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基于EWT的分布式光储PCC功率波动自适应平抑方法

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电力系统保护与控制 2024年第3期52卷 51-61页

作者：马万硕高厚磊张运驰刘震彭放山东大学电气工程学院山东济南250061

分布式光伏在交流侧公共连接点(point of common coupling,PCC)汇流的功率有较大的随机性与波动性,影响电网的稳定运行。为此,提出了基于经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)的分布式光储PCC功率自适应平抑方法。首先,针对... 详细信息

分布式光伏在交流侧公共连接点(point of common coupling,PCC)汇流的功率有较大的随机性与波动性,影响电网的稳定运行。为此,提出了基于经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)的分布式光储PCC功率自适应平抑方法。首先,针对混合储能(hybrid energy storage system,HESS)与分布式光伏接入PCC的典型场景,在分析EWT自适应处理波形的特点后,结合功率波动率与储能元件的响应特性,对PCC的光伏原始汇流功率进行EWT分解与优化修正,实现HESS的功率初级分配。之后为避免HESS的荷电状态(state of charge,SOC)频繁越限,提出了一种主动功率补偿的SOC控制策略,通过主动改变储能的参考信号使其SOC在安全范围内工作。结合实际数据的仿真验证表明,该平抑方法能够自适应地实现光伏出力的合理分解与功率分配,在延长储能使用寿命的同时有效满足并网功率波动的要求,为平抑光伏输出功率波动提供了新思路。

关键词：分布式光伏混合储能系统经验小波变换平抑功率波动荷电状态控制

基于pix2pixHD图像修复的光伏电站秒级功率预测方法

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高电压技术 2024年第9期50卷 3894-3903页

作者：孟祥剑石欣羽张承慧张玉敏杨明山东科技大学电气与自动化工程学院青岛266590 山东大学控制科学与工程学院济南250000 山东大学电气工程学院济南250000

云团遮挡导致地面辐照度发生瞬变是光伏电站出力剧烈波动的根本原因,为提高在云团遮挡情况下光伏功率预测的精度,提出一种基于pix2pix HD图像修复的光伏电站秒级功率预测方法。首先,依据光伏电站光伏组件的参数、内部光伏阵列的排列结... 详细信息

云团遮挡导致地面辐照度发生瞬变是光伏电站出力剧烈波动的根本原因,为提高在云团遮挡情况下光伏功率预测的精度,提出一种基于pix2pix HD图像修复的光伏电站秒级功率预测方法。首先,依据光伏电站光伏组件的参数、内部光伏阵列的排列结构和布局,推导光伏电站精细化模型;其次,深入挖掘逆变器集群输出的光伏功率数据特征,剖析光伏功率与辐照度的映射关系,构建能够描述云团形状、厚度和运动方向的虚拟云图用以表征云团遮挡(功率缺失)情况;随后,提出生成对抗网络的pix2pixHD图像修复算法对缺损的虚拟云图进行修复,融合最近5s的修复云图,提高对云团性质的精确表达;最后,依据光伏功率、辐照度、虚拟云图像素值三者之间的线性关系,实现高精度的光伏电站秒级功率预测;以山东某地市的实际光伏电站为例,仿真结果表明所提pix2pixHD图像修复的预测模型能够有效提高秒级光伏功率预测精度。

关键词：秒级光伏功率预测虚拟云图 pix2pix HD 图像修复云团遮挡深度学习

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基于光纤漏磁场测量的变压器磁平衡保护研究

电工技术学报 2024年第3期39卷 628-642页

作者：邓祥力朱宏业严康张展刘世明上海电力大学电气工程学院上海200090 山东大学电气工程学院济南250061

针对变压器绕组变形、轻微匝间故障等早期故障,传统的保护方案一般难以进行有效的诊断,根据变压器绕组漏磁场变化可以灵敏地检测出绕组的早期故障,但缺乏适用于工程应用的绕组漏磁场分析的解析方法和在线测量方案。针对这些问题,该文计... 详细信息

针对变压器绕组变形、轻微匝间故障等早期故障,传统的保护方案一般难以进行有效的诊断,根据变压器绕组漏磁场变化可以灵敏地检测出绕组的早期故障,但缺乏适用于工程应用的绕组漏磁场分析的解析方法和在线测量方案。针对这些问题,该文计算了简化模型下的变压器绕组漏磁场分布,通过测量绕组上、下表面和中部的漏磁感应强度,提出故障分量磁平衡保护的整定方法和判别逻辑。最后,建立了Ansys的仿真模型和动模实验模型,验证了保护方案具有不受负荷变化及不受励磁涌流的影响,并且区内故障检测灵敏度高的优点。

