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一类三电平伪图腾柱无桥PFC变换器

中国电机工程学报 2024年第2期44卷 691-703,I0022页

作者：马辉徐甜川范李平卢云陈曦黄悦华三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司湖北省宜昌市443000

针对传统二极管钳位型三电平整流器在单相电源前级功率校正(power factor correction,PFC)电路应用场景下全控开关器件数量多的问题,该文基于3种传统无桥PFC电路进行三电平电路拓扑设计,提出一类三电平伪图腾柱PFC电路(single-phase thr... 详细信息

针对传统二极管钳位型三电平整流器在单相电源前级功率校正(power factor correction,PFC)电路应用场景下全控开关器件数量多的问题,该文基于3种传统无桥PFC电路进行三电平电路拓扑设计,提出一类三电平伪图腾柱PFC电路(single-phase three-level pseudo totem-pole PFC circuit,STPT-PFC),该类三电平PFC具有双电感支路桥臂,两者相互配合工作为输入电流提供路径,在正负半周两电感支路桥臂工作于不同模态可有效降低分别流过两电感的电流;基于该类PFC的一个代表性电路,从工作电流路径过程、关键波形和调制脉冲分配等方面对其进行工作原理分析,并对其它电路进行电路特性总结,推导桥臂对地电压电平特性与开关脉冲分配的数学关系式。另外,该类STPT-PFC共有5种结构,结合该类STPT-PFC结构特点,提出统一区间判断条件的双层载波调制技术,该类STPT-PFC具有相同开关器件不同拓扑结构可采用同一调制方案的特点,便于该类调制技术移植。最后,基于STPT-PFC-I电路设计1台额定功率1 kW、直流输出电压400 V的实验样机,从稳态及动态两方面进行实验分析,实验结果验证所提出一类三电平伪图腾柱PFC电路的可行性和三电平统一双层调制方法的有效性。

关键词：三电平变换器无桥功率校正电路三电平双层载波调制技术

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基于分层事件触发的混合微电网集中控制策略

中国电力 2024年第3期57卷 73-82页

作者：李一鸣何奇王海亮钟浩马辉黄悦华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 国网宜昌供电公司湖北宜昌443002

针对混合微电网集中控制对中央控制器依赖严重、通信需求量大、扰动调节能力差的问题,提出一种微电网中央控制器(microgrid central control,MGCC)参与的分层事件触发控制策略,有效降低分布式集群的冗余通信并减少中央控制器计算负担,... 详细信息

针对混合微电网集中控制对中央控制器依赖严重、通信需求量大、扰动调节能力差的问题,提出一种微电网中央控制器(microgrid central control,MGCC)参与的分层事件触发控制策略,有效降低分布式集群的冗余通信并减少中央控制器计算负担,改进策略可靠性。该策略将控制系统分为2层,其中,设备层为本地控制层,采用分布式协同控制,所设计的本地控制器可就地控制更新输出状态,实现混合微电网的分散自治运行;另外,在控制层建立微电网控制层,引入事件触发策略,协调MGCC获取混合微电网的全局信息,从而向本地控制器发出预定义的调控指令,实现“源网荷储”灵活调度,尤其是应对突发事件而引发的电网振荡。最后,采用Matlab搭建混合微电网模型并进行仿真,利用Stateflow模块实现了事件触发算法,验证控制策略在满足并网/孤岛模式可靠性、稳定性的前提下,系统通信量可降低56.4%。

关键词： "源网荷储"微电网事件触发策略分层结构微电网中央控制器

基于多维气象信息时空融合和MPA-VMD的短期电力负荷组合预测模型

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 190-197页

作者：王凌云周翔田恬杨波李世春三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 国网武汉供电公司湖北武汉430015

为提高电力负荷预测精度,需考虑区域内不同地区多维气象信息对电力负荷影响的差异性。在空间维度上,提出多维气象信息时空融合的方法,利用Copula理论将多座气象站的风速、降雨量、温度、日照强度等气象信息与电力负荷进行非线性耦合分... 详细信息

为提高电力负荷预测精度,需考虑区域内不同地区多维气象信息对电力负荷影响的差异性。在空间维度上,提出多维气象信息时空融合的方法,利用Copula理论将多座气象站的风速、降雨量、温度、日照强度等气象信息与电力负荷进行非线性耦合分析并实现时空融合。在时间维度上,采用海洋捕食者算法(MPA)实现变分模态分解(VMD)核心参数的自动寻优,并采用加权排列熵构造MPA-VMD适应度函数,实现负荷序列的自适应分解。通过将时间维度各分量与空间维度各气象信息进行融合构造长短期记忆(LSTM)网络模型与海洋捕食者算法-最小二乘支持向量机(MPA-LSSVM)模型的输入集,得到各分量预测结果,根据评价指标选择各分量对应的预测模型,重构得到整体预测结果。算例分析结果表明,所提预测模型优于传统预测模型,有效提高了电力负荷预测精度。

