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风电基地经特高压直流送出系统换相失败故障(一):送端风电机组暂态无功电压建模

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中国电机工程学报 2022年第12期42卷 4391-4404页

作者：何国庆王伟胜刘纯李光辉年珩新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192 浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

特高压直流(ultra high voltage direct current,UHVDC)受端换相失败故障引发送端交流暂态过电压,造成大规模风电机组脱网事故。为控制运行风险,亟需开展风电基地经UHVDC外送系统的暂态无功电压解析模型研究。该文分析了UHVDC受端换相... 详细信息

特高压直流(ultra high voltage direct current,UHVDC)受端换相失败故障引发送端交流暂态过电压,造成大规模风电机组脱网事故。为控制运行风险,亟需开展风电基地经UHVDC外送系统的暂态无功电压解析模型研究。该文分析了UHVDC受端换相失败引发送端暂态电压动态过程,建立了暂态过电压峰值解析模型;针对送端暂态电压“先低后高”特性,计及直驱风电机组(permanent magnet synchronous generator,PMSG)和双馈风电机组(doubly-fedinduction generator,DFIG)机组低电压穿越–稳态控制–高电压穿越多模式切换,分别建立了PMSG和DFIG机组的暂态无功电压响应解析模型;搭建了新能源基地经UHVDC送出系统控制硬件在环实时仿真平台,验证了UHVDC、PMSG及DFIG机组暂态响应解析模型的正确性,为系列文章第2篇揭示送端暂态无功电压作用机理及第3篇制定暂态过电压抑制措施奠定了理论基础。

关键词：特高压直流换相失败高电压穿越暂态过电压风电机组

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并网逆变器的谐波放大机制与应用

中国电机工程学报 2022年第17期42卷 6398-6409页

作者：侯川川朱淼刘纯何国庆汪海蛟电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240 新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

并网逆变器输出电流的谐波特性与抗干扰能力显著影响并网电能质量与稳定性。现有研究通常只关注高次整数阶谐波的扰动及抑制,尚未厘清基频附近的间谐波影响机理。在电网小扰动情况下,文中以锁相环误差函数为切入点,通过对并网电流开展... 详细信息

并网逆变器输出电流的谐波特性与抗干扰能力显著影响并网电能质量与稳定性。现有研究通常只关注高次整数阶谐波的扰动及抑制,尚未厘清基频附近的间谐波影响机理。在电网小扰动情况下,文中以锁相环误差函数为切入点,通过对并网电流开展的精确量化分析,提出并阐明并网逆变器的一种特殊机制——“谐波放大机制”。理论分析以总谐波失真为基础,给出并网逆变器的输出谐波特性、谐波放大特征频率及边界条件,从而丰富并完善逆变器的数值计算理论。结合逆变器阻抗计算与阻抗重塑案例,同时介绍谐波放大机制的实际应用方法。实验结果证明了理论分析的正确性与可行性。该结果可为逆变器并网的扰动抑制提供全新理论依据与工程设计参考。

关键词：逆变器锁相环小扰动总谐波失真谐波放大

极弱电网下直驱风电并网变流器小信号建模及稳定性运行策略分析

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电力自动化设备 2022年第8期42卷 167-173页

作者：刘芳李研何国庆李光辉刘世权刘威合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009 中国电力科学研究院有限公司北京100192

极弱电网下,直驱风电并网变流器各控制环路动态交互、满功率运行会改变并网点电压,导致不能稳定运行。对此,建立了考虑控制延时环节的全阶状态空间小信号模型,并采用特征值分析方法分析系统稳定性。研究表明系统稳定性随电网强度降低呈... 详细信息

极弱电网下,直驱风电并网变流器各控制环路动态交互、满功率运行会改变并网点电压,导致不能稳定运行。对此,建立了考虑控制延时环节的全阶状态空间小信号模型,并采用特征值分析方法分析系统稳定性。研究表明系统稳定性随电网强度降低呈非线性变化,存在不连续稳定区间,且控制延时对不同振荡模式的阻尼比影响也呈非线性,部分阻尼比变大,部分阻尼比变小;同时,得到了参与电压、电流和锁相环之间交互作用的主导状态/控制变量,其参与度随电网强度减弱而加剧,进一步分析了各控制器参数对系统稳定性的影响规律,拉开控制带宽,避免频带交叠,将有助于提高系统稳定性;通过对比分析直驱风电系统在定交流电压控制和电压下垂控制下的适用性,发现定交流电压控制更适合极弱电网工况。通过MATLAB/Simulink仿真验证了理论分析的正确性。

关键词：极弱电网直驱风电并网变流器全阶状态空间小信号模型控制延时不连续稳定区间

超声波协同马克思克鲁维酵母Z17胞内粗酶处理降低乳清蛋白的致敏性

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中国食品学报 2022年第2期22卷 11-22页

作者：舒琴赵文俊刘思宇何国庆陈启和浙江大学食品科学与营养系杭州310058

以超声预处理过的乳清蛋白为酶解底物,采用OPA法、ELISA分析等手段,探究马克思克鲁维酵母Z17粗酶水解乳清蛋白、降低乳清蛋白致敏性【以α-乳白蛋白(α-LA)和β-乳球蛋白(β-LG)为抗原性表征】的最优超声预处理-酶解条件。结果表明:乳... 详细信息

