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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
国外发行:中国出版对外贸易总公司
CN:43-1475/TM
ISSN:ISSN1673-9140
邮发代号:42-140
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    青年学者专栏
  • 光储充建一体站微电网研究综述

    颜 勤,余国翔

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.001

    Abstract:

    为解决电动汽车及新能源大规模接入带来的电力系统运行稳定和新能源高效利用的问题,光储充一体化模式应运而生,其各单元间源荷储协同交互机理及优化调控策略也成为智能电网亟待解决的关键问题。“光储充放+智能建筑”的光储充建一体站微电网模式因其源荷储一体化、供需互补、灵活调度等特征,成为中国节能减碳、能源转型的发展重点。考虑到其微电网运行模式所要面对的分布式能源强不确定性、孤岛并网运行状态下交互机理不明等挑战,对光储充建一体站微电网各单元模块、关键技术、运行状态等方面进行综述,并对光储充建的研究现状进行总结,探讨其未来的发展趋势和需要面对的挑战。研究成果对挖掘经济激励下各类需求响应资源的调控潜力,保障电网供电可靠性,具有重要理论和实际参考意义。

  • 环境友好型绝缘气体沿面放电特性及固体析出物研究现状

    钟理鹏,刘祖龙,唐文强,梁 坤,伍 洁,汪 沨,梁凯彬,唐 念,孙东伟,韩旭涛

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.002

    Abstract:

    C4F7N、HFO1336mmz(Z)等全球变暖系数(global warming potential,GWP)低、绝缘强度高的环保气体有望一定范围替代高压电力设备中广泛应用的SF6,推动绿色低碳高压装备发展,助力“碳达峰、碳中和”目标。气固界面放电特性、异常情况下固体析出物的生成及抑制方法等会直接影响环保型设备绝缘系统的服役安全,有必要在规模化应用前完成系统深入研究,针对上述内容的现有研究进展进行综述。梳理环保绝缘气体及其相关高压设备的国内外发展和应用情况;分析环保气体中气固界面电荷积聚特性及沿面闪络特性的研究进展;讨论了环保气体深度分解形成固体析出物的成分、生成过程,以及析出物对界面绝缘的影响规律和抑制措施。该文可为环保气体的研究、环保型气体绝缘设备的研制等提供参考。

  • 基于CPSS视角的需求响应能力评估综述

    张凯瑞,明 昊,高赐威

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.003

    Abstract:

    对信息—物理—社会系统与需求响应评估的结合进行综述。首先对信息物理系统的历史和框架进行分析。接着总结了现有的需求响应研究现状,包括需求响应潜力评估的意义、分类和评估方法。对于需求响应能力评估的数据来源进行总结,包括问卷调查和运行数据采集。在信息—物理—社会系统与需求响应结合方面,分别分析需求响应的物理域、信息域和社会域基础,介绍相应的建模方法和研究内容。最后,对未来的研究展望进行讨论,包括市场考核机制、快速仿真与建模技术以及综合能源下的需求响应管理。

  • 清洁能源与储能
  • 基于TPA‑MBLSTM模型的超短期风电功率预测

    蔡昌春,范靖浩,李源佳,何瑶瑶

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.004

    Abstract:

    风速变化的间歇性和波动性给风功率的精准预测带来极大挑战,充分挖掘风电功率与风速等关键因素的内在规律是提高风电功率预测精度的有效途径。提出一种结合时间模式注意力(time pattern attention,TPA)机制的多层堆叠双向长短期记忆网络的超短期风电功率预测方法。首先,利用基于密度的含噪声空间聚类方法(density based spatial clustering with noise,DBSCAN)和线性回归算法进行风功率数据集的异常值检测,利用k最邻近(k?nearest neighbor,KNN)插值法重构异常点数据;其次,综合考虑风电功率与各气象特征的内在关联性,在MBLSTM网络中引入TPA机制合理分配时间步长权重,捕捉风电功率时间序列潜在逻辑规律;最后,利用实验仿真数据进行分析验证本文方法的有效性,该方法能够充分挖掘风功率与风速影响因素的关系,从而提高其预测精度。

