后，经过价值函数寻优比较得到虚拟同步机的优化电压矢量，实现参数鲁棒增强控制。实验结果表明，所提出的控制策略在参数失配情况下功率支撑能力稳定，频率波动时虚拟惯量能够动态响应，具有良好的稳态和动态响应性能。

摘要:针对传统故障序分量选相元件在逆变型风电接入系统中可靠性较低的问题，提出了一种改进的故障序分量选相方法。首先，分析在最新风电场低电压穿越策略下，风电侧的故障序阻抗特性及传统故障序分量选相元件的适应性。然后，利用负正序、负零序阻抗相位差等效正负序、零负序电流分支系数相位差，以补偿传统序分量选相判据的相角误差。最后，采用补偿后的故障序电流相位差作为选相判据，实现了故障相的判别。同时通过调整零负序选相分区，使其具有较好的耐过渡电阻能力。仿真实验表明，在不同故障类型、故障位置和过渡电阻下改进选相方法均能可靠地选出故障相。

摘要:随着分布式资源接入技术和可交易能源市场的快速发展，海量异构多能产消者电热能源共享和源荷强不确定性给联盟能量管理带来极大挑战。基于此，提出一种基于核仁聚类估计和数据驱动分布鲁棒优化的海量异构多能产消者联盟能量管理策略。该方法以联盟及个体在多重不确定性影响下的社会福利最大为目标，建立了考虑电热网络动态差异性的海量产消者能量管理模型，以解决联盟能量管理可扩展性、公平性和隐私性难以兼顾的问题。另外，考虑到核仁计算的复杂度和源荷不确定性的不利影响，分别提出了基于高斯混合聚类的核仁估计方法和基于数据驱动Wasserstein距离的分布鲁棒优化模型，实现了模型求解速度与精度的均衡。算例结果表明，所提方法有效提升了产消者联盟在多重不确定性影响下的社会福利，实现了联盟能量管理可扩展性、公平性和隐私性的均衡，促进了更多的产消者参与本地能源点对点(peer-to-peer, P2P)交易。

摘要:为解决交流微网DC-AC变换器受到外界扰动影响而导致控制效果不佳以及直流母线电压振荡现象的问题，设计了一种动态级联自抗扰稳压控制策略。首先，在初始状态观测器的基础上引入了新的观测器，形成级联观测器线性自抗扰控制结构，并且设计动态调节因子对观测器增益参数进行在线优化调节。其次，在扰动观测器的基础上给出动态因子的优化整定范围，并根据跟踪性能和抗扰性能的频率特性曲线对系统的抗扰性和稳定性进行了理论分析，说明了观测参数与控制参数对系统综合性能的影响，并得到最优参数的整定范围。最后，在Matlab/Simulink仿真平台中搭建交流微网的数字仿真实验模型，并设计多种仿真工况，将所提控制策略与其他控制策略进行对比验证。证明了所设计的控制策略的正确性和优异性，说明了所提控制策略具备较好的电压振荡抑制能力，提高了电压稳定性。

摘要:虚拟电厂(virtual power plant, VPP)可以聚合多元异构分布式能源(distributed energy resource, DER)灵活参与电力市场，但受市场多元主体投标行为不确定性的影响，VPP在日前电力市场面临着潜在的投标需求流标风险。为解决多元竞争电力市场中电价电量不确定性影响下VPP的优化申报问题，提出一种VPP灵活分段投标策略。首先，基于分布式能源运行特性构建了虚拟电厂聚合可调节能力评估方法，在考虑电力平衡需求的基础上，提出按可调节能力划分区间的VPP灵活分段投标策略。然后，构建了虚拟电厂参与日前电力现货市场投标的主从博弈模型，以实现VPP收益及社会效益的最大化。最后，采用强对偶理论和大M法将该均衡约束规划问题(equilibrium problems with equilibrium constraints, EPEC)转化为混合整数线性规划问题(mixed integer linear program, MILP)求解。算例结果表明，VPP采用灵活分段投标策略参与日前电力市场，可以充分利用其可调节能力，保障其投标需求有效中标，有效提升了VPP收益及社会效益。