以超声预处理过的乳清蛋白为酶解底物,采用OPA法、ELISA分析等手段,探究马克思克鲁维酵母Z17粗酶水解乳清蛋白、降低乳清蛋白致敏性【以α-乳白蛋白(α-LA)和β-乳球蛋白(β-LG)为抗原性表征】的最优超声预处理-酶解条件。结果表明:乳清蛋白水解度受初始pH值和酶解温度的影响显著,α-LA、β-LG抗原性受初始pH值的影响显著,超声间歇时间和超声功率的交互作用对α-LA、β-LG抗原性影响显著。采用响应面法获得马克思克鲁维酵母Z17转化乳清蛋白的最优酶解条件是:超声间歇时间16 s,超声功率400 W,初始pH 6.16,酶解温度18.48℃,预测α-LA抗原性、β-LG抗原性的降低率达到最大值,分别为65.56%和57.96%。

关键词：马克思克鲁维酵母Z17 超声乳清蛋白致敏性

新能源基地经LCC-HVDC送出系统振荡机理分析与抑制策略(一):计及受端影响的阻抗建模

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中国电机工程学报 2023年第2期43卷 427-441页

作者：肖云涛李光辉王伟胜何国庆甄妮新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

新能源基地经电网换相换流器型高压直流(line commutated converter-based high voltage direct current,LCC-HVDC)送出系统次/超同步振荡风险严重制约系统安全运行。阻抗模型逐渐成为大规模新能源并网振荡问题分析和解决的有效方法。现... 详细信息

新能源基地经电网换相换流器型高压直流(line commutated converter-based high voltage direct current,LCC-HVDC)送出系统次/超同步振荡风险严重制约系统安全运行。阻抗模型逐渐成为大规模新能源并网振荡问题分析和解决的有效方法。现有LCC-HVDC阻抗建模将受端换流站等效为理想电压源,未考虑受端换流站和受端电网强度等因素。该文首先建立计及受端换流站及受端电网强度的LCC-HVDC阻抗解析模型,分析换流站交流侧与直流侧间、送端换流站与受端换流站间的阻抗耦合关系。然后,基于送受端耦合小信号模型,揭示受端电网强度、受端换流站锁相环与直流电压环控制、送端换流站直流电流环控制对LCC-HVDC送端交流端口阻抗特性的影响机理。最后,基于新能源发电和LCC-HVDC输电控制保护装置,构建新能源基地经LCC-HVDC送出系统全电磁暂态实时仿真平台,开展系统振荡阻抗分析与时域仿真,验证LCC-HVDC受端对送端系统振荡特性的影响。

关键词：新能源发电 LCC-HVDC 次/超同步振荡阻抗建模

基于全状态模型的含自同步电压源新能源电力系统频率稳定分析

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中国电力 2023年

作者：李振垚甘德强栾某德何国庆浙江大学电气工程学院中国电力科学研究院有限公司

随着新能源大容量并入电网，电力系统惯量相对减小，电力系统频率动态行为愈发复杂，频率稳定问题突出，亟需有效的频率稳定分析方法和控制手段。使用自同步电压源控制方式的新能源是提升高比例新能源电力系统频率稳定的重要措施。针对... 详细信息

随着新能源大容量并入电网，电力系统惯量相对减小，电力系统频率动态行为愈发复杂，频率稳定问题突出，亟需有效的频率稳定分析方法和控制手段。使用自同步电压源控制方式的新能源是提升高比例新能源电力系统频率稳定的重要措施。针对自同步电压源并网系统，本文基于近似全状态模型，通过状态变量时域响应的解析解得到系统频率相关特征量与系统参数的量化关系。首先，将频率稳定问题转化为二次特征值问题，证明了系统惯量减小会降低系统频率惯量响应阶段的抗扰动性。然后将自同步电压源模型与同步机模型参数进行对应，证明了调速器的作用相当于增加系统阻尼，能够减小受扰动后系统频率的稳态频率误差。基于上述结论提出了一种估计满足预设的频率动态安全要求的自同步电压源新能源虚拟惯量和下垂系数的方法。最后在10机39节点算例中验证了上述结论和方法的正确性和有效性。

关键词：频率稳定全状态模型二次特征值问题新能源发电自同步电压源

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计及光伏阵列的光伏发电阻抗建模与特性分析

中国电机工程学报 2023年

作者：雷雨李光辉王伟胜何国庆郭梓暄新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

大规模光伏电站并网振荡风险急剧增高，序阻抗建模逐步成为广泛采用的分析方法。目前针对光伏发电的阻抗建模将光伏阵列等效为恒定电流源，未计及光伏阵列自身动态特性的影响。实际光伏发电系统中，光伏阵列输出电压、电流非线性且与幅... 详细信息

