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单相共用模块型柔性多状态开关研究

电力自动化设备 2023年第8期43卷 155-160,166页

作者：史明明刘瑞煌袁宇波袁晓冬张宸宇缪惠宇国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103

柔性多状态开关(FMS)作为一种新型电力电子装置可连接不同配电网,实现调节功率传输的功能。基于级联型H桥柔性多状态开关(CHB-FMS)提出了一种单相共用模块型柔性多状态开关(SMFMS)拓扑。CHB-FMS模块由整流、隔离及逆变三级构成,新拓扑... 详细信息

柔性多状态开关(FMS)作为一种新型电力电子装置可连接不同配电网,实现调节功率传输的功能。基于级联型H桥柔性多状态开关(CHB-FMS)提出了一种单相共用模块型柔性多状态开关(SMFMS)拓扑。CHB-FMS模块由整流、隔离及逆变三级构成,新拓扑运用模块共用思想,共用模块仅保留整流级,可节省大量的全桥子模块与DC/DC隔离单元,有效降低了FMS的体积与成本。同时研究了SMFMS拓扑工作原理,建立其数学模型,研究参数设计方法,推导电压、功率控制方程,并提出模块均压策略。最后搭建了由2个模块组成的500 WSMFMS原理性实验样机,进行了不同相位下功率传输以及功率跳变实验,验证了所提拓扑及其控制策略的可行性。

关键词：柔性多状态开关配电网级联型H桥共用模块双闭环控制

计及源荷不确定性的柔性互联配电系统两阶段电压优化

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电网技术 2022年第4期46卷 1566-1574页

作者：蔡晖窦飞万文文葛乐汪惟源国网江苏省电力有限公司经济技术研究院江苏省南京市210008 国网江苏省电力有限公司发展策划部江苏省南京市210024 南京工程学院电力工程学院江苏省南京市211167

为解决分布式电源及负荷不确定性导致的配电网电压越限问题,提出了柔性互联配电系统两阶段分布鲁棒机会约束优化调度方法。首先,基于Wasserstein理论确定源荷预测误差的不确定概率集合。其次,计及节点电压和支路功率的机会约束,建立基... 详细信息

为解决分布式电源及负荷不确定性导致的配电网电压越限问题,提出了柔性互联配电系统两阶段分布鲁棒机会约束优化调度方法。首先,基于Wasserstein理论确定源荷预测误差的不确定概率集合。其次,计及节点电压和支路功率的机会约束,建立基于分布鲁棒机会约束的柔性互联配电系统日前、日内两阶段电压优化模型。再次,对机会约束条件进行近似转化处理,应用混合整数随机二阶锥优化算法,以提高随机混合整数非线性模型的求解速度。最后,通过改进的IEEE 33节点系统验证模型和求解算法的有效性。算例表明,所提模型可有效提高柔性互联配电系统优化运行的安全性、经济性和鲁棒性,求解算法可有效提高计算效率。

关键词：柔性互联配电网分布鲁棒机会约束不确定概率集机会约束混合整数随机二阶锥

基于ICEEMDAN和时变权重集成预测模型的变压器油中溶解气体含量预测

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高电压技术 2024年第1期50卷 210-220页

作者：马宏忠肖雨松孙永腾李勇朱雷许洪华河海大学能源与电气学院南京211100 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司南京210008

为了实现对变压器油中溶解气体体积分数的精确预测,同时克服仅使用单一预测模型导致预测精度及泛化能力不足的局限,提出了一种基于改进完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition,ICEEMD... 详细信息

为了实现对变压器油中溶解气体体积分数的精确预测,同时克服仅使用单一预测模型导致预测精度及泛化能力不足的局限,提出了一种基于改进完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition,ICEEMDAN)和灰色关联系数时变权重集成预测模型的变压器油中溶解气体预测方法。首先将溶解气体含量序列模态分解为一系列具有不同时间尺度的子序列。然后,使用门控循环神经网络和麻雀搜索算法优化支持向量机对各子序列进行训练,组合为一个集成预测模型;并比较不同预测方法的预测精度,计算灰色关联系数时变权重,形成各子系列的预测结果。最后将各子序列的预测结果叠加重构,得到最终预测结果。算例分析结果显示:该方法单步预测的均方根误差、平均绝对误差和相关系数分别为0.593、0.422和0.768,相比其他算法在预测精度上有明显提升,同时具有很强的泛化性能,可以为油浸式变压器内部状态监测提供依据。

关键词：油中溶解气体 ICEEMDAN 麻雀搜索算法支持向量机门控循环神经网络时变权重集成模型

长期服役XLPE电缆绝缘的空间电荷与热性能

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高电压技术 2022年第9期48卷 3533-3541页

