摘要:“双高”电力系统中惯量与备用资源匮乏，频率安全问题凸显，在调度方案中内嵌频率约束、协调优化异质调频资源是应对上述问题的有效途径。为此，提出了一种计及负荷侧频率支持的分布鲁棒频率约束机组组合方案。首先，分析了电力系统频率响应过程，建立计及负荷侧频率支持的系统频率响应模型，并构造频率安全约束集合。其次，采用基于Wasserstein距离的模糊集表征新能源的不确定性，建立纳入频率约束的分布鲁棒机组组合优化模型。针对所提模型高度非凸的特点，采用两阶段分解算法迭代求解，并提出了一种自适应多方向优化割连接主、子问题。最后，基于修改的IEEE39与IEEE118测试系统进行算例分析。结果表明了在新能源电力系统调度方案中考虑频率约束的必要性与计及负荷侧频率支持的重要性，验证了所提机组组合方案的有效性与求解方法的优越性。

摘要:高压直流输电系统受端交流故障后，易发生后续换相失败，严重影响系统安全运行。为提升抑制后续换相失败发生的能力，提出了一种基于关断角动态方程的预测及优化控制方法。通过解析首次换相失败恢复阶段的直流电流与关断角动态特性，建立了关断角动态微分方程，并结合相图分析法揭示后续换相失败机理，即当关断角降至阈值时其变化率持续为负，导致换相失败。为提升对后续换相失败的抑制能力，提出一种基于关断角动态方程的预测及优化控制方法。设计实时预测判据，依据交流电压有效值及其变化率动态计算关断角趋势。同时，提出动态补偿控制策略，在定关断角控制中引入动态补偿环节实时修正参考值。基于CIGRE标准模型的仿真结果表明，所提预测判据在三相/单相接地故障下的准确率显著优于传统方法，所提出的优化控制策略能够有效地抑制后续换相失败的发生，显著提升了系统的暂态稳定性。

摘要:储能虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)技术是保障系统频率和电压稳定的重要举措。故障时功率的变化使有功-频率环输出角频率呈非线性变化特征，深刻影响储能VSG故障暂态特征。现有关于储能VSG故障特性的研究主要围绕放电状态展开，且忽略了角频率的变化，难以保证电压电流等电气量的解析精度。为此，对储能VSG在不同运行状态及运行状态快速切换时的电气量暂态特征展开研究，提出了一种计及有功-频率环动态特性影响的储能VSG故障特性解析方法。以对称短路为场景，首先分析了故障后角频率的变化机理，并提出了基于等面积原则的简化方法，阐明了角频率变化影响下电网电压的非线性变化特征。进一步，基于电网电压暂态特性对短路电流的影响路径，综合考虑无功-电压环和虚拟阻抗环的动态响应建立短路电流的解析表达式。相较于传统忽略有功-频率环动态特性的解析方法，所提方法准确刻画了储能VSG故障后电压电流等电气量故障暂态特征，所得结论可为构网型保护研究提供重要参考。

摘要:大量新能源发电系统接入高压直流输电系统受端电网势在必行，然而鲜有研究涉及该场景下的高压直流后续换相失败抑制。首先，针对光伏接入电网换相换流器型高压直流输电系统受端交流电网的场景，分析了交流故障后光伏诱发电网换相换流器型高压直流输电系统后续换相失败的相关机理，发现电网换相换流器型高压直流输电系统在首次换相失败恢复后易因光伏出力波动而出现超前触发角指令波动的问题。在此基础上，提出了一种基于逆变侧控制指令波动平抑的后续换相失败抑制策略，该策略在定电流、定关断角控制的基础上引入附加电流、关断角偏差，可缓解超前触发角指令波动。最后，结合PSCAD/EMTDC仿真软件在不同光伏装机容量、接入距离、故障位置下验证了所提抑制策略的有效性。

摘要:小电流接地方式下的柔性直流配电网发生单极接地故障时，故障特征量小，故障识别难度大。为提高柔性直流配电网接地故障检测能力，提出一种基于K-means++多判据融合的柔性直流配电网单极故障选线方案。首先，对线路故障电气量进行模量分解，得到正常线路和故障线路零模电流、零模电压和零模功率的特征。然后，根据各线路零模电流Spearman相关性、零模电流与零模电压夹角余弦值以及零模功率积分绝对值大小的差异，构造3种故障选线判据。最后，通过K-means++算法对各线路3种选线结果进行分析，可准确选出故障线路。在PSCAD进行仿真验证，结果表明该方法耐过渡电阻、噪声干扰以及通信延时能力强，有效提高了单极接地故障选线的准确性和可靠性。

摘要:大规模、多区域、高度耦合的互联电力系统正面临着扰动响应强、非线性时变、振荡模态复杂等问题。为了从广域测量系统累积的海量数据中挖掘系统故障状态下的振荡信息，实现故障源定位，提出一种基于振荡模态辨识的负阻尼振荡故障源定位方法。首先，提出一种数据驱动的振荡模态辨识(data-driven mode identification, DDMI)方法，实现负阻尼低频振荡的模态参数辨识，从而筛选出主导模态信号。其次，基于阻尼转矩法推导了发电机在多模态下振荡能量计算式。进一步地，利用模态参数辨识结果复现不同模态下的振荡信号，计算主导模态振荡能量，实现振荡故障发电机定位。最后，通过含风电接入的新英格兰系统进行仿真，验证了DDMI方法的优越性。定位结果表明所提定位方法在多机故障情况下仍能准确定位故障源。

