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柔性直流电网故障电流复合抑制策略

电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 93-101页

作者：刘宇昂戴志辉杨明玉李铁成华北电力大学电力工程系河北保定071003 国网河北省电力有限公司电力科学研究院河北石家庄050021

柔性直流电网在直流侧发生短路故障后,故障电流迅速达到较大峰值,严重时会危及整个系统电气设备的安全运行。为了在故障发生后的短时间内限制故障电流影响,提出一种不利用附加装置的电流抑制策略。首先,分析了直流电网结构与故障初期电... 详细信息

柔性直流电网在直流侧发生短路故障后,故障电流迅速达到较大峰值,严重时会危及整个系统电气设备的安全运行。为了在故障发生后的短时间内限制故障电流影响,提出一种不利用附加装置的电流抑制策略。首先,分析了直流电网结构与故障初期电流上升规律。然后,根据所得规律提出一种包含两个环节的电流复合抑制策略,给出电流抑制参数选取的原则,并分析了抑制策略下短路电流的发展规律。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建四端柔性直流电网模型进行仿真验证。结果表明,所提电流抑制策略可以有效减小直流线路过流倍数,降低换流器闭锁的概率,且故障切除后恢复阶段电流平衡度更好。

关键词：模块化多电平换流器直流电网电流抑制策略直流故障

计及IGBT结温约束的光伏高渗透配电网无功电压优化控制策略

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电工技术学报 2024年第5期39卷 1313-1326页

作者：张波高远李铁成胡雪凯贾焦心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 国网河北省电力有限公司电力科学研究院石家庄050021

光伏电源参与配电网无功电压调节是提升光伏高渗透配电网运行经济性和可靠性的有效手段,但光伏电源提供无功支撑会使得光伏电源IGBT最大结温升高、结温波动加剧,进而影响光伏电源和配电网的安全稳定运行。为此,该文提出一种计及IGBT结... 详细信息

光伏电源参与配电网无功电压调节是提升光伏高渗透配电网运行经济性和可靠性的有效手段,但光伏电源提供无功支撑会使得光伏电源IGBT最大结温升高、结温波动加剧,进而影响光伏电源和配电网的安全稳定运行。为此,该文提出一种计及IGBT结温约束的光伏高渗透配电网无功电压优化控制策略。首先,利用CatBoost算法计算IGBT结温,提高了IGBT结温计算效率,避免了传统结温算法对IGBT热模型参数的依赖;然后,建立考虑IGBT结温约束的有源配电网多目标无功优化模型,利用二分法求解IGBT结温约束下的光伏电源最大输出功率,实现了IGBT结温约束向二阶锥约束的转换;最后,利用IEEE33节点典型配电系统验证了所提策略在光伏高渗透配电网无功电压优化、光伏电源运行可靠性提升方面的有效性,并提出了综合考虑配电网网损、光伏电源可靠性的光伏电源IGBT结温限值整定原则。

关键词： CatBoost机器学习算法 IGBT结温无功电压控制 IGBT可靠性多目标优化

基于光纤传感技术的多股碳纤维复合芯导线隐蔽性缺陷检测

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应用光学 2024年第2期45卷 467-474页

作者：贾伯岩夏彦卫刘宏亮徐亚兵伊晓宇国网河北省电力有限公司电力科学研究院河北石家庄050021 国网河北省电力有限公司沧州供电分公司河北沧州061000

为解决大容量、大跨越输电用碳纤维导线由于隐蔽性缺陷无法检出而导致频繁断线的问题,提出了一种基于光纤传感技术的多股碳纤维复合芯导线隐蔽性缺陷检测方法。该方法通过搭建导线运行环境并模拟导线运行工况,采用基于分布式光纤布里渊... 详细信息

为解决大容量、大跨越输电用碳纤维导线由于隐蔽性缺陷无法检出而导致频繁断线的问题,提出了一种基于光纤传感技术的多股碳纤维复合芯导线隐蔽性缺陷检测方法。该方法通过搭建导线运行环境并模拟导线运行工况,采用基于分布式光纤布里渊散射的时域反射技术,检测碳纤维导线的温度和应变分布情况,并结合光时域反射技术,检测碳纤维导线中光纤的损耗情况。经过综合对比分析,获取可表征多股碳纤维缺陷隐蔽性缺陷的光纤温度、应变、损耗等信号特征量,并构建神经网络模型,将各信号特征量作为模型输入,通过模型训练确定模型内各权系数,使其能够有效地检测多股碳纤维复合芯导线隐蔽性缺陷。实验结果表明,该方法可有效获取各类光纤信号特征量,并且能够准确地检测各类导线隐蔽性缺陷,具有重要的实际应用价值。

