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构网型全功率风机并网系统机电尺度建模及动态稳定性分析

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 12-21页

作者：李尚志徐泰山李英彪任先成鲍颜红张金龙胡家兵华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430074 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏南京211106 电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室江苏南京211106

针对风力机部分和模拟同步机运行特性的虚拟同步发电机(VSG)控制等呈现机电尺度控制特性,含一次调频控制的构网型全功率风机并网系统存在机电尺度动态稳定问题,建立了系统的机电尺度分析模型,通过特征值和参与因子分析提取了影响系统机... 详细信息

针对风力机部分和模拟同步机运行特性的虚拟同步发电机(VSG)控制等呈现机电尺度控制特性,含一次调频控制的构网型全功率风机并网系统存在机电尺度动态稳定问题,建立了系统的机电尺度分析模型,通过特征值和参与因子分析提取了影响系统机电尺度稳定性的两个振荡模式及主导控制环节.针对两个模式应用阻尼转矩分析法研究了各控制环节对系统模式阻尼的作用路径和参数的影响规律.分析发现:对于振荡模式1,网侧端电压控制支路提供负阻尼,受端电压控制参数影响较大,受系统功率水平影响很小;对于振荡模式2,转速控制、桨距角补偿控制和桨距角控制通过影响相应支路的阻尼影响系统总阻尼,功率水平对总阻尼的影响与桨距角控制比例系数强相关.

关键词：构网型控制风力机一次调频机电尺度特征值分析阻尼转矩法动态稳定性

计及系统可靠性约束的配电网储能优化配置研究

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储能科学与技术 2024年

作者：李渊郑舒陈永华王俊王子辉南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室国电南瑞科技股份有限公司

针对高压配电网储能选址定容过程中难以同步兼顾系统可靠性提升需求的问题，提出计及系统可靠性约束的配电网储能优化配置双层规划模型与求解算法。该模型的上层旨在最小化配电网配置储能的净投资成本，决策变量为配置到各节点的储能的... 详细信息

针对高压配电网储能选址定容过程中难以同步兼顾系统可靠性提升需求的问题，提出计及系统可靠性约束的配电网储能优化配置双层规划模型与求解算法。该模型的上层旨在最小化配电网配置储能的净投资成本，决策变量为配置到各节点的储能的最大充放电功率及额定容量；该模型的下层旨在最小化配电网N-1故障下负荷削减量，决策变量为各节点的负荷削减量。双层规划模型实现了在配电网储能优化配置过程中对经济性与系统可靠性间的有效平衡。上层规划模型将其决策变量(各节点的储能的最大充放电功率及额定容量)优化结果提供给下层规划模型；下层规划模型以此作为各节点的负荷削减量寻优的初始条件与约束，进而求得系统可靠性指标，并将其带入到上层规划中的系统可靠性不等式约束中。本文采用原对偶内点法求解该双层规划模型，基于KKT条件及复合函数求导法则将下层规划模型中的目标函数(负荷削减量)对不等式约束上限(储能的最大充放电功率)的灵敏度转化为等式、不等式约束灵敏度，通过雅可比矩阵求逆得到状态变量(节点电压)对储能出力的灵敏度，进而推导出系统可靠性指标对储能出力上限及容量灵敏度分析解析表达式，并将其带入到上层规划中线性化处理(一阶泰勒展开)后的系统可靠性不等式约束中。简化处理方法实现了双层规划模型中系统可靠性约束条件的线性化，便于联合求解。本文利用改进的IEEE RTS-79测试系统开展案例分析，以验证所提方法的有效性。算例结果表明，所设计的双层规划模型在保证储能投资经济性的同时提升了配电系统可靠性，所提出的灵敏度分析方法量化表征了储能配置对系统可靠性的影响。本文研究成果可为高压配电网储能优化配置提供重要指导依据。

关键词：配电网储能配置系统可靠性灵敏度分析

一种低耦合电容的高压SiC MOSFET驱动隔离电源设计

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太阳能学报 2024年第9期45卷 112-121页

作者：黄樟坚汪涛李响张茂强骆仁松虞晓阳南京南瑞继保电气有限公司南京211102

高压SiC MOSFET更快的电压变化率dv/dt,导致其驱动遭受更严重的共模干扰,而现有高隔离电压驱动电源大多又存在耦合电容高、共模瞬态抗扰度(CMTI)能力弱、转换效率低等问题,因此该文设计一种兼具高隔离电压、高转换效率的低耦合电容驱动... 详细信息

高压SiC MOSFET更快的电压变化率dv/dt,导致其驱动遭受更严重的共模干扰,而现有高隔离电压驱动电源大多又存在耦合电容高、共模瞬态抗扰度(CMTI)能力弱、转换效率低等问题,因此该文设计一种兼具高隔离电压、高转换效率的低耦合电容驱动隔离电源。首先,基于有源钳位反激变换器,提出一种驱动隔离电源耦合电容等效简化解析模型,并通过仿真、实验验证解析模型可行性;其次,基于该模型分析耦合电容影响因素及其优化方法,为低耦合电容的驱动电源设计提供参考;最后,通过实验评估所提低耦合电容高压SiC MOSFET驱动隔离电源性能。结果表明,该文驱动隔离电源额定转换效率约80%,工频耐压高达18 kV,且耦合电容不足2 pF,CMTI能力强。

