摘要:配电网弧光接地故障(arc grounding faults, AGF)易引发保护拒动与次生灾害。现有模型因忽略接地介质击穿与电弧传热效应，难以准确表征弧光高阻接地故障(arc high-resistance grounding faults, AHGF)的动态特性，且传统消弧方法存在高阻工况适应性差的缺陷。为此，首先提出一种计及传热效应的配电网AGF故障模型及混合消弧方法，建立融合介质击穿特性与电阻率温变模型的接地电阻模型。然后，构建变尺寸Mayr-Cassie电弧传热耦合模型，设计无源消弧与有源消弧串联的混合消弧拓扑，降低有源消弧的有功功率占比。最后，基于MATLAB/Simulink仿真与白桦、红土、混凝土3类典型接地介质的真型配电网AGF故障实验结果表明：所提AGF模型能准确有效表征故障特性，其全周期电流波形相关系数达0.8734~0.9173。所提混合消弧方法能对各AHGF故障进行有效、可靠消弧。

摘要:非隔离型DC/DC变换器在电网互联时面临稳定性不强、电能质量差及故障处理弱等问题。分析了一种单相运行且具有双向直流故障闭锁能力的双极Π型模块化多电平DC/DC变换器(modular multilevel DC/DC converter, DC-MMC)拓扑结构和故障闭锁原理，设计了基于单相dq解耦的双闭环PI控制策略，实现了变换器桥臂直流分量、系统环流及桥臂间功率平衡控制。但适用于DC-MMC的模型预测控制存在控制复杂、计算量大及响应慢等问题，针对变换器结构的强耦合特性，提出一种基于分步寻优原理的改进模型预测控制策略以提高变换器稳态和暂态性能。最后通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型验证了所提控制策略的可行性和有效性。

摘要:针对并网变换器交流电流传感器故障以及在模型预测容错控制中电流重构存在不可测区域和并网电流总谐波畸变较高等问题，提出了一种基于直流母线电流重构的模型预测容错控制策略。首先，根据并网变换器系统结构建立电流预测模型。其次，推导不同电压矢量下直流母线电流与相电流的关系，分析了三相电流的重构原理，阐明模型预测控制在并网电流采样过程中存在的不可测区域。然后，考虑电压矢量作用时间与最小采样时间的关系，设计了能消除不可测区域的虚拟电压矢量集，提出了一种并网变换器故障容错模型预测控制策略。从虚拟矢量中选择最优矢量实现电流传感器故障模型预测容错控制，降低了并网电流总谐波畸变。最后，实验验证了所提出控制策略的有效性。

摘要:随着新型电力系统中新能源和电力电子设备占比的提高，频率安全问题成为影响系统安全稳定运行的瓶颈之一。为了满足电网侧对大规模电力系统频率响应特性解析分析的需求，首先对现有解析法所用火电机组一次调频简化模型进行改进，建立了综合考虑负荷反馈控制特性、阀位限幅特性及主汽压力稳态值影响的火电机组一次调频二阶简化模型。然后，为准确反映机组在不同运行工况下真实的调频特性，基于机组实时测量的稳态运行数据，提出了一次调频简化模型参数的在线确定方法。最后，为了实现系统频率安全约束的解析计算，对平均系统频率模型进行开环处理。将机组一次调频简化模型应用于平均系统频率开环模型中，提出了系统频率安全约束的解析计算方法。仿真结果表明，所提简化模型及频率安全解析分析方法能够对系统频率安全特性进行有效评估，且具有较高的求解精度。

摘要:加快风电等新能源快速发展是实现“双碳”战略的关键路径。但随着“十四五”末期风电退役潮的到来，我国将面临大规模风电退役和再建的问题，这将严重威胁电力系统的供电充裕性与灵活性。在此背景下，煤电仍是电力保供和灵活调节的重要基石，因此需要统筹协同发展风电与煤电。为此，提出了一种考虑风电退役再建和煤电灵活性改造的低碳电力系统多阶段协同规划方法。首先，建立了考虑系统供电充裕性的风电直接退役和延寿改造有序退役模型，并提出“以大代小-等容改造和扩容改造”的风电场多路径原址再建方案。在此基础上，考虑煤电灵活性改造对新能源消纳的影响，构建了内嵌系统运行模拟的风电和煤电改造协同规划模型。最后，以改进IEEE39节点系统为例进行算例分析，结果表明所提方法可以给出保障系统供电充裕性的风电退役和再建方案，且通过煤电灵活性改造能有效满足风电场扩容后的灵活性需求。

