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基于变下垂系数的风电全直流输电系统一次调频协调控制策略

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电力系统保护与控制 2024年第8期52卷 55-64页

作者：苏嘉豪蔺红樊艳芳新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830000

风电场经直流汇集-直流送出的风电全直流输电系统中,直流系统的存在会解耦风电场和受端电网的频率耦合,在传统控制策略下对受端电网频率支撑能力弱。为此,提出一种针对风电全直流输电系统的一次调频变下垂协调控制策略。首先,提出基于Lo... 详细信息

风电场经直流汇集-直流送出的风电全直流输电系统中,直流系统的存在会解耦风电场和受端电网的频率耦合,在传统控制策略下对受端电网频率支撑能力弱。为此,提出一种针对风电全直流输电系统的一次调频变下垂协调控制策略。首先,提出基于Logistic函数的电压-频率变下垂频率传递策略,以直流系统电压为媒介,建立起电网频率与风电场功率的耦合关系。基于该频率传递策略,构建了由受端换流站的变下垂虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制、直流升压站的改进双闭环控制及风力发电机的变下垂减载控制组成的风电全直流输电系统一次调频协调控制策略,实现系统无通信传递频率并参与电网一次调频。最后,利用Matlab/Simulink软件搭建风电全直流输电系统仿真模型,在不同工况下进行仿真验证。仿真结果表明,所提控制策略能使风电场在不依赖远端通信的情况下实现对电网的一次调频,同时,有效减小了调频过程中直流电压的波动幅度。

关键词：全直流输电系统一次调频变下垂控制虚拟同步发电机减载控制协调控制

考虑平抑风光波动的ALK-PEM电解制氢系统容量优化模型

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电力系统保护与控制 2024年第1期52卷 85-96页

作者：杨胜樊艳芳侯俊杰白雪岩新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830047

为提高风光资源的利用率,电解水制氢受到了广泛关注,但氢能在生产过程中易受到风光波动性的影响。由此,提出考虑平抑风光波动的碱性-质子交换膜(alkaline-proton exchange membrane,ALK-PEM)电解制氢系统容量优化模型。首先,为降低风光... 详细信息

为提高风光资源的利用率,电解水制氢受到了广泛关注,但氢能在生产过程中易受到风光波动性的影响。由此,提出考虑平抑风光波动的碱性-质子交换膜(alkaline-proton exchange membrane,ALK-PEM)电解制氢系统容量优化模型。首先,为降低风光瞬时功率波动对电解制氢系统安全稳定运行的影响,采用EMD算法分析原始风电和光伏功率的瞬时波动特性,并经超级电容(supercapacitor,SC)进行平抑,构建了基于EMD的SC容量配置模型。其次,考虑不同电解槽运行特性因素,将质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)电解槽和碱性(alkaline,ALK)电解槽相组合替代单类型电解槽的制氢系统,提出了ALK-PEM电解制氢系统容量优化模型,以提高制氢系统经济效益。最后,以某风电场和光伏电站数据为例,通过仿真计算得到系统的容量规划结果,验证所提模型在平抑波动和提高可再生能源利用率方面的有效性,并提高了制氢系统的经济性。

关键词：氢能 ALK-PEM电解经验模态分解风光波动性容量配置

适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略

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电力系统保护与控制 2024年第5期52卷 12-24页

作者：蒋江波解超李凤婷尹纯亚张高航新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830017

同杆双回线发生接地故障采用传统跳闸策略时可能会产生负序分量,传统自动重合闸方案在合闸前不判定故障性质,重合失败时将影响系统稳定性。针对该问题,提出了一种适用于带并抗的同杆双回线接地故障改进跳闸与分相自适应重合闸策略。首先... 详细信息

同杆双回线发生接地故障采用传统跳闸策略时可能会产生负序分量,传统自动重合闸方案在合闸前不判定故障性质,重合失败时将影响系统稳定性。针对该问题,提出了一种适用于带并抗的同杆双回线接地故障改进跳闸与分相自适应重合闸策略。首先,通过建立带并抗的同杆双回线各相之间的耦合模型并对其进行分析,提出了一种能够避免负序分量注入系统的改进跳闸策略。其次,分别对瞬时性故障和永久性故障情况下的故障相并联电抗器电流特征分析,提出了基于故障相并联电抗器微分栅电流的故障性质判据。最后,结合改进跳闸策略和故障性质判据,形成了适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略。PSCAD/EMTDC仿真验证了所提改进跳闸与分相自适应重合闸策略能够避免负序分量注入系统,以及在不同接地故障类型、故障位置和过渡电阻情况下都能保证输电线路重合成功率。

关键词：自适应重合闸微分栅故障性质判据瞬时性故障永久性故障

考虑纳网系统和微网运营商电价机制的主从博弈优化调度策略

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电力系统保护与控制 2024年第19期52卷 15-34页