  • 基于微波加热的风力机叶片除冰性能数值模拟研究

    秦志鹏,魏高升,崔 柳,杜小泽

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.005

    Abstract:

    针对在冬季霜冻或雾凇等极端天气下,风力机叶片出现结冰影响风电机组出力,甚至导致冰块堆积脱落等问题,提出一种基于微波加热的风力机叶片除冰方法。通过在叶片复合材料中加入炭黑及碳纤维以改善叶片的微波加热性能。结合COMSOL和MATLAB语言开展联合仿真,对叶片中填充介质的参数进行优化设计,进而针对优化后的叶片复合材料开展微波加热除冰模拟,得到微波加热功率和环境温度对除冰时间的影响规律。最后,通过研究结果表明,最佳炭黑填充浓度为3.98%,在此参数下,复合材料内的碳纤维形成了上下密集、中间稀疏的三明治结构,从而可有效提高复合材料的微波吸收率;随着微波功率的增加和环境温度的升高,除冰时间明显缩短,且微波功率对除冰时间的影响较环境温度更显著。

  • 风电与多端柔性直流输电系统自适应分频协调控制策略研究

    李从善,甄子凯,和 萍,武小鹏,范嘉乐,张晓伟

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.006

    Abstract:

    针对风电接入多端柔性直流输电系统,为充分发挥风电参与系统调频能力,解决交直流并网故障引起的直流系统电压和交流电网频率波动问题,本文在现有下垂控制基础上提出了附加自适应分频控制策略。将直流电压偏差信号作为控制器输入信号,通过一阶低通滤波器将输入信号分为高频波动信号和低频波动信号,根据风电和直流输电系统各自调频能力的不同,将高频波动信号附加在风电机组转子侧换流器有功功率控制环,低频波动信号附加在直流有功功率控制外环,同时将电压源换流器(voltage source converter,VSC)实时功率裕度与直流电压变化量引入分频控制,实时调整低通滤波器的时间常数,动态调整功率输出,提高系统稳定性。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,仿真验证所提控制策略的有效性。

  • 计及渗透率约束的风光火储系统容量优化及规律研究

    朱显辉,张 尧,师 楠,药冰倩,崔世炜

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.007

    Abstract:

    为探索不同风光渗透率对风光火储系统容量配置及系统运行的影响规律,以风光火储联合发电系统为例,构建了考虑渗透率约束与火储联合控制的3层容量优化模型。首先,将黄金搜索优化(golden search optimization,GSO)算法引入容量优化配置求解中,给出不同渗透率约束下系统最佳容量配置,求得系统运行指标数据结果;然后,对所得结果进行最小二乘法曲线拟合,得到系统的经济性、可靠性和稳定性与不同渗透率之间的变化曲线;最后,系统地分析了曲线趋势变化的主要原因,可为风光等可再生能源系统容量优化配置及运行规划提供借鉴。

  • 智能电网
  • 基于KICA‑CIM的电能计量设备HPLC通信单元运行质量评估体系

    黄 瑞,邓汉钧,刘谋海,樊 芮,陈 浩,孙辰昊,刘昊东

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.008

    Abstract:

    针对电能计量设备中高速电力线载波通信(high speed power line carrier communication,HPLC)单元现场的运行质量评估需求,提出一种基于核独立分量分析-部件关键度(kernel independent component analysis?component importance measure,KICA?CIM)多模型集成的评估方法。首先,整合分析典型客户侧计量设备本地物联应用场景、通信技术的主要性能影响因素,综合构建物联场景性能评价的普适性指标库;其次,面向运行场景中的多源、异构、高维数据环境,一方面利用KICA处理非线性特征并求解主成分,计算各指标的个体权重,另一方面利用CIM模型区别衡量各指标评价结果对整体评估效果的不同影响程度,对指标进行重要性赋权,确定每个指标的作用权重。通过组合赋权模型实施整合,实现运行质量的全面评估;最后,利用某地区电能计量设备数据,验证所提出方法的可行性和有效性,有利于改善评估结果的准确性与合理性。

