摘要:针对柔性直流输电线路频域量保护缺乏有效整定依据以及雷击干扰易导致保护误动的问题，提出了一种基于频域能量比值的单端量高可靠性保护方案。首先，分析柔直输电系统在线路区内接地故障、区外接地故障、线路雷击干扰以及雷击故障4种典型情况下的线模电压反行波频域表达式，揭示其频域分布特性。在此基础上，引入能量算子对电压反行波幅频曲线进行加权处理，以增强高频部分的差异性，并利用不同频段能量积聚量比值构建区内外故障识别判据。同时，结合雷击干扰在低频段能量分布的显著特征，提出一种高效的雷击干扰识别方法，最终形成完整的单端量线路保护方案。该保护方案具有明确的理论整定依据。大量的仿真验证表明，所提保护能够快速、可靠地识别线路故障，同时准确区分雷击干扰，具有较高的耐过渡电阻能力和抗干扰能力。

摘要:随着大规模新能源场站和感应电动机等馈入源接入配电网，其对配电网短路电流特性的影响日益显著。现有的短路电流计算方法难以准确反映二者共同作用下的短路电流特性，因此提出了一种大规模多类型馈入源的配电网三相短路故障稳态电流计算方法。该方法首先对故障期间感应电动机馈入的三相短路电流进行波形拟合，进而建立配电网详细模型与等值模型之间的等效关系。其次通过仿真验证表明等值模型在稳态和暂态特性上与详细模型具有较高的一致性。最后在新能源场站和感应电动机大规模接入配电网的情况下，将新能源场站与配电网等值模型统一等效为压控电流源来计算三相短路故障稳态电流。仿真结果表明，该方法具有较高的计算精度和工程实用性。

摘要:针对现有基于暂态波形图像识别的输电线路故障原因辨识，因使用的输入特征相对单一而无法进一步细分故障原因的问题，基于多模态残差网络，提出了一种融合暂态波形与天气特征的输电线路故障原因辨识方法。首先，统计分析了不同原因的输电线路故障在暂态波形和天气条件方面的特征差异。其次，以暂态波形图像和故障发生时天气情况的独热编码作为改进多模态残差网络分类器的输入。然后，利用通道注意力机制对网络提取得到的故障暂态波形图像特征和天气特征进行特征融合，实现多模态输电线路故障辨识模型的训练与测试。最后，完全采用真实故障录波数据开展了算例验证。结果表明：所提方法对故障原因的辨识准确率达到了94.87%。相比于传统的故障辨识方法，网络所需的故障特征量更少、对易混淆故障的辨识效果更好、辨识准确度更高。

摘要:针对复杂柔直配电系统模块化多电平换流器(modular multi-level converter, MMC)易受故障电流冲击导致闭锁及故障清除后非故障线路潮流过载问题，提出一种基于限流式潮流控制器的复杂柔直配电系统故障穿越与恢复方案。首先，分析了限流式潮流控制器的拓扑结构及工作原理。然后，从源侧与网侧协同限流的角度，提出故障期间MMC无闭锁穿越方案，在保证故障清除选择性的同时为故障识别预留时间裕度。故障清除后通过潮流控制实现功率快速平衡，满足多支路供电需求。最后，在PSCAD/EMTDC建立复杂环状柔直配电网模型并进行仿真分析，验证了所提方案具备良好的穿越能力，且满足实用性与可拓展性。

摘要:为了解决间歇性能源的不确定性问题，提高微电网的经济性和运行效率，基于模型预测控制思想提出了一种新型的三层耦合微电网调度模型，并用改进的蜣螂算法对模型进行优化和求解。首先，通过综合考虑分时电价和污染治理成本，优化并降低日前不确定因素的影响，在线修正最优控制量，从而构建一种新型的三层调度模型。其次，对传统蜣螂算法的种群初始化、滚动行为、觅食行为等改进后，通过仿真验证了算法的可行性，结果表明改进后的算法在精确度和收敛速度方面均有所提升。然后，采用改进的蜣螂算法优化调度层的经济性，求解滚动控制中的最优控制。最后，通过经济性对比、滚动调度分析和控制效果对比实验，证明了所提模型及算法能够改善微电网的环保经济性，提高系统的可控性和稳定性。

摘要:针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)采用最大功率点跟踪控制或恒功率控制并网时无法有效支撑电网的问题，提出一种基于自适应功率跟踪控制的PEMFC调频控制策略。首先考虑频率与功率之间的关系，并计及PEMFC的自身特性，提出一种下垂系数自调节的有功频率下垂控制方法。其次基于扰动观测法的基本原理提出一种自适应功率跟踪控制算法，使得PEMFC具有动态调节输出功率从而支撑系统频率的能力。最后考虑PEMFC的最大功率点特性，对其运行点进行限制，避免其运行在浓差极化区从而造成大量能量浪费以及缩短PEMFC使用寿命。在MATLAB/Simulink仿真平台搭建模型，验证了所提控制策略的有效性，结果表明所提控制策略相比于固定下垂系数控制，其频率波峰值和波谷值分别减少0.02 Hz和0.03 Hz。

