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考虑电压动态的电力系统频率强度量化方法

电力系统自动化 2024年第8期48卷 67-78页

作者：胡光高晖胜辛焕海谭枫陈可欣浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

现有电力系统频率强度量化方法通常假设各节点电压幅值恒定。然而,频率扰动过程中各节点电压幅值并非恒定,且可能通过影响负荷等途径而作用于系统频率,故电压恒定的假设可能导致量化结果不准确,甚至出现错误的结论。为此,提出了一种考... 详细信息

现有电力系统频率强度量化方法通常假设各节点电压幅值恒定。然而,频率扰动过程中各节点电压幅值并非恒定,且可能通过影响负荷等途径而作用于系统频率,故电压恒定的假设可能导致量化结果不准确,甚至出现错误的结论。为此,提出了一种考虑电压动态的电力系统频率强度量化方法。首先,建立了考虑电压动态的系统频率响应模型。其中,电压动态对系统频率的影响通过一个全局耦合项表征,并揭示了电压和频率的交互作用路径。基于此,分析了多种考虑电压动态的设备及负荷对系统频率的影响,包括采用混合同步控制的构网型变流器、附加频率或电压外环的跟网型变流器,以及考虑电压特性的恒阻抗-恒电流-恒功率(ZIP)静态负荷和异步电机负荷等。然后,通过将电压耦合项分区解耦并进行统一简化建模,量化分析了系统各区域的频率支撑能力以及整个系统的频率强度。最后,通过仿真验证了所提频率强度量化方法的有效性。

关键词：频率强度量化方法共模频率电压-频率动态耦合统一结构模型频率稳定

基于特征结构配置的电磁轴承-刚性转子系统动态补偿器的设计

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2448-2461,I0031页

作者：周天豪祝长生浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

由于电磁轴承-转子系统的动力学特性与控制器的结构和参数密切相关,若要使系统安全、稳定及可靠地运行,控制器的设计尤为重要。针对电磁轴承-刚性转子系统,提出一种基于特征结构配置的动态补偿器的设计方法。首先,通过模态解耦,将平动... 详细信息

由于电磁轴承-转子系统的动力学特性与控制器的结构和参数密切相关,若要使系统安全、稳定及可靠地运行,控制器的设计尤为重要。针对电磁轴承-刚性转子系统,提出一种基于特征结构配置的动态补偿器的设计方法。首先,通过模态解耦,将平动和锥动运动相互耦合的四自由度电磁轴承-刚性转子系统解耦为2个单自由度平动子系统和2个单自由度锥动子系统。然后,基于特征结构配置,建立引入动态补偿器后的闭环系统的特征值和特征向量与补偿器参数之间的关系。之后,限定特征值的变化范围,以使系统具备稳定性和良好的动态性能,构造优化目标函数,以同时抑制转子系统的不平衡位移和不平衡控制电流,从而使系统具备所需的动力特性。最后,通过数值仿真和试验,验证所设计的动态补偿器的有效性。

关键词：电磁轴承刚性转子特征结构配置动态补偿

量子计算技术在新型电力系统决策优化中的应用

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电力系统自动化 2024年第6期48卷 62-73页

作者：李知艺许悦韩旭涛浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

新型电力系统的规划、运行和市场运营等决策优化过程呈现变量激增、约束繁杂等特点,而量子计算具有运算并行和状态叠加等特性,为高效解决此类“维数灾难”难题提供了新的技术路径。文中围绕量子计算技术赋能新型电力系统决策优化的原理... 详细信息

新型电力系统的规划、运行和市场运营等决策优化过程呈现变量激增、约束繁杂等特点,而量子计算具有运算并行和状态叠加等特性,为高效解决此类“维数灾难”难题提供了新的技术路径。文中围绕量子计算技术赋能新型电力系统决策优化的原理可行性及实现思路展开探析。首先,梳理分析量子计算应用于新型电力系统决策优化过程的先进性与局限性,构建量子-经典计算混合的变分量子决策优化框架。在此基础上,提炼新型电力系统典型优化问题的共性,推导统一的问题结构,形成可利用量子比特系统描述的能量模型。随后,提出基于量子近似优化算法的求解流程,寻找能量模型的极值,并映射得到原优化问题的最优解。最后,从软硬件、算法框架以及行业发展等角度提出思考与展望。

