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考虑时空信息结合的电力系统暂态稳定评估

电力系统及其自动化学报 2024年

作者：李欣李文斌赵张飞李新宇欧阳子帅郭攀锋三峡大学电气与新能源学院智慧能源技术湖北省工程研究中心(三峡大学) 宿州学院机械与电子工程学院中国长江三峡集团有限公司湖北清江水电开发有限责任公司

为进一步提升电力系统暂态稳定评估模型性能并解决数据样本不平衡导致的模型评估结果可信度低的问题，本文提出一种基于时空信息结合及损失函数改进的新型电力系统暂态稳定评估模型。首先，分别利用下采样交互卷积网络与图注意力网络充... 详细信息

为进一步提升电力系统暂态稳定评估模型性能并解决数据样本不平衡导致的模型评估结果可信度低的问题，本文提出一种基于时空信息结合及损失函数改进的新型电力系统暂态稳定评估模型。首先，分别利用下采样交互卷积网络与图注意力网络充分挖掘电力系统运行数据中的时序特征信息及空间特征信息，并采用拼接操作对特征信息进行融合，提升模型对电力系统暂态稳定特征的提取与表征能力。然后，引入焦点损失函数提升模型对失稳样本的辨识能力，并采用物理知识对其进行改进，以增加模型评估结果的可信性。最后，分别采用IEEE39、IEEE145和IEEE300节点系统对所提模型进行验证，结果表明所提评估模型相较其他评估模型具有更优的评估性能及可信性。

关键词：暂态稳定评估时空特征图注意力交互卷积物理知识

跟网型电化学储能虚拟惯性常数的常数化计算方法

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电力系统自动化 2024年

作者：李世春张业丽刘颂凯石明达张业李振兴三峡大学电气与新能源学院梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 中交上海航道局有限公司

在包含跟网型-储能虚拟惯量控制的新型电力系统频率响应（SFR）建模应用中，由于跟网型储能的虚拟惯性常数具有时变特性，无法聚合求解系统等效惯性常数，导致不能构建完整的SFR模型。基于此，研究了跟网型电化学储能虚拟惯性常数的常... 详细信息

在包含跟网型-储能虚拟惯量控制的新型电力系统频率响应（SFR）建模应用中，由于跟网型储能的虚拟惯性常数具有时变特性，无法聚合求解系统等效惯性常数，导致不能构建完整的SFR模型。基于此，研究了跟网型电化学储能虚拟惯性常数的常数化计算方法，通过计算具有等效惯性常数-能量支撑效果的常数化虚拟惯性常数，实现系统等效惯性常数的可聚合求解。文中主要通过建立具有最相近能量变化的目标函数，考虑能量变化关键节点和能量变化动态过程的约束条件，并根据跟网型储能虚拟惯量响应的两阶段相异特征，分段求解常数化虚拟惯性常数。最后，通过建立SFR模型，结合时域仿真法和相关评价指标验证了计算结果的精确性。

关键词：跟网型储能虚拟惯性常数常数化计算等效能量变化等效惯性常数

考虑气象参数预测误差条件分布的架空输电线路载流量概率预测方法

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中国电力 2024年第2期57卷 103-114页

作者：李瀚儒刘智健来立永黄凌宇丁施尹刘任唐波广东电网有限责任公司广州供电局广东广州510000 三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

准确考虑气象参数预测误差是实现架空输电线路动态载流量精准预测的基本前提。通过统计与计算分析,首次发现在不同气象参数预测值与气象环境下,气象参数预测误差具有不同分布特征。然而,现有架空输电线路载流量概率预测方法并未考虑以上... 详细信息

准确考虑气象参数预测误差是实现架空输电线路动态载流量精准预测的基本前提。通过统计与计算分析,首次发现在不同气象参数预测值与气象环境下,气象参数预测误差具有不同分布特征。然而,现有架空输电线路载流量概率预测方法并未考虑以上2种因素的影响,难以实现线路载流量的准确预测。为此,首先将气象参数预测误差分析问题构建为气象参数预测值与气象环境2种影响因素下的气象参数预测误差条件分布求解问题;其次引入Sklar定理及其Copula函数和非参数核密度估计法,构建了一种气象参数预测误差条件分布的求解方法;然后结合蒙特卡洛采样法,提出了一种考虑气象参数预测误差条件分布的架空输电线路载流量概率预测新方法。最后通过计算分析发现:相比于2种传统方法,所提方法在考虑气象参数预测值与气象环境2种因素对气象参数预测误差概率分布的影响后,预测区间覆盖率分别提高了5.51、1.99个百分点,预测区间标准化平均宽度分别降低了7.86、3.62个百分点,验证了该方法的准确性与实用性。