摘要:为解决风力发电直接并网所产生的功率波动问题，提出了一种基于改进阿基米德优化算法融合自适应噪声完全集合经验模态分解(complete ensemble EMD with adaptive noise, CEEMDAN)的容量配置方法。采用由限幅与滑动平均结合的加权滤波算法平滑风电出力，同时减小平滑结果的滞后性，得到风电并网功率和混合储能系统(hybrid energy storage system, HESS)参考功率。为了合理分配HESS的内部功率，借助CEEMDAN分解HESS的参考功率，得到高低频分量。综合考虑HESS功率和容量、荷电状态(state of charge, SOC)与负荷缺点率等因素，构建以年综合成本最小为目标的容量优化配置模型并采用改进阿基米德优化算法求解。基于实际算例进行仿真分析，结果表明，与原始风电并网相比，HESS配置方案将波动率减少了13.538%，平滑度提高了16.057%。相较于传统单一储能平抑效果更加明显，减少了容量配置。同时，对比传统阿基米德优化算法节省了15.325%的投资成本。

摘要:为应对暴雨引发的电力设施淹没导致电网系统故障和供电瘫痪的问题，提出了一种基于二维水动力模型与数据融合的动态评估与预警机制。首先，结合芝加哥降雨模型与二维水动力模型，精确模拟关键电力设施位置的积水深度，提高预测准确性。其次，考虑积水深度、设备类型和可能的故障模式等因素，开发了一个综合评价体系，以量化电力设施因淹没而发生故障的风险。此外，构建了融合变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)的短期负荷预测模型VMD-LSTM，为暴雨期间的电网负荷变化提供精准预测，并作为风险评估的重要依据。最后，设计了一套风险预警等级方案，能够准确标记需预警的电网节点，为管理者提供科学决策支持。通过具体区域电网案例分析，展示了该方法的有效性和实用性，为防灾减灾提供了坚实的技术支撑。

摘要:大规模电动汽车(electric vehicle, EV)入网互动为新型电力系统的建设带来了新的机遇与挑战。有效引导EV有序充放电以提升新型电力系统用户侧调节功能，助力能源消费低碳转型，已成为亟需解决的重要议题。但是，鉴于需求侧EV用户决策心理与供给侧交通系统的复杂性，充放电价格对用户充放电行为的引导作用机制尚不明晰。为此，首先围绕需求侧EV用户充放电的决策心理，分析了从属于用户不同心理账户的充电与放电决策过程及其影响因素，基于参照依赖理论，建立了充电与放电价值衡量函数。然后，面向供给侧混合燃油车与EV的交通系统，从出行行为产生的根本原因出发，基于动态活动-出行配流模型揭示EV的时空分布机理。最后，通过算例探讨了EV充放电需求的时空分布规律，分析了充放电价格以及用户决策心理对充放电需求的作用机制。研究结果将为车网互动(vehicle-to-grid, V2G)充电桩的规划与部署、充放电定价机制的完善以及微电网的建设与部署等提供参考。

摘要:电动汽车(electric vehicle, EV)保有量的不断提升带来了电动汽车充电站(electric vehicle charging station, EVCS)的大量铺设。EV充电具有极高的随机性，这使得EVCS的建设使用会给配电网的负荷稳定性带来一定的冲击。为了缓解EV充电负荷导致的配电网稳定性下降问题，提出了一种基于电动汽车充电需求的EVCS联合电池储能系统(battery energy storage system, BESS)的多目标优化规划模型。该模型以最小化EVCS联合BESS综合成本(包括系统网损经济损失)、用户等待时间成本和系统电压波动为目标优化EVCS的规划方案，以达到EVCS建设者、用户及电网公司的多方共赢。此外，为了验证所提规划模型的有效性，设计了基于扩展的IEEE33节点测试系统的仿真实验。实验结果表明，采用多目标蜉蝣算法(multi-objective mayfly algorithm, MOMA)对目标进行配置，能够有效提高配电网的稳定性与经济性。

摘要:针对逆变型分布式电源(inverter-interfaced distributed generation, IIDG)低电压穿越运行时向故障点持续注入电流导致自动重合闸重合失败的问题，提出一种主动隔离IIDG与故障点的重合闸改进方案。根据IIDG的低电压穿越运行策略分析其对自动重合闸的影响。线路断路器配置合理的谐波电流保护，将重合闸因低电压穿越运行而重合失败的必要条件作为IIDG注入谐波电流的启动条件。在此基础上，IIDG在满足启动判据时注入谐波电流，谐波电流保护跳开IIDG与故障点间的断路器，IIDG不再向故障点注入电流，故障点自熄弧且自动重合闸重合成功。该方法不需要安装检无压装置或延长重合闸时间，不依赖于通信网络，在高比例新能源接入场景下有很好的适应性。仿真结果验证了所提方法的有效性。

摘要:针对大型配电网最小环集获取耗时，以及现有优化算法难以在短时间内生成高质量故障重构方案等问题，提出一种快速配电网故障重构的编码改进及其应用算法。首先，基于Tarjan算法检测并剔除故障导致的孤岛区域，并根据最小环与反向边关联特性在最大双连通分量子图上利用宽度优先搜索(breadth first search, BFS)找到最小环集。其次，以最小环作为编码，针对环消除过程中不可行解的产生原因进行编码优化。然后，结合故障重构问题，利用抽样、图论和交叉方式对河马优化算法的3个关键搜索过程进行改进。最后，基于真实的751节点大型配电网算例，展开仿真分析。实验结果表明，所提方法获取最小环集的时间仅为现有方法的3.45%，并且在5 s内生成的故障重构策略，在网损、开关次数和电压偏差方面均优于其他算法。