关键词：短期电力负荷预测海洋捕食者算法时空融合 Copula理论变分模态分解

基于改进的YOLOv8变电设备红外图像检测

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红外技术 2024年

作者：鲁玲李明良熊威龚康马辉张鑫国网宜昌供电公司三峡大学电气与新能源学院

针对现在变电站电气设备红外图像远距离、小目标的检测特点，本文提出了一种改进的YOLOv8模型检测方法。改进后的YOLOv8模型引入了CA注意力机制模块，加强了网络模型的特征提取和特征融合能力，将YOLOv8原模型损失函数CIoU改进为SIoU以... 详细信息

针对现在变电站电气设备红外图像远距离、小目标的检测特点，本文提出了一种改进的YOLOv8模型检测方法。改进后的YOLOv8模型引入了CA注意力机制模块，加强了网络模型的特征提取和特征融合能力，将YOLOv8原模型损失函数CIoU改进为SIoU以降低模型的误判率，并添加一个针对远距离、小目标的检测头YOLO-Head。通过对YOLOv8三个方面的改进，变电设备红外图像目标检测的平均检测精度m AP从由89.28%提高到93.57%，其P-R（精准度-召回率）综合指标提高了3.2%。

关键词： YOLOv8 红外目标检测注意力机制损失函数平均检测精度

基于水电储能调节的风光水发电联合优化调度策略

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广东电力 2024年第3期37卷 12-24页

作者：何奇张宇邓玲王海亮谢琼瑶王春胡家旗国网宜昌供电公司湖北宜昌443000 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

为缓解新能源装机容量扩大引起的弃风弃光现象,在已有梯级水电上下电站之间加入储能泵站,提出风光水储短期优化调度策略。构建以风光水储系统负荷跟踪误差最小、梯级水电站发电量最大和梯级水电站发电耗水量最小的多目标优化调度模型;... 详细信息

为缓解新能源装机容量扩大引起的弃风弃光现象,在已有梯级水电上下电站之间加入储能泵站,提出风光水储短期优化调度策略。构建以风光水储系统负荷跟踪误差最小、梯级水电站发电量最大和梯级水电站发电耗水量最小的多目标优化调度模型;提出基于季节性自回归移动平均(seasonal auto-regressive lntegrated moving average, SARIMA)模型和Copula函数的风光出力预测模型作为优化调度模型的边界条件,通过SARIMA预测模型将风光出力历史数据分解为季节性分量、趋势分量以及随机噪声余项进行全天96个调度时段风光出力预测,并叠加上基于Copula函数生成风光出力预测误差,然后通过拉丁超立方采样以及K-means聚类进行场景生成和缩减得到5个风光出力场景。选取风光典型日出力数据为例进行算例分析,算例结果表明:所提预测模型较SARIMA模型可以显著提高预测准确度,模型预测风光出力均方根误差从33.34、229.49 MW分别下降至0.697、9.534 MW;所提优化调度策略可以在全年丰、平、枯水期有效减少弃风弃光现象,并可将过剩新能源中的50%转化为上级水库储存水能。

关键词：风光出力预测季节性自回归移动平均模型 Copula函数风光水储系统负荷跟踪

基于PFC电路直流纹波抑制的二阶自适应滑模控制器设计

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5258-5268,I0020页

作者：马辉曾雨涵苗桂喜曾斌卢云黄悦华三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 国网安阳供电公司河南省安阳市455000

文中提出一种背靠背型中性点钳位式(back-to-back neutral point clamped,BT-NPC)功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,并设计二阶自适应滑模控制方法用于提高电路鲁棒性与降低电流谐波含量。首先,分析所提三电平PFC电路工... 详细信息

文中提出一种背靠背型中性点钳位式(back-to-back neutral point clamped,BT-NPC)功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,并设计二阶自适应滑模控制方法用于提高电路鲁棒性与降低电流谐波含量。首先,分析所提三电平PFC电路工作特性,推导该电路的等效模型及其模态扰动,并分析模态扰动量对其工作特性的影响;然后,结合高阶滑模理论与自适应控制两者的优点,设计二阶自适应滑模控制器,既使电路具有变结构控制的良好鲁棒性,又能最大限度的减小控制震颤。同时,基于电流带宽分析,设计比例谐振控制器补偿交流电流与工频相位,并设计基于扩张状态观测器的直流电压采样滤波方法,用于消除二倍频纹波造成的电流谐波影响。最后,基于BT-NPC电路,搭建220 V/50 Hz、1 kW/400 V的实验样机,实验结果验证所提变换器的可行性和控制方法的有效性。

