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储能型STATCOM的优化电压支撑控制策略

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电力系统保护与控制 2024年第1期52卷 145-155页

作者：吴娜赵成勇许建中新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206

针对高压直流输电系统受端换流站发生接地故障时暂态电压失稳问题,提出一种综合故障检测与有功无功输出的储能型链式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)控制策略。储能型STATCOM具有功率四象限运行能力,通过协调... 详细信息

针对高压直流输电系统受端换流站发生接地故障时暂态电压失稳问题,提出一种综合故障检测与有功无功输出的储能型链式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)控制策略。储能型STATCOM具有功率四象限运行能力,通过协调装置输出的有功、无功功率可以优化电压支撑效果。首先,改进了故障检测方法,采用双重检测快速判断故障起止时刻。其次,在故障期间控制储能型STATCOM输出一定量的有功功率,可以有效抑制受端连续换相失败,抬升交流电压最低值。同时,对无功功率进行控制切换,避免故障清除后无功回撤不及时导致的受端暂态过电压问题。在PSCAD/EMTDC仿真平台的CIGRE标准系统中对所提电压支撑控制策略与储能型STATCOM常规控制进行对比。结果表明,在不同故障场景中,所提控制策略均能达到更好地电压支撑的效果。

关键词：储能型STATCOM 故障检测换相失败无功切换策略暂态过电压

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基于业务性能偏差感知的电力通信网路由优化策略

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3411-3421页

作者：陈亚鹏杨阳舒乙凌谢文正周振宇新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206

针对新兴电力业务对时延、可靠性的严苛要求,提出一种基于业务性能偏差感知的电力通信网路由优化策略。在建立“能量-信息”耦合网络模型基础上,量化分析电力业务转发时延与可靠性约束,设置与能量层、信息层重要度相关的业务效用最大化... 详细信息

针对新兴电力业务对时延、可靠性的严苛要求,提出一种基于业务性能偏差感知的电力通信网路由优化策略。在建立“能量-信息”耦合网络模型基础上,量化分析电力业务转发时延与可靠性约束,设置与能量层、信息层重要度相关的业务效用最大化问题,利用虚拟队列积压感知多跳长时路由优化中的业务性能偏差,基于引入记忆空间的改进SARSA(λ)算法,实现信息不确定场景下的电力通信网路由优化。仿真结果表明,所提算法可有效提升业务效用,在转发时延、丢包率方面性能更优,且可通过权重系数调节适应不同场景的差异化业务需求。

关键词：电力通信网 “能量-信息”耦合网络路由优化业务性能偏差感知强化学习

具备内部故障仿真能力的永磁同步发电机电磁暂态建模与仿真方法

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电力自动化设备 2024年第4期44卷 151-157页

作者：邹明许建中赵成勇华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

对永磁同步发电机(PMSG)内部定子绕组故障的精确建模与仿真有助于设计有效的状态检测系统和控制保护策略。首先对PMSG内部故障特征进行分析和详细的数学推导,给出了适合电磁暂态(EMT)建模的状态空间形式的动态方程。进而提出了一种PMSG... 详细信息

对永磁同步发电机(PMSG)内部定子绕组故障的精确建模与仿真有助于设计有效的状态检测系统和控制保护策略。首先对PMSG内部故障特征进行分析和详细的数学推导,给出了适合电磁暂态(EMT)建模的状态空间形式的动态方程。进而提出了一种PMSG内部故障EMT建模与仿真方法,并推导出其等效电路。利用MATLAB对推导出的方程进行了数值计算迭代求解,并在PSCAD/EMTDC中搭建了PMSG测试模型,与数值计算结果进行分析和对比验证。分析结果表明,PMSG内部故障会在短路路径中产生较大的循环故障电流,但是从发电机外部特性很难判断是否发生内部故障。对比验证结果表明,所建立PMSG内部故障EMT模型可准确反映内部故障特征,验证了所提建模方法的正确性。

关键词：永磁同步发电机定子绕组内部故障数值计算电磁暂态等效模型

计及循环寿命和电能量-调频市场出清的储能自调度策略

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电力系统自动化 2024年第14期48卷 28-41页

作者：陈泽宇陈艳波新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市102206

探究储能参与电力市场的运行策略、引导储能积极参与电能量交易,能够有效缓解新型电力系统的电量平衡和调频需求矛盾。为此,提出了考虑循环寿命和电能量-调频市场出清的储能自调度策略。首先,针对储能循环寿命计算过程中出现的“零交互... 详细信息