关键词：光纤传感技术多股碳纤维复合芯导线隐蔽性缺陷信号特征量神经网络模型

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多VSG单元的惯量协调控制策略研究

电力科学与技术学报 2024年第2期39卷 170-180页

作者：戎士洋范辉梁纪峰于腾凯李铁成刘佳敏国网河北省电力有限公司电力科学研究院河北石家庄050021 国网河北省电力有限公司河北石家庄050021

大规模光伏并网系统中常采用多个虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)单元进行协调配合,为电网提供虚拟惯性。但在实际运行中,虚拟惯量分配不合理会导致系统频率响应差及源端易损等。针对此问题,提出一种针对混合光储多... 详细信息

大规模光伏并网系统中常采用多个虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)单元进行协调配合,为电网提供虚拟惯性。但在实际运行中,虚拟惯量分配不合理会导致系统频率响应差及源端易损等。针对此问题,提出一种针对混合光储多VSG单元的惯量协调控制策略。该策略通过构造隶属函数,将储能单元荷电状态、换流器可调功率、储能充放电可调功率3个指标转化到同一量纲下,以解决惯量分配时多目标转换困难的问题。同时,为区分各指标对频率稳定的重要程度,避免惯量分配时权重选择的主观性,构建一种权重优化系数,可根据指标的差异度实时调节权重。通过建立六端交流系统小信号模型,运用根轨迹法对隶属函数中主导参数进行稳定性分析,进而确定参数选取范围。在MATLAB/SIMULINK中搭建光储六端交流系统模型并进行时域仿真,仿真结果可以验证所提控制策略的有效性。

关键词：虚拟同步发电机隶属函数虚拟惯量权重系数

基于改进ADMM的含分布式光伏的配电网电压无功优化方法

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太阳能学报 2024年第3期45卷 506-516页

作者：孙胜博饶尧郭威乐健张然孙志成国网河北省电力有限公司营销服务中心石家庄050021 国网电力科学研究院有限公司(南瑞集团有限公司) 南京211000 国网电力科学研究院武汉能效测评有限公司武汉430074 武汉大学电气与自动化学院武汉430072 国网河北省电力有限公司石家庄050021

由于所建立含分布式光伏(PV)的有源配电网电压无功优化模型是一个典型的非凸混合整数非线性优化模型,提出一种改进交替方向乘子法(ADMM)来求解含分布式光伏的配电网电压无功优化问题。首先以有载调压变压器和投切电容器组为例,建立一种... 详细信息

由于所建立含分布式光伏(PV)的有源配电网电压无功优化模型是一个典型的非凸混合整数非线性优化模型,提出一种改进交替方向乘子法(ADMM)来求解含分布式光伏的配电网电压无功优化问题。首先以有载调压变压器和投切电容器组为例,建立一种新的广义可分解有源配电网电压无功优化模型,然后根据ADMM算法将有源配电网电压无功优化模型分解为2个子问题求解,并设计惩罚参数的自适应调节机制以加速收敛。在3个不同规模有源配电网算例上进行仿真测试,结果表明,所提出改进ADMM方法具有较好的收敛性和最优解。

关键词：分布式光伏无功优化交替方向乘子法收敛性全局最优

构网型下垂控制中虚拟阻抗的作用、改进及研究前景分析

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电网技术 2024年第6期48卷 2237-2250,I0001,I0002页

作者：范宸珲秦晓辉齐磊丁保迪刘宏志孟政吉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 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国网河北省电力有限公司电力科学研究院河北省石家庄市050021 河北省能源互联网仿真建模与控制重点实验室(国网河北省电力有限公司电力科学研究院) 河北省石家庄市050021

随着新型电力系统建设进程的加速,新能源等电力电子化电源在系统中渗透率不断提高,电网强度随之减弱,系统安全性受到挑战。部分变流器亟需采用构网型控制,而下垂控制就是一种经典的构网型控制策略;作为对下垂控制策略的有效改进手段,虚... 详细信息

随着新型电力系统建设进程的加速,新能源等电力电子化电源在系统中渗透率不断提高,电网强度随之减弱,系统安全性受到挑战。部分变流器亟需采用构网型控制,而下垂控制就是一种经典的构网型控制策略;作为对下垂控制策略的有效改进手段,虚拟阻抗技术受到广泛关注。在国内外研究人员共同推动下,虚拟阻抗技术目前已取得较为丰富的理论研究及实践成果,具有广阔的应用前景。围绕虚拟阻抗在构网型下垂控制中的主要定位及作用机理进行了分析,对虚拟阻抗的典型改进方法和发展现状进行了梳理总结,并结合目前的研究进展及趋势,对虚拟阻抗技术的研究前景、未来可能面临和需要解决的关键问题进行了分析、探讨和研判。

