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基于离散状态事件驱动的电励磁同步电机系统建模解算方法

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电工技术学报 2023年第10期38卷 2602-2612页

作者：许涵赵争鸣施博辰鞠佳禾虞竹珺电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京100084

微电网系统可以实现分布式电源、储能和负载的灵活接入,目前受到了广泛关注。建模仿真方法是微电网系统分析和设计的基础工具。但是,由于微电网系统往往含有多种直流、交流电源以及大量的电力电子装置,对系统进行准确解算耗时很长,仿真... 详细信息

微电网系统可以实现分布式电源、储能和负载的灵活接入,目前受到了广泛关注。建模仿真方法是微电网系统分析和设计的基础工具。但是,由于微电网系统往往含有多种直流、交流电源以及大量的电力电子装置,对系统进行准确解算耗时很长,仿真速度慢已成为系统分析设计的瓶颈问题之一。离散状态事件驱动(DSED)方法能够针对大规模电力电子变换器进行高效的解算,具备在微电网系统仿真中应用的潜力,但是由于建模解算均基于线性状态方程,该方法目前无法求解电励磁同步电机这一微电网系统中的非线性基本元件。该文提出了基于DSED方法的电励磁同步电机建模解算方法——状态变量接口解耦解算方法,使得DSED方法能够对包含电励磁同步电机的非线性微电网系统进行高效解算,从而提高仿真效率。在微电网系统算例研究中,与商业仿真软件相比,基于该文所提方法可以在相同精度下提高解算速度40余倍,从而可以为包含非线性旋转设备的大规模微电网系统准确高效的分析和设计提供仿真工具。

关键词：离散状态事件驱动电励磁同步电机电力电子系统仿真微电网

从澳大利亚现货市场暂停事件看电力市场紧急状态应对

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电力系统自动化 2022年第16期46卷 214-223页

作者：陈启鑫吕睿可唐庆虎李可昕高洪超郭鸿业电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室清华大学北京市100084

2022年6月15日至24日,澳大利亚国家电力市场(NEM)暂停运行,引起了业界的广泛关注。首先,文中结合NEM暂停前后的运行情况,从市场运行数据分析入手,对NEM暂停运行的紧急状态应对机制进行深入剖析,着重分析澳大利亚电力市场运营机构(AEMO)... 详细信息

2022年6月15日至24日,澳大利亚国家电力市场(NEM)暂停运行,引起了业界的广泛关注。首先,文中结合NEM暂停前后的运行情况,从市场运行数据分析入手,对NEM暂停运行的紧急状态应对机制进行深入剖析,着重分析澳大利亚电力市场运营机构(AEMO)的应对措施与实施程序。进一步,总结梳理近年来世界各地电力市场紧急状态的案例与应对机制,包括对紧急状态的判定标准和干预手段的相关规定,并对其进行归类与总结,寻找共性的机制要素。最后,基于国际经验对中国当前正在推进的电力市场建设提出紧急状态应对的相关政策建议,包括:认定标准、运行机制、定价和补偿机制、市场恢复机制等方面。

关键词：电力市场现货市场紧急状态市场暂停价格管制

基于最优线性滤波的PMU测量Ⅰ:最优滤波原理

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中国电机工程学报 2018年第8期38卷 2262-2271页

作者：汪芙平黄松岭赵伟王赞基电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学)

随着同步相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）测量标准的不断更新和PMU在配电网的应用,更为恶劣的测量环境和更高的准确度要求,使得PMU测量算法面临巨大挑战。最优化方法能够兼顾基波频偏与动态变化、谐波、噪声、直流和带外... 详细信息

随着同步相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）测量标准的不断更新和PMU在配电网的应用,更为恶劣的测量环境和更高的准确度要求,使得PMU测量算法面临巨大挑战。最优化方法能够兼顾基波频偏与动态变化、谐波、噪声、直流和带外干扰等因素造成的测量误差,实现测量的高准确度与快速响应的最佳平衡,是复杂条件下PMU测量算法设计极为有效的实现途径。本系列共3篇论文,针对目前应用最广泛的本质为线性滤波的测量机制,建立滤波器频响特性与测量误差之间定量关系,提出最优设计准则,并分别针对P类和M类测量,实现PMU测量算法的最优设计。该文目标是建立最优设计的基本理论。首先通过理论推导,给出基波频偏、谐波、噪声、直流干扰、带外干扰和基波动态等因素下,同步相量、频率和频率变化率引起的测量误差（即总向量误差、频率误差和频率变化率测量误差）与滤波器频响特性之间的定量关系;在此基础上,定义与滤波器频响特性有关的一系列技术指标,由此提出最优滤波器设计准则;最后,通过动态同步相量测量算法和基于泰勒相量模型的加权最小二乘两种典型算法的仿真实验,验证理论分析结果的正确性。

