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主办:长沙理工大学
主编:曹一家
出版:电力科学与技术学报编辑部
地址:长沙市(天心区)万家丽南路960号长沙理工大学
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国内发行:湖南省报刊发行局
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CN:43-1475/TM
ISSN:ISSN1673-9140
邮发代号:42-140
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    青年学者专栏
  • 韩 佶,邓钰婷,耿子越,吕文茜,苗世洪

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.001

    Abstract:

    随着风电并网规模的增长,电力系统稳定性面临更多挑战,迫切需要高效的风电集群协调控制技术。首先分析频率控制、功率平滑控制、电压控制、最大功率输出控制等风电集群协调场景的基本原理;在此基础上,分析分散式、集中式和分布式风电集群协调控制框架的性能,探讨新型控制框架的技术特点和优势;接下来,综述风电集群协调控制实现算法,包括模糊算法、一致性算法、模型预测控制、交替方向乘子法、人工智能算法、群智能算法等,讨论不同算法的适用场景;最后,展望风电集群协调控制技术的发展趋势,指出跨学科融合的实现新思路。

  • 智能电网
  • 姚若钰,王馨杉

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.002

    Abstract:

    电动汽车(electric vehicle,EV)参与电网辅助调频,即利用电动汽车的“源—荷”特性来快速消除系统频率波动。然而,在保持系统性能条件下,如何保障大规模电动汽车辅助调频的经济性仍然是个挑战。为此,针对大规模EV聚合充电站辅助参与电网的负荷频率控制(load frequency control,LFC)问题,提出分布式经济模型预测控制(distributed economic model predictive control,DEMPC)方法,在经济模型预测控制的基础上,以单层结构控制双层分层,实现多个区域电网的分布式协同控制。通过经济成本函数的凸松弛实现控制器的优化,利用每个子系统控制器与相邻子系统的协同工作确保整个系统的控制性能,以合适的终端成本函数保证系统的渐进稳定性。仿真结果可以表明该方法的有效性和优越性。

  • 赵熙临,赵宇翔,李 品

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.003

    Abstract:

    随着柔性直流(direct current,DC)异步互联工程相继推进,高水电占比高带来的超低频振荡问题威胁着电力系统频率的稳定。针对超低频振荡现象的发生,提出基于柔性直流输电即电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC?HVDC)系统的附加频率控制策略。首先,构建含水电、火电机组的频率响应模型,通过阻尼转矩分析揭示超低频振荡产生机理,明确各类调速器参数以及不同水电占比对系统超低频振荡发生的影响;随后,根据直流电容电压与交流系统频率耦合特性,对换流站参与抑制超低频振荡机理进行研究,提出换流站虚拟惯性与VDC?f下垂的控制方式,并通过约束条件对虚拟惯性与下垂参数进行设计;最后,基于MATLAB/SIMULINK平台搭建含水电、火电机组的负荷频率控制模型,通过对比水轮机参数优化方法验证所提方法的有效性。

  • 高 琴,徐光虎,夏尚学,杨欢欢,赵青春,黄 河

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.004

    Abstract:

    电力系统快速发展的同时也改变着电力系统的结构,使得系统稳定机理变得更加复杂。为解决新能源电力系统存在的功角稳定问题,提出基于深度强化学习的电力系统紧急切机稳控策略生成方法。首先,归纳并提出电力系统紧急控制切机动作策略以及涉及的安全约束,并将电力系统稳控模型转换为马尔科夫决策过程,再采用特征评估与斯皮尔曼 (Spearman)等级相关系数方法筛选出最典型的特征数据;随后,为提高稳控策略智能体的训练效率,提出基于深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法的稳控策略训练框架;最后,在IEEE 39节点系统和某实际电网中进行测试验证。研究结果显示,所提方法能够根据系统的运行状态和对故障的响应,自动调整生成切机稳控策略,在决策效果和效率方面都表现出更好的性能。

  • 陈 谦,陈杉桐,张 裕,王姝莼,刘 莹

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.005

    Abstract:

    随着新能源发电比例越来越高,其受电网三相不平衡的影响越来越明显,尤其负序超标是导致电力系统安全性降低的重要原因。统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)具有调节各序电流输出的能力,可用于提升系统的平衡性。为此,首先建立基于解耦?补偿原理的UPFC正序最优补偿潮流算法;其次构建UPFC的负序补偿电流控制模型,将电压不平衡补偿的优化求解问题归结为凸二次约束二次规划(quadratically constrained quadratic programming,QCQP)问题,并采用原?对偶内点法求取UPFC的负序电流最优输出值;最后提出计及正序网损与负序电压指标的负序电压补偿最优潮流(optimal power flow,OPF)计算方法以及区域负序电压总体补偿策略。通过算例分析验证所提出方法的可行性与有效性。

  • 李泽文,冯译萱,夏翊翔,张一鸣,刘国胜,张灵芝,罗姗姗

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.006

    Abstract:

    针对全并联自耦变压器(auto?transformer,AT)牵引网故障点反射波波头微弱难辨识,且线路并联结构导致故障行波折反射复杂而造成定位困难的问题,提出基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和改进能量算子的牵引网故障行波单端定位方法。首先,深入分析牵引网故障行波的传输特性,研究全并联结构对行波折反射的影响,确定不同故障类型和潮流特征,以此为依据提取故障特征量,将波头辨识转化为能量突变值提取;随后,利用VMD去噪提取电压行波真实分量,再针对第二反射波波头微弱难标定问题,在滑动时间窗口(sliding time window,STW)下,结合对称差分能量算子(symmetrical differencing energy operator,SDEO)构造故障信号的二次瞬时能量谱,效果良好。仿真结果表明:所提方法抗过渡电阻能力强,能够反应不同工况下故障牵引网电磁能量的变化,具有较高的定位精度。

  • 段 宏,郭 成,陈凤仙

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.007

    Abstract:

    针对现有配电网节点脆弱性评估方法存在指标选取困难、指标权重片面而难以用于有源配电网脆弱节点评估的问题,提出一种基于改进K?壳(K?shell)混合度分解法(mixed degree decomposition,MDD)的有源配电网脆弱节点评估方法。首先,提出基于信息熵理论改进的K?shell混合度分解法,实现配电网节点脆弱度层级划分;随后,结合分布式电源的地理位置和随机特性,建立基于核密度估计和Copula理论的分布式电源随机出力模型;最后,基于风险理论提出以节点运行风险作为权重修正因子的配电网脆弱节点评估方法。所提方法能有效评估有源配电网的脆弱节点,且面对大规模或超大规模的配电网脆弱节点评估时具有更强的计算效率。通过对IEEE 123系统的算例分析验证所提方法的可行性和优越性。

  • 黄奕俊,肖 健,彭依明,桂文豪,辛海滨

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.008

    Abstract:

    可再生能源发电大量并入新型电力系统使运行数据呈现级数增长。由于可再生能源时序波动剧烈、扰动量大,使新型电力系统中涌现大量的不良数据和恶数据,并且这些运行数据呈现分布式管理方式,使传统集中式的状态估计方法在计算精度、计算速度等方面陷入困境,为此,提出基于边缘计算的新型电力系统分布式状态估计。首先,给出传统集中式状态估计方法的不足,设计以协调变量为核心的分布式状态估计私密性的计算思路;其次,在传统非线性状态估计模型基础上,提出改进型的线性状态估计方法以提高计算速度;随后,提出边缘计算的多目标蚁群分布式求解算法,实现所提出的分布式状态估计;最后,以某实际新型电力系统融合的IEEE 57系统为例,对所提状态估计算法进行仿真验证,结果表明所提方法的精确性和高计算速度。

  • 舒佳蕾,陈依林,曹 虹,王书扬,刘佳琪,贺椿程,丁 熙,张雨桐,邓 丰

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.009

    Abstract:

    拓扑变化会改变故障信号特征,传统配电网行波故障定位方法基于固定拓扑设计,通过时域或频域等单一特征信息判断故障位置,拓扑变化条件下定位准确率低,为此,提出基于图注意力网络的故障定位方法。首先,定量分析故障行波在时域与频域中的分布特性,发现单一时域或频域信息难以有效区分不同故障位置,故提出基于小波变换的故障行波全景信息表现形式;随后,将测点和架空线作为图的节点与边,以行波全景信息为节点特征,构建图数据,建立基于图注意力网络的故障定位方法,通过挖掘节点特征、网络拓扑结构信息与故障位置之间的关联关系,实现配电网故障定位,提升方法对拓扑变化的适应能力。仿真结果表明:所提方法定位准确率高达98.8%,不受过渡电阻、噪声等因素影响,对拓扑变化具有较强的适应能力。

  • 张 智,李 富,王国宇,王 坤

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.010

    Abstract:

    为了准确、快速定位配电网地下电缆的故障,及时完成故障隔离和配电网自愈控制,提出一种基于零序电流注入法的配电网故障自愈控制策略。首先,将分布式零序电流载波信号注入电缆网络中,将注入的载波信号沿电缆传输到变电站;随后,在站内对信号进行信号处理,通过载波信号的信号特征实现配电网快速选线和定位,从而及时隔离故障,实现配电网自愈。所采用的信号发生装置不需要外部电源,该装置可安装在地下电力电缆周围,对地下电缆网络进行改造,既经济又方便。最后,基于MATLAB进行数值仿真,验证所提方法的有效性。

  • 袁天梦,杨一宁,胡泽春

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.011

    Abstract:

    近年来,中低压配电网中的光伏装机容量迅速增长,带来了功率流向变化和电压越限等问题。针对含高比例光伏的中低压配电网,提出一种日前?日内两阶段的多时间尺度优化调度方法。首先,以网损、光伏弃用惩罚成本以及储能系统充放电成本最小为目标函数建立集中式的中低压配电网日前随机优化模型,并转化为混合整数二阶锥规划(mixed?integer second?order cone programming,MISOCP)模型进行求解。其次,由于不同设备调节时间尺度不同以及低压配电网的准确网络参数难以获取,在日内阶段构建了中低压配电网双层滚动优化方法:上层集中式优化模型提供中压配电网运行的基准策略,下层分布式控制模型根据电压越限情况顺序调节低压层光伏逆变器无功、储能无功、储能有功以及光伏有功的出力。最后,基于改进的IEEE 33节点中压系统和21节点低压系统验证所提方法的有效性。

  • 赵 耀,付皖皖,陈 冉,张 涛

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.012

    Abstract:

    为解决因排查效率低、数据更新不及时等因素导致低压配电网户变关系连接形式与实际不符的问题,提出一种基于角度分段线性近似(angle piecewise linear representation,APLR)和改进密度峰值聚类(improved clustering by fast search find of density peaks,ICFSFDP)相结合的户变关系识别方法。首先,根据电压曲线中相邻线段的角度变化量提取曲线的转折点,利用APLR对曲线进行自适应降维重构;随后,使用ICFSFDP算法对降维数据组展开聚类分析,在决策图中由拟合函数与坐标轴围成面积的最小值得到最优类簇数目,进而得到聚类和非聚类中心用户;最后,使用动态时间弯曲(dynamic time warping,DTW)距离计算聚类和非聚类中心用户之间的距离相似度,进而得到户变关系。将所提方法应用于模拟和真实数据中,均可证实所提方法的有效性。算例分析结果表明:该方法能够对时间间隔不同、不等维的序列进行分析,且不需要人为设定聚类算法的参数,户变关系识别准确率高。

  • 张美霞,付御临,杨 秀

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.013

    Abstract:

    近年来随着电动汽车(electric vehicle,EV)保有量上升,新能源汽车充换电设施需求量同步增加。然而,单一的充电设施无法满足不同类型车辆的充换电需求,为此,提出一种充电桩与换电站的混合规划方法。首先,利用海量网约车订单数据进行数据挖掘和出行特征提取,得到充换电负荷的时空分布;随后,根据充电需求信息建立充电桩规划模型,确定各功能区充电桩的布局规模,以满足EV充电便捷性的需求,再针对换电站错峰运行成本过高的问题,构建基于有序充电的换电站双层规划模型,并通过改进灰狼优化(Grey Wolf optimization,GWO)算法求解各目标成本;最后,以成都市二环交通网络和IEEE 33节点系统为例,对无序和有序充电模式下的换电站规划进行仿真分析。仿真结果表明:所提混合规划方法能够使EV用户获得方便、快速的供电;有序充电模式下换电站的规划结果不仅经济且有利于配电网稳定运行。

