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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2022年第6期8卷 1646-1658页

作者： Yanchun Xu Shirong Fan Shasha Xie MI Lu College of Electrical Engineering and New Energy China Three Gorges UniversityYichang 443002China State Grid Changchun Power Supply Company Changchun 13000China Department of Electrical and Computer Engineering Texas A&M UniversityTexas 77843USA

In this paper,a model including wind power generation,photovoltaic power generation and electric vehicle for high permeability active distribution network(ADN)is established.The power quality(PQ)disturbance signals in the high permeability are extracted,and the characteristics of disturbance signals are analyzed in the situation of grid connection,interruption and islanding.The multi-scale fluctuation dispersion entropy(MFDE)initialized by the improved empirical wavelet transform(IEWT)is utilized to detect and classify the disturbance signals in the high permeability ADN.First,the eigenvectors of the disturbance signals are obtained by using the multi-scale fluctuation dispersion entropy initiated by the IEWT,and then the reduced eigenvectors are put into the support vector machine to classify the PQ disturbances caused by the access of the different distributed generators accessed.The classification results are compared with that in the traditional methods and other similar ways;the effectiveness of the IEWT-MFDE system is verified.

关键词： Active distribution network feature extraction power quality

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基于混合两阶段鲁棒的多微网合作优化运行

电网技术 2024年第1期48卷 247-261页

作者：徐艳春章世聪张涛 MI Lu 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 德克萨斯农工大学电气与计算机工程系美国德克萨斯州77840

针对微网独立运行时面临运行成本高,受可再生能源出力和多能负荷功率不确定性影响大等问题,提出一种基于混合两阶段鲁棒优化的多微网合作运行方法。首先,为了应对源荷双重不确定性挑战,在传统两阶段鲁棒优化基础上,提出一种基于多场景... 详细信息

针对微网独立运行时面临运行成本高,受可再生能源出力和多能负荷功率不确定性影响大等问题,提出一种基于混合两阶段鲁棒优化的多微网合作运行方法。首先,为了应对源荷双重不确定性挑战,在传统两阶段鲁棒优化基础上,提出一种基于多场景数据的最恶劣概率场景驱动的混合两阶段鲁棒优化方法,并采用可并行计算列与约束生成(column and constraint generation,C&CG)算法来提高求解效率。然后,在建立的多微网点对点分布式能源交易系统框架上,根据纳什谈判理论构造多微网合作成本最小化问题和收益分配问题,并提出一种耦合可并行计算C&CG的交替方向乘子法进行求解。最后,根据各微网不同的贡献率,设计一种基于点对点电能交易贡献度的非对称纳什谈判机制来分配各微网的合作收益。算例结果表明,所提方法能兼顾系统的鲁棒性、经济性和隐私性,并实现每个微网公平合理的收益分配。

关键词：混合两阶段鲁棒优化多微网合作运行点对点交易模式纳什谈判贡献度

计及需求响应和共享储能的多微网系统双层优化调度

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电力自动化设备 2023年第6期43卷 18-26页

作者：徐艳春刘海权孙思涵 MI Lu 三峡大学梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002 德克萨斯农工大学电气与计算机工程学院美国卡城77840

在多微网系统中考虑用户的需求响应行为和加入共享储能装置均会对系统内的能量流动及设备出力情况造成影响。在此背景下,为促进储能装置的高效利用和可再生能源的就地消纳,提出一种同时计及耗能用户需求响应和共享储能的多微网系统双层... 详细信息

在多微网系统中考虑用户的需求响应行为和加入共享储能装置均会对系统内的能量流动及设备出力情况造成影响。在此背景下,为促进储能装置的高效利用和可再生能源的就地消纳,提出一种同时计及耗能用户需求响应和共享储能的多微网系统双层优化调度策略。对共享储能运行模式、多微网系统和耗能用户自主响应行为进行建模;分别以多微网系统净收益最大、耗能用户总购能成本最低为上、下层目标,形成合作型Stackelberg互动均衡模型;将下层模型转换成KKT最优条件,随后用Big-M法和对偶定理对非线性项进行处理,将Stackelberg博弈模型转换为混合整数线性规划问题,对多微网系统的能源定价策略、共享储能动态容量划分和各微网内设备的运行状态进行求解。为促进微网间的功率交互,提出基于交互贡献度的利润分配方案。最后,采用5个方案作为算例验证了所提策略的有效性。

关键词：综合能源系统多微网用户需求响应共享储能 Stackelberg博弈 KKT条件

考虑暂态电压稳定的含高渗透率风光的电网动态无功规划方法

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电力自动化设备 2022年第8期42卷 79-88页

作者：徐艳春蒋伟俊汪平 MI Lu 三峡大学梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002 德克萨斯农工大学电气与计算机工程学院美国卡城77840

随着电网中风电、光伏渗透率的逐渐提高,电网暂态电压稳定问题愈加严重,提出一种考虑暂态电压稳定的含高渗透率风光的电网动态无功规划方法。构造基于电压二元表的区域暂态电压安全裕度指标和无功规划基准场景;基于所提指标给出动态无... 详细信息