  • 基于改进旋转森林算法的窃电检测研究

    刘建锋,梅智聪,刘梦琪,周 海,董倩雯

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.009

    Abstract:

    如何准确检测出用户侧窃电行为是长期存在于各供电公司一个难点,传统的窃电检测方案均存在一定的局限性。针对窃电检测领域正负类样本高度不平衡,且单一分类模型表现不佳的问题,提出一种基于改进旋转森林算法的窃电检测方法。旋转森林算法采用主成分分析(principal component analysis,PCA)进行特征提取,利用原始训练集的所有主成分训练每个基分类器。在经典的旋转森林算法基础上,使用改进合成少数类过采样(synthetic minority oversampling technique,SMOTE)算法平衡样本子集中的正负类样本;使用Bagging算法中的Bootstrap抽样对训练子集进一步抽样;按准确率对基分类器进行选择性集成等3个方面的改进。算例使用华东某地区实际用户数据,结果表明所提窃电检测方法对比单一分类模型和现有集成学习策略,在多项评价指标下均取得更好的效果。

  • 基于交互式实时电价机制的用电优化研究

    汤 波,林静涛,杨 鹏,余光正,钟宇军,陆丹丹

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.010

    Abstract:

    为满足对新能源消纳和电力供需平衡的要求,以新能源为主体的新型电力系统需要最大程度发挥负荷侧调节能力。针对当前用户侧调节能力未充分挖掘的问题,提出一种基于交互式实时电价机制的用电负荷优化方法。首先,基于区域电网内新能源总和建立广义标杆新能源出力曲线,提出一种基于改进时间序列形态相似度的用电负荷与广义新能源标杆曲线的源荷相似度计算方法,并构建负荷与电价的关联模型;进而提出基于源荷相似度的交互式实时电价机制引导用户参与响应;最后,构建多目标优化模型进行负荷优化。仿真结果表明,所提交互式实时电价机制的负荷优化效果更好,能够有效提高用户参与需求侧响应的积极性,相似度变化值能够准确衡量新能源与负荷曲线的相似度水平,使净负荷功率趋于平稳,促进新能源的高质量消纳。

  • 基于充电桩利用率的充电负荷超短期预测方法研究

    庞松岭,赵雨楠,唐金锐,彭 勇,田金银,葛干衡

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.011

    Abstract:

    为消除空间分布不确定性对电动汽车充电负荷超短期预测准确性的影响,提出一种基于充电桩利用率的电动汽车充电负荷超短期预测方法。首先,从海量充电交易数据中提取形成区域内各充电桩充电负荷功率,编码后得到充电桩利用率的量化值;然后,将充电桩利用率以及充电负荷功率数据融合,得到长短期记忆神经网络的训练样本和测试集,形成电动汽车充电负荷超短期预测的深度学习模型,时间分辨率可达0.5 h;最后,在不同规模充电负荷的场景下验证了所提方法的有效性和准确性。结果表明,相比无优化的长短记忆神经网络负荷预测方法,所提方法得到的预测值平均绝对百分比误差提高了约5%,可为未来车网互动下的配电网调度优化运行提供重要支撑。

  • 分时电价下含电动汽车的微电网群双层多目标优化调度

    房超运,杨 昆,柴瑞环

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.012

    Abstract:

    为解决大规模电动汽车无序充电导致电网出现“峰上加峰”现象,依据电动汽车充电地点的不同将配电网划分为居民区、办公区、商业区微电网,提出基于峰谷差、分时电价、用户充电满意度多目标下的电动汽车充电模式, 建立了微电网内运营商峰谷差最小—用户充电费用最少和充电满意度最大的双盈多目标优化调度模型,采用上海市实际居民办公商业混合体,基于MATLAB/NSGA?Ⅱ算法求解负荷整形度;采取粒子群优化算法求解电动汽车车主达到充电最优满意度;实现对电动汽车充电时刻和充电功率的引导。实际算例仿真结果表明,该方法能有效降低配电网负荷峰谷差,提高电动汽车充电效率,满足用户充电需求。