探究储能参与电力市场的运行策略、引导储能积极参与电能量交易,能够有效缓解新型电力系统的电量平衡和调频需求矛盾。为此,提出了考虑循环寿命和电能量-调频市场出清的储能自调度策略。首先,针对储能循环寿命计算过程中出现的“零交互状态”问题,设计了改进的等效循环寿命模型(MECL),能够更准确地描述储能的运行损耗。其次,根据改进的MECL和电能量-调频市场联合出清规则,构建双层Stackelberg博弈模型来描述储能自调度运行策略。再次,根据所提模型的特点,结合强对偶定理(SDT)、KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件和Benders分解将所提模型分解为主、子问题进行迭代求解。最后,通过多种情景对比分析,验证了考虑改进MECL的自调度运行策略能够提升储能联盟参与电能量-调频市场的运行收益。

关键词：储能电能量市场调频市场循环寿命自调度策略 Stackelberg博弈

大规模海上风电场电磁暂态受控源解耦加速模型

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电力系统自动化 2024年第2期48卷 1-8页

作者：邹明王焱许建中赵成勇新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市102206

随着风电装机容量及占比越来越大,大规模风电场电磁暂态仿真速度极慢的问题愈加凸显。针对现有建模方法复杂、无法反映风电场内部特性、灵活性不足等问题,提出一种大规模海上风电场电磁暂态受控源解耦加速模型。该方法通过受控源传递端... 详细信息

随着风电装机容量及占比越来越大,大规模风电场电磁暂态仿真速度极慢的问题愈加凸显。针对现有建模方法复杂、无法反映风电场内部特性、灵活性不足等问题,提出一种大规模海上风电场电磁暂态受控源解耦加速模型。该方法通过受控源传递端口间电压和电流信息,实现风电机组内部元件之间以及不同风电机组之间端口的解耦,从而将系统解算过程中高阶矩阵分解为多个小矩阵以实现快速仿真。基于节点分析法和基尔霍夫定律证明了该方法的有效性。所提出的受控源解耦加速模型建模方法简单,通过仿真软件中现有模块拖拽即可搭建,可以准确仿真风电场的各种暂稳态工况,并且提速效果明显。同时,所提受控源解耦加速模型可与现有文献所提方法互补,扩展其灵活性。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了不同机组数量的风电场模型,验证了受控源解耦加速模型的仿真精度及加速效果。结果表明,所提受控源解耦加速模型可实现1~2个数量级的加速效果,且相比详细模型具有较高的仿真精度。

关键词：海上风电场风电机组电磁暂态仿真受控源解耦加速模型等效建模

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接枝聚丙烯电缆绝缘材料的电树枝特性及机理

电工技术学报 2024年第1期39卷 88-98页

作者：张雯嘉王伟袁浩李琦何金良新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 中石化(北京)化工研究院有限公司电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)

开发高性能的可回收聚丙烯电缆绝缘材料已成为近年来电绝缘领域的研究热点之一。该文对纯聚丙烯（PP）及甲基丙烯酸甲酯（MMA）接枝改性聚丙烯试样的电树枝引发和生长特性进行了研究。试验结果发现，相较于纯聚丙烯试样，接枝试样的电... 详细信息

开发高性能的可回收聚丙烯电缆绝缘材料已成为近年来电绝缘领域的研究热点之一。该文对纯聚丙烯（PP）及甲基丙烯酸甲酯（MMA）接枝改性聚丙烯试样的电树枝引发和生长特性进行了研究。试验结果发现，相较于纯聚丙烯试样，接枝试样的电树枝引发时间显著提高，电树枝劣化区域和生长速率明显减小。分析表明，接枝MMA单体在聚丙烯试样内部引入了大量深陷阱，并减小了球晶尺寸，有利于抑制载流子的输运行为并显著压缩了非晶区通道的空间尺度，进而改善了接枝试样的电树枝引发特性。此外，接枝试样的球晶尺寸减小使得非晶区通道更为曲折狭长，显著增加了电树枝沿着电场方向生长的阻力，进而改善了接枝试样的电树枝生长特性。随着MMA单体掺杂含量的增多，接枝试样的电树枝引发和生长特性逐渐提升。研究结果可为高性能接枝聚丙烯电缆绝缘材料的研发提供参考。

关键词：聚丙烯接枝改性电树枝可回收电缆

GIL支柱绝缘子嵌件-环氧界面缺陷演化过程与放电脆裂机制

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高电压技术 2024年第1期50卷 359-369页

作者：刘智鹏魏来李庆民薛乃凡胡琦华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 江西省电力有限公司南昌330000