作者：张伟胡修翠高超柏仓谭笑任成燕国网江苏省电力有限公司电力科学研究院南京211103 中国科学院电工研究所等离子体科学和能源转化北京市国际科技合作基地北京100190 国网江苏省电力有限公司南京210024

交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)具有良好的电绝缘性能,被广泛用于高压电缆的绝缘材料,但长期服役会使电缆绝缘遭受不同程度的老化,降低绝缘性能,造成供电故障。为了评估不同运行年限XLPE的绝缘老化状态,进行了陷阱参数、... 详细信息

交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)具有良好的电绝缘性能,被广泛用于高压电缆的绝缘材料,但长期服役会使电缆绝缘遭受不同程度的老化,降低绝缘性能,造成供电故障。为了评估不同运行年限XLPE的绝缘老化状态,进行了陷阱参数、空间电荷、表面化学组成、热性能以及介电性能的测试与分析。结果表明,XLPE电缆随运行年限的增加,表面电位衰减速率和电荷陷阱密度逐渐增加;而且新电缆积聚异极性电荷,以深陷阱为主;运行过的电缆积聚同极性电荷,以浅陷阱为主。DSC测试获得的熔融–结晶性能结果显示随着运行年限的增加,XLPE电缆绝缘结晶度降低,使载流子更易在试样内部形成击穿通道;此外,浅陷阱对电荷的捕获能力较弱,导致材料的击穿场强降低。交联副产物的变化和羰基的形成使得电缆老化或故障时绝缘材料的浅陷阱密度增加。总之,随着服役年限的增加,XLPE电缆绝缘出现明显劣化,产生C=C键、C=O以及—OH等极性基团和物理缺陷形成新的陷阱,增加了介质的浅陷阱密度,降低了绝缘的击穿性能。

关键词：交联聚乙烯绝缘老化运行年限陷阱参数空间电荷

基于扰动电压定向的自适应电流源侵入式序阻抗测量

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电力自动化设备 2022年第12期42卷 122-128页

作者：杨文莉马俊鹏孙瑞婷王顺亮赵静波刘天琪四川大学电气工程学院四川成都610065 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103

变流器宽频阻抗特性复杂、待测系统谐振点难以预测,增加了阻抗测量难度。为精确且稳定地实测变流器输出阻抗,提出了一种基于扰动电压定向的自适应电流源侵入式序阻抗测量方法。通过扰动电压定向控制,结合所提出的抗饱和策略,有效地实现... 详细信息

变流器宽频阻抗特性复杂、待测系统谐振点难以预测,增加了阻抗测量难度。为精确且稳定地实测变流器输出阻抗,提出了一种基于扰动电压定向的自适应电流源侵入式序阻抗测量方法。通过扰动电压定向控制,结合所提出的抗饱和策略,有效地实现了扰动电流自适应调整。结合阻抗测量装置的可测阻抗范围,优化设计了抗饱和策略的控制参数。仿真和实验结果表明,所提控制方法既可有效避免待测系统固有谐振点诱发的阻抗测量装置调制饱和问题,又能规避待测系统在测量过程中的潜在失稳风险。

关键词：阻抗测量扰动电流自适应控制扰动电压定向谐振点

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多主体博弈共赢的电动汽车充电桩共享方法

电工技术学报 2023年第11期38卷 2945-2961页

作者：黄小庆李隆意徐鹏鑫王秀茹韩少华湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 国网宿迁供电公司宿迁223800

充电桩共享是缓解车桩配置不平衡的一种可行方案。该文综合考虑配电网、电动汽车(EV)用户、充电桩、聚合商四方主体利益,提出一种基于主从博弈的充电桩共享方法。给出了基于车桩匹配中心的充电桩共享多主体博弈框架,并分别建立四个主体... 详细信息

充电桩共享是缓解车桩配置不平衡的一种可行方案。该文综合考虑配电网、电动汽车(EV)用户、充电桩、聚合商四方主体利益,提出一种基于主从博弈的充电桩共享方法。给出了基于车桩匹配中心的充电桩共享多主体博弈框架,并分别建立四个主体的成本和效益函数;提出考虑节点边际电价的车-桩-网三阶段主从博弈经济调度模型,并给出基于静态不完全信息博弈的充电桩及其聚合商最优报价策略和基于最小费用最大流的车桩匹配策略;结合图论最短路最大流理论,提出基于Ford-Fulkerson最大流算法的主从博弈双层迭代求解方法。算例分析表明,该文所提方法能有效提升四方主体经济效益、车桩匹配成功数和充电桩使用率。