  • 地铁杂散电流对变压器直流偏磁的影响分析

    周展帆,严 宇,于艺盛,倪砚茹,程新翔,喻 锟,曾祥君,唐雨杭

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.013

    Abstract:

    地铁运行过程中泄漏的杂散电流引起地电位波动变化,易导致附近接地变压器出现直流偏磁现象。为解决此类问题,首先,建立了地铁运行等值电阻网络模型,实现杂散电流实时数值计算;然后,进一步推导了杂散电流场位方程,实现地铁机车运行时附近大地电位空间分布的动态模拟;最后,基于杂散电流引起的大地电位分布结果与交流电网的等效直流电阻模型,实现接地变压器偏磁直流和励磁电流的数值计算,建立中性点直流量和波形畸变率偏移度评判指标,可有效评估变压器直流偏磁程度。仿真结果表明,机车运行工况及机车间距对变压器直流偏磁影响明显,制定合理的地铁运行策略可有效削弱附近变电站直流偏磁干扰。

  • 考虑电流瞬时频率特性的水上浮吊供电系统定时限过流保护方法

    陈 彬,朱盛开,唐 玮,肖建平,王炜宇

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.014

    Abstract:

    水上浮吊供电系统中,通常含有多台大功率异步电动机,多个电动机在并网启动时会产生较大的启动电流,当各电机启动电流叠加,可能导致变压器电流激增,触发过电流保护误动,给工业生产带来巨大损失。本文首先基于异步电动机等效模型,揭示了冲击电流的产生机理和箱式变压器保护误动原因;接着针对水上浮吊电机断续周期工作场景,提出了随机运行场景生成方法,基于希尔伯特黄变换技术,对系统的故障短路和电机启动状态下变压器的电流信号进行瞬时频率特性分析,揭示不同状态下箱式变压器电流的瞬时频率特性差异,在此基础上构建定时限过电流主动闭锁模块,确保浮吊供电系统正常工作时的可靠供电;最后通过湖南省某水上浮吊系统的仿真模型对所提出的保护方案进行了验证。

  • 配电网低频非线性振荡引发PT保险熔断的机理及抑制措施

    魏菊芳,姚 创,崔 涵,于顺智,何 潇,陈小月,郑智慧

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.015

    Abstract:

    电缆的接入使配电网中性点不接地系统对地电容电流增大,产生由单相接地故障引发的低频非线性振荡,导致电磁式电压互感器(potential transformer,PT)保险熔断,严重影响系统安全运行。首先,分析了低频非线性振荡导致PT保险熔断的原理,并基于ATP?EMTP平台对10 kV中性点不接地系统进行了仿真计算,计算表明,低频非线性振荡最大过电压小于2.0 p.u.,故障0.1 s后电流接近熔断器熔断电流,系统对地电容增大、零序电阻减小,保险熔断风险增大;然后,仿真验证了4PT接线和PT高压侧中性点串接压敏电阻抑制措施的有效性,并计算了零序电压测量误差;最后,建立10 kV系统的低频非线性振荡试验平台,验证仿真的有效性,对提高配电网PT运行安全性具有参考价值。

  • 一种基于CNN与FFT‑ELM的输电线路故障识别与定位方法

    裴东锋,刘 勇,闫柯柯,郭 威,宋福如,田志杰

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.016

    Abstract:

    及时、准确地检测输电线路故障类型与位置是提高电力系统可靠性最重要的问题之一,为此提出一种基于卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)与基于快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)的极限学习机(extreme learning machine,ELM)分类模型并行的输电线路故障识别及定位方法。首先,以故障电压时序图作为输入,构建CNN;然后,利用FFT将时域故障电压数据分解,提取各频段的电压峰值与相角作为故障特征样本;接着,以提取的故障特征样本集作为输入,构建ELM网络;最后,通过特征融合层将2个神经网络进行融合,输出故障类型和定位结果。实验结果表明,此方法对输电线路故障识别的准确率为99.95%、故障定位误差在500 m以内、平均误差为263.5 m,可靠性优于其他模型。