关键词：功率因数校正变换器扩张状态观测器滑模控制器纹波抑制

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半密闭腔室内冲击闪络电弧观测及弧后气体逸散过程研究

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电工技术学报 2024年第3期39卷 924-934页

作者：袁涛杨泽文司马文霞邓明海任健行刘良顺输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆400044 国网重庆市电力有限公司奉节供电公司重庆404600

多腔室灭弧装置可保护绝缘子、抑制故障电弧存续,具有成为配电网线路防护增补措施的潜力。半密闭腔室作为多腔室灭弧装置的基本单元,腔室内冲击闪络电弧演变进程尚缺乏完备的观测手段和针对不同电极结构的直观对比,以及弧后气体状态的... 详细信息

多腔室灭弧装置可保护绝缘子、抑制故障电弧存续,具有成为配电网线路防护增补措施的潜力。半密闭腔室作为多腔室灭弧装置的基本单元,腔室内冲击闪络电弧演变进程尚缺乏完备的观测手段和针对不同电极结构的直观对比,以及弧后气体状态的量化分析。为进一步完善半密闭腔室内电弧演变过程观测方法,优化结构设计,该文搭建了用于观测半密闭腔室电弧及弧后气体演变的高速纹影系统,对比分析了开放气隙与半密闭腔室气隙、U型电极和球形电极下半密闭腔室内冲击闪络电弧演变过程,根据纹影图像数据定义密度恢复率,并采用光流法探讨了弧后气体逸散过程中气体密度恢复和速度场分布。电弧演变过程的纹影图像表明,半密闭腔室较开放气隙具有主动“吹弧”作用,由于自感应磁场的分布差异,U型电极较球形电极加速腔室内电弧运动;弧后气体演变为近似涡环结构,促使腔室出口邻近区域气体密度率先恢复,空气自恢复能力得到提升。

关键词：半密闭腔室纹影观测电弧演变电极结构弧后气体密度

基于深度学习融合网络的含噪电能质量扰动识别方法

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电力系统保护与控制 2024年第10期52卷 11-20页

作者：王海东程杉徐其平刘烨王灿三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司浙江嘉兴314000

针对强噪声环境下电能质量扰动识别精度不高的问题,提出一种自适应小波降噪和深度学习相结合的电能质量扰动识别方法。首先,通过改进峰和比分层自适应阈值和能量优化的阈值函数算法对含噪扰动信号进行降噪处理。然后,通过残差神经网络... 详细信息

针对强噪声环境下电能质量扰动识别精度不高的问题,提出一种自适应小波降噪和深度学习相结合的电能质量扰动识别方法。首先,通过改进峰和比分层自适应阈值和能量优化的阈值函数算法对含噪扰动信号进行降噪处理。然后,通过残差神经网络对降噪后的扰动信号进行深层特征提取,在此基础上融入多头注意力机制下的双向长短时记忆网络,建立时序特征依赖关系,构成适用于噪声环境下的扰动识别框架。最后,在不同强度噪声环境下对20类扰动信号进行仿真实验。由仿真结果可知,该方法具有良好的噪声鲁棒性,在不同噪声环境下均有较高的识别正确率。

关键词：电能质量扰动自适应小波降噪残差神经网络多头注意力双向长短时记忆网络

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计及碳捕集的含新能源电网低碳调度策略

电力工程技术 2024年第3期43卷 78-87,139页

作者：舒征宇贾可凡李黄强杨世勇姚钦王灿三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司湖北宜昌443000

在碳达峰、碳中和背景下,碳捕集机组可有效降低电力系统碳排放。但是在含新能源的电网中,碳捕集机组频繁参与系统调峰会降低系统的经济性。为此,文中首先在分析灵活运行碳捕集机组运行原理和碳交易工作机制的基础上,提出引入抽水蓄能机... 详细信息

在碳达峰、碳中和背景下,碳捕集机组可有效降低电力系统碳排放。但是在含新能源的电网中,碳捕集机组频繁参与系统调峰会降低系统的经济性。为此,文中首先在分析灵活运行碳捕集机组运行原理和碳交易工作机制的基础上,提出引入抽水蓄能机组辅助碳捕集机组参与系统调峰,以促进风电消纳,使碳捕集机组更专注捕碳工作并降低系统碳排放量;然后针对风电并网后的不确定性,引入模糊理论,将系统功率约束中风电和负荷用模糊参数表示,使约束转变为基于可信性的模糊机会约束,运用清晰等价类将模糊机会约束清晰化;接着以系统净收益最高为目标函数,综合考虑机组上网收益、抽蓄收益、碳交易收益、运行成本以及系统安全性约束等因素,构建碳捕集-抽蓄联合运行模型;最后通过CPLEX求解模型。仿真结果表明,引入抽蓄机组后系统净收益提高7.62%,碳排放降低7.01%。引入抽水蓄能机组能够兼顾系统的经济性和环保性。

关键词：抽水蓄能碳捕集机组碳交易收益模糊机会约束清晰等价类低碳经济调度