摘要:随着新能源(renewable energy resource, RES)和柔性负荷(flexible load, FL)资源渗透率的不断提高，其在参与中低压配电网安全性调控方面的潜力日益凸显。因此，考虑新能源出力极端态和柔性负荷的影响，提出了计及RES和FL的分布式智能电网安全域(distributed smart grid security region, DSG-SR)计算模型。首先，分析RES和FL的运行特点并给出相应的数学表达式，讨论了系统的正常运行约束与安全性。其次，将RES和FL运行模式作为状态变量，并考虑新能源极端态出力场景及FL的响应成本约束，建立DSG-SR模型。最后，以二维截面图的形式展现DSG-SR的应用，揭示RES和FL对DSG-SR的作用机理。所提模型可作为分布式智能电网安全分析的实用工具，为含高比例新能源与柔性负荷的台区级分布式智能电网安全稳定运行以及电力市场机制设计提供关键的技术支撑。

摘要:为提高全额保障性收购政策下系统的经济性和稳定性以及新能源的消纳率和自供给率，以光储柴直流微电网系统为研究对象，提出了一种新型的协调控制策略。介绍了保障并网参数、优先级判断参数和市场交易参数，并将其与传统的能量控制策略结合，旨在细化系统的运行模式、实现模式的最优切换和系统的稳定运行。同时搭建了综合评价体系和对应仿真模型，对所提优化策略进行分析验证。仿真及对比结果表明：所提新型能量协调控制策略在保证系统稳定运行的前提下，新能源的自供给率提高了2%~8%，自消纳率提高了4%~57%，系统整体的运行收益提高了4%~28%。由此可得：该策略可以有效提高系统的整体运行性能，在“全额保障性收购+市场化交易”的新能源电量消纳背景下具有广泛的应用前景。

摘要:高影响覆冰事件对电力系统的稳定运行构成威胁。然而，在小样本场景下，传统的物理知识引导和数据模型驱动的预测效果欠佳。因此，将物理信息神经网络(physics-informed neural network, PINN)与自迁移学习(self-transfer learning, STL)融合，提出一种物理知识引导下覆冰迭代自迁移(physics knowledge guided iterative self-transfer learning, PKG-ISTL)模型。首先，将数据划分为源域及目标域，构建包含空间、特征与时间维度的三维张量，实现滑动窗口覆冰预测。其次，将PINN与STL融合搭建模型。在源域分支，训练具备物理知识的PINN指导模型。在自迁移分支，应用多核最大均值差异进行域自适应处理。在目标域分支，运用知识蒸馏将专家模型中的物理知识自迁移至受训模型。最后，利用广西省某区段多个输电线路的历史覆冰数据进行算例仿真，并通过可解释性分析，揭示气象、力学、线路及覆冰因素等对线路覆冰的影响程度。结果表明，相比传统数据模型驱动，PKG-ISTL模型预测精度提升47.69%，验证了其在小样本场景的有效性。

摘要:近年来，构网型控制技术逐步成为一种提升高比例新能源电力系统稳定性的有效措施，但在不同交流电网条件下，可能存在由于控制参数不合理导致的振荡风险。针对上述问题，提出了一种采用匹配控制的构网型光伏控制策略，并从同步视角研究构网型光伏并网系统的小扰动稳定机理和参数稳定域。首先，采用组件连接法建立构网型光伏并网系统的传递函数模型，并定性分析系统小扰动的传导路径。然后，基于同步主导回路小信号模型分析控制环路动态交互作用，以揭示构网型光伏控制参数与交流电网阻抗不适配时的失稳机理。在此基础上，提出一种基于等效环路增益的小扰动稳定性指标，定量评估不同因素对系统稳定性的影响以及关键控制参数稳定域。结果表明，随着等效电网阻抗减小，构网型光伏匹配控制参数的稳定域大幅减小，而电压控制参数的稳定域显著增大。最后，通过时域仿真和控制硬件在环平台验证了理论分析的正确性。

摘要:为实现级联H桥(cascaded H-bridge, CHB)光伏并网逆变器单管和双管开路故障诊断，提出了一种基于自适应滑模观测器的开路故障诊断方法。首先基于CHB光伏逆变器混合逻辑动态(mixed logic dynamic, MLD)模型设计自适应滑模观测器，并根据实际电流和估计电流设计故障检测变量。其次根据直流侧电容电压设计电压阈值进行故障模块定位。然后通过电流残差构造故障定位变量，比较故障状态下自适应滑模观测器的电流残差变化以实现对角管的区分。最后设计前次故障状态下的自适应滑模观测器实现双管开路故障诊断。实验结果表明，所提出的诊断方法可在一个基波周期内准确识别任意位置的单管和双管故障，诊断速度快、鲁棒性强。