  • 张永挺,韩彦微,林永昌,冯一桐,刘 剑

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.014

    Abstract:

    变电站室内无人机巡检可有效降低人工巡检作业强度。由于飞行精度要求高,搭载能力有限,仅依靠无人机搭载摄像头与惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)数据融合确定位姿无法满足精度要求,为此,提出基于变电站室内已有固定摄像头的泛在物联的多视觉?惯导融合框架,针对室内光线情况对无人机摄像头图像进行强化,并与IMU数据结合得到初步的无人机位置数据。进一步通过在无人机上布设二维码(quick response code,QR码),应用改进后的PnP(perspective?n?point)算法优化无人机位姿数据。飞行结束后在无人机机巢对IMU的累计误差进行校验。实验证明:该方法布设与维护的工作量小,相较仅依靠搭载摄像头与IMU数据融合算法,飞行精度有较大提高,可满足变电站内无人机巡检作业的需要。

  • 清洁能源与储能
  • 汪 华,张 文,何 东,程慧婕

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.015

    Abstract:

    针对大规模海上风电直流(direct current,DC)送出系统的故障电流分布呈现新特征的问题,分析海上风电直流送出系统线路发生单极接地故障时的故障暂态特征及其影响机理。单极接地故障响应过程可分为直流侧电容放电、网侧电流馈入和电压恢复3个暂态阶段。首先,推导海上风电直流送出系统发生单极接地故障时各个暂态阶段故障电流的数学表达式,并建立其等效电气模型;随后,根据接地电阻的阻值将故障过程划分为过阻尼、欠阻尼状态,并分析接地电阻对系统故障特征的影响;最后,在MATLAB/SIMULINK仿真软件中搭建±10 kV海上风电直流送出系统仿真模型,验证该系统发生单极接地故障时暂态特征理论分析的正确性。

  • 杨 帆,黄冬梅,时 帅,李媛媛,李东东,Kwok Lun Lo

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.016

    Abstract:

    伴随着更高的风速和更广阔的发展空间,深远海海上风电展现出了巨大的发展潜力。为解决风速和风功率波动影响下深远海海上风电接入海上平台电力系统时面临的可靠性和优化问题,首先研究海上不同高度层风速的相关性,建立不同高度层风速和10 m高度层风速的关系;随后提出一种风储优化调度方法,考虑系统可靠性、储能限制等约束条件,采用模型预测控制算法对调度模型进行求解;最后应用Roy Billinton可靠性测试系统(Roy Billinton test system,RBTS)验证风电接入对系统可靠性的影响和所提风储调度模型的有效性。研究结果表明,轮毂高度的风速修正对系统可靠性评估具有重要性意义,合理利用储能并调度其储能的出力可以显著提升其可靠性,为深远海海上风电可靠性评估研究提供有益补充。

  • 张 勇,孙雁斌,颜 融,肖 亮,范展滔,方必武,黎立丰,杨再敏,蒙文川

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.017

    Abstract:

    随着以新能源为基础的新型电力系统建设的不断推进,近年来风电、光伏等新能源大规模密集接入系统,这虽然为实现“双碳”目标奠定了坚实的基础,但同时也导致极端天气下新型电力系统调度运行面临的挑战不断增大,其中最易出现的问题是风电爬坡事件概率大幅提升,不仅会造成系统频率的大幅频繁波动,还会影响电力电量平衡,严重威胁系统安全稳定运行。为此,在统计分析风电爬坡事件的基础上,提出基于深度自回归(deep auto?regressive, DeepAR)模型的风电爬坡事件的预测方法。首先,结合风机功率与风速之间的关系,分析极端天气下风电爬坡事件对电网调度运行的影响,再建立风电爬坡事件物理模型,分析发生风电爬坡事件时的风电功率统计特征;然后,结合深度自回归模型对风电爬坡事件进行功率预测,分析极端天气下的风电出力曲线;最后,结合风电场实测数据验证所提方法的有效性。验证表明:采用所提方法可提前精准定位极端天气环境下风电爬坡事件出现概率,预期将极大改善未来新型电力系统调度运行面临的不确定性。

