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基于二次模态分解和卷积双向长短期记忆神经网络的高比例光伏配电网线损预测

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电网技术 2024年

作者：吴向明宋楠李晓军梁纪峰丁鈺轩杨丽君国网河北省电力有限公司国网河北省电力有限公司电力科学研究院电力电子与电力传动河北省重点实验室燕山大学电气工程学院

配电网线损时间序列受高比例新能源接入的影响，呈现高度的非线性和波动性，面对此种类型的数据，使得常规的预测模型难以捕捉其变化趋势，预测值往往滞后于真实值变化，而模态分解再预测的处理方法能够较好的应对此问题。因此，本文提... 详细信息

配电网线损时间序列受高比例新能源接入的影响，呈现高度的非线性和波动性，面对此种类型的数据，使得常规的预测模型难以捕捉其变化趋势，预测值往往滞后于真实值变化，而模态分解再预测的处理方法能够较好的应对此问题。因此，本文提出了一种基于缎蓝园丁鸟(satin bower birdoptimization algorithm，SBO)算法优化的二次模态分解和卷积双向长短期记忆神经网络的线损预测框架，以合理划分线损分量，并针对各分量设计预测模型开展预测。首先采用改进完全集合经验模态分解(Improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise，ICEEMDAN)对历史线损数据进行初次分解，得到各ICIMFn分量并计算其样本熵；对样本熵最高的ICIMF1利用经SBO优化的变分模态分解(Variational mode decomposition，VMD)对其进一步分解，得到各VIMFn分量。其次，考虑分解后线损各分量受天气负荷等不同因素影响，依据最大互信息系数(Maximal information coefficien，MIC)提取对各线损分量产生影响的主要因素，实现特征降维。最后，结合组合模型的各自特点，建立基于卷积双向长短期记忆神经网络(Convolutional neural networks-Bidirectional long short term memory，CNN-BiLSTM)的预测模型，使用CNN对分解后的各分量进行特征提取，输入到BiLSTM中，建立时间特征关系，学习历史数据间的正、反向规律，最终输出线损预测结果。与现有方法相比较，本文提及的方法在应对滞后效应的同时，提升了预测效率及精度，为精细化线损管理提供了数据支持。

关键词：高比例光伏配电网模态分解线损预测组合预测模型滞后效应

动作时序优化振动信号混沌吸引子特征的断路器操动状态辨识方法

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高电压技术 2024年第6期50卷 2635-2644页

作者：刘会兰常庚垚赵书涛裘实黄伟杰刘教民华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003 国网河北省电力有限公司保定供电分公司保定071000

高压断路器分合闸操作过程包括掣子脱扣、弹簧释能、动静触头碰撞等动作,机械振动信号作为能量传递的表现,蕴含着丰富的运行状态信息。该文基于断路器关键动作节点的时序,提出一种动作时序优化振动信号混沌吸引子特征的断路器操动状态... 详细信息

高压断路器分合闸操作过程包括掣子脱扣、弹簧释能、动静触头碰撞等动作,机械振动信号作为能量传递的表现,蕴含着丰富的运行状态信息。该文基于断路器关键动作节点的时序,提出一种动作时序优化振动信号混沌吸引子特征的断路器操动状态辨识方法。首先,由高速相机捕捉断路器操动过程主轴拐臂运动图像,利用目标跟踪算法获取动触头关键运动节点时序指标;然后,依据时序指标划分操动过程,通过对不同阶段的振动信号相空间重构,提取相空间吸引子几何和属性特征;最后,利用智能分类算法进行故障辨识,实验结果验证该方法在大幅节省时间开销的同时,有效提高了分类辨识的准确率达96.9%。该文方法在断路器状态监测和带电测试中具有广阔应用前景。

关键词：高压断路器动作时序吸引子特征混沌分析振动信号

基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网电压协同控制策略

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 26-36页

作者：贺春光王涛杨书强张菁安佳坤郭伟范文弈赵杰王辉窦春霞国网河北省电力有限公司经济技术研究院河北石家庄050011 国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司河北石家庄050011 南京邮电大学碳中和先进技术研究院江苏南京210023 南京邮电大学自动化学院人工智能学院江苏南京210023

整县分布式光伏电源的大量开发与利用及分布式电源规模化并网对实现“碳达峰、碳中和”与“乡村振兴”两大国家战略具有重要的现实意义。由于分布式电源发电尖峰和低谷阶段与负荷峰谷时常不同步,进而导致配电系统过/欠电压问题,严重影... 详细信息