关键词：变压器保护匝间短路绕组变形磁平衡保护

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双有源全桥变换器无电流传感器鲁棒预测控制

电工技术学报 2024年第10期39卷 3093-3104,3140页

作者：孙孝哲张祯滨韩明昊李真刘晓哲山东大学电气工程学院济南250061

该文以双有源全桥(DAB)DC-DC变换器为主要研究对象,针对传统比例积分控制动态响应慢及采用既有预测控制对量测噪声和参数敏感的缺陷,提出一种基于无电流传感器模型预测控制(CS-MPC)策略。首先构建双有源全桥DC-DC变换器的预测模型,分别... 详细信息

该文以双有源全桥(DAB)DC-DC变换器为主要研究对象,针对传统比例积分控制动态响应慢及采用既有预测控制对量测噪声和参数敏感的缺陷,提出一种基于无电流传感器模型预测控制(CS-MPC)策略。首先构建双有源全桥DC-DC变换器的预测模型,分别针对变换器启动阶段与暂态过程提出基于模型预测控制(MPC)的动态优化策略;然后定量分析DAB变换器对模型参数和采样精度的敏感性,结合卡尔曼滤波算法构建其状态空间模型,在无电流传感器的情况下实现系统的鲁棒预测控制;最后在实验样机上通过实验验证所提方法的有效性。实验结果表明:与传统控制策略相比,所提方法能够实现低电流应力下的快速启动,且动态响应性能明显改善。此外,所提方法无需电流传感器数据,即对测量噪声脱敏;在参数变化下的鲁棒性能较传统预测控制显著提升。

关键词：双有源全桥 DC-DC 变换器模型预测控制动态响应提升无电流传感器控制鲁棒控制

交流调磁型永磁同步电机磁通协同调控最大转矩铜耗比控制

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3630-3645页

作者：王柄东王道涵王晓姬许广生王秀和山东大学电气工程学院济南250061

电动汽车驱动系统不仅需要拥有宽广的调速范围和恒功率运行区域,还应具备高效率、低损耗的优点,以实现续航的最大化。针对这些技术特点,该文研究了一种调磁性能优越的交流调磁型永磁同步电机(ACFR-PMSM),分别建立其等效磁路模型和稳态... 详细信息

电动汽车驱动系统不仅需要拥有宽广的调速范围和恒功率运行区域,还应具备高效率、低损耗的优点,以实现续航的最大化。针对这些技术特点,该文研究了一种调磁性能优越的交流调磁型永磁同步电机(ACFR-PMSM),分别建立其等效磁路模型和稳态数学模型。并以该电机特殊的径向-轴向结构为基础,研究了其电感特性和转矩输出特性,从理论的角度论证了实现最大转矩铜耗比(MTPCL)控制的可行性。另外,分别采用拉格朗日乘子法和电流选择穷举法,获得了MTPCL控制的径-轴向定子绕组最佳电流选择方案。最后,实现了所提出控制策略的计算机仿真和样机测试,验证了其良好的动态控制性能,详细对比了经典id=0控制和所提出MTPCL控制的实施效果并计算了运行铜耗。

关键词：交流调磁型永磁电机最大转矩铜耗比控制磁通协同调控

新型电力系统电磁暂态并行仿真关键技术及展望

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高电压技术 2024年第7期50卷 3145-3160页

作者：江艺宝于佳乐赵浩然李冰韩明哲赵长旺山东大学电气工程学院济南250061

在“碳达峰、碳中和”战略目标驱动下,电力系统逐渐发展成为高比例新能源并网和高比例电力电子设备接入的新型电力系统,其电源结构、电网形态和运行特征发生了显著变化。电磁暂态仿真由于能够全面、精确刻画电力系统的高频动态特性,已... 详细信息

在“碳达峰、碳中和”战略目标驱动下,电力系统逐渐发展成为高比例新能源并网和高比例电力电子设备接入的新型电力系统,其电源结构、电网形态和运行特征发生了显著变化。电磁暂态仿真由于能够全面、精确刻画电力系统的高频动态特性,已成为掌握新型电力系统运行特性的关键手段。然而,传统串行计算模式下的电磁暂态仿真技术在仿真效率上无法应对新能源大规模并网、交直流复杂耦合的仿真场景,亟需从高效并行算法和硬件加速角度出发,开展并行计算模式下的电磁暂态仿真相关研究。为此,首先概括了新型电力系统对电磁暂态仿真的新需求;其次,介绍了电磁暂态仿真的分网并行算法;再次,介绍了能够进一步提升电磁暂态仿真效率的多速率仿真方法;接着,介绍了基于并行计算设备的并行仿真实现方案;最后,梳理了国内外电磁暂态仿真平台的并行策略,总结指出算法硬件深度融合的仿真平台是未来的发展方向,并对其中的关键技术进行分析和展望。

关键词：新型电力系统电磁暂态并行计算多速率硬件加速仿真平台

基于多变量时空融合网络的风机数据缺失值插补研究

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自动化学报 2024年第6期50卷 1171-1184页

作者：詹兆康胡旭光赵浩然张思琪张峻凯马大中东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 山东大学电气工程学院济南250100

