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考虑高比例多元调节资源互动的配电网无功优化降损方法

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中国电力 2024年第1期57卷 123-132页

作者：马喜平李亚昕梁琛董晓阳徐瑞国网甘肃省电力公司电力科学研究院甘肃兰州730070

为了挖掘高比例分布式资源接入背景下配电网全方位多角度无功调控降损潜力,实现更为全面精细的无功优化技术降损目标,提出考虑多元可调节资源协调互动的多目标配电网无功优化降损方法。首先,针对高比例分布式资源接入背景下谐波对线损... 详细信息

为了挖掘高比例分布式资源接入背景下配电网全方位多角度无功调控降损潜力,实现更为全面精细的无功优化技术降损目标,提出考虑多元可调节资源协调互动的多目标配电网无功优化降损方法。首先,针对高比例分布式资源接入背景下谐波对线损的影响,给出了考虑谐波损耗的配电网线损计算模型;其次,在此基础上分析多元可调节资源无功调节能力,建立了以日线损最低和静态电压稳定性最大为目标的配电网无功优化调度模型;然后,通过制定多元可调节负荷、分布式电源、储能、无功补偿设备等多元分布式资源协同无功优化策略,达到在综合考虑配电网静态电压稳定性要求下系统线损最小的目的;最后,通过多元分布式资源接入的IEEE 33节点进行系统仿真分析,结果表明通过多元可调节资源的充分互动能够有效提高系统电压稳定性,降低系统线损,实现配电网安全、经济运行。

关键词：谐波潮流无功优化多元资源互动降损静态电压稳定性

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汜水河洪涝风险模拟及灾害防控评价

自然灾害学报 2024年第3期33卷 56-66页

作者：李哲夏中原兰光宇梁允国网河南省电力公司电力科学研究院河南郑州450052

暴雨所引发的洪涝灾害致灾机理复杂、破坏力度较大、预报预警困难,往往造成毁灭性的灾害。为了提高洪水预测精度,最大程度地降低洪涝灾害带来的影响,以荥阳汜水河流域为研究区域,基于MIKE FLOOD模块,构建了MIKE11与MIKE21耦合的洪涝仿... 详细信息

暴雨所引发的洪涝灾害致灾机理复杂、破坏力度较大、预报预警困难,往往造成毁灭性的灾害。为了提高洪水预测精度,最大程度地降低洪涝灾害带来的影响,以荥阳汜水河流域为研究区域,基于MIKE FLOOD模块,构建了MIKE11与MIKE21耦合的洪涝仿真模型,采用河道实测流量、下游防洪堤高程、历史洪痕3个参数对模型进行了率定验证,模拟值与观测值吻合度较高。模拟设计了3个重现期情景,分析研究区域的洪水淹没分布特征,并划分风险等级。结果表明:研究区域洪水淹没深度和淹没面积随暴雨强度增强而增加,“7·20”情景下最大淹没水深高达9 m,汜水镇是所有情景下受淹情况最严重的地区。城镇与城镇周围环境存在淹没风险差异,3个暴雨重现期情景下城镇外围农业用地淹没风险皆最大,其最大淹没面积占淹没总面积的79.8%;淹没范围内各种土地利用类型占比由大到小依次为:农业用地、建筑用地、道路用地、其他类型。绘制“7·20”受灾的汜水镇洪水灾害转移路线图,为避难决策的制定提供科学依据,并提出汜水河不同洪水重现期情况下需要提高堤防和疏浚的措施,制定不同情景下防洪堤提升改造方案。

关键词： MIKE FLOOD 耦合模型汜水河洪水淹没风险分析

基于特征矩阵分区等值和自适应插值切换的有源配电网多速率并行仿真方法

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3353-3366页

作者：楼冠男蒋啸宇杨志淳顾伟杨帆东南大学电气工程学院南京210096 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院武汉430074

现代有源配电网呈现复杂多变、多时间尺度的特征,采用单一仿真速率难以同时兼顾计算效率与精度,对此该文提出基于特征矩阵分区等值和自适应插值切换的有源配电网多速率并行仿真方法。首先,构建系统状态空间矩阵,并基于状态矩阵特征值的... 详细信息

现代有源配电网呈现复杂多变、多时间尺度的特征,采用单一仿真速率难以同时兼顾计算效率与精度,对此该文提出基于特征矩阵分区等值和自适应插值切换的有源配电网多速率并行仿真方法。首先,构建系统状态空间矩阵,并基于状态矩阵特征值的量级将系统拆分为多个动态特性差异的子系统,通过将系统的状态矩阵进行分块等效,实现子区域在小步长时刻的独立仿真解算与在大步长时刻的等效补偿,在保证仿真精度的基础上大幅降低了系统仿真规模;然后,针对各区域间数据交互不同步问题,通过倍率步长相量法分析线性插值误差产生原理及主要影响因素,并提出基于二阶泰勒展开式的多步自适应插值仿真算法,可以根据系统频率与仿真步长需求调节相关插值参数,显著降低插值误差;最后,采用改进型IEEE 123节点配电网算例,通过分区等值/插值计算与仿真结果的对比,验证了所提多速率并行仿真方法的可行性与有效性。