摘要:目前继电保护装置寿命预测理论中存在缺少对单个装置状态准确评估预测、预测数据无法根据实际运行情况及时修正等问题，导致预测结果不可靠。对此，提出基于改进霜冰优化算法(improved rime optimization algorithm, IRIME)优化反向传播(backpropagation, BP)神经网络与长短期记忆网络(long short memory network, LSTM)模型的继电保护装置剩余寿命预测方法。首先，总结运维经验与规程要求，建立保护装置状态评估指标集，形成初始输入向量。其次，引入柯西变异机制改进霜冰优化算法，利用IRIME对BP神经网络初始参数进行优化。然后，将初始输入向量赋予优化后的神经网络，进行保护装置状态评估，形成装置运行状态的表征向量并构建时间序列。最后，将构建的时间序列输入到LSTM网络中进行保护装置剩余寿命的预测。案例验证结果表明，该方法在保护装置剩余寿命预测上具有更高的准确度，可以为保护装置检修运维工作提供理论指导。

摘要:提出一种融合双模态索引和时间分集的差分混沌移位键控(dual mode index and time diversity based differential chaos shift keying, DM-TD-DCSK)方案。该方案利用索引比特将除参考载波外的所有子载波分成先调制载波和后调制载波，并传输两类调制比特序列。同时该方案采用时间分集将先、后激活载波传送的混沌信号在不同时刻多次传送，在接收端对多个信息组求平均，以对抗信道中的噪声。推导了该方案在电力线信道下的理论误比特率公式并通过蒙特卡洛仿真进行验证。理论分析和仿真结果表明，通过引入时间分集和双模态索引调制，相较于单模态索引调制，DM-TD-DCSK不仅具有较高的频谱效率和能量效率，而且在电力线信道下具有良好的抗噪声性能。然而，由于两种技术的引入，DM-TD-DCSK收发机的复杂度增大，即DM-TD-DCSK通过牺牲复杂度换得性能的提升。

摘要:青豫与天中特高压直流已形成近似同送同受路径的多回直流输电系统，其送受端的网架结构和子系统间的交互特性更加复杂，因此故障交互影响和协调恢复问题是目前系统稳定研究的焦点。量化分析了多回直流各子系统电压交互特性，重新修订了适用于评价多回直流系统的交互因子和有效短路比，推导出实用的多回直流协调恢复因子实用计算方法。在此基础上，提出了由多回直流协调恢复因子指导恢复秩序、通过各子系统非线性低压限流环节控制配合的多回直流协调恢复策略。最后经过多回直流系统等值模型仿真测试，表明所提协调恢复策略控制效果最优，所推导的多回直流协调恢复因子工程实用性强。

摘要:海上风电场经二极管不控整流(diode rectifier unit, DRU)直流送出系统整流侧DRU不具备控制功能，需要风电机组构网控制实现功率平衡和电压控制。首先建立了采用P-U/Q-的构网型直驱风电以及DRU-MMC混合直流输电系统的线性化状态空间模型，利用阶跃小扰动时域仿真验证了模型的准确性，并分别推导了各自相应的离散状态空间模型。以三风电场经DRU直流输电系统为例，采用离散状态空间建模分析方法构建了全系统小信号模型，通过特征模式分析研究了海上风电经DRU直流并网系统的特征振荡模态及其稳定性。分析结果表明，海上风电经DRU直流并网系统具有分别由系统电气主回路参数主导、风电机侧控制主导、风电场网侧控制与DRU侧耦合作用以及受端MMC控制主导的宽频段特征模式，特别地，多风电场间存在次超同步和低频段控制相互作用模态，其稳定性受相关控制环节参数影响，存在振荡失稳场景。该研究可为认识海上风电场经DRU直流送出系统动态特性，指导海上风电接入电网规划和运行提供分析模型和方法的理论支撑。

摘要:随着清洁能源的大规模发展，风、光等清洁能源的接入日益增多，水、风、光多能互补系统的应用越来越广泛。如何对水、风、光等能源的出力变化以及负荷增长的不确定性进行建模，给电网的安全、经济运行调度和规划带来了许多挑战。采用基于传统概率建模和人工智能技术对不确定性进行量化是推动新型电力系统不确定优化技术发展的关键。针对现有新能源不确定性表征问题，全面综述了相关研究。首先阐述了不确定性量化的概念，新能源与气象耦合的关系及量化方法。其次从研究对象和数学问题两个方面阐述了电力系统新能源不确定性的基本概念，回顾了现有的研究方法、评估指标和典型场景的应用现状。最后总结了当前研究中所存在的问题，并展望了未来的发展趋势和挑战，旨在为相关研究提供参考与借鉴。