关键词：碳化硅 MOSFET 解析模型驱动电源耦合电容

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分体分步式换流变有载分接开关研制

高压电器 2024年第1期60卷 154-162页

作者：吕玮陈羽孙超王文杰许元震方太勋南京南瑞继保电气有限公司南京211102

特高压直流换流变压器有载分接开关长期承载满负荷运行的方波电流,切换电流di/dt大,熄弧困难,并且动作频繁,基本被国外企业垄断。文中首先针对特高压换流变传统有载分接开关无任何直接有效的电气量监测保护的“黑盒”难题,以及故障极易... 详细信息

特高压直流换流变压器有载分接开关长期承载满负荷运行的方波电流,切换电流di/dt大,熄弧困难,并且动作频繁,基本被国外企业垄断。文中首先针对特高压换流变传统有载分接开关无任何直接有效的电气量监测保护的“黑盒”难题,以及故障极易引起换流变本体损坏,影响特高压直流工程可用率问题,提出了一种分体分步式有载分接开关拓扑,实现换流变有载分接开关核心部件分体布置以及分步闭环控制保护,并分析梳理了工程应用的电气应力;然后进行了切换开关、分接选择器和控制保护装置等关键核心部件的研制;最后搭建基于LC谐振法的切换试验系统,对所研制的分体分步式有载分接开关进行了切换试验、容量试验、温升试验以及绝缘试验。试验结果表明:所研制的分体分步式有载分接开关额定级电压4 kV,最大通过电流1600 A,切换开关外置,无油化设计,内部集成电气测量系统,切换过程能够实现分步操作控制和保护,避免故障扩大化,满足±800 kV/5000 A特高压直流输电换流变压器的工程应用需求。

关键词：特高压直流输电有载分接开关切换开关分接选择器并联谐振

直接电压控制构网型变流器控制参数暂态稳定影响分析

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电力系统保护与控制 2024年第8期52卷 20-30页

作者：杨可昕鲍颜红任先成吴峰徐泰山张金龙南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院) 江苏南京211106 南京师范大学江苏南京211106 电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室江苏南京211106

目前针对直接电压控制构网型变流器暂态失稳模式的演化和控制参数对暂态稳定的影响机理尚需进一步深入研究。首先,分析了两种常见电流限幅策略对变流器暂态稳定性的影响,归纳总结出3种暂态失稳演化路径。其次,通过极限切除时间、极限切... 详细信息

目前针对直接电压控制构网型变流器暂态失稳模式的演化和控制参数对暂态稳定的影响机理尚需进一步深入研究。首先,分析了两种常见电流限幅策略对变流器暂态稳定性的影响,归纳总结出3种暂态失稳演化路径。其次,通过极限切除时间、极限切除角揭示了变流器有功环节不同参数对暂态稳定的影响规律,并针对直接电压控制构网型变流器的内电势和并网点电压之间的非线性关系,使用变流器临界势能为指标,揭示了变流器无功环节不同参数对稳定性的影响规律。在此基础上,解释了不同控制环节参数对变流器暂态稳定性的影响出现反常规律的机理。最后,在PSCAD仿真平台上通过算例验证了理论分析的正确性。

关键词：构网型变流器暂态稳定直接电压控制有功环节无功环节

长距离输水有压-无压耦合水力瞬变的Godunov格式建模模拟

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给水排水 2024年第6期50卷 130-136页

作者：谈震刘敏徐煊蔡彬豪陆燕清周领南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司南京211000 河海大学水利水电学院南京210098

针对含无压流、倒虹吸有压流联合的长距离输水系统,建立有限体积法Godunov格式的有压-无压耦合水力瞬变数学模型,并对运行水力特性进行模拟研究。对于无压流转变为有压流时,提出考虑有压流水锤效应的Preissmann狭缝法,实现有压流水力瞬... 详细信息

针对含无压流、倒虹吸有压流联合的长距离输水系统,建立有限体积法Godunov格式的有压-无压耦合水力瞬变数学模型,并对运行水力特性进行模拟研究。对于无压流转变为有压流时,提出考虑有压流水锤效应的Preissmann狭缝法,实现有压流水力瞬变的模拟计算。基于有限体积法Godunov格式对控制方程进行离散求解,采用了虚拟边界法实现了边界与内部单元统一计算,简化了计算的繁琐。结合实际工程,针对稳态运行流态、糙率敏感性、水力过渡过程进行计算分析。结果表明:所建模型模拟结果与精确黎曼解数据基本一致;稳态运行情况下,运行流量越大、糙率越大、下游出水口水位越高,满管率、最大管道充满度、最小管道充满度越大,水面线越高。较高水面线时倒虹吸的惯性振荡可导致瞬变过程出现局部明满交替流波动。