关键词：量子计算新型电力系统决策优化变分量子算法量子近似优化算法混合整数规划分布式计算

基于MMC主动限流的VSC-HVDC双极短路故障控保协同策略

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电力系统自动化 2024年第10期48卷 192-202页

作者：刘思奇胡鹏飞王栋江道灼浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

直流故障保护是柔性直流输电系统发展面临的主要挑战之一,利用模块化多电平换流器(MMC)的灵活控制实现限流已成为当前研究的热点。MMC的主动限流降低了故障电流变化率和故障电流幅值,易引起故障判断以及保护选择困难。文中以对称单极接... 详细信息

直流故障保护是柔性直流输电系统发展面临的主要挑战之一,利用模块化多电平换流器(MMC)的灵活控制实现限流已成为当前研究的热点。MMC的主动限流降低了故障电流变化率和故障电流幅值,易引起故障判断以及保护选择困难。文中以对称单极接线的柔性直流系统为研究对象,采用控保协同思想,将主动限流控制与故障识别相结合,提出了基于主动限流因子的故障区域识别与区分方法实现双极短路故障的区域识别与切除。首先,通过在MMC电流内环控制器中附加故障电流目标预设控制器,在故障发生后可快速跟踪故障电流的变化,自适应地调整MMC输出的直流电压将故障电流控制在预设目标参考值附近;其次,根据不同故障位置时故障电流目标预设控制器输出的限流因子快速确定故障区域。最后,在PSCAD/EMTDC中对四端柔性直流输电系统的不同故障场景进行了仿真分析,验证了所提控保协同策略的可行性和有效性。

关键词：柔性直流输电模块化多电平换流器故障电流限制控保协同短路故障

计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略

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电力系统自动化 2024年第5期48卷 58-67页

作者：段潇涵孙丹赵琛年珩浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

可再生能源发电系统的快速增长使得电力系统的频率安全面临着挑战。针对分布式储能集群二次调频过程中所面临的问题,提出一种计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略。该策略依据荷电状态将所有储能单元划分为多个状态区间... 详细信息

可再生能源发电系统的快速增长使得电力系统的频率安全面临着挑战。针对分布式储能集群二次调频过程中所面临的问题,提出一种计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略。该策略依据荷电状态将所有储能单元划分为多个状态区间,再结合自动发电控制指令及各区间的极限功率确定优化区间。针对非优化区间内的单元,输出功率直接由出力优先级确定;针对优化区间内的单元,利用反映调频成本和整体荷电状态的目标函数及约束条件完成最优求解,从而确定输出功率。仿真结果表明,所提策略能大大减小控制中心的运算量,功率分配结果能有效提升储能集群的二次调频能力,同时提升储能集群的经济效益。

关键词：分布式储能集群自动发电控制调频经济效益多状态区间功率分配

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基于物理信息神经网络的同步发电机建模

中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4924-4932,I0027页

作者：杨珂王鑫凌佳杰耿光超江全元浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

采用物理机理建立的同步发电机模型在表达发电机真实的非线性特性方面存在不足,电力系统正在不断研究和采纳新的同步发电机模型以增强模型的准确性。数据驱动模型具有更强的非线性表达能力,但在同步发电机建模实际应用中面临着模型泛化... 详细信息

采用物理机理建立的同步发电机模型在表达发电机真实的非线性特性方面存在不足,电力系统正在不断研究和采纳新的同步发电机模型以增强模型的准确性。数据驱动模型具有更强的非线性表达能力,但在同步发电机建模实际应用中面临着模型泛化性不强和所需数据量大等问题。为克服上述问题,该文结合神经元建模原理,以循环神经网络为基本框架,在同步发电机物理机理的引导下,提出基于物理信息神经网络的同步发电机模型。经过算例验证,所提模型可准确表达同步发电机磁饱和特性,并且具有较强的泛化性。该模型可在小规模数据下对同步发电机各阶模型达到更高的拟合准确度,并可应用于现有机电暂态仿真算法。