关键词：最优滤波器设计相量测量单元频率测量频率变化率测量

基于最优线性滤波的PMU测量Ⅲ:M类算法设计

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中国电机工程学报 2018年第11期38卷 3144-3153页

作者：汪芙平黄松岭赵伟王赞基电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学)

本系列论文的前2篇,分别研究同步相量测量单元测量的最优滤波原理和P类测量最优算法的具体设计。该文在此基础上,研究M类测量最优算法的具体设计。与P类测量相比,M类测量是在更高准确度基础上兼顾快速响应,并且增加了公认为最难实现的... 详细信息

本系列论文的前2篇,分别研究同步相量测量单元测量的最优滤波原理和P类测量最优算法的具体设计。该文在此基础上,研究M类测量最优算法的具体设计。与P类测量相比,M类测量是在更高准确度基础上兼顾快速响应,并且增加了公认为最难实现的对带外干扰的抑制要求。为了实现从基波通带到带外干扰阻带的快速衰减,基于奈奎斯特频域抽样定理建立动态相量线性参数模型,并采用以凯撒窗为权重的加权最小二乘算法进行模型参数估计,由此构造原型滤波器,其中频域抽样点个数和凯撒窗阶数构成自由参数集。针对数据上报率分别为50、25和10Hz三种情况,求解最优化问题,给出不同数据长度下最优解的分布,并结合快速响应性能选取最优滤波器长度,构成完整的M类测量优化算法。通过仿真试验评估优化算法的实际测量性能,并与IEEE测量标准提供的参考算法结果进行比较,验证所提出优化算法在测量准确度、使用数据长度和单相测量方面具有的综合性能优势。

关键词：最优滤波器设计相量测量单元带外干扰抑制 M类测量

基于最优线性滤波的PMU测量Ⅱ:P类算法设计

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中国电机工程学报 2018年第10期38卷 2927-2936页

作者：汪芙平黄松岭赵伟王赞基电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学)

系列第一篇论文详细阐述PMU最优算法设计的基础理论和最优滤波器的设计准则。该文在此基础上，研究P类测量最优算法的具体设计。具体地，针对P类测量在快速响应前提下的高准确度需求，选用天然具有谐波抑制性能的基于离散傅里叶变换（di... 详细信息

系列第一篇论文详细阐述PMU最优算法设计的基础理论和最优滤波器的设计准则。该文在此基础上，研究P类测量最优算法的具体设计。具体地，针对P类测量在快速响应前提下的高准确度需求，选用天然具有谐波抑制性能的基于离散傅里叶变换（discrete Fourier transform，DFT）的动态相量测量算法，通过对其形式的扩展，建立原型滤波器，提取出矩形卷积窗长（Mw）、DFT个数（印和泰勒模型阶数（K）作为优化的自由参数。以数据上报率50fps为例，完成固定系数和变系数测量滤波器组的最优化设计，并构成完整的P类测量优化算法。通过仿真试验，评估优化算法的实际测量性能，并与加窗DFT、动态同步相量测量算法（dynamicphasorestimatealgorithm，DPEA）和泰勒模型加权最小二乘算法（Taylor-modelweightedleastsquares，TWLS）等常用算法进行比较，验证所提出优化算法的性能优势。

关键词：最优滤波器设计相量测量单元 DFT类动态相量测量算法 P类测量

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工频下导线单雨滴电晕全过程分析

中国电机工程学报 2023年

作者：刘钰欣张波何金良电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)

输电线路电磁环境问题主要由电晕放电引起，而外界环境变化如下雨等会畸变导线表面电场，从而加剧导线电晕。该文搭建了导线雨滴电晕实验平台，对工频下导线单雨滴电晕全过程进行了研究。结果表明，导线单雨滴电晕全过程可划分为四个阶... 详细信息

输电线路电磁环境问题主要由电晕放电引起，而外界环境变化如下雨等会畸变导线表面电场，从而加剧导线电晕。该文搭建了导线雨滴电晕实验平台，对工频下导线单雨滴电晕全过程进行了研究。结果表明，导线单雨滴电晕全过程可划分为四个阶段，主要电晕类型为尖端放电与振动破碎放电，且两种放电的上升时间及半波时间概率密度分布均服从正态分布。随电压升高，尖端放电次数占比先减小后增大，电流脉冲幅值、上升时间、半波时间均有上升趋势；振动破碎放电次数占比先增大后减小，电流脉冲幅值、上升时间呈上升趋势，半波时间呈先上升后下降趋势。随雨滴半径增大，尖端放电和振动破碎放电电流脉冲幅值变化规律不明显。尖端放电次数占比呈先增后减趋势，电流脉冲上升时间及半波时间均有上升趋势；振动破碎放电次数占比先减后增，电流脉冲上升时间呈下降趋势，半波时间呈上升趋势。结果提供了从电晕脉冲细节理解实际线路雨天电晕损耗及可听噪声变化的新角度。