整县分布式光伏电源的大量开发与利用及分布式电源规模化并网对实现“碳达峰、碳中和”与“乡村振兴”两大国家战略具有重要的现实意义。由于分布式电源发电尖峰和低谷阶段与负荷峰谷时常不同步,进而导致配电系统过/欠电压问题,严重影响了电能质量,甚至威胁系统安全。针对上述问题,本文提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制策略。首先,建立基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制框架。其次,结合多微电网节点注入电流与电压的方程与功率–电压灵敏度分析,根据多节点电压越限程度,提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的多智能体协同调节策略,该策略先通过无功补偿器进行无功调节,当电压尚未得到有效治理时,再采用多微电网进行有功调节。再次,为了进一步满足各节点微电网有功功率调节需求,并考虑电网内部源–荷–储运行成本与污染排放,提出一种基于多目标优化的微电网内部分布式源–荷–储优化协调功率控制策略。最后,在MATLAB平台中设计了3种仿真场景以及IEEE测试系统模型对所提控制策略进行了验证。结果表明,所提出的电压协同控制方法在最经济的情况下可以实现各节点电压的综合高效治理,同时,所提出的微电网优化协调功率控制策略能使源–荷–储在绿色经济的供电模式下实时精准地满足电压治理目标下微电网有功调节的需求。仿真实验结果验证了本文所提控制策略的有效性。

关键词：配电网 “先无功-后有功”功率补偿电压协同控制源-荷-储协调控制

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

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特重冰区特高压直流孤立档导线脱冰动力响应参数预测模型

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振动与冲击 2024年第12期43卷 221-231,275页

作者：张立光滕宇董松昭王炜李占岭高英博严波中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司石家庄050000 河北省电力勘测设计技术创新中心石家庄050000 重庆大学航空航天学院重庆400044

特重冰区特高压直流线路导线覆冰设计厚度达60~80 mm,多采用孤立档。该文针对特重冰区特高压直流六分裂导线,建立有限元模型,模拟研究不同档距、高差比、覆冰厚度、脱冰率和风速条件下孤立档导线脱冰动力响应,并分析其响应特征。给出导... 详细信息

特重冰区特高压直流线路导线覆冰设计厚度达60~80 mm,多采用孤立档。该文针对特重冰区特高压直流六分裂导线,建立有限元模型,模拟研究不同档距、高差比、覆冰厚度、脱冰率和风速条件下孤立档导线脱冰动力响应,并分析其响应特征。给出导线冰跳高度包络线、有风情况下导线脱冰后横向摆幅参数和纵向不平衡张力的定义。结合利用数值模拟结果建立的数据集和BP(back propagation)神经网络机器学习算法,建立以档距、高差比、覆冰厚度、脱冰率和风速为输入,导线冰跳高度包络线、最大横向摆幅、最小横向摆幅、脱冰前平衡位置、孤立档两端纵向不平衡张力为输出的预测模型,为特重冰区特高压直流线路塔头设计提供依据。

关键词：特重冰区特高压直流线路脱冰动力响应参数机器学习预测模型

光伏波动平抑下改进K-means的电池储能动态分组控制策略

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电力系统保护与控制 2024年第7期52卷 1-11页

作者：余洋陆文韬陈东阳刘霡夏雨星郑晓明新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 河北保定071003 河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学(保定)) 河北保定071003 国网山西省电力公司经济技术研究院山西太原030001

针对电池储能系统(battery energy storage system,BESS)进行光伏波动平抑时寿命损耗高及荷电状态(state of charge,SOC)一致性差的问题,提出了光伏波动平抑下改进K-means的BESS动态分组控制策略。首先,采用最小最大调度方法获取光伏并... 详细信息

针对电池储能系统(battery energy storage system,BESS)进行光伏波动平抑时寿命损耗高及荷电状态(state of charge,SOC)一致性差的问题,提出了光伏波动平抑下改进K-means的BESS动态分组控制策略。首先,采用最小最大调度方法获取光伏并网指令。其次,设计了改进侏儒猫鼬优化算法(improved dwarf mongoose optimizer,IDMO),并利用它对传统K-means聚类算法进行改进,加快了聚类速度。接着,制定了电池单元动态分组原则,并根据电池单元SOC利用改进K-means将其分为3个电池组。然后,设计了基于充放电函数的电池单元SOC一致性功率分配方法,并据此提出BESS双层功率分配策略,上层确定电池组充放电顺序及指令,下层计算电池单元充放电指令。对所提策略进行仿真验证,结果表明,所设计的IDMO具有更高的寻优精度及更快的寻优速度。所提BESS平抑光伏波动策略在有效平抑波动的同时,降低了BESS运行寿命损耗并提高了电池单元SOC的均衡性。