关键词：有源配电网多速率并行仿真状态空间方程等效模型自适应插值

集群式岸电能量路由器供能精细化就地管控策略

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电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 31-41页

作者：姜昊孙毅超张艺凡吴志坚董晓峰吾喻明南京师范大学南瑞电气与自动化学院江苏南京210023 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司江苏苏州215100 国网电力科学研究院有限公司江苏南京211106

传统的能量路由器能量管理策略未考虑多台设备之间的柔性互联关系,且在港口应用中港机负荷的冲击性和新能源发电的波动性,使区域电网的可靠供电和经济运行面临挑战。为此,基于模糊逻辑控制提出了一种适用于集群式岸电能量路由器的供能... 详细信息

传统的能量路由器能量管理策略未考虑多台设备之间的柔性互联关系,且在港口应用中港机负荷的冲击性和新能源发电的波动性,使区域电网的可靠供电和经济运行面临挑战。为此,基于模糊逻辑控制提出了一种适用于集群式岸电能量路由器的供能精细化就地管控策略。该方法考虑了互联岸电能量路由器之间输出功率的耦合影响,并依据并网模式下可能的功率流向制定了保证电力用户经济效益的模糊控制规则,使储能输出电流根据电池荷电状态(state of charge, SOC)、电网电价以及各台岸电能量路由器净输出功率的变化进行动态调整。该方法计及了互联系统间的协同作用,构建了互联系统间各端口传输功率关系,有利于分布式能源跨台区协同消纳,且不需要上层调度控制,减少了对通信的依赖。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。

关键词：岸电集群能量路由器供能精细化就地管控协同运行

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交流电压下伞型结构对染污绝缘子电弧路径及绝缘性能的影响

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电工技术学报 2024年第13期39卷 4116-4126页

作者：宋治波杨昊申巍肖康泰薛建鹏西安工程大学电子信息学院西安710048 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院西安710100

绝缘子是电力系统主要绝缘设备之一,其绝缘性能影响着电网的安全稳定运行。增大爬电距离是提高绝缘子闪络电压的有效手段。然而在有限空间内增大爬电距离会使绝缘子结构复杂化,局部电弧在复杂的伞裙和伞棱间跳跃发展,会导致闪络电压不... 详细信息

绝缘子是电力系统主要绝缘设备之一,其绝缘性能影响着电网的安全稳定运行。增大爬电距离是提高绝缘子闪络电压的有效手段。然而在有限空间内增大爬电距离会使绝缘子结构复杂化,局部电弧在复杂的伞裙和伞棱间跳跃发展,会导致闪络电压不增反降。为探究绝缘子结构对电弧路径及闪络电压的影响规律,该文设计玻璃绝缘子试验模型并搭建电弧路径拍摄试验平台,研究绝缘子伞间空间深度和最大伞棱长度对绝缘子绝缘性能的影响。结果表明,绝缘子伞间电弧路径形式主要为沿面电弧和跃进电弧,受到结构参数的影响而呈现一定的概率分布;伞间空间深度系数(伞间距/伞伸出)建议值为0.8~1.2,过小则电弧跃进发展概率更高,过大则会导致空间利用率不足,均不利于提高绝缘子闪络电压;伞间最大伞棱长度系数(最大伞棱长度/伞间距)参考值为0.4~0.5,过大时对爬电距离的利用程度较低,造成闪络电压下降;此外,最大伞棱结构设置在伞裙边缘时相比于设置在伞裙内部的闪络电压更低。

关键词：交流电压绝缘子污秽闪络局部电弧闪络电压

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用户侧储能两电平换流器开关管开路故障诊断

高电压技术 2024年第6期50卷 2442-2451页

作者：熊亮雳刘曼佳何顺帆游力张俊敏国网湖北省电力有限公司电力科学研究院武汉430077 中南民族大学自动化系武汉430074

随着新型配电网发展,用户侧储能已成为配电网中的重要环节之一。储能设备的换流器是储能与电网的接口设备,其开关管是故障率较高的器件,且开路故障隐蔽性较强。针对配电网用户侧复杂的电能质量环境,在两电平换流器充电与放电过程中开关... 详细信息

随着新型配电网发展,用户侧储能已成为配电网中的重要环节之一。储能设备的换流器是储能与电网的接口设备,其开关管是故障率较高的器件,且开路故障隐蔽性较强。针对配电网用户侧复杂的电能质量环境,在两电平换流器充电与放电过程中开关管开路故障机理研究基础上,提出了基于扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter,EKF)与宽度学习系统(broad learning system,BLS)的开关管开路故障诊断方法。该方法通过EKF动态提取故障谐波的特征,BLS识别特征并诊断故障。通过仿真与实验证明在0.2~3(标幺值)的负载波动、5%~10%的系统谐波与±0.5 Hz频率偏移等配电网常见扰动下,单管开路故障与双管开路故障准确诊断与定位的准确率为100%,为用户侧储能系统监测提供有效支持。