关键词：雨滴泰勒锥电晕放电电晕电流脉冲输电线路

基于IGCT-Plus和中频隔离的大容量直流变压器

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中国电机工程学报 2023年第3期43卷 1114-1122页

作者：赵彪崔彬马已青安峰屈鲁余占清宋强曾嵘电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市市海淀区100084

具有万伏级以上电压隔离和兆瓦级以上直流能量变换能力的大容量直流变压器(high-power dc transformer,HDCT),是实现高/中/低压直流系统互联、构建直流电网的核心基础装备。文中提出基于IGCT-Plus器件和中频隔离的HDCT技术方案,给出IGCT... 详细信息

具有万伏级以上电压隔离和兆瓦级以上直流能量变换能力的大容量直流变压器(high-power dc transformer,HDCT),是实现高/中/低压直流系统互联、构建直流电网的核心基础装备。文中提出基于IGCT-Plus器件和中频隔离的HDCT技术方案,给出IGCT-HDCT拓扑结构,分析换流特性,提出实现软开通和准软关断的换流方法,可大幅降低开关损耗。在此基础上,对功率器件和变压器损耗进行系统分析,针对基于中频隔离的高压大容量直流变压器,提出的IGCT方案相比,Si C和IGBT方案具有更低的损耗。文中给出MW级IGCT-HDCT功率模块的设计方法,研制工程样机,并对子模块的大电流关断和大功率运行状态进行系统性的测试,验证IGCT-HDCT方案的正确性和有效性。

关键词：直流电网集成门极换流晶闸管电力电子直流变压器

基于云模型综合相似度的电力物联网关键技术综合评价

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上海交通大学学报 2024年第1期58卷 19-29,I0001页

作者：陈连福钟海旺谭振飞阮广春清华大学电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室电机工程与应用电子技术系北京100084

目前电力物联网关键技术应用的综合评价具有单评价对象的特点,传统评价方法无法适用.为全面评价电力物联网项目建设水平和运营成效,在综合考量电力物联网不同建设和运营阶段及其关键要素基础上,建立电力物联网关键技术综合评价指标体系... 详细信息

目前电力物联网关键技术应用的综合评价具有单评价对象的特点,传统评价方法无法适用.为全面评价电力物联网项目建设水平和运营成效,在综合考量电力物联网不同建设和运营阶段及其关键要素基础上,建立电力物联网关键技术综合评价指标体系,根据其单评价对象场景的特点,提出基于云模型综合相似度的评价模型.通过对逼近理想解排序方法的改造构建单评价对象的决策矩阵,提出以兼顾云模型的形状-距离综合相似度为度量,表征逼近理想解排序方法的相对贴近度,进而实现对单评价对象的精准评价.应用所提方法综合评价某电力物联网示范工程,验证了所提综合评价体系和评价方法的客观性与全面性.

关键词：电力物联网指标体系云模型云模型相似度逼近理想解排序方法

降低多回HVDC同时换相失败风险的交直流混联受端系统STATCOM配置方案

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电网技术 2018年第2期42卷 564-570页

作者：郑宽沈沉刘锋电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)

在有多回直流馈入的交直流混联受端系统中,若交流系统短路故障引起多回直流同时换相失败,甚至闭锁,将对电网的安全运行造成严重影响。将风险的概念引入交直流系统同时换相失败问题,以三相短路故障为研究对象,提出一种以降低多回直流同... 详细信息

在有多回直流馈入的交直流混联受端系统中,若交流系统短路故障引起多回直流同时换相失败,甚至闭锁,将对电网的安全运行造成严重影响。将风险的概念引入交直流系统同时换相失败问题,以三相短路故障为研究对象,提出一种以降低多回直流同时换相失败风险为目标的静止无功补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）配置方法。首先提出一种考虑故障发生位置随机性的多回直流同时换相失败风险评价指标;根据换相电压幅值在故障暂态过程中跌落的规律以及STATCOM对暂态电压的调节特点,给出了预选故障的筛选和分类方法;建立了考虑同时换相失败风险的STATCOM优化配置模型,利用遗传算法求解该模型,得到不同风险下STATCOM的最优补偿方案;最后,通过仿真验证了配置方案的有效性。

关键词：高压直流输电同时换相失败静止无功补偿器交直流混联系统