作者：邱明石陈俊儒刘牧阳王静新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830017

伴随清洁能源逐渐渗透到微电网(微网)和纳米电网(纳网)用能单元,针对纳网-微网-主网之间的协同优化、清洁能源利用效率提升、清洁能源消纳促进以及用能经济性和可靠性等多方面的问题,提出了一种基于多主体博弈的两阶段优化调度策略,涵... 详细信息

伴随清洁能源逐渐渗透到微电网(微网)和纳米电网(纳网)用能单元,针对纳网-微网-主网之间的协同优化、清洁能源利用效率提升、清洁能源消纳促进以及用能经济性和可靠性等多方面的问题,提出了一种基于多主体博弈的两阶段优化调度策略,涵盖多元化交易和微网运营商电价机制。首先,建立了具有各自显著用能特点的多元纳米电网负荷模型,形成了支持多元纳米电网自主调度和纳网间电能交易的纳网系统模型。其次,考虑到电能供需的多样性,构建了不同供能场景下的微网运营商模型,并引入主网与运营商的竞争机制。在这一博弈模型中,微网运营商扮演领导者的角色,而纳网系统则作为跟随者,实现了一主一从的博弈均衡。通过优化微网运营商的出力方式,激发了纳网系统的用能潜力。最后,通过算例验证了所提出方案的合理性和有效性。该方案成功降低了纳网系统的运行成本,提升了微网系统对清洁能源的消纳能力,同时提升了综合收益的经济性。这一研究为微网和纳网的可持续发展提供了实用性和有效性的指导。

关键词：多元化纳网供能场景主从博弈微网运营商微网系统纳网-微网-主网间协同优化

面向新能源高渗透系统调峰和调频的系统级储能容量需求分析

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电力自动化设备 2024年第1期44卷 24-31页

作者：王森李凤婷张高航尹纯亚李源新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830047

高渗透新能源的强不确定性及火电机组占比的逐步减小使得系统灵活性资源不足,系统级储能可高效缓解系统的调峰和调频压力。为此,从系统角度提出了一种面向新能源高渗透系统调峰和调频的系统级储能需求容量确定方法。基于分位数回归分析... 详细信息

高渗透新能源的强不确定性及火电机组占比的逐步减小使得系统灵活性资源不足,系统级储能可高效缓解系统的调峰和调频压力。为此,从系统角度提出了一种面向新能源高渗透系统调峰和调频的系统级储能需求容量确定方法。基于分位数回归分析和高斯混合模型聚类,提出了一种刻画净负荷不确定性的场景集生成方法;基于生成的场景集,建立了一种无储能容量约束的常规火电机组与储能联合优化运行模型,以获取最优运行时储能参与调峰和调频的功率;为了同时兼顾储能利用率和系统运行成本,构建了基于储能电量偏离程度、运行成本增长率指标的储能功率修正模型,并确定储能需求功率和容量,进而分析新能源渗透率、储能功率和容量与满足需求的置信度水平三者之间的关系。算例仿真结果表明,所提方法能够有效确定新能源高渗透系统调峰和调频对储能的需求容量。

关键词：高渗透新能源储能系统分位数回归分析不确定场景集调峰调频联合优化

基于EOE_LMD和阶次跟踪分析的变转速轴承故障诊断

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振动与冲击 2024年第7期43卷 308-316页

作者：张超买买提热依木·阿布力孜新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830017

振动信号分析是轴承故障诊断中的重要技术手段之一。变转速工况下的滚动轴承振动信号是典型的非平稳信号,并且在转频变化较小的工况中还存在噪声干扰的问题,使传统的时频分析技术难以应用。为解决该问题,提出了一种基于经验最优包络(emp... 详细信息

振动信号分析是轴承故障诊断中的重要技术手段之一。变转速工况下的滚动轴承振动信号是典型的非平稳信号,并且在转频变化较小的工况中还存在噪声干扰的问题,使传统的时频分析技术难以应用。为解决该问题,提出了一种基于经验最优包络(empirical optimal envelope,EOE)的局部均值分解(local mean decomposition,LMD)和采用分段线性插值的计算阶次跟踪(computing order tracking,COT)算法相结合的故障诊断方法。首先,确定低通滤波器的截止频率和滤波阶数,对滚动轴承振动信号进行滤波,并对滤波后的包络信号进行COT,以获得角域平稳信号。然后,利用EOE_LMD对重采样后的平稳信号进行处理,得到若干乘积函数(product function,PF)分量。最后,通过计算各分量的信息熵和相关系数,选取合适的分量进行阶次分析,以判断变转速滚动轴承的故障类型。结果表明,该方法可以消除转速波动对故障特征提取的影响,在不同转速变化条件下对滚动轴承具有良好的故障诊断能力。