关键词：用户侧储能换流器开路故障动态谐波分析宽度学习系统

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基于矩阵式直接交-交变换阀组的混联式快速无级调压移相器

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电力系统自动化 2024年

作者：王楚扬董萱林金娇王新颖张犁河海大学能源与电气学院国网江苏省电力有限公司电力科学研究院

统一潮流控制器可以快速高精度地调节电网潮流，但投运成本较高，而移相器造价低廉却无法实现连续调节，补偿精度不高，且切换电压级数时会产生较高冲击。文中改进移相器中的晶闸管阀组，推衍出一种基于两电平矩阵式直接交-交变换拓扑... 详细信息

统一潮流控制器可以快速高精度地调节电网潮流，但投运成本较高，而移相器造价低廉却无法实现连续调节，补偿精度不高，且切换电压级数时会产生较高冲击。文中改进移相器中的晶闸管阀组，推衍出一种基于两电平矩阵式直接交-交变换拓扑的绝缘栅双极晶体管（IGBT）-晶闸管混合阀组，在不使用电解电容和电抗器的前提下，利用全控器件实现无级高精度调压，利用晶闸管实现阀组极性反转。然后，提出基于该阀组的混联式快速无级调压移相器，在保留传统晶闸管移相器主体结构的同时，在每相增加IGBT-晶闸管混合阀组，通过混合阀组与普通阀组的协同运行实现移相器工况的毫秒级快速调节。此外，提出阀组驱动附加尖峰抑制策略避免阀组切换时的电压、电流冲击。最后，仿真验证了所提移相器的实用性。

关键词：潮流控制移相器拓扑优化矩阵变换交-交变换无级调压晶闸管阀组混联阀组尖峰抑制

基于q-阶正交模糊数和云模型的配电自动化系统运行状态评估

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电网技术 2024年

作者：倪涵艺曾飞孙国强韩海腾卫志农河海大学能源与电气学院国网江苏省电力有限公司电力科学研究院

配电自动化系统运行状态影响到电网的安全稳定运行。为实现对配电自动化系统的精细运维，建立基于q-阶正交模糊数和云模型的配电自动化系统运行状态评估模型。首先，根据配电自动化系统特征，构建层次化评估指标体系。其次，提出基于改... 详细信息

配电自动化系统运行状态影响到电网的安全稳定运行。为实现对配电自动化系统的精细运维，建立基于q-阶正交模糊数和云模型的配电自动化系统运行状态评估模型。首先，根据配电自动化系统特征，构建层次化评估指标体系。其次，提出基于改进q-阶正交模糊Einstein有序加权平均算子的层次分析法计算指标主观权重，使用熵权法计算指标客观权重，结合变权理论求取指标变权综合权重。然后，考虑评估指标运行状态的渐变性，建立评估指标四等级云模型获取指标隶属度，使用模糊算子综合指标变权综合权重和指标隶属度，依据模糊综合评价原则确定配电自动化系统运行状态。最后，用某市电网实际运行数据验证所提方法，结合指标隶属度和系统运行状态评估结果分析系统运行中可能存在的问题，提出相应的解决措施。

关键词：配电自动化系统状态评估 q-阶正交模糊数变权理论云模型模糊综合评价

基于YNd变压器-多端口变换器的铁路混合储能系统功率调控策略

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储能科学与技术 2024年

作者：李志杰罗忠游南东亮唐君毅国网新疆电力有限公司电力科学研究院

为提升电力机车制动产生的大量再生制动能量回收利用率，同时兼顾补偿单相牵引供电系统在电网中引起的电压不平衡问题，本文提出一种基于YNd变压器-多端口变换器的铁路混合储能系统（YNd-multiport converter based railway hybrid ener... 详细信息

为提升电力机车制动产生的大量再生制动能量回收利用率，同时兼顾补偿单相牵引供电系统在电网中引起的电压不平衡问题，本文提出一种基于YNd变压器-多端口变换器的铁路混合储能系统（YNd-multiport converter based railway hybrid energy storage system， YNd-MC-RHESS）。首先，分析了YNd-MC-RHESS的工作原理及其工作模式；其次，以提高再生制动能量的利用率为主要目标，基于非线性电流控制，提出了多端口变换器的功率优化调控策略，在AC/DC变换器中引入非线性控制，提升了多端口变换器的响应速度与混合储能的能量分配效率；最后，基于典型工况，通过半实物动态模拟验证了所提控制策略可以调度功率在不同端口间按需转移，同时不同介质储能功率可合理分配与存储释放。实验结果表明：混合储能装置投入后，再生制动能量的利用率为93.67%，实现了再生制动能量的高效利用。

关键词：牵引供电系统再生制动能量混合储能无源控制