风电场数据的完整性会因恶劣天气、输入信号丢失、传感器故障等原因遭到破坏,而大面积的数据缺失将给风机设备的运行和维护带来严峻考验.因此,提出一个多变量时空融合网络(Multivariate spatiotemporal integration network,MSIN)来解... 详细信息

风电场数据的完整性会因恶劣天气、输入信号丢失、传感器故障等原因遭到破坏,而大面积的数据缺失将给风机设备的运行和维护带来严峻考验.因此,提出一个多变量时空融合网络(Multivariate spatiotemporal integration network,MSIN)来解决缺失数据问题.首先,提出包含缺失值定位−指引机制的MSIN结构,揭示缺失部分数据的潜在信息,确保插补数据符合真实分布.其次,在网络中设计多视角时空卷积模块,捕捉同一风机多个变量与多个风机同一变量之间的局部空间和全局时间相关性,用于提高插补数据的真实性.接着,提出网络实时自更新机制,根据风电场实时变化情况实现在线调整,能够提升网络泛化能力,由此弥补重新训练模型的时间和空间成本高的缺陷.最后,通过真实的风机数据验证所提网络的有效性和优越性.相关分析结果表明,相较于MissForest等传统数据插补方法的插补性能,平均绝对误差(Mean absolute error,MAE)、平均绝对百分比误差(Mean absolute percentage error,MAPE)和均方根误差(Root mean square error,RMSE)分别下降18.54%、41.00%和3.15%以上.

关键词：风机数据数据插补时空特征生成对抗网络

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计及可变流量调节模式的电热综合能源系统条件分布鲁棒优化调度

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4702-4714,I0009页

作者：杨畅李正烁山东大学电气工程学院山东省济南市250061

电-热综合能源系统(integrated electricity and heat system,IEHS)可以有效促进可再生能源消纳。构建区域供热系统精细化模型与合理的可再生能源不确定性出力模型是调度IEHS的两个难点。该文首先提出计及可变流量调节模式的IEHS条件分... 详细信息

电-热综合能源系统(integrated electricity and heat system,IEHS)可以有效促进可再生能源消纳。构建区域供热系统精细化模型与合理的可再生能源不确定性出力模型是调度IEHS的两个难点。该文首先提出计及可变流量调节模式的IEHS条件分布鲁棒优化调度模型,主要有两点改进:通过构建基于修正模糊集的条件分布鲁棒模型建模可再生能源预测误差与其预测出力信息之间的内在依赖性,提升调度结果安全性与最优性;基于流体能量守恒方程与一阶隐式迎风格式建立可变流量调节模式下的IEHS调度模型,以期充分挖掘区域供热系统的灵活性,促进可再生能源消纳。所构建的IEHS调度模型为含有大量非线性约束的条件分布鲁棒模型,难以直接求解。对此,通过对偶理论与条件风险价值近似方法将条件分布鲁棒模型转化为含非线性约束的确定性模型,并提出自适应McCormick算法用以求解非线性约束。通过不同规模案例仿真表明,所提模型能够降低IEHS的调度成本,所提算法在保证可行性的条件下快速求出问题的近似最优解,最优间隙小于千分之一。

关键词：电-热综合能源系统分布鲁棒优化可变流量调节模式 McCormick松弛联合机会约束

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能量视角下的电力系统惯量

电力系统自动化 2024年第8期48卷 3-13页

作者：丁磊郭一忱鲍威宇张陈辉王志浩宋国兵山东大学电气工程学院山东省济南市250061 西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049

同步机主导的电力系统中,机械旋转惯量是决定频率动态的主导因素,被代指为系统惯量。随着新能源占比升高,机械旋转惯量不断下降,其主导作用被削弱,现有对电力系统惯量的认知不再适用。文中首先回顾惯量作为阻碍物体状态变化能力度量的... 详细信息

同步机主导的电力系统中,机械旋转惯量是决定频率动态的主导因素,被代指为系统惯量。随着新能源占比升高,机械旋转惯量不断下降,其主导作用被削弱,现有对电力系统惯量的认知不再适用。文中首先回顾惯量作为阻碍物体状态变化能力度量的物理本质,把电力系统建模为包含不同尺度下多种能量形式和元件的能量供应链,将惯量广义化为机械旋转惯量、电惯量、热惯量、流体惯量。能量供应链中,同一尺度上存储惯量和通道惯量组成的“惯量对”决定了该尺度的动态;总的尺度上,不同尺度的多个“惯量对”决定了时域的序贯动态和频域的级联滤波特性。然后,进一步揭示了惯量需求的根源是能量需求,存储单元需要有足够的瞬时可释放能量来应对传输通道引起的能量补充滞后,整个能量供应链需要存储足够的本地能量支撑分散控制。能量视角下的电力系统惯量认知有助于评估新型电力系统的惯量需求,为新型电力系统有功控制的方法设计提供理论指导。

关键词：惯量惯量对电力系统同步机能量供应链多尺度