关键词：滚动轴承经验最优包络(EOE) 局部均值分解(LMD) 计算阶次跟踪(COT) 变转速工况

CaSO_(4)液滴在超疏水表面上的蒸发结晶特性研究

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表面技术 2024年第8期53卷 202-209页

作者：董立婷胡丽娜杜一枝新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830017

目的在铝基底上制备稳定的超疏水表面,研究其表面上硫酸钙液滴的蒸发结晶特性。方法通过简单的化学刻蚀法制备了一种超疏水表面,基于温湿度可控的可视化平台开展固着硫酸钙液滴的蒸发过程实验研究。同时,基于温度和相对湿度,开发了多变... 详细信息

目的在铝基底上制备稳定的超疏水表面,研究其表面上硫酸钙液滴的蒸发结晶特性。方法通过简单的化学刻蚀法制备了一种超疏水表面,基于温湿度可控的可视化平台开展固着硫酸钙液滴的蒸发过程实验研究。同时,基于温度和相对湿度,开发了多变量拟合二次回归模型来描述其对液滴蒸发速率的影响。结果基底温度为40、50、60℃时,硫酸钙液滴和纯水液滴在亲水铝片表面上的蒸发模式均表现为CCR模式,在超疏水铝片表面上均表现为CCA模式。在超疏水铝片表面,纯水液滴与硫酸钙液滴的蒸发模式略有不同:在蒸发后期,硫酸钙液滴边缘盐分增加,在重力和Marangoni效应作用下,外部逐渐形成盐壳,接触半径呈上升趋势,说明超疏水表面不利于盐滴的钉扎。当蒸发速率较低时,在外部更容易形成盐壳,一旦外部形成盐壳,蒸发机制即发生了变化,液滴内部水分子需要克服盐壳内外的压差,并通过盐壳扩散进一步蒸发。结论通过固着液滴实验验证了硫酸钙液滴的蒸发模式与基底温度无关,而与基底的润湿性有关,并且液滴的蒸发速率随着相对湿度的降低和温度的升高而增大。通过R^(2)=0.9937的多变量拟合二次回归模型,对影响液滴蒸发的因素进行了方差分析,结果表明:在超疏水表面上温度和相对湿度对硫酸钙液滴的蒸发速率均有显著影响。研究成果为矿井水的资源化利用提供了有效的理论支撑。

关键词：超疏水表面化学刻蚀法盐液滴蒸发固着液滴法蒸发速率接触角方差分析

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切换拓扑下异构集群的强化学习时变编队控制

航空学报 2024年第10期45卷 243-259页

作者：杨加秀李新凯张宏立王昊新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830017

针对系统模型动态不确定的高阶异构无人集群系统在切换通信拓扑下的时变编队控制问题,提出一种基于积分强化学习的最优分布式分层编队控制方法。结合时变编队切换向量构建多四旋翼无人机系统与多无人车系统的增广系统,将异构集群系统的... 详细信息

针对系统模型动态不确定的高阶异构无人集群系统在切换通信拓扑下的时变编队控制问题,提出一种基于积分强化学习的最优分布式分层编队控制方法。结合时变编队切换向量构建多四旋翼无人机系统与多无人车系统的增广系统,将异构集群系统的时变编队控制问题转化为镇定问题。引入带折扣因子的价值函数,将异构集群系统的镇定问题转化为最优控制问题。在不破坏一致性分布式编队控制协议的基础上,仅替换反馈增益参数并对其进行取平均操作,以得到整个异构集群的最优时变编队切换控制协议。利用单网络“动作网络-评价网络”结构,结合积分强化学习算法和分布式控制方法,在线实时更新分布式时变编队切换控制器的反馈增益。通过理论证明和仿真实验验证了所设计控制方案的有效性和优越性。

关键词：积分强化学习异构集群时变编队控制分布式控制切换拓扑最优控制

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基于深度强化学习的模糊作业车间调度问题

控制与决策 2024年第2期39卷 595-603页

作者：朱家政张宏立王聪李新凯董颖超新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830047

针对具有模糊加工时间和模糊交货期的作业车间调度问题,以最小化最大完工时间为目标,以近端策略优化(PPO)算法为基本优化框架,提出一种LSTM-PPO(proximal policy optimization with Long short-term memory)算法进行求解.首先,设计一种... 详细信息

针对具有模糊加工时间和模糊交货期的作业车间调度问题,以最小化最大完工时间为目标,以近端策略优化(PPO)算法为基本优化框架,提出一种LSTM-PPO(proximal policy optimization with Long short-term memory)算法进行求解.首先,设计一种新的状态特征对调度问题进行建模,并且依据建模后的状态特征直接对工件工序进行选取,更加贴近实际环境下的调度决策过程;其次,将长短期记忆(LSTM)网络应用于PPO算法的行动者-评论者框架中,以解决传统模型在问题规模发生变化时难以扩展的问题,使智能体能够在工件、工序、机器数目发生变化时,仍然能够获得最终的调度解.在所选取的模糊作业车间调度的问题集上,通过实验验证了该算法能够取得更好的性能.

关键词：深度学习强化学习近端策略优化算法模糊作业车间调度