关键词：虚拟阻抗构网型下垂控制作用机理研究前景

基于模型预测控制的Buck型双向DC-DC变换器动态补偿控制

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电源学报 2024年第2期22卷 90-97页

作者：孟良胡雪凯国网河北省电力有限公司电力科学研究院石家庄050021

针对直流微电网中负载投切、功率波动和二倍频注入导致的直流电压波动问题,提出了一种基于模型预测控制的Buck型双向DC-DC变换器动态补偿控制策略。首先,建立Buck型双向DC-DC变换器的离散状态空间矩阵,并以输入电流为扰动量。其次,设计B... 详细信息

针对直流微电网中负载投切、功率波动和二倍频注入导致的直流电压波动问题,提出了一种基于模型预测控制的Buck型双向DC-DC变换器动态补偿控制策略。首先,建立Buck型双向DC-DC变换器的离散状态空间矩阵,并以输入电流为扰动量。其次,设计Buck型双向DC-DC变换器的基于模型的内环电流预测控制和外环电压控制。然后,针对电流扰动设计基于残差生成器的动态补偿控制结构,并求解动态补偿控制器Q(z),同时利用最小二乘递推算法进行参数辨识,减少模型不确定性对动态补偿控制策略的影响。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上设计对比实验,验证所提控制策略的有效性。通过实验结果可知,该补偿控制结构在不改变原预测控制的前提下,可以有效地解决直流母线电压波动问题,增强整个系统的鲁棒性。

关键词：直流微电网预测控制残差生成器动态补偿

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计及新能源的AGC断面越限预防和校正控制

电力系统及其自动化学报 2024年

作者：谢岩马世英唐晓骏李晓明肖雄申家锴中国电力科学研究院有限公司国网河北省电力有限公司电力科学研究院

为应对新能源机组随机波动导致的外送断面过载约束复杂多变的问题，提出一种计及新能源特性的自动发电控制（AGC）断面越限预防和校正控制方法。首先，提出计及新能源特性、涵盖主站-厂站-机组三级架构的AGC断面功率越限控制模型；其次... 详细信息

为应对新能源机组随机波动导致的外送断面过载约束复杂多变的问题，提出一种计及新能源特性的自动发电控制（AGC）断面越限预防和校正控制方法。首先，提出计及新能源特性、涵盖主站-厂站-机组三级架构的AGC断面功率越限控制模型；其次，基于潮流转移比矩阵快速计算N-1故障后线路负载率矩阵，快速评估AGC断面功率越限风险；最后，推导线路N-1故障后负载率相对发电机组出力的灵敏度，明确不同机组功率调节对断面功率的差异化影响，以最大消纳新能源机组、AGC机组调节量最小为控制原则，提出基于线路负载率灵敏度的AGC断面越限校正控制方法。在PSD Power Tools中搭建实际电网仿真算例验证了所提方法的正确性和有效性。

关键词：自动发电控制功率越限新能源负载率矩阵，线路负载率灵敏度

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中频变压器绕组非正弦周期载荷振动特性分析

电机与控制学报 2024年第4期28卷 11-17,30页

作者：陆格野孙路刘宏亮清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 国网河北省电力有限公司电力科学研究院河北石家庄050021

针对非正弦周期载荷作用下的中频变压器绕组振动问题,建立柱坐标下的圆筒形绕组和笛卡尔坐标下的矩形绕组动力响应数值计算模型,模型考虑了电磁-结构扰动的耦合关系。根据屈服条件和流动理论,建立变压器绕组弹塑性变形的动力平衡方程。... 详细信息

针对非正弦周期载荷作用下的中频变压器绕组振动问题,建立柱坐标下的圆筒形绕组和笛卡尔坐标下的矩形绕组动力响应数值计算模型,模型考虑了电磁-结构扰动的耦合关系。根据屈服条件和流动理论,建立变压器绕组弹塑性变形的动力平衡方程。引入夹层模型简化计算,计算得到夹层模型薄层间距,可用于绕组拉伸、压缩变形等效建模。通过一台中频变压器算例进行非正弦周期载荷作用下绕组动力响应的实验测量和数值计算。研究表明,三角波载荷与正弦波载荷作用下绕组振动特性相同,而矩形波载荷作用下绕组振动在激励周期内几乎不衰减。发生故障工况时,由于高频振动,绕组残余形变迅速积累。2 kHz的矩形波载荷作用下绕组在1 ms内极限载荷强度可下降至1/4。

关键词：中频变压器机械振动绕组强度动力响应非正弦周期载荷极限载荷强度

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