摘要:耐张线夹螺栓松动是高压输电线路中金具脱落、电弧放电等安全隐患的诱因之一。针对现有输电线路巡检机器人螺栓紧固作业效率和操作精度均较低等问题，提出了一种改进的轨迹规划和轨迹跟踪控制方法。首先，通过3-5-3多项式插值进行轨迹规划，引入“速度暂停”机制、融合Levy飞行等多策略改进粒子群算法对轨迹进行优化，实现兼具轨迹时间最短与运动平滑性的规划。然后，设计了一种全局非奇异终端滑模控制结合超螺旋算法的控制器。经仿真验证，该方法在提升系统响应速度的同时抑制抖振。最后，实物实验进一步验证所提轨迹规划与控制方案，提高了输电线路机器人螺栓紧固作业效率和跟踪精度。

摘要:在当前我国推进大用户直接参与省间电力现货市场交易的背景下，为解决交易路径搜索与成交对撮合匹配计算负担重的问题，提出了一种基于交易路径加速搜索的大用户直接参与省间电力现货高效交易方法。首先，构建了包含复合边的交易路径改进图论模型，以及基于路径改进表征的省间电力现货撮合交易模型，可有效描述大用户直接参与省间交易时的特征。然后，提出了基于通道权重参数引导的交易路径高效搜索方法，通过规避低重要性的交易路径降低了搜索负担。针对路径重要性，提出了基于改进K-means聚类算法与路径总权重变化趋势的判定策略，可确保所得核心路径的重要性显著高于被削减路径。基于所提方法实现交易路径搜索并应用于撮合交易过程。仿真结果表明，所提方法可在不影响现货交易决策结果的前提下，显著提升交易路径搜索与用户撮合匹配的效率。

摘要:虚拟电厂(virtual power plant, VPP)作为一种新型能源管理模式，将分布式能源资源进行智能化集成和优化，其对于促进可再生能源消纳、能源结构的优化和能源系统的绿色化具有重要意义。以多能虚拟电厂为研究对象，以实现能源区域消纳为研究目的，提出了一种基于分层深度强化学习的多能虚拟电厂区域消纳优化调度方法。首先，提出了一种非直接多能虚拟电厂区域消纳运行框架，确保用户参与自主性的同时避免用户信息公开化。其次，基于多能耦合以及多时间尺度特性构建虚拟电厂内的联合交易机制，避免了因忽略能源传输特性导致的交易失败，实现跨能源类型的灵活匹配，在完成区域自消纳的同时提高自身收益。最后，提出基于分层深度强化学习的优化求解策略，以解决所提模型由于大规模状态动作空间以及稀疏奖励特性带来的求解难题。通过仿真算例验证了所提方法的有效性，表明所提虚拟电厂调度策略可以有效实现区域自消纳。

摘要:针对目前风电机组维修效率低、维修时机难以预测、维修成本占比高等问题，提出一种基于随机冲击和多状态劣化的风电机组组合维修策略。考虑到风电机组运行过程中存在的多种状态劣化和随机冲击影响，首先利用半马尔可夫过程(semi-Markov process, SMP)和随机冲击模型对风电机组的劣化过程进行了建模。其次，提出一种多状态的组合维修策略，将风电机组劣化状态划分为正常区、机会维修区、预防性维修区和事后维修区，在风电机组维修决策中综合应用预防性维修、机会维修和事后维修，求解风电机组各个部件的维修需求并确定合理的检测周期和维修阈值。仿真结果表明，该策略能够有效减少风电场的运维成本并提升风电机组的运行可靠性。

摘要:安全稳定控制系统保障电力系统的安全稳定运行。现有稳控系统功能测试在离线环境下的集中式开环测试无法有效应对复杂动态情况，且在实时性和适应性方面存在一定局限。为此，提出一种基于硬件在环的分布式在线测试方法，实现非实时仿真工具下的在线测试，旨在解决以往测试方法在实时性和适应性方面的不足。首先，研究了分布式结构下的同步机制、信息互访和结果评价等关键技术。接着针对测试需求，设计了适用于动态测试的事件识别算法。然后，开发支持多轮闭环迭代的检测平台来提供全面的测试结果，以验证稳控系统的有效性。最后，以某送出区域电网稳控系统为例，进行试点应用，通过仿真测试和实际工程验证，证明了所提测试方法的性能。