关键词：电池储能系统波动平抑功率分配改进侏儒猫鼬优化算法改进K-means聚类算法

步进随机振动下电连接器微动磨损试验及性能退化模型

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：骆燕燕祁侨绅王永鹏武雄伟河北工业大学电工产品可靠性技术省部共建协同创新中心国家电网山东省电力公司邹平供电公司国家电网河北省电力公司邯郸新区供电公司

针对电连接器工作时受步进随机振动作用，产生微动磨损而接触性能降低的问题，开展步进应力随机振动试验，采用电容层析成像技术（ECT）检测微动磨损过程中电连接器接触件间磨屑特征值，通过接触电阻与磨屑特征值研究步进应力随机振动... 详细信息

针对电连接器工作时受步进随机振动作用，产生微动磨损而接触性能降低的问题，开展步进应力随机振动试验，采用电容层析成像技术（ECT）检测微动磨损过程中电连接器接触件间磨屑特征值，通过接触电阻与磨屑特征值研究步进应力随机振动条件下接触件的磨损程度及接触性能的退化规律。引入具有鲁棒性好、可以表征非线性关系的最大互相关系数（MIC）进行磨屑特征值与接触电阻的相关性分析，通过MIC筛选降维以提高模型预测精度。结果表明：步进应力随机振动下磨屑特征值、磨屑特征值总量和接触电阻均呈现阶梯状变化趋势；通过最大互信息系数计算发现磨屑特征总量与接触电阻呈现强相关；能谱分析的结果与试验结果相吻合；采用MIC筛选优化的CHIO-Elman的性能退化模型的平均绝对误差小于4％。

关键词：电连接器电容层析成像微动磨损最大互信息系数冠状病毒群体免疫优化算法

考虑空间需求响应的5G宏基站群跨电力市场交易策略模型

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哈尔滨理工大学学报 2024年

作者：袁博杨鹏王逸飞林桂东王宇国网河北省电力有限公司经济技术研究院东南大学电气工程学院国网河北省电力有限公司

随着第五代移动通信技术的快速普及，通信网络的供电成本大幅增加。5G网络架构也在不断升级。云无线接入网（C-RAN）集中处理任务包，优化计算资源分配，可以在一定程度上降低能源成本。针对5G基站能源成本高的问题，提出了一种基于C-RA... 详细信息

随着第五代移动通信技术的快速普及，通信网络的供电成本大幅增加。5G网络架构也在不断升级。云无线接入网（C-RAN）集中处理任务包，优化计算资源分配，可以在一定程度上降低能源成本。针对5G基站能源成本高的问题，提出了一种基于C-RAN的5G宏基站群实时空间需求响应能力的跨电力市场交易策略模型。在满足用户服务质量的同时，计算任务包处理产生的负载功率跨区域传输和吸收。数值研究表明，5G通信系统运营商可以通过该策略进一步降低运营成本。同时，电力市场可以利用允许申报偏差收益外处理机制来抑制5G运营商空间的这种跨市场交易行为，以减少市场的波动变化。

关键词： 5G 需求响应 BBU池负荷转移

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计及多光储一体机的配电网电压优化控制策略

中国电力 2024年第6期57卷 69-77,152页

作者：韩璟琳胡平侯若松陈志永李洪涛柴园园国网河北省电力有限公司河北石家庄050011 国网河北省电力有限公司经济技术研究院河北石家庄050011 天津天海源电气技术有限责任公司天津300380 河北工业大学天津300401

大规模分布式光伏接入配电网易造成并网点电压越限,威胁配电网安全稳定运行。面向计及多光储一体机的配电网提出一种集中式优化与分布式实时控制相结合的电压优化控制策略。首先建立配电网集中式滚动优化模型,制定各光储下个时段的电压... 详细信息

大规模分布式光伏接入配电网易造成并网点电压越限,威胁配电网安全稳定运行。面向计及多光储一体机的配电网提出一种集中式优化与分布式实时控制相结合的电压优化控制策略。首先建立配电网集中式滚动优化模型,制定各光储下个时段的电压和功率参考;然后提出基于电压灵敏系数的分布式电压实时控制方法,制定就地无功下垂曲线、分布式无功电压支撑和就地有功功率控制逻辑;最后通过IEEE33节点算例验证所提控制策略的可行性和有效性。所提电压控制策略能够有效解决电压越限问题,并具备源荷功率随机波动下的自适应调压能力。

关键词：配电网光储系统电压越限集中优化分布式控制