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桥臂复用模块化多电平变流器单极接地故障无闭锁穿越及能量均衡

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电工技术学报 2025年第1期40卷 190-202页

作者：李宇薇王毅高玉华于义轩王琛河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学) 保定071003

考虑到模块化多电平换流器(MMC)的轻型化和发生概率最高的单极接地故障穿越要求,桥臂复用模块化多电平换流器(AM-MMC)在单极接地故障下的无闭锁穿越及能量均衡问题亟待解决。该文在AM-MMC拓扑结构及工作原理的基础上分析了AM-MMC的单极... 详细信息

考虑到模块化多电平换流器(MMC)的轻型化和发生概率最高的单极接地故障穿越要求,桥臂复用模块化多电平换流器(AM-MMC)在单极接地故障下的无闭锁穿越及能量均衡问题亟待解决。该文在AM-MMC拓扑结构及工作原理的基础上分析了AM-MMC的单极接地故障特性,推导了故障电流数学表达式。通过在上、下臂配置全桥子模块,混合AM-MMC(HAM-MMC)可具备无闭锁单极接地故障穿越能力,并减少25%的电容数量,在轻型化及经济成本方面具有一定的竞争力。由于AM-MMC复杂的复用模式及单极接地故障导致的上、下臂不对称,该文重点分析了其穿越过程中的能量不均衡机理,提出了通过基频及二倍频直接环流控制均衡桥臂能量的交替复用无闭锁单极接地故障穿越策略。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明,HAM-MMC可无闭锁穿越单极接地故障,且所提控制策略较常规MMC均衡能量效果更好。

关键词：模块化多电平换流器(MMC) 桥臂复用单极接地故障无闭锁穿越能量均衡

基于同源录波数据比对的继电保护采样回路异常检测方法

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电力系统保护与控制 2025年第1期53卷 147-159页

作者：戴志辉张富泽韩笑河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学) 河北保定071003

处于改建阶段的智能变电站采样模式复杂,继电保护装置难以发现采样回路轻微异常,导致回路隐患暴露时间严重滞后。针对上述问题,分析改建时期智能变电站的采样模式和二次设备配置情况,提出基于同源录波数据比对的继电保护采样回路异常检... 详细信息

处于改建阶段的智能变电站采样模式复杂,继电保护装置难以发现采样回路轻微异常,导致回路隐患暴露时间严重滞后。针对上述问题,分析改建时期智能变电站的采样模式和二次设备配置情况,提出基于同源录波数据比对的继电保护采样回路异常检测方法。首先,利用双向编码器表征(bidirectional encoder representations from transformers,BERT)语言模型与余弦相似度算法,实现同源录波数据的通道匹配。然后,利用重采样技术和曼哈顿距离完成波形的采样频率统一与时域对齐。最后,基于动态时间规整(dynamic time warping,DTW)算法提出改进算法,并结合采样点偏移量共同设置采样回路的异常判据。算例分析表明,该方法可以完成录波数据的同源通道匹配,实现波形的一致性对齐,并且相比于传统DTW算法,改进DTW算法对异常状态识别的灵敏性和准确性更高。根据异常判据能够有效检测继电保护采样回路的异常状态,确保了智能变电站的安全可靠运行。

关键词：继电保护装置采样回路异常检测改进DTW算法录波数据

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基于相关机会目标规划的电力系统备用优化研究

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太阳能学报 2025年第1期46卷 540-546页

作者：赵书强赵蓬飞李志伟李令仪河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学) 保定071003

针对风光新能源和负荷的不确定性,采用相关机会规划处理考虑不确定性的功率平衡问题,建立基于相关机会目标规划的源-荷-储多元参与的备用容量优化模型,通过不确定模型的确定性转化,实现采用求解器对模型的求解。改进的IEEE30节点系统算... 详细信息

针对风光新能源和负荷的不确定性,采用相关机会规划处理考虑不确定性的功率平衡问题,建立基于相关机会目标规划的源-荷-储多元参与的备用容量优化模型,通过不确定模型的确定性转化,实现采用求解器对模型的求解。改进的IEEE30节点系统算例结果表明,所提方法可有效降低电力系统的总运行成本,并可提高新能源消纳水平。

关键词：备用新能源电力系统不确定分析目标规划相关机会规划

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含类虚拟同步发电机和柔性负荷的直流微电网大信号稳定控制方法