摘要:准确预测变压器油纸绝缘寿命对于保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。根据微观介电响应机制剖析界面极化与油纸绝缘老化的内在机理联系，并基于混合极化模型——一种在扩展德拜模型基础上引入界面极化支路的等效电路拓扑，探究界面电荷极化特性在油纸绝缘寿命预测中的应用。首先，分析温升过程中频谱特性变化背后蕴含的普适弛豫极化规律，基于混合极化模型重构回复电压极化谱。结合温度对主时间常数和模型参数的影响规律，提出一种单一温度测试下的油纸绝缘活化能计算方法，通过界面极化电容构建出频温平移因子。其次，剖析介质损耗因数随老化加深的变化规律，探究损耗峰偏移现象与界面极化弛豫时间的内在联系，凝练全新表征油纸绝缘聚合度含量的频域特征参量——界面极化支路极点。最后，联合界面极化支路极点、频温平移因子和损失累积动力学方程构建油纸绝缘寿命预测模型，并将不同运行年限变压器现场实测数据代入模型验证实效性，为油纸绝缘寿命预测提供了一种新思路。

摘要:针对实现DC-DC变换器之间的信息交互较为复杂的问题，提出了一种基于功率控制环扰动实现其能量信息一体化的方法。通过在DC-DC变换器的传统功率控制环中叠加二进制频移键控(binary frequency shift keying, 2FSK)信号作为扰动，将数据信息叠加到传统脉冲宽度调制(pulse-width modulation, PWM)信号中，使得该PWM信号同时包含数据信息，实现能量信息一体化。首先，给出基于2FSK的功率/数据双载波调制以及实时的滑动离散傅里叶变换(sliding discrete Fourier transform, SDFT)解调方案。然后，通过对Buck变换器的能量信息一体化模型进行小信号建模与分析可知，降低输入阻抗可提升通信的信噪比。最后搭建一个由两个Buck变换器并联的实验装置进行验证。实验结果表明在稳态和负载突变的工况下均可实现3 kb/s的稳定通信，验证了所提方法的可行性。该方法使得DC-DC变换器能同时进行功率变换和数据传输，提升数字化和智能化水平。

摘要:针对大规模电动汽车(electrical vehicle, EV)接入微电网造成的负荷压力，提出一种考虑充放储一体站(charging-discharging-storage integrated station, CDSIS)与EV互动的主从博弈优化调度策略。首先，通过建立CDSIS模型，并针对CDSIS多场景进行分段设置。其次，建立动态路网模型并结合EV出行特性，预测城市区域路网约束下的EV充电负荷时空分布。并根据预测结果建立EV及CDSIS多目标主从博弈优化调度模型，对EV用户、CDSIS收益进行多目标协调。最后，以某城市主城区域部分交通路网结合IEEE33节点配电系统进行仿真，分析电价与CDSIS储能设备容量对城市区域内EV用户和CDSIS站收益的影响。结果表明，所提主从博弈模型与调度策略能够使得EV用户与CDSIS双方得到最大收益。

摘要:分布式能源的日益普及与随之而来更复杂的能源系统结构，极大地增加了传统集中式求解能源协同优化问题的难度与成本。分布式优化方法与复杂的能源结构有良好的适配性，但缺少天然可信的协调中心，存在主体隐私保护困难、主体间交互数据真伪难辨等问题，因此提出了结合区块链的园区综合能源系统可信协调优化方法。首先，引入协调者角色组成协调委员会，并利用无偏随机排序算法选取协调者。之后，通过分解协调算法将协调优化问题解耦为上下两层的求解最优值问题，并利用区块链共识算法保障多协调者间可信。然后，设计了双区块链园区综合能源系统数据存储模型，保证数据安全和交易链效率。最后，仿真实验表明结合区块链的园区综合能源系统可信协调优化方法可公平选取协调者，有效实现园区综合能源协同优化、降低节点作恶影响、保护数据隐私，具有较好的鲁棒性和容错性。

摘要:多功能测控装置是电力自动化系统的关键设备，其核心芯片均依赖进口，威胁电网运行安全。针对目前适合电力系统自动控制的国产芯片选型少且部分外设芯片没有合适选型的现状，结合多业务融合的需求，提出基于国产ARM主控芯片加国产FPGA的多功能测控装置的平台改进及关键技术。首先，基于FPGA编程替代部分无合适选型的芯片配合智能I/O技术设计硬件平台。然后，基于数据共享和FPGA协作设计软件平台。再针对国产芯片制造水平的现状，提出测量精度补偿、可靠性加固及功能拓展等改进技术。最后，集成以上平台设计及改进技术研制了基于国产芯片的多功能测控装置，并通过第三方专业检测验证其性能指标满足行业相关标准要求，同时在国内变电站正式投入运行，运行情况良好。