  • 基于IHHT‑RF的配电网单相接地故障选线方法

    李泽文,黎文娇,彭维馨,雷 柳,梁流涛

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.017

    Abstract:

    小电流系统发生单相接地故障时故障特征易受高接地过渡电阻、小初相角等弱故障条件影响而导致选线准确率低。为此,提出一种基于改进希尔伯特黄变换—随机森林(improved Hilbert?Huang transform?random forest,IHHT?RF)的配电网单相接地故障选线方法。首先,提取每条线路在故障发生时的电流暂态信号,通过IHHT提取纯净的暂态电气量,构造标准差、能量熵和幅值畸变度3类特征向量;然后,将特征向量输入RF分类器建立故障选线模型,把故障选线问题转化为二分类问题;最后,将测量数据输入RF分类器中得出分类结果,实现故障线路的自动识别。仿真结果表明,该选线方法综合利用暂态信号的幅值、频率和能量等特征信息,不受弱故障条件、馈线结构等因素的影响,能有效提高故障选线的准确率,具有较强的适应性和可靠性。

  • 考虑可平移负荷和智能软开关的主动配电网故障恢复方法

    杨德昌,吴 燕,Pandzic Hrvoje,Tomin Nikita

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.018

    Abstract:

    在配电网发生故障后,主动配电网能够实现用户侧参与功率的实时供需平衡,满足故障后的负荷恢复。用户参与配电网的调度也是提升故障后负荷恢复比例的途径之一,可平移负荷具有较强的可控性,有效提升了主动配电网的灵活性,智能软开关等新兴可控设备的接入,也使负荷的快速供电成为可能。本文建立了考虑可平移负荷和智能软开关的主动配电网故障恢复模型,并考虑了负荷的重要性系数。通过改进的IEEE 33节点算例进行仿真分析,构建单一故障、多点故障、短时故障的场景,验证了本文所提出方法的有效性以及可控装置对故障后负荷恢复量的提升。

  • 变电站电磁环境智能移动监测装置设计与实测

    阎寒冰,冯智慧,陈秀芳,郭力强,柳逢春,方书博

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.019

    Abstract:

    为提升变电站电磁环境信息采集的工作效率,提高数据测量精度,研究制作一台变电站电磁环境智能移动监测装置。所设计的工频电场探头可实现3个方向工频电场同步测量;带有复位电路的工频磁场采集电路可消除磁阻传感器处于过强磁场干扰时的异常问题;外置温湿度模块可保证测量准确度,采用憎水性复合材料支架,在湿度小于70%条件下测量误差在5%以内。第三方测试结果表明,电磁场测量结果误差在5%以内,采用此装置在实际110 kV变电站进行电磁环境实测,可准确按规定路径自主行走并进行测量。建立三维模型,进行空间电磁场分布的仿真模拟,所得实测数据与仿真数据有相同的变化趋势,进一步验证装置测量的准确性。

  • 大功率充电连接器相变冷却换热特性研究

    陈慧敏,李香龙,刘秀兰,高曙光,屈治国,牛春林

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.020

    Abstract:

    直流大功率快充技术可显著缩短电动汽车充电时间,缓解充电焦虑,然而在高电压、大电流下,充电连接器的温度短时间内急剧上升,将降低连接器使用寿命且易引发安全问题。为此,提出一种适用于大功率充电连接器的高效相变冷却技术,分别对单相和相变冷却性能进行数值建模分析,研究了冷却液种类、流量、套管厚度等参数对冷却性能的影响规律。结果表明,充电时长为5 min,加载电流为600 A时,采用40 ℃水单相冷却可将电缆温度降低至69 ℃,而采用R134a两相相变冷却则可将电缆温度降低至40 ℃以下。电缆温度随两相冷却液流量增加而降低,随套管厚度增加而增加,套管厚度相较冷却液流量对电缆温度的影响更为显著。