随着电网中风电、光伏渗透率的逐渐提高,电网暂态电压稳定问题愈加严重,提出一种考虑暂态电压稳定的含高渗透率风光的电网动态无功规划方法。构造基于电压二元表的区域暂态电压安全裕度指标和无功规划基准场景;基于所提指标给出动态无功补偿装置的布点方法,建立差异化动态无功补偿优化模型,利用多目标灰狼优化算法求解配置容量,并采用改进的熵权逼近理想解距离法筛选出动态无功补偿装置的待配置方案;利用摄动法确定最终配置方案,确保所得规划方案适用于所有场景。改进的IEEE 39节点系统和实际电网的仿真结果验证了所提规划方法的普适性和合理性。

关键词：高渗透率风光暂态电压安全裕度指标基准场景差异化动态无功补偿改进的熵权TOPSIS法

基于边缘检测的大规模风电场送出线路纵联保护算法

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电力自动化设备 2023年第1期43卷 90-99页

作者：徐艳春范钟耀孙思涵 MI Lu 三峡大学梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002 Department of Electrical and Computer Engineering Texas A&M UniversityCollege Station 77840USA

由于风电出力的波动及送出线路发生故障时故障电流的频偏特性,风电场送出线路纵联保护灵敏度下降甚至拒动,因此提出了基于边缘检测的风电场送出线路纵联保护算法。通过将风电场送出线路两侧采集到的电流构造为矩阵形式,并使用Sobel算子... 详细信息

由于风电出力的波动及送出线路发生故障时故障电流的频偏特性,风电场送出线路纵联保护灵敏度下降甚至拒动,因此提出了基于边缘检测的风电场送出线路纵联保护算法。通过将风电场送出线路两侧采集到的电流构造为矩阵形式,并使用Sobel算子进行边缘检测,从而确定电流采样值变化大的部分。然后通过所识别到的线路两侧电流采样值变化大的部分计算平均梯度幅值并与整定值相比较,实现区内故障和区外故障的快速识别。最后通过PSCAD/EMTDC搭建了大规模风电场送出系统模型,验证了所提算法的适用性、速动性及抗过渡电阻能力。与现有送出线路的纵联保护相比,所提方法在风电场弱出力的情况下仍适用,且动作速度更快。

关键词：大规模风电场纵联保护继电保护边缘检测送出线路

考虑分布式电源时空相关及电动汽车充电负荷分布特性的有源配电网概率潮流

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电网技术 2024年第6期48卷 2550-2563,I0084,I0085页

作者：徐艳春李思佳汪平 MI Lu 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 得克萨斯农工大学电气与计算机工程系美国得克萨斯州77840

目前分布式电源(distribution generation,DG)和电动汽车(electric vehicle,EV)充电负荷等随机变量接入电力系统时时空特性考虑不足,会导致概率潮流计算偏离实际。因此该文提出了考虑DG时空相关及EV分布特性的有源配电网概率潮流模型。... 详细信息

目前分布式电源(distribution generation,DG)和电动汽车(electric vehicle,EV)充电负荷等随机变量接入电力系统时时空特性考虑不足,会导致概率潮流计算偏离实际。因此该文提出了考虑DG时空相关及EV分布特性的有源配电网概率潮流模型。首先,利用场景生成建立时空相关的风电、光伏出力概率模型;然后,考虑路网约束和用户心理,建立考虑EV时空分布特性的负荷概率模型;最后,以Nataf变换结合奇异值分解处理相关性输入变量,运用三点估计法对概率潮流进行计算,通过Cornish-Fisher级数拟合得到累积分布函数。以IEEE-33节点系统进行测试,利用所提模型分析了DG时空相关性和EV分布特性对配电网潮流的影响。结果表明DG时空相关性主要影响系统的波动性,EV分布特性主要影响系统的运行特性。该文研究可为新型配电网的安全运行提供理论指导。

关键词：分布式电源电动汽车充电负荷场景生成时空特性有源配电网概率潮流 Nataf变换

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考虑配电网静态电压稳定性的微电网优化配置

电力建设 2022年第8期43卷 87-101页

作者：徐艳春张进汪平 MI Lu 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 德州农工大学电气与计算机工程系美国德克萨斯州卡城77840

考虑到风机、光伏两种分布式电源出力在时间上具有互补的特征,利用储能装置功率双向流动的特点,将可再生能源和储能装置以微电网的形式接入配电网实现可再生能源的高比例接入。对现有的配电网静态电压稳定性指标进行改进,以配电网的静... 详细信息

考虑到风机、光伏两种分布式电源出力在时间上具有互补的特征,利用储能装置功率双向流动的特点,将可再生能源和储能装置以微电网的形式接入配电网实现可再生能源的高比例接入。对现有的配电网静态电压稳定性指标进行改进,以配电网的静态电压稳定性和运行经济性为目标研究微电网系统的定容选址问题。采用基于K-means++方法的多场景技术处理可再生能源出力不确定性问题,针对配电网不同地区的可再生能源出力特点,计算出风光储三种装置不同的最佳容量配置比例。对平衡优化器(equilibrium optimizer,EO)算法进行改进,利用Tent映射产生的混沌序列代替随机生成的初始种群,根据拥挤度和非支配排序实现多目标问题寻优。最后,在由三种地形组成的IEEE 33节点系统和PG&E-69系统中验证了所提模型和算法的有效性。