关键词：架空输电线路载流量气象参数预测误差条件分布

考虑需求响应与碳价不确定性的综合能源系统优化调度

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现代电力 2024年

作者：杨航张涛冉华军刘景田凤赵天悦智慧能源技术湖北省工程研究中心(三峡大学) 国网湖北省电力有限公司咸宁供电公司三峡大学电气与新能源学院

双碳背景下，为充分调动综合能源系统(integrated energy system, IES)需求侧响应的灵活性，并克服碳排放权交易价格的不确定性对调度计划的影响，提出一种考虑需求响应与碳价不确定性的综合能源系统两阶段低碳经济调度模型。在第一阶... 详细信息

双碳背景下，为充分调动综合能源系统(integrated energy system, IES)需求侧响应的灵活性，并克服碳排放权交易价格的不确定性对调度计划的影响，提出一种考虑需求响应与碳价不确定性的综合能源系统两阶段低碳经济调度模型。在第一阶段为缓解系统供能压力，建立需求响应模型以减少负荷峰谷差并提高供需侧的热电匹配度；第二阶段采用随机场景法对碳价不确定性进行建模，以系统总运行成本期望值最小为目标，构建了综合能源系统低碳经济调度模型。仿真算例表明，所提模型可以有效提高能源利用率，实现系统经济性与低碳性的统一。

关键词：综合能源系统需求响应碳排放权交易价格不确定性低碳经济调度

基于磁导-电容类比法和解析Preisach模型的铁心动态磁滞建模方法

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电工技术学报 2024年第18期39卷 5576-5587页

作者：陈彬王川源刘洋杨富尧黄力湖北省输电线路工程技术研究中心三峡大学电气与新能源学院国网智能电网研究院有限公司

铁磁材料的磁滞、涡流和驰豫效应对电力变压器铁心的非线性特性和功率损耗有显著的影响。为了研究电磁暂态过程中电力变压器的时域响应行为，需要准确计及铁心的动态磁化特性，在电路仿真中对电力变压器铁心进行精细建模。为此，该文首... 详细信息

铁磁材料的磁滞、涡流和驰豫效应对电力变压器铁心的非线性特性和功率损耗有显著的影响。为了研究电磁暂态过程中电力变压器的时域响应行为，需要准确计及铁心的动态磁化特性，在电路仿真中对电力变压器铁心进行精细建模。为此，该文首先采用考虑可逆分量的解析Preisach模型表征铁磁材料的静态磁滞效应，通过磁导-电容类比法建立了铁心的回转器-磁导模型，构建铁心静态电磁模型。其次，基于传统损耗统计理论和场分离理论，在静态电磁模型的基础上引入恒定磁阻和受控磁动势源，分别用于表征铁磁材料的涡流效应和弛豫效应对磁滞效应和损耗效应的影响，构建基于传统损耗统计理论的铁心动态电磁模型。最后，运用R-L分数阶导数对涡流损耗表达式进行修正，采用受控磁动势源表示涡流效应，对传统的铁心动态电磁模型进行改进。基于电工钢测量系统测量了硅钢铁心在不同频率、不同磁通密度下的动态磁滞回线，与实验相比改进模型的平均相对误差为6.59%，验证了所提出的改进动态模型的正确性。

关键词：电力变压器涡流效应 Preisach模型分数阶导数磁导-电容类比法

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基于时间戳特征提取和CatBoost-LSTM模型的光伏短期发电功率预测

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太阳能学报 2024年第5期45卷 565-575页

作者：徐恒山莫汝乔薛飞秦子健潘鹏程三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院银川750001 国网山东省电力有限公司莱芜供电公司莱芜271100

为解决预测模型输入特征维度不足以及单一模型预测精度不高而导致的短期功率预测效果较差的问题,提出一种对时间戳进行特征提取(FE)的CatBoost和长短期记忆(LSTM)神经网络组合的光伏短期发电功率预测模型。首先,利用信息熵加权的方式对... 详细信息

为解决预测模型输入特征维度不足以及单一模型预测精度不高而导致的短期功率预测效果较差的问题,提出一种对时间戳进行特征提取(FE)的CatBoost和长短期记忆(LSTM)神经网络组合的光伏短期发电功率预测模型。首先,利用信息熵加权的方式对传统灰色关联分析进行改进,并采用改进方法对辐照度、温度、降雨量等气象特征与发电功率特征进行关联性分析,选择关键特征作为输入特征;然后,从时间戳和功率特征中提取年、月、日、时、分、秒、时间戳-功率等新时序特征;在此基础上,将关键气象特征与提取的新时序特征用于组合模型训练;最后,利用光伏电站的真实运行数据对所提方法和组合模型进行算例分析。结果表明:提取的新时序特征和组合模型均有助于提高预测精度,在非晴天工况下组合模型的预测误差较单一模型可降低12~23个百分点,且与其他组合模型相比具有更高的预测精度。