关键词：物理信息神经网络数据驱动同步发电机磁饱和效应

考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度

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电力系统自动化 2024年第9期48卷 11-20页

作者：刘睿捷包哲静林振智浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

在“双碳”目标下,设计合理的碳交易机制使源网荷共同参与碳市场,对节能减排具有重要意义。在此背景下,提出了考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度策略。首先,建立双层奖惩型碳交易机制下综合能源供应商-园区协同的... 详细信息

在“双碳”目标下,设计合理的碳交易机制使源网荷共同参与碳市场,对节能减排具有重要意义。在此背景下,提出了考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度策略。首先,建立双层奖惩型碳交易机制下综合能源供应商-园区协同的低碳调度模型,综合能源供应商直接参与外部奖惩型阶梯碳交易市场,园区通过向综合能源供应商支付碳费用或获取碳收益间接参与碳市场,从而激发各主体积极参与节能减排。其次,建立奖惩型阶梯碳价格模型,并提出奖惩型阶梯碳价格机制下综合能源供应商-多园区的碳成本/收益分摊方法,保证了碳成本/收益分摊的有效性与合理性。再次,分别构建综合能源供应商与多园区低碳调度模型,并基于纳什协商刻画园区间的合作博弈,通过各园区间功率互济降低碳排放并提高社会效益。然后,提出了基于自适应调节机制的嵌套交替方向乘子法的双层分布式求解方法。最后,以IEEE 14节点配电网与12线路热管网组成的源网荷综合能源系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。

关键词：综合能源系统奖惩型阶梯碳价低碳经济调度分布式协同纳什协商

低载波比下基于状态反馈和大林算法的永磁同步电机高性能电流控制策略

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5725-5735,I0024页

作者：宋志豪姚文熙李成敏杨欢李武华何湘宁浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

受到功率器件开关频率的限制,高速永磁同步电机驱动系统通常需要低载波比运行,此时系统延时相对很大,对电流环设计要求很高。常规在连续域设计的复矢量PI控制器由于离散化实现存在误差,dq轴解耦不完全,而且扰动传递函数包含电机自身低... 详细信息

受到功率器件开关频率的限制,高速永磁同步电机驱动系统通常需要低载波比运行,此时系统延时相对很大,对电流环设计要求很高。常规在连续域设计的复矢量PI控制器由于离散化实现存在误差,dq轴解耦不完全,而且扰动传递函数包含电机自身低阻尼比极点,使系统抗干扰能力差,尤其是负基波频率附近的扰动。因此,文中提出状态反馈大林控制算法。首先,利用延时环节电压进行反馈来使系统完全解耦;然后,通过输出电流反馈提升系统阻尼来抑制扰动;最后,对解耦且阻尼后的系统设计大林控制器来提升稳定裕度。实验结果表明,相较于复矢量PI控制器,所提出的状态反馈大林控制器dq轴解耦性能好,电流超调小,系统振荡小,且抗扰能力显著提升。

关键词：高速永磁同步电机低载波比状态反馈大林控制抗扰能力

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计及阻尼和角速度的锁相环暂态同步稳定性分析与提升方法

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电力系统自动化 2024年第13期48卷 130-137页

作者：占领胡彬王垚鑫年珩浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

电力电子装置在电网中渗透率的不断提高导致电网强度和惯量降低,电网故障下暂态同步稳定问题日益突出。针对弱电网故障下并网逆变器的暂态失步问题,建立了计及锁相环阻尼和故障瞬间初始角速度的并网逆变器暂态同步模型,分析了锁相环阻... 详细信息

电力电子装置在电网中渗透率的不断提高导致电网强度和惯量降低,电网故障下暂态同步稳定问题日益突出。针对弱电网故障下并网逆变器的暂态失步问题,建立了计及锁相环阻尼和故障瞬间初始角速度的并网逆变器暂态同步模型,分析了锁相环阻尼和初始角速度变化对暂态同步稳定性的影响规律。提出了基于频率偏差反馈矫正的锁相环附加阻尼控制方法,以提升并网逆变器的暂态同步稳定性。针对不存在稳定平衡点的严重电网故障带来的暂态失步问题,提出了锁相环输出角速度动态补偿方法,实现了故障恢复后系统的稳定运行。最后,搭建硬件在环实验平台,对理论分析和控制方法进行了验证。

关键词：暂态同步稳定性锁相环并网逆变器附加阻尼