关键词：长距离输水系统有限体积法水力过渡过程明满交替流

基于集成SAO优化互相关熵极限学习机模型的变压器故障诊断方法

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电测与仪表 2024年第9期61卷 56-64页

作者：孙世明岑红星白建民冯雪松焦昆马文涛南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 南京211106 国电南瑞南京控制系统有限公司南京211106 国电南瑞科技股份有限公司南京211106 电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室南京211106 西安理工大学电气工程学院西安710054

针对基于传统机器学习的变压器故障诊断方法在数据不平衡、训练数据集存在离群值等条件下稳健性弱和泛化能力不强等问题,提出一种稳健集成学习模型用于实现电力变压器的高精度故障诊断。首先针对离群值对模型稳健性的影响,将互相关熵损... 详细信息

针对基于传统机器学习的变压器故障诊断方法在数据不平衡、训练数据集存在离群值等条件下稳健性弱和泛化能力不强等问题,提出一种稳健集成学习模型用于实现电力变压器的高精度故障诊断。首先针对离群值对模型稳健性的影响,将互相关熵损失(correntropy loss,CL)引入极限学习机(extreme learning machine,ELM)框架并应用梯度法获得最优解,以构建稳健学习模型CLELM,并利用雪消融优化器(snow ablation optimizer,SAO)优化CLELM的隐含层权重和偏差,以进一步改进其性能。其次,为了增强模型的泛化能力,将多个SAO-CLELM进行加权融合以构成稳健集成学习模型。最后,针对变压器故障数据集不平衡问题,采用合成少数类过采样技术对数据进行扩充,并应用平衡化后的数据训练集成SAO-CLELM模型以实现故障诊断。在两种故障测试集下对所提集成SAO-CLELM模型的故障诊断性能进行了验证,实验结果表明所提模型能获得准确的故障分类结果,说明其具有较高的稳健性和泛化性。

关键词：电力变压器故障诊断集成学习极限学习机互相关熵损失雪消融优化器

基于高斯混合模型的紧急控制策略适应性风险评估方法及其应用

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电网技术 2024年

作者：徐伟戴玉臣薛峰李威严明辉南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司)

紧急控制是保证故障后电力系统稳定运行的重要环节，新型电力系统不确定性因素引起紧急控制策略失效的可能性大幅增加。为此，提出一种基于高斯混合模型的紧急控制策略适应性风险评估与优化方法。首先，分析不同紧急控制决策框架下策略... 详细信息

紧急控制是保证故障后电力系统稳定运行的重要环节，新型电力系统不确定性因素引起紧急控制策略失效的可能性大幅增加。为此，提出一种基于高斯混合模型的紧急控制策略适应性风险评估与优化方法。首先，分析不同紧急控制决策框架下策略适应性风险的来源，提出紧急控制策略适应性风险评价指标。然后，采用越限量与控制效果描述新型电力系统各类不确定性因素对紧急控制策略适应性的影响，构建越限量与控制效果的高斯混合模型，评估紧急控制策略的适应性风险，在此基础上构建计及策略适应性风险的紧急控制决策模型。最后，实际电网的应用案例表明，本文所提风险评估方法准确有效，计及策略适应性风险的决策方法可降低电网运行方式快速变化带来的紧急控制偏差过大的风险，提高安控系统的可靠性。

关键词：紧急控制策略适应性不确定性分析风险决策高斯混合模型

考虑现金流和碳清缴周期的发电商电碳现货市场决策优化

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电力系统自动化 2024年第19期48卷 40-50页

作者：史守圆余涛黄杰薛禹胜华南理工大学电力学院广东省广州市510640 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106

为有效利用碳配额按年核算清缴带来的灵活性并形成满足现金流约束的电碳现货市场决策,在全年视角下研究了发电商电碳现货市场每日决策问题。首先,考虑各种经营活动的结算周期,建立带有现金流约束的电碳市场全年视角随机决策模型;然后,... 详细信息

为有效利用碳配额按年核算清缴带来的灵活性并形成满足现金流约束的电碳现货市场决策,在全年视角下研究了发电商电碳现货市场每日决策问题。首先,考虑各种经营活动的结算周期,建立带有现金流约束的电碳市场全年视角随机决策模型;然后,采用混合时间步长建模,在能够描述现金结算周期的前提下减少决策变量,并将多阶段随机优化模型简化为两阶段随机优化模型以便于求解;最后,通过增加碳市场单向交易规则解决传统两阶段模型在第2阶段频繁投机交易的问题,增加碳市场择时交易规则以解决两阶段模型对未来购碳成本预期偏低的问题。算例分析表明,所提决策方案能够有效降低发电商购碳成本并提高全年整体收益,同时保障了现金流安全。

关键词：碳交易市场电力市场现货市场发电商经营决策现金流随机优化