大规模光伏电站并网振荡风险急剧增高，序阻抗建模逐步成为广泛采用的分析方法。目前针对光伏发电的阻抗建模将光伏阵列等效为恒定电流源，未计及光伏阵列自身动态特性的影响。实际光伏发电系统中，光伏阵列输出电压、电流非线性且与幅照度和温度强相关，光伏阵列自身动态对光伏发电阻抗特性的影响存在且不可忽略。本文基于光伏发电交-直流小信号耦合关系，建立了计及光伏阵列的光伏发电阻抗解析模型，揭示了光伏阵列动态特性对光伏发电交流侧阻抗的耦合机理，定量分析了直流电容容量、直流电压环、光伏阵列幅照度和温度等因素对耦合特性影响规律。基于控制硬件在环仿真平台，开展了计及光伏阵列的光伏发电系统阻抗扫描与振荡复现。研究表明，光伏阵列自身阻抗不可忽略，且与幅照度和温度强相关，通过直流母线耦合至交流端口，最终对光伏发电交流端口阻抗特性产生影响。直流母线电容容量、直流电压环带宽以及幅照度均会影响光伏阵列对光伏发电交流端口阻抗的耦合程度。

关键词：光伏阵列序阻抗建模阻抗特性耦合特性

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城市轨道交通车站短时客流机器学习预测方法

深圳大学学报（理工版） 2022年第5期39卷 593-599,I0003,I0004页

作者：胡明伟施小龙吴雯琳何国庆深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518060 深圳大学滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室广东深圳518060 深圳大学未来地下城市研究院广东深圳518060 深圳大学深圳市地铁地下车站绿色高效智能建造重点实验室广东深圳518060

轨道交通具有载客量大、安全及环保等优点,已成为多数乘客的优先出行方式,是缓解城市交通压力的有效途径之一.为提高轨道系统的运行效率,实现轨道交通智慧化运营,基于机器学习算法理论,结合轨道交通车站的时间、空间及外部影响因素等客... 详细信息

轨道交通具有载客量大、安全及环保等优点,已成为多数乘客的优先出行方式,是缓解城市交通压力的有效途径之一.为提高轨道系统的运行效率,实现轨道交通智慧化运营,基于机器学习算法理论,结合轨道交通车站的时间、空间及外部影响因素等客流特征,建立轻量的梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)、长短期记忆(long short-term memory,LSTM)及LightGBM-LSTM融合模型的车站短时客流预测模型,同时构建差分自回归移动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)和极限梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)模型作为预测实验的对照模型.以中国杭州地铁自动售票系统刷卡数据为例,选取了5种地铁车站(居住类型、工作类型、居住工作混合类型、购物类型及交通枢纽类型)和3个准确性评价指标(平均绝对误差、均方根误差及平均绝对百分误差),量化评价不同模型的预测准确性.结果表明,基于多特征的机器学习模型可以较好预测地铁车站短时客流,弥补了传统时间序列模型的不足.但单一模型在不同类型车站的预测效果波动性较大.基于多模型融合的LightGBM-LSTM模型可以综合单一模型的优点,预测性能更佳,对于不同类型车站的适应性更好.

关键词：交通运输工程城市轨道交通短时客流预测数据处理特征工程机器学习

考虑电压前馈控制的MMC-HVDC并网稳定性分析及其阻抗控制优化方法

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中国电机工程学报 2023年第23期43卷 8987-8998页

作者：黄通陈新张东辉何国庆李光辉李彧野江苏省新能源发电与电能变换重点实验室(南京航空航天大学) 江苏省南京市210016 新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

为抑制上千赫兹的高频振荡,柔性直流工程中常在基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)控制环路中加入基于低通滤波器的电压前馈控制,然而,电压前馈控制对MMC-HVD... 详细信息

为抑制上千赫兹的高频振荡,柔性直流工程中常在基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)控制环路中加入基于低通滤波器的电压前馈控制,然而,电压前馈控制对MMC-HVDC并网站阻抗特性影响较大,在某些工况下,加入电压前馈控制对系统稳定性会有恶化作用,因此,有必要深入研究考虑电压前馈的MMC-HVDC并网稳定性及其阻抗优化控制方法。文中采用多谐波线性化方法,建立考虑电压前馈控制的MMC-HVDC并网站序阻抗模型,采用阻抗灵敏度分析方法,解析MMC-HVDC并网站不同控制环路对系统稳定性的影响作用能力,系统分析考虑电压前馈控制对准确分析并网系统稳定性问题的必要性及其用以提升系统稳定性的有效性,在此基础上,提出一种基于电压前馈控制的MMC-HVDC并网站阻抗控制优化方法,实现了并网系统稳定性的有效提升。在Matlab/Simulink中搭建考虑电压前馈控制的MMC-HVDC并网站仿真模型,对其序阻抗模型、并网稳定性分析及阻抗优化与重塑方法进行验证。

关键词：模块化多电平换流器电压前馈控制稳定性分析阻抗控制优化