  • 输电线路气象风险精细化建模及气象灾害的在线预警防御策略

    卢 明,郭志明,孟高军,苑司坤,梁 允

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.021

    Abstract:

    气象因素在输电线路稳定运行中起着重要作用,在评估风险时应予以考虑。为此,提出一种输电线路气象风险预警及防护方法。该方法考虑时空发电预测、设备健康和可靠性评估以及概率负荷预测等方面对气象风险进行精细化建模,并基于气象危害、电网脆弱性和灾后恢复成本提出一种新的风险度量标准。此外,针对负荷中断恢复以及缓解用电拥堵,提出一种气象灾害的在线预警防御策略。最后,在案例中对所提出的方法和策略进行测试分析,其结果可以验证方法和策略的有效性。

  • 基于改进GM(1,1)模型的变电站检修运维费用预测

    李智威,王依燃,张赵阳,王 巍,方 钊,孙利平,唐 欣

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.022

    Abstract:

    针对变电站因设备的缺陷而引起的全寿命周期成本(life cycle cost,LCC)中检修运维费用拨付波动现象,分别采用传统的灰色GM(1,1)模型和组合改进的灰色GM(1,1)模型,对未来3年地市A的变电站检修运维费用进行预测,优化现有的成本拨付策略。结果表明,2种模型的预测精度等级均为一级,但改进后模型的平均相对误差及后验差比值均低于传统模型,说明改进模型比传统模型具有更高的预测精度,能够更好地预测变电站的检修运维费用。最后,利用改进的预测模型对某地市A的2019—2021年变电站检修运维费用进行预测。

  • 电力电子
  • 基于三相逆变器变开关频率和变直流母线电压的PMSM控制

    杨 红,杨 帆,杨 汝

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.023

    Abstract:

    针对三相电压源逆变器应用固定开关频率和额定直流母线电压的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)驱动方式时存在直流电压利用率低、绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistors, IGBT)损耗较高的缺点,建立永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)和基于输出周期的IGBT损耗控制模型,在此基础上以输出电流质量为约束条件,以开关频率和直流母线电压为约束变量,应用猫鼬优化算法获得基于输出周期的IGBT损耗最优的开关频率和直流母线电压。对所提出的策略进行仿真和实验,通过比较输出电流总谐波畸变率(total harmonic distortion, THD)、电流波形、IGBT损耗和结温等验证所提策略在保证控制系统性能的条件下降低三相电压源逆变器损耗,增加三相电压源逆变器的可靠性。

  • 一种抑制风电送出直流MMC内部振荡的零序电流控制策略研究

    兰 月,王俊芳,窦宇宇,王新宇,杨 熠,刘荣顺

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.024

    Abstract:

    量化分析了风电经直流送出系统的振荡模式及各振荡模式与系统状态变量之间的关系,揭示了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)系统内部振荡的环流零序分量与电容电压的交互影响机理;基于该机理,构建了MMC系统各桥臂等效电容储存总能量与零序电流的动态关系模型,推导了MMC系统各桥臂等效电容储存总能量与电容电压差模量以及共模量的表达式,提出了零序电流控制策略;以该控制策略动态模型为对象,计及该动态模型中间变量后,对含零序电流控制策略MMC系统的振荡模式进行了分析,结果表明,所提控制策略可以使振荡模式的实部向左移动,增加总阻尼,提升系统稳定性。

  • 三相电压型VIENNA整流器建模及稳定性分析

    范家宁,马 辉,何 奇,范李平,马晓妍

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.025

    Abstract:

    基于电动汽车直流充电桩的VIENNA型前级整流电路,提出采用小信号方法对VIENNA整流器进行建模。该方法首先通过采用局部线性化技术和状态空间平均法推导dq0坐标系下VIENNA整流器的数学模型,得出相关传递函数矩阵,即VIENNA整流器小信号线性化模型,进而用于控制器的设计;然后,采用频域法分别对电压环、电流环进行设计,利用频域法及根轨迹曲线详细分析各项参数对系统的影响,并利用曲线拟合的方式给出了系统稳定域随各项参数变化的曲线;最后,在实验中验证所提方法的正确性。

  • 计及频率耦合的单相并网逆变器阻抗建模及稳定性分析

    肖 宁,汤 赐,邝栩仪,罗 敏,王佳怡

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.026

    Abstract:

    随着可再生能源渗透率的提高,电力电子变流器与大电网间的相互作用引发的振荡事故频发。为了研究新能源并网引发的振荡特征,本文通过实信号与复向量的联系解释了计及锁向环(phase?locked loop,PLL)影响时单相并网逆变器产生单频率扰动电压输入,双频率扰动电流输出的原因,并进一步解释了弱电网下产生频率耦合现象的机理,建立了自导纳和互导纳模型,进而推导出逆变器等效输出导纳,最后通过MATLAB/Simulink搭建模型进行仿真,验证了自导纳和互导纳模型的正确性,且最终给出的逆变器等效输出阻抗可根据奈奎斯特稳定判据准确判断系统稳定程度。

  • 基于DCM‑PCA和GA‑BP的逆变器故障诊断

    黄敬尧,程 煜,李雅恬

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.027

    Abstract:

    针对光伏并网三相电压型逆变器开关管的开路故障,提出深度级联模型(deep cascade mode,DCM)?主成分分析(principal component analysis,PCA)与遗传算法(genetic algorithm,GA)优化的BP神经网络结合的故障诊断方法。首先对逆变器的开路故障进行分析和仿真,确定三相电流作为故障信号,选择22类故障状态作为诊断对象,通过以稀疏表示分类(sparse representation based classififier,SRC)为基本操作单元的深度级联模型提取故障特征,DCM根据层次学习特性将故障特征分层,再由SRC部分得到不同故障的编码系数,并采用t分布—随机近邻嵌入(t?distributed stochastic neighbor embedding,t?SNE)方法验证了DCM具有较好的特征提取能力,通过PCA降低故障特征的冗余度、保留有价值的主成分提高网络映射能力,最后将故障特征向量作为GA?BP神经网络的输入信号实现对故障的诊断识别。通过仿真实验得到该方法的故障诊断准确率为95.64%,与DCM?PCA?BP、FFT?GA?BP和FFT?BP相比准确率分别提高8.71%、20.64%、51.70%,表明该方法有更好的故障特征提取能力和故障诊断效果。

  • 高电压与绝缘
  • 基于CEEMDAN‑TQWT方法的变压器局部放电信号降噪

    尚海昆,张冉喆,黄 涛,林 伟,赵子璇

    2024, Doi: 10.19781/j.issn.1673-9140.2024.01.028

    Abstract:

    针对传统方法处理局部放电信号时存在振荡明显、消噪不彻底等问题,采用基于自适应白噪声完备集成经验模态分解(complete ensemble empirical model decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)与可调品质因子小波变换(tunable Q?factor wavelet transform,TQWT)相结合的方法对局部放电信号进行消噪处理。采用CEEMDAN将含噪变压器局部放电信号分解成多个固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量,并利用相关系数判断IMF分量与原始信号的相关度。将弱相关者视为劣质IMF,对其进行TQWT分解,利用能量占比与峭度指标来筛选小波子带,提取IMF的有效细节信息,进行TQWT逆变换,从而得到新的IMF分量;将强相关者视为优质IMF,与变换后的新IMF分量共同进行信号重构,得到消噪结果。仿真及实测信号分析验证了该方法的有效性和实用性,相比传统的经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法,仿真信号经所提方法去噪后的波形失真百分比下降了44.94%;相较于仅使用CEEMDAN,现场信号经所提方法去噪后的噪声抑制比提高了26.64%。

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