摘要:针对城市地铁杂散电流导致电网变压器出现振动噪声异常的问题，提出一种基于杂散电流变化与本体噪声映射关系的变压器失稳判别方法。首先，分析杂散电流干扰电网的主要途径与原理，根据实测数据总结杂散电流的变化特性。然后，提出考虑杂散电流干扰的变压器多场耦合模型，将电磁-机械-声耦合划分为电磁干扰域与振动-噪声传播域的耦合。仿真分析不同场景下变压器多物理特征信息，总结杂散电流突变率、突变时刻对变压器电流、磁通等参数的干扰、传播影响规律。最后，搭建实验平台，测量变压器的多物理特征参数，与仿真对比，验证所提模型与结论的正确性，并基于杂散电流突变率与噪声的映射关系制定失稳判据。结果表明，在杂散电流突变处，变压器振动噪声异常加剧；当杂散电流突变时刻与工频激励初始相位的相角差为90°时，该问题最严重，本体噪声水平升高约10%。该方法为轨道交通临近电网变压器的态势感知与设备保护提供依据。

摘要:在光伏发电控制领域中，光伏逆变器控制作为重要的一环，其双闭环控制中比例积分(proportional integral, PI)等线性化控制方式在电压外环电流内环中得到广泛应用。然而传统PI等线性化控制方式没有考虑光伏逆变器系统的非线性特性，在此控制下逆变器的动静态性能和鲁棒性较差。提出一种改进线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection control, LADRC)和PI控制相结合的双闭环控制策略。为避免光伏逆变器系统振荡，提高系统稳定性，提出了将输出误差补偿项加入线性状态误差反馈控制律中的改进LADRC，并将其应用于双闭环控制的电压外环中，电流内环使用PI控制。然后，经过参数整定和控制器性能分析，实现对1.2 kW单相光伏逆变器系统的控制。在Matlab/Simulink中建模仿真，分析改进LADRC-PI控制策略对单相光伏逆变器性能的影响。仿真结果表明，相较于双闭环PI控制，改进LADRC-PI双闭环控制的单相光伏逆变器系统稳定性较好，系统响应速度快，具有更好的动静态性能和鲁棒性。

摘要:针对光伏出力随机性对主动配电网经济性的影响，提出一种基于高斯混合模型(Gaussian mixture model, GMM)的自适应鲁棒优化调度策略，以降低系统运行成本。首先，将光伏出力分为光照充足和光照不足两种情况，采用GMM对光伏出力历史数据进行聚类分析，生成不同光照条件下不同时刻光伏出力不确定集的均值与标准差，并基于拉依达准则构建了不同光照条件下的精确不确定性集。其次，建立了以配电网总调度成本最小化为目标的自适应鲁棒优化调度模型，充分考虑了光伏出力的不确定性，并运用仿射决策规则进行求解，增强了模型对光伏波动的适应性。最后，通过改进的IEEE33节点配电网系统进行仿真验证，结果表明，该模型在保证系统安全性的同时，相较于经典区间集和多面体集有效降低了运行成本，优化结果的保守性小。

摘要:针对背景谐波大幅波动或谐波阻抗突变导致传统的非干预式谐波阻抗测量方法精度下降甚至失效的问题，提出一种新的系统谐波阻抗估计方法。首先使用距离相关系数筛选得到谐波电压与电流幅值相关性强的数据，从而减小背景谐波波动对阻抗估计结果的影响。然后使用贝叶斯突变检测算法对谐波阻抗粗估值进行突变识别，根据所识别的突变点对数据进行分组处理。最后在谐波阻抗回归模型中加入均值漂移参数，通过引入惩罚函数的阈值法则和贝叶斯信息准则，对分组后的数据进行稳健回归得到谐波阻抗最优估计值，削弱了异常值对估计结果的影响。仿真结果表明，所提方法对筛选后的数据进行阻抗突变点的识别更精准，且分组阻抗估计结果精度更高，为背景谐波波动与阻抗突变场景下谐波阻抗估计问题提供了新思路。

摘要:针对特高压直流系统换流变产生的励磁涌流导致的差动保护误动作问题，现阶段仍未能完全解决。详细分析了换流变励磁涌流工况下传统差动保护的适应性问题，并提出了一种基于圆坐标表征图像对故障电流和励磁涌流进行判别的方法。首先，在Simulink仿真平台上建立变压器内部故障与励磁涌流系统仿真模型，从而获得大量的三相差流仿真数据。其次，引入了圆坐标表征变换，将原始及平移后的三相差流作为动点的二维坐标，发现在不同工况下双差动电流形成的动点轨迹图像有显著差异，进而将仿真数据变换为轨迹图像样本集。最后，通过比较6种常见的机器学习算法对轨迹图像样本集的分类性能，采用具有最佳综合性能的VGG16网络模型，对仿真、实验及现场录波等数据得到的电流轨迹图像进行识别分类，实现故障和涌流辨识。结果表明，所提方法的辨识准确率高，避免了传统差动保护误动作的问题；且在不同工况下均有良好的适应性，降低了保护方案的复杂程度。