交流GIS/GIL支柱绝缘子在生产、运行过程中其金属嵌件-环氧界面容易引入气隙缺陷,被认为是导致支柱绝缘子炸裂击穿故障的重要诱因。通过设计带有气隙缺陷的支柱绝缘子并搭建炸裂模拟实验平台,研究了绝缘子嵌件-环氧界面缺陷演化与炸裂... 详细信息

交流GIS/GIL支柱绝缘子在生产、运行过程中其金属嵌件-环氧界面容易引入气隙缺陷,被认为是导致支柱绝缘子炸裂击穿故障的重要诱因。通过设计带有气隙缺陷的支柱绝缘子并搭建炸裂模拟实验平台,研究了绝缘子嵌件-环氧界面缺陷演化与炸裂过程。基于实验研究结果,将支柱绝缘子炸裂过程分为3个特征阶段:裂纹产生与扩展阶段、断裂阶段、炸裂阶段,气隙缺陷引发的局部放电会诱导裂纹的产生与劣化扩展,导致绝缘子在极短的时间内快速断裂并在多次高能电弧冲击下炸裂,呈现脆性断裂的特征。同时,通过实验分析了影响支柱绝缘子炸裂的关键因素,直流电压下绝缘子的炸裂概率比交流电压低10%~20%。进一步构建了电-机械耦合作用下的裂纹扩展相场仿真模型,分析了支柱绝缘子不同炸裂阶段的主导机制。在裂纹的产生与扩展阶段,电势能起到主要作用;在断裂阶段,电势能的作用逐渐减弱,机械势能逐渐增大并起到主导作用,当机械势能达到材料应力临界点时,绝缘子发生脆性炸裂。该研究成果初步揭示了支柱绝缘子气隙缺陷引发的放电脆裂机制,为支柱绝缘子的故障分析及优化设计提供理论基础。

关键词：支柱绝缘子放电脆裂界面缺陷缺陷演化相场仿真

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面向配电网数字孪生模型构建的边缘协作方法

电网技术 2024年第3期48卷 1053-1061页

作者：杨阳陈亚鹏舒乙凌谢文正于子淇周振宇新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

边缘计算通过计算资源的下沉为配电网数字孪生(digital twin,DT)模型训练提供算力支撑,但仍需对边缘层计算资源进行整合优化,提升模型构建效率与精度。针对此,该文提出面向配电网DT模型构建的边缘协作方法。首先,建立基于边缘协作的配电... 详细信息

边缘计算通过计算资源的下沉为配电网数字孪生(digital twin,DT)模型训练提供算力支撑,但仍需对边缘层计算资源进行整合优化,提升模型构建效率与精度。针对此,该文提出面向配电网DT模型构建的边缘协作方法。首先,建立基于边缘协作的配电网DT模型构建框架,通过局部模型训练与全局模型整合实现配电网孪生。其次,建立协作训练损失函数,在保障DT模型长时同步率约束前提下,最小化模型损失。最后,借助李雅普诺夫优化构建与DT模型长时同步率约束相关的虚拟队列,针对无线信道时变性以及协作决策耦合性带来的信息不确定、不对称问题,提出基于深度强化学习的配电网DT模型边缘协作构建算法。仿真结果表明,相较于其他两种传统算法,所提算法在保障DT模型长时同步率约束前提下,可分别降低全局模型损失34.94%和55.93%,降低样本数据队列积压27.40%和19.68%。

关键词：配电网数字孪生边缘协作长时同步率保障效率与精度提升深度强化学习

考虑新能源与储能参与调频的联合市场出清模型

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太阳能学报 2024年第3期45卷 367-376页

作者：王傲儿赵书强宋金历李志伟新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 保定071003

新能源渗透率的不断增加以及越来越多的储能装置并入电网,使得现行的调频市场机制已不能再适应电力系统的实际情况,基于此现状构建风、光以及独立储能装置与常规火电机组共同参与的调频辅助服务市场与电能量市场联合出清模型,模型中利... 详细信息

新能源渗透率的不断增加以及越来越多的储能装置并入电网,使得现行的调频市场机制已不能再适应电力系统的实际情况,基于此现状构建风、光以及独立储能装置与常规火电机组共同参与的调频辅助服务市场与电能量市场联合出清模型,模型中利用层次分析法(AHP)进行调频性能指标的权重优化,使得新能源与独立储能装置参与电网调频后的电力系统的调频压力减小,同时进一步提高对新能源的消纳力度。通过算例分析表明,引入高渗透率的新能源机组与独立储能装置参与调频市场不仅能减少调频性能较差的火电机组中标,减少弃风、弃光现象,也能减少运营商购买调频服务的费用支出。

关键词：风电机组储能调频层次分析法联合出清调频性能指标

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