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电工技术学报 2025年第3期40卷 705-716页

作者：王慧赵书强陈旭博孟建辉田艳军高本锋华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室保定071003

直流微电网稳态工作点切换、负荷变化较大时经常会出现暂态失稳现象,属于比较典型的“大信号失稳”工况,传统基于小信号的解决方法难以应对。为此,该文提出一种考虑类虚拟同步发电机(AVSG)控制参数和柔性负荷灵活调节的稳定控制方法。... 详细信息

直流微电网稳态工作点切换、负荷变化较大时经常会出现暂态失稳现象,属于比较典型的“大信号失稳”工况,传统基于小信号的解决方法难以应对。为此,该文提出一种考虑类虚拟同步发电机(AVSG)控制参数和柔性负荷灵活调节的稳定控制方法。首先建立直流微电网的Takagi-Sugeno(TS)模糊模型。然后,借助线性矩阵不等式(LMI)工具构建Lyapunov函数以估计目标稳态点的吸引域。若目标稳态点的最大估计吸引域(LEDA)包含初始稳态点,则系统是渐近稳定的;否则存在失稳的风险。此时,利用灵活可调的虚拟阻尼、虚拟惯量和柔性负荷等资源,让目标稳态点的LEDA直接或者间接包含初始稳态点,从而消除振荡失稳的风险。研究结果表明:基于吸引域理论改进虚拟阻尼和虚拟惯量等控制参数以及工作点运行轨迹,是一种实用且有效保障系统稳定运行的方法。最后,通过硬件在环仿真(HIL)进行了验证。

关键词：直流微电网大信号稳定吸引域估计类虚拟同步发电机柔性负荷

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决策规则下多阶段混合整数鲁棒优化调度方法

电网技术 2025年

作者：韦子瑜赵书强刘晓燕辛妍贝李志伟河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学)

规模化新能源并网背景下调度非预期性对保证调度方案鲁棒性，实现日前/日内可靠调度具有重大意义。首先，研究系统调度过程中“源-荷”多维不确定性时序发掘特性与异质电源调度阶段性决策的关联机理，提出了线性决策规则与二元决策规则... 详细信息

规模化新能源并网背景下调度非预期性对保证调度方案鲁棒性，实现日前/日内可靠调度具有重大意义。首先，研究系统调度过程中“源-荷”多维不确定性时序发掘特性与异质电源调度阶段性决策的关联机理，提出了线性决策规则与二元决策规则下考虑非预期性的多阶段混合整数鲁棒优化调度模型。然后，针对二元决策规则中升维不确定集非凸非闭造成的求解难题，提出了升维凸包构建方法。同时，分析线性决策规则下异质电源运行模型结构特性，基于关键约束情景先验求取方法，提出了集约数值收敛准则下改进割平面法与升维凸包结构下线性强对偶定理的高效求解方法；最后，依托改进IEEE-39节点系统，验证了所提调度模型、求解方法的有效性。

关键词：调度非预期性多阶段混合整数鲁棒决策规则线性强对偶定理割平面法

基于转移矩阵的柔性直流配网不对称故障电气量计算方法

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高电压技术 2025年第1期51卷 222-231,I0028页

作者：戴志辉周鑫泽史琛河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学) 保定071003

柔性直流配电网以其在分布式源储并网领域的显著优势得到了广泛关注,短路电流计算是实现柔直配网保护的基础。而现有研究多针对局部网络及特定故障类型,缺乏适用于柔直配网全网、计及交直流交互的短路电流计算方法。结合全控型换流器等... 详细信息

柔性直流配电网以其在分布式源储并网领域的显著优势得到了广泛关注,短路电流计算是实现柔直配网保护的基础。而现有研究多针对局部网络及特定故障类型,缺乏适用于柔直配网全网、计及交直流交互的短路电流计算方法。结合全控型换流器等效电路,提出柔性直流配网不对称故障短路电流计算方法。该方法以全控型换流器为依据,建立计及换流器交直流两侧电气约束量的转移矩阵,并根据转移矩阵求解柔直配网系统内的各节点电压,根据叠加原理推导柔直配网全网的不对称短路故障时的短路电流计算方法,最后,在PSCAD/EMTDC中建立柔性直流配网模型,验证了所提方法的正确性。

关键词：柔直配网全控型换流器不对称短路转移矩阵电气量计算

基于电压-功率灵敏度的有源配电网数据驱动电压协调控制策略

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电力系统及其自动化学报 2025年第1期37卷 35-42页