摘要:在“双碳”目标背景下，针对实现配电网低碳经济运行问题，提出了一种“源-网-荷-储”协调控制的配电网低碳经济优化方法。首先，以考虑弃风弃光成本、柔性负荷与储能装置调度成本、碳排放成本等的配电网综合成本最小为目标函数进行建模。其次，通过二阶锥松弛技术，将其转变为混合整数凸规划模型，进一步提高计算速率。然后通过修改的IEEE 33节点配电系统证明了该方法在降低配电网经济成本和碳排放方面的优越性。最后，对“源-网-荷-储”协调优化中不同降碳措施的效果进行了灵敏度分析，并以此为基础研究了协调低碳经济运行与传统经济运行之间矛盾与统一的博弈关系，得出了在不同环境条件下两种运行方式之间的相同点与差异点。

摘要:针对现有行波测距方法受波速度影响大、抗同步误差能力弱、反射波头标定困难、在多端直流输电系统中适应性差等问题，提出一种基于波速度比例因子的混合多端直流输电线路故障测距方法。首先分析波速度的沿线变化特性，并充分利用同一测点处不同模量波速度变化趋势相同而变化快慢不同的特点，定义能够间接反映故障距离的波速度比例因子。其次分别采用插值拟合及定量推导的方法求解该比例因子随故障距离变化的拟合曲线与计算曲线，利用其单调性差异提出联立曲线求解故障距离的测距方案。为准确标定故障行波，提出一种结合鲁棒局部均值分解与多分辨奇异值分解的波头标定方法，并利用标定结果设计基于时差特性的故障支路识别判据。最后经仿真验证表明，所提方法测距精度较高，计算量小，不受同步误差影响，且具有较强的耐过渡电阻(500 Ω)和抗噪声(20 dB)能力，在不同线路中的适用性强。

摘要:全直流风电系统能够有效地解决交流电缆对地电容导致的无功功率及电压波动等问题，逐渐成为研究热点之一。针对全直流风电系统汇集支路多，相邻线路间的故障特征差异小和阈值整定等问题，提出一种基于卷积功率能量比的全直流风电系统汇集线路故障选线方法。首先，分析了故障线路与非故障线路的频域暂态功率幅值特征，发现在特征频带下，故障线路的暂态功率大于非故障线路。其次，构造了一种时域故障特征量——卷积功率，对频域暂态功率特征进行有效提取。同时，为了提高耐受过渡电阻能力，提出了各汇集线路与汇流母线出口处时域卷积功率能量比，分析发现在特征频带内时域卷积功率能量比可以有效识别故障线路。结合故障启动判据、选极判据构成故障选线识别方案。最后，PSCAD/EMTDC仿真结果表明：所提选线方法可以正确识别全直流风电系统汇集线路中的故障线路，在80 Ω过渡电阻和20 dB的噪声干扰下仍能有效识别故障，且无需仿真整定。

摘要:针对电网中部分变电站面临的老旧接地网改造升级及周边管网系统安全防护问题，在工频接地网分析的基础上，以实际500 kV变电站新建接地网改造工程及220 kV变电站接地网管道杂散电流干扰防护工程为例进行分析。在应用ETAP Power Station及CDEGS实际测算的4层土壤模型基础上，结合CDEGS接地网仿真软件搭建了新旧地网以及周边金属管道的实际模型。对比分析工频及高频电流下对接地网及其周边构筑的阻性耦合影响，集中考虑雷电流相较于工频短路电流作用于变电站接地网及周边管网系统时的异同点，发现变电站接地网在高频雷电流排泄散流过程中的薄弱环节。结果表明，高频雷电流作用时，会导致电流入地点处地电位急剧升高，并且入地电流幅值逐级衰减很快，对接地网边缘处地电位升影响不大。变电站周边存在金属管道时，由于瞬时电压的升高，极易造成管道绝缘层的局部放电，导致燃气管道绝缘层电位骤降，造成击穿。

摘要:参数辨识效果会强关联于耦合误差，同时参数的耦合误差又呈现出高复杂性特征，但传统粒子群算法难以高效利用耦合误差扩充算法搜索范围。 提出一种基于改进粒子群算法的模块化多电平静止同步补偿器参数仿射辨识方法。首先，建立模块化多电平静止同步补偿器(modular multilevel converter static synchronous compensator, MMC-STATCOM)的数学模型，确定待辨识参数。其次，提出一种基于仿射算法的参数辨识方法，将参数辨识问题转化为参数与耦合误差联合辨识问题。在此基础上，采用熵权法综合考虑区间满足度和区间误差对辨识效果的影响，结合改进粒子群算法实现模块化多电平静止同步补偿器的参数与耦合误差的解耦辨识。仿真结果证明，参数和耦合误差的辨识误差分别在1.06%和2.95%以内。