关键词：节点边际电价主从博弈最小费用最大流贝叶斯均衡充电桩共享

芳香族化合物含量对交联聚乙烯绝缘电树枝及局部放电特性的影响

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高电压技术 2023年第5期49卷 1949-1957页

作者：吕立翔杨卓然姚天翼高源王赫宇李忠磊国网南京供电公司南京210019

为研究芳香族化合物(aromatic compounds,ACs)添加剂含量对交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘电树枝劣化与局部放电特性的影响,制备了含有不同含量ACs添加剂的XLPE绝缘,探究了其在交流电压下电树枝生长形貌与局部放电特... 详细信息

为研究芳香族化合物(aromatic compounds,ACs)添加剂含量对交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘电树枝劣化与局部放电特性的影响,制备了含有不同含量ACs添加剂的XLPE绝缘,探究了其在交流电压下电树枝生长形貌与局部放电特性。研究结果表明:ACs添加剂减弱了XLPE绝缘局部放电强度,抑制电树枝生长速率,增强绝缘耐电树性能,提升工频击穿场强;但过高的含量会使XLPE绝缘耐电树特性和击穿场强均出现下降趋势。基于密度泛函理论计算了ACs添加剂的静电势分布与激发态能级,表明此类添加剂利用局部放电产生的紫外波段能量引发夺氢反应,促进绝缘低密度区内的聚乙烯分子链进行再交联反应,形成网状分子链结构,阻止绝缘低密度区扩大,进而抑制绝缘电树枝劣化。

关键词：高压电缆交联聚乙烯绝缘电树枝劣化局部放电芳香族化合物

经柔性直流接入的大规模直驱风电场等效建模与小干扰稳定性分析

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电力自动化设备 2022年第5期42卷 142-152页

作者：任必兴孙蓉李强甘德强周前汪成根国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103 国网江苏省电力有限公司江苏南京210024 浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

含多台风机的大规模风电场经柔性直流接入交流系统的详细模型阶数过高,对小干扰稳定性分析和失稳机理研究提出了挑战。为此,建立了风电场经柔性直流接入交流系统的开环、闭环线性化状态空间模型。基于风电场开环状态空间模型及风电场节... 详细信息

含多台风机的大规模风电场经柔性直流接入交流系统的详细模型阶数过高,对小干扰稳定性分析和失稳机理研究提出了挑战。为此,建立了风电场经柔性直流接入交流系统的开环、闭环线性化状态空间模型。基于风电场开环状态空间模型及风电场节点电压电流关系,将全阶风电场模型通过单台风机动态及交流拓扑信息矩阵进行等效,并分析了风机输出功率、风机接入位置、风电场拓扑结构和风机数增加对风电场振荡模式阻尼的影响。基于风电场降阶模型构建了风电-柔性直流系统的闭环互联模型,并分析了当风机数增加时两子系统间可能存在的强动态交互作用对闭环系统小干扰稳定性的影响。研究表明当接入风机数增加时,风电场主导振荡模式阻尼降低,当接近于柔性直流整流器的一个开环振荡模式,此时模式谐振诱发强动态交互作用的发生可能导致系统失稳。

关键词：柔性直流输电大规模直驱风电场等效模型动态交互作用小干扰稳定性分析

柔性控制器MMC子模块最优冗余数量双重协同优化方法

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上海交通大学学报 2022年第3期56卷 325-332页

作者：马洲俊王勇王杰陈少宇国网江苏省电力有限公司南京供电分公司南京210019 上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240

柔性直流系统中模块化多电平换流器(MMC)的子模块故障影响系统正常运行,可靠性和经济性的相互制约是MMC冗余数量配置优化的关键问题之一.对此,建立含冗余子模块MMC可靠性和经济性数学模型的多目标优化函数,提出一种柔性控制器子模块冗... 详细信息

柔性直流系统中模块化多电平换流器(MMC)的子模块故障影响系统正常运行,可靠性和经济性的相互制约是MMC冗余数量配置优化的关键问题之一.对此,建立含冗余子模块MMC可靠性和经济性数学模型的多目标优化函数,提出一种柔性控制器子模块冗余数量双重协同优化方法.该方法结合权重系数和NSGAII多目标优化算法的优势,在冗余数量取相同选择偏好下,计算得到两者优化结果的交集.以南京某柔性台区直流工程为例,在MATLAB中搭建模型,仿真结果表明所提方法在满足柔性直流系统可靠性的同时,能够显著提高经济性,为实际柔性直流工程中MMC冗余子模块数量配置提供思路.

关键词：模块化多电平换流器冗余子模块 NSGAII多目标优化权重系数冗余数量优化