关键词：配电网静态电压稳定性多目标优化分布式电源多场景分析微电网

一种适用于高渗透率主动配电网的电能质量调节器

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电机与控制学报 2022年第1期26卷 46-56,67页

作者：徐艳春樊士荣谢莎莎 MI Lu 三峡大学梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北宜昌443002 国网吉林省电力有限公司长春供电公司吉林长春130000 德克萨斯农工大学电气与计算机工程系美国德克萨斯77840

针对高渗透率主动配电网的电能质量扰动问题,提出一种以可调电抗器为基底,结合有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)的新型电能质量治理装置。该装置借助磁链控制原理,向串联型有源滤波器变压器二次侧施加电压改变自身阻抗以对电能质量扰动... 详细信息

针对高渗透率主动配电网的电能质量扰动问题,提出一种以可调电抗器为基底,结合有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)的新型电能质量治理装置。该装置借助磁链控制原理,向串联型有源滤波器变压器二次侧施加电压改变自身阻抗以对电能质量扰动进行调节,从而达到对电能质量的综合治理。该调节器可以借助自身的结构优势对谐波起隔离作用,结合简单的无源滤波器即可对谐波呈现较好的治理效果。且重新设计并改进了针对该串联型有源滤波器的控制策略以应对复杂电能质量情况,使其可以根据电压、电流的幅值以及谐波畸变率进行自适应权重因子确定,完成多目标优化,相较于传统方法,该方法避免了复杂的参数设定以及大量计算,并对系统中电气分量的精确提取要求较低,更适用于主动配电网,具有一定的先进性。最后结合搭建的IEEE 13节点主动配电网系统,在完成电能质量治理的同时对每个节点的谐波畸变率进行分检测,证明该方法不受鼹鼠效应的影响,说明了其有效性。

关键词：串联型有源滤波器有限控制集模型预测控制主动配电网电能质量可调电抗器分布式电源

含高渗透率风电的配电网暂态电压量化评估方法

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中国电力 2022年第7期55卷 152-162页

作者：徐艳春蒋伟俊孙思涵 MI Lu 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002 德克萨斯农工大学电气与计算机工程学院美国德克萨斯州卡城77840

随着配电网中分布式风电渗透率的增加,评估影响电网暂态电压稳定性的各有关因素变得尤为重要,而评估暂态电压稳定性的现有指标在具有多暂态特性的场景下无法适用。首先介绍多二元表判据的评估思想,针对电压跌落情形,提出一种母线电压跌... 详细信息

随着配电网中分布式风电渗透率的增加,评估影响电网暂态电压稳定性的各有关因素变得尤为重要,而评估暂态电压稳定性的现有指标在具有多暂态特性的场景下无法适用。首先介绍多二元表判据的评估思想,针对电压跌落情形,提出一种母线电压跌落安全裕度指标。其次,进一步构建母线过电压安全裕度指标,通过引入阶跃因子将两者指标有效结合,得到基于改进多二元表的母线暂态电压安全裕度指标。再次,提出区域暂态电压安全裕度指标来衡量某区域的暂态电压稳定性。最后,基于所提指标,利用Matlab/Simulink对含高渗透率风电的配电网进行仿真分析,在量化影响配电网暂态电压稳定性各因素的同时,验证了该指标的有效性和普适性。

关键词：高渗透率风电配电网暂态电压稳定性改进多二元表暂态电压安全裕度指标量化评估

Detection and Classification of Power Quality Disturbances in Distribution Networks Based on VMD and DFA

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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2020年第1期6卷 122-130页

作者： Yanchun Xu Yongkang Gao Zhenhua Li MI Lu China Three Gorges University College of Electrical Engineering and New EnergyYichangChina Texas A&M University College of Electrical and Computer EngineeringTexasUSA

In this paper,a novel algorithm is proposed to detect and classify the power quality(PQ)disturbances for distribution networks with distributed generation.First,a distribution system with photovoltaic and wind power generation is built as a test platform.Then,nine types of power quality disturbances in the distribution network are decomposed by variational mode decomposition(VMD)and the noise is filtered.Meanwhile,the mode functions containing characteristic information are extracted as input signals of detrended fluctuation analysis(DFA).Power quality disturbances are classified from the view of their distributed energy operational status,and three types of windows are set up to deal with different frequency disturbances.The two-dimensional and three-dimensional scatter plots of each type under three windows are depicted,and the criteria are determined to distinguish the disturbances under the different operating conditions.The simulations show that the algorithm is simpler,more accurate and feasible.It provides an approach for online real-time detection of embedded systems.

关键词： Detrended fluctuation analysis distribution network power quality variational mode decomposition