关键词：光伏发电特征提取预测长短期记忆神经网络时间戳灰色关联分析

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含点蚀损伤U型环金具承载力分析

机械设计与制造 2024年

作者：王彦海马琪雍杰龚昕玺三峡大学电气与新能源学院广东电网有限责任公司佛山供电局

为研究腐蚀作用下输电线路中的碳素结构钢构件U型环金具的承载力折损规律及计算方法，结合有限元仿真与拉伸试验建立了含点蚀损伤U型环模型，并对其进行了承载力计算。结果显示，设计工况下均匀点蚀模型承载力比随机点蚀模型高出近4.5%... 详细信息

为研究腐蚀作用下输电线路中的碳素结构钢构件U型环金具的承载力折损规律及计算方法，结合有限元仿真与拉伸试验建立了含点蚀损伤U型环模型，并对其进行了承载力计算。结果显示，设计工况下均匀点蚀模型承载力比随机点蚀模型高出近4.5%；当随机点蚀的表面积腐蚀率为40%，点蚀深度为U型环直径的0.25倍时，U型环承载力折损率达29.08%。对计算结果进行拟合，得到以表面积腐蚀率和点蚀深度为变量的U型环承载力计算公式，经验证，该公式与数值试验结果平均相对误差约1.372%，可应用于实际工程中U型环承载力的评估。

关键词：输电线路碳钢腐蚀电力金具随机点蚀拉伸试验承载力折损规律

基于VMD的CNN–BiGRU–ATT高海拔输电线路无线电干扰预测

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高电压技术 2024年

作者：张子豪黄悦华陈庆向晨光张璐熊威三峡大学电气与新能源学院湖北省微电网工程技术研究中心(三峡大学) 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司

针对高海拔多环境因素影响下输电线路无线电干扰预测精度不准的问题，本文提出一种基于变分模态分解的卷积神经网络–双向门控循环单元–注意力机制的组合预测模型。首先，在海拔2420 m搭建了长期观测站，采集了无线电干扰与周围环境因... 详细信息

针对高海拔多环境因素影响下输电线路无线电干扰预测精度不准的问题，本文提出一种基于变分模态分解的卷积神经网络–双向门控循环单元–注意力机制的组合预测模型。首先，在海拔2420 m搭建了长期观测站，采集了无线电干扰与周围环境因素数据，采用皮尔逊相关分析对无线电干扰及其环境因素数据进行筛选；其次，针对无线电干扰数据具有非线性的特点，采用变分模态分解对其进行分解，得到一系列相对平稳的子序列；然后，将各子序列作为组合模型的输入，把卷积神经网络和双向门控循环单元网络相结合，并引入注意力机制为双向门控循环单元网络的隐藏层分配相应的权重。同时，为提高模型预测性能，利用鲸鱼优化算法来对双向门控循环单元网络的两个超参数进行寻优，得到最优参数组合。最后，将各子序列预测结果叠加重构得到最终无线电干扰预测结果。结果表明，本文所提方法在单步预测上的RMSE、MAE、MAPE为2.134、1.125、0.594，并且在多步预测中相较于其他模型具有更准确的预测结果。

关键词：输电线路无线电干扰多环境因素变分模态分解鲸鱼优化算法双向门控循环单元

考虑水电调节费用补偿的风光水联盟优化调度策略

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中国电力 2024年第5期57卷 26-38页

作者：李咸善丁胜彪李飞李欣三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 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

针对风光水综合能源跨区消纳调度中的梯级储能和梯级水电联合调节调度、水电调节费用公平疏导等关键问题,提出了考虑水电灵活调节费用疏导补偿的风光水联盟四阶段优化调度模型。首先,建立了基于梯级储能调节的入网前风光出力波动平抑模... 详细信息

针对风光水综合能源跨区消纳调度中的梯级储能和梯级水电联合调节调度、水电调节费用公平疏导等关键问题,提出了考虑水电灵活调节费用疏导补偿的风光水联盟四阶段优化调度模型。首先,建立了基于梯级储能调节的入网前风光出力波动平抑模型,使平抑误差和平抑成本最小;提出了基于相对波动系数的梯级储能调节成本和调节功率的公平疏导方法。其次,基于梯级储能和梯级水电联合调节的风光水联盟联合出力对电网负荷的跟踪,构建了风光水联盟与区域电网的主从博弈模型,优化电网电价和联盟售电计划,达到双方利益最大。然后,构建了计及风光水不确定性的前两阶段调度模型的鲁棒优化模型,获得兼顾经济性和鲁棒性的联盟各主体能量调度策略。最后,构建了基于合作者边际贡献指数的非对称纳什谈判联盟效益分配模型,实现合作剩余的公平分配和水电调节费用的公平疏导。算例结果表明,该方法提升了各利益主体合作后的净利润,有利于维系联盟合作的稳定性,促进风光水综合能源跨区消纳。

关键词：水电灵活调节新能源消纳主从博弈两阶段鲁棒优化非对称纳什谈判