  • 乔宇峰,王鹏飞,杨 扬,张 钰,牧 仁,潘功银

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.018

    Abstract:

    采用虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)控制技术模拟同步发电机的外部特性,能够为电力系统提供一定的阻尼和惯性。然而,基于VSG控制技术的风力发电机(wind turbine generator,WTG)容易引起电力系统的低频振荡,为此,研究基于VSG控制的风电场并网系统的小信号稳定性。首先,建立单个和多个基于VSG控制的风力发电机、风电场并网系统的小信号模型;随后,通过求解状态矩阵得到系统的特征值,并分析系统的振荡模态;最后,根据特征值法进行虚拟惯量、虚拟阻尼以及线路连接电抗等参数变化对系统小信号稳定性的影响分析。

  • 徐 涛,邹泽华,胡仁焱,周良松,姚占东,张伟仁

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.019

    Abstract:

    调度运行规程对水电站事故处置具有重要的指导意义。为此,以水电站调度运行规程为研究对象,通过对规程文本进行知识表示、知识抽取和结构化管理,提出一种自顶向下的水电站调度运行知识图谱构建方法。首先,通过术语、概念和关系抽取,构建知识图谱的模式层;随后,采用双向门控循环单元(bi?directional gated recurrent unit,BiGRU)神经网络和条件随机场(conditional random field,CRF)的深度学习模型对规程文本进行实体抽取,根据知识图谱的模式层构建其数据层;最后,基于对国内大型梯级水电站调度运行规程的学习,构建水电站调度运行知识图谱,通过仿真算例对其进行验证。结果表明:所构建的水电站调度运行知识图谱可以为电站值班人员开展事故处置提供辅助决策,有效提升水电站的应急管理与调度智能化水平。

  • 高延增,徐东辉

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.020

    Abstract:

    由于锂离子电池在使用过程中具有动态性、慢时变性及强非线性特点,导致在线辨识锂电池一阶RC模型未知参数存在精确度低、实时性差等难题。为此,首先利用荷控忆阻器与一阶RC模型建立基于荷控忆阻器的一阶RC模型混沌系统,调整荷控忆阻器参数使该系统进入混沌状态,并分析系统的动力学特性;然后构建混沌系统未知参数的自适应控制规律,并将其应用于基于荷控忆阻器的一阶RC模型混沌系统中,实时在线辨识锂电池一阶RC模型未知参数,获得有效的辨识值。有效克服传统估计算法受数据样本空间大小的限制,同时受环境温度、行驶路况、负载状况及电池材料情况等影响。最后实验仿真结果表明,建立的混沌系统具有丰富的动力学特性,所提未知参数的自适应控制规律辨识算法具有较好的实时性、准确性、鲁棒性及较快的收敛速度。

  • 微网与综合能源
  • 陈 说,许仪勋,田 雨,韩菲儿

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.06.021

    Abstract:

    为解决城市固体废弃物(municipal solid waste,MSW)处理过程中环境污染和资源浪费等问题,提出将城市固体废弃物管理和可再生发电系统与传统微电网配置方案融合。首先,面对微电网内部源荷匹配性的不足以及不同风光配置容量占比造成的微电网出力特征差异,提出依据微电网风光配置条件制定需求响应策略。然后,建立以等年值配置运行成本、能源浪费率和负荷缺电率最小为目标的多目标优化配置模型,为提高帕累托解集的收敛性和分布性,采用增广ε?约束法求解。最后,采用改进的微电网IEEE?33节点模型进行仿真,算例结果表明,该微电网有效提升了清洁能源的消纳能力和系统的可靠性,同时具有良好的经济性。

  • 周 杰,庞 营,王 雷,徐 文,郑涛涛,李 游,夏晨阳

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.022

    Abstract:

    随着电动汽车、光伏发电等越来越多的新型电网交互型设备接入楼宇,以往的楼宇变电站难以处理复杂的能量流动,导致能量传递效率降低、接口复杂化和电能质量变差的现象。为此,提出一种无线电能路由器与电能质量控制方法。首先,为设计高效的能量流动控制方法,提出无线电能路由器构成的等效模型;其次,为了在所有负载、电能质量情况中保持高效的能量流动,对不同负载、电能质量情况进行分类并给出相应的控制参考量;随后,基于所有分类的控制参考量,设计对不同负载、电能质量情况下的功率控制方法;最后,为验证所提结构和控制方法的可行性,设计相对应情况的仿真案例。所提无线电能路由器可以为楼宇提供一种统一接入电网交互型设备的解决方案,具有重要的工程意义。

  • 张万家,赵 耀,陈永江

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.023

    Abstract:

    当微电网负荷功率发生波动时,储能系统能够通过控制逆变器维持系统电压频率稳定。储能逆变器通常采用PI双闭环控制策略,但是由于PI控制存在滞后性,导致系统动态响应速度慢。为此,提出一种考虑Lyapunov稳定约束的有限集模型预测控制(finite control set?model predictive control,FCS?MPC)策略。首先,通过Lyapunov稳定约束实现对主控制目标电容电压的稳定控制,再根据电容电压总谐波失真约束项的轻重设置权重系数;然后,通过使目标函数最小实现协同控制,解决传统FCS?MPC目标函数耦合导致系统不稳定以及权重系数难以整定的问题,将改进后的FCS?MPC方法和下垂控制相结合控制储能逆变器;最后,在MATLAB和RT?LAB平台上进行仿真验证。仿真结果表明:与传统控制策略相比,改进后的FCS?MPC方法可以提高系统动态响应速度,实现多目标协同控制并且对权重系数有很好的鲁棒性。

  • 电力电子
  • 陈俊伟,武 鹏,李学举,陈 蓓

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.024

    Abstract:

    为改善两级式AC/DC变换器的动态性能,提升系统的抗干扰能力,提出两级式变换器的改进自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)。首先,根据开关周期平均法和扩展描述函数法分别对前级功率因数校正(power factor corrector,PFC)电路和后级LLC(inductor?inductor?capacitor)谐振变换电路进行小信号分析,建立电路的数学模型;随后,将二倍频纹波看作内部扰动,在ADRC的基础上加入扰动抑制律,使观测器快速预估扩张状态,进而分析不同扰动抑制律对系统动态性能和抗扰能力的影响,给出控制器参数设计方法;最后,采用仿真实验测试控制器性能。实验结果表明:相较于传统ADRC和PI(proportional integral)控制器,改进ADRC能在较低的电流谐波下,改善负载突变时输出电压的超调量和调节时间,提升系统的动态性能。

  • 冯洪赟,朱泓宇,董 跃,王俊辉,张逸凡,刘芸江,李朝阳,胡海涛

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.025

    Abstract:

    新型所群双边牵引供电系统能够减少电分相数量、增加供电臂距离并提高供电能力,可有效解决西部艰险山区电气化铁路建设中电分相设置困难的难题。目前,该系统仍处于理论验证及实验探索阶段,在仿真系统中,模拟因列车移动所导致的牵引网阻抗动态变化的过程较难实现。针对此问题,首先提出一种基于电压源变流器(voltage source converter,VSC)的牵引网阻抗模拟方法,通过对VSC交流端口等效阻抗的控制来模拟实物系统中列车两端牵引网阻抗的变化,进而实现对列车动态运行过程的实验模拟;随后运用所提方法在MATLAB/SIMULINK中搭建系统仿真模型。仿真结果表明:该方法能够模拟列车各种工况时牵引网阻抗的动态变化,所提出的牵引网阻抗模拟方法有利于进一步开展新型所群双边牵引供电系统的探索与验证。

  • 张彼德,何恒志,邵 帅,邱 杰,马俊梅,陈 广

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.026

    Abstract:

    为了实现对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)子模块开关管的故障诊断,对沙猫群优化(Sand Cat swarm optimization, SCSO)算法进行改进,提出一种改进沙猫群优化(improved Sand Cat swarm optimization, ISCSO)算法优化极限学习机(extreme learning machine, ELM)的故障诊断方法。该方法利用Cubic混沌映射、螺旋搜索及麻雀警戒机制对沙猫搜索的3个阶段进行改进和优化,以提高算法的收敛速度和搜索能力。通过在MATLAB/SIMULINK平台搭建模块化MMC模型,以子模块故障时的桥臂环流作为输入量,通过将ISCSO?ELM与不同算法优化后的ELM模型进行故障诊断效果对比。结果表明,所提方法能有效识别子模块故障,在MMC故障诊断方面具有可行性和优越性,故障诊断效果更好。

  • 电力市场
  • 汪致洵,方仍存,赵卫峰,杨洪明,范先国,廖 伟

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.027

    Abstract:

    在电力市场由计划向市场转型过程中,工商业(industrial and commercial,I&C)用户逐步由目录电价转向市场化定价。为推动工商业用户全部进入市场,中国建立了代理购电机制,暂未直接参与市场购电的工商业用户由电网公司以代理方式购电,确保工商业市场化电价改革政策平稳实施。由此,首先分析现行电网企业代理购电价格形成机制,建立代理购电价格模型,针对由购电结构差异所产生的代理购电?市场化用户价差及代理购电用户价格季节波动大问题,提出基于计划?市场电量分配的代理购电价格优化方法;随后结合规划周期内计划?市场电量供需平衡关系,以工商业市场用户和代理购电用户价差最小为目标、代理购电价格波动幅值为约束条件,优化调整风光发电量进入计划和市场电量比例以及外购电月度分配比例,实现代理购电用户价格的合理动态调整;最后基于国内某省年度源?荷数据进行算例分析。分析结果表明:所提代理购电价格优化方法可以有效降低两类用户价差、代理购电价格波动,对电网代理购电机制的顺利运行和工商业用户有序进入市场起到积极的作用。

  • 高电压与绝缘
  • 张 彬,张周胜,于瑞冬,张馨月

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.028

    Abstract:

    直流气体绝缘封闭输电线路(gas insulation transmission line,GIL)中自由金属微粒在腔体内运动会严重降低气体绝缘水平,极端情况下可能造成局部放电或沿面闪络。为此,对直流均匀电场下金属微粒的运动状态及识别方法开展研究。首先,搭建直流电压下金属微粒运动及超声检测实验平台,通过大量实验记录金属微粒在平行极板间的启举电压、运动轨迹和微粒运动产生的超声信号波形,实验结果表明:正极性电压下线形金属微粒会存在特殊的下极板飞萤运动状态,且线形金属微粒直径越大、长度越长越趋于发生下极板飞萤运动。随后,搭建交流脉冲局部放电实验平台,测量不同状态下金属微粒运动局部放电图谱,实验结果可以验证电晕放电是造成下极板飞萤运动状态的主要因素之一。最后,根据实验装置采集到的金属微粒运动超声信号波形进行去噪处理,提取超声信号3个特征参量并对不同微粒运动状态进行参数对比,结果表明:参数阈值法能够有效区分球形金属微粒的大小及线形金属微粒的运行状态。

  • 刘 刚,李 瑞,张圆明,王秀茹,张鹏飞,陈 晨,叶桐珲,张东东

    2025 ,DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2025.01.029

    Abstract:

    随着电力电子器件在电网中的投入,以及越来越多的非线性负荷的使用,使得系统中的高次谐波水平也在不断提高,高次谐波不仅对设备和材料的行为有负面影响,且对绝缘参数的在线测试结果也存在影响。为此,该文通过理论分析与试验测试的方式,进行循环老化下电缆绝缘介损特征(tan δ)及在线监测修正方法研究,试验测试不同电压下工频1~8倍频率范围内交联聚乙烯电缆老化后的介质损耗因数。研究结果表明:随着老化程度的增加tan δ增大,20次老化处理前期增幅最大,对于50 Hz情况,tan δ从0.009 4增加为0.021 9;tan δ增大程度受到谐波频率和谐波电压的影响,且谐波频率的影响不可忽略。最后根据试验结果,提出电缆绝缘介质损耗因数修正方法,给出50~400 Hz高频下的修正系数。研究成果可用于工频条件下在线介损监测的修正,从而提升电缆老化在线评估的可靠性。

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