作者：张波文晓君吴璇华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室保定071003

随着分布式光伏渗透率的不断提高,实现配电网电压的快速精确调控变得愈加重要。首先,建立多输入-多输出的电压-功率灵敏度BP神经网络回归预测模型,得到功率参数、节点电压与电压-功率灵敏度间的非线性映射关系;其次,构建高比例光伏有源... 详细信息

随着分布式光伏渗透率的不断提高,实现配电网电压的快速精确调控变得愈加重要。首先,建立多输入-多输出的电压-功率灵敏度BP神经网络回归预测模型,得到功率参数、节点电压与电压-功率灵敏度间的非线性映射关系;其次,构建高比例光伏有源配电网电压协调控制策略,基于电压-功率灵敏度降序调控原则,通过无功补偿和有功削减结合的两阶段电压调控模式实现配电网节点电压的快速调控;最后,利用IEEE 33和IEEE 141节点典型配电系统的仿真,计算分析验证所提方法的正确性和有效性。

关键词： BP神经网络数据驱动电压-功率灵敏度电压协调控制有源配电网

双馈风电场并网引起火电机组多模态次同步谐振机理分析

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电工技术学报 2025年第5期40卷 1395-1410页

作者：马燕峰程有深赵书强赵志冲王翌静河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学) 保定071003

双馈风电场接入含串补输电线路系统时,会对火电机组次同步谐振(SSR)产生影响,但其次同步控制互作用(SSCI)对火电机组SSR的影响尚未明确。该文针对风火打捆经串补外送系统,对各元件进行“模块化”建模,通过将火电机组复频域模型推广至双... 详细信息

双馈风电场接入含串补输电线路系统时,会对火电机组次同步谐振(SSR)产生影响,但其次同步控制互作用(SSCI)对火电机组SSR的影响尚未明确。该文针对风火打捆经串补外送系统,对各元件进行“模块化”建模,通过将火电机组复频域模型推广至双馈风机(DFIG),提出一种适用于含双馈风电场系统的分散消元式复转矩系数法。利用该方法从阻尼特性角度阐释系统引起多模态SSR机理,并分析主导振荡因素对SSR的影响。结果表明,串补是引发SSR的主导因素,不同串补度可能会引发不同模态的SSR,同时DFIG并网可能引入SSCI助增某个弱阻尼模态SSR分量,引发新的SSR模态失稳,当两者作用于不同模态时,将可能导致系统出现多模态SSR;在一定串补度范围内,降低串补度有利于SSR稳定性;串补输电线路电阻对不同模态阻尼产生的影响不同,合理的电阻值有利于降低SSR风险;随着双馈风电场容量的增加,火电机组阻尼增大,SSR稳定性提高;基于PSCAD/EMTDC的时域仿真和实际系统算例验证了所提理论分析的正确性。

关键词：双馈风电场复转矩系数法阻尼特性次同步谐振次同步控制相互作用

半波整形模块化多电平换流器动态建模及多目标控制策略

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电工技术学报 2025年第6期40卷 1864-1877页

作者：孙玉巍陶聪付超张泽霖王琛王毅河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学) 保定071003

半波整形模块化多电平换流器(HWS-MMC)是一种新型融合两电平拓扑和模块化多电平拓扑优点的轻型化混合多电平换流器,其利用低频换向开关配合,将多电平单元调制生成的正弦半波翻转为完整正弦波形输出,实现交直流功率变换。该文在分析HWS-... 详细信息

半波整形模块化多电平换流器(HWS-MMC)是一种新型融合两电平拓扑和模块化多电平拓扑优点的轻型化混合多电平换流器,其利用低频换向开关配合,将多电平单元调制生成的正弦半波翻转为完整正弦波形输出,实现交直流功率变换。该文在分析HWS-MMC基本原理和多电平单元能量平衡机理的基础上,建立反映模块电容电压和直流母线电容电压动态的数学模型,并基于多尺度开关周期平均化方法获得HWS-MMC不含高频和基频开关特性的全平均值动态模型,进而提出考虑并网电流控制、两级直流电压控制以及多电平单元电容相间和相内电压均衡控制的多目标控制策略。最后通过RT-Lab控制硬件在环实时仿真验证了动态模型和控制策略的有效性。

关键词：半波整形模块化多电平换流器动态模型能量平衡电压均衡多目标控制