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基于融合K-近邻算法的电压互感器在线监测方法

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电网技术 2024年第9期48卷 3938-3947,I0100页

作者：李振华崔九喜杨信强吴海荣杨诗豪薛田良梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002

由于受工作时长和环境因素的影响,电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)在运行过程中误差稳定性不高,易出现电能计量失准现象。为此,该文提出了一种基于融合K-近邻算法(fusion K-nearest neighbor algorithm,FKNN)的电... 详细信息

由于受工作时长和环境因素的影响,电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)在运行过程中误差稳定性不高,易出现电能计量失准现象。为此,该文提出了一种基于融合K-近邻算法(fusion K-nearest neighbor algorithm,FKNN)的电压互感器在线评估方法。该方法利用互感器的历史运行数据构建虚拟标准器,通过改进K-近邻算法对互感器实时状态进行监测,实现对异常情况的报警。同时,提出了一种加权移动时间窗的方法,自适应更新异常阈值,有效削弱电网不平衡波动的影响。实验结果表明,该文方法能够准确监测互感器的0.2级误差漂移。

关键词：电压互感器虚拟标准器 K-近邻算法自适应更新

基于电流路径重构的无桥三电平PFC电路研究

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中国电机工程学报 2024年第10期44卷 4062-4072,I0026页

作者：马辉邹旭范家宁卢云徐恒山黄悦华三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002

文中提出一族电流路径重构的无桥三电平功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,该族拓扑在无桥PFC的基础上,重构电流路径以减少电流路径中的功率器件,并保留无桥结构可靠性高和三电平结构器件应力低的优点。该族电路的任一工... 详细信息

文中提出一族电流路径重构的无桥三电平功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,该族拓扑在无桥PFC的基础上,重构电流路径以减少电流路径中的功率器件,并保留无桥结构可靠性高和三电平结构器件应力低的优点。该族电路的任一工作模态仅需一个全控器件,有效降低全控器件损耗和电路控制复杂度。基于该族电路的工作原理分析,推导各器件应力、电压电流纹波与调制度的关系,利于元器件相关参数的设计,同时可推广到三电平电路拓扑的设计过程中;另外,设计该族电路调制技术及控制策略;最后,搭建实验样机,实验结果证明,该拓扑推衍方案的可行性和该族电路拓扑的有效性。

关键词：无桥三电平拓扑推演电路参数设计

考虑换电需求响应的换电站参与电能量-调频市场竞价策略

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电力系统自动化 2024年第8期48卷 207-215页

作者：李咸善詹梓澳李飞张磊梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002

电动汽车(EV)大规模发展会加大电网的调峰调频压力。通过换电站市场化运营,可有效激励换电站利用EV换电需求和换电站电池灵活性资源,缓解电网调峰调频压力。为此,提出了换电站参与电能量市场和调频辅助服务市场的协同竞价策略及其两阶... 详细信息

电动汽车(EV)大规模发展会加大电网的调峰调频压力。通过换电站市场化运营,可有效激励换电站利用EV换电需求和换电站电池灵活性资源,缓解电网调峰调频压力。为此,提出了换电站参与电能量市场和调频辅助服务市场的协同竞价策略及其两阶段优化模型。第1阶段依据调频市场需求制定换电价格,引导EV调整换电需求,优化冗余电池数量及时序,以便与调频需求趋势一致,进而提升换电站调频服务收益;第2阶段考虑换电站需求响应和市场调峰调频需求,制定换电站竞价策略。所提出竞价策略在优先满足EV换电需求的同时,可降低换电站充电成本、提升调频服务收益,并助力电网调峰调频。算例仿真结果验证了所提策略的有效性。

关键词：电动汽车(EV) 换电站电力市场调频辅助服务竞价策略

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一类三电平伪图腾柱无桥PFC变换器

中国电机工程学报 2024年第2期44卷 691-703,I0022页

作者：马辉徐甜川范李平卢云陈曦黄悦华三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司湖北省宜昌市443000

针对传统二极管钳位型三电平整流器在单相电源前级功率校正(power factor correction,PFC)电路应用场景下全控开关器件数量多的问题,该文基于3种传统无桥PFC电路进行三电平电路拓扑设计,提出一类三电平伪图腾柱PFC电路(single-phase thr... 详细信息

针对传统二极管钳位型三电平整流器在单相电源前级功率校正(power factor correction,PFC)电路应用场景下全控开关器件数量多的问题,该文基于3种传统无桥PFC电路进行三电平电路拓扑设计,提出一类三电平伪图腾柱PFC电路(single-phase three-level pseudo totem-pole PFC circuit,STPT-PFC),该类三电平PFC具有双电感支路桥臂,两者相互配合工作为输入电流提供路径,在正负半周两电感支路桥臂工作于不同模态可有效降低分别流过两电感的电流;基于该类PFC的一个代表性电路,从工作电流路径过程、关键波形和调制脉冲分配等方面对其进行工作原理分析,并对其它电路进行电路特性总结,推导桥臂对地电压电平特性与开关脉冲分配的数学关系式。另外,该类STPT-PFC共有5种结构,结合该类STPT-PFC结构特点,提出统一区间判断条件的双层载波调制技术,该类STPT-PFC具有相同开关器件不同拓扑结构可采用同一调制方案的特点,便于该类调制技术移植。最后,基于STPT-PFC-I电路设计1台额定功率1 kW、直流输出电压400 V的实验样机,从稳态及动态两方面进行实验分析,实验结果验证所提出一类三电平伪图腾柱PFC电路的可行性和三电平统一双层调制方法的有效性。

关键词：三电平变换器无桥功率校正电路三电平双层载波调制技术

考虑新能源发电不确定性的含微电网群共享储能优化调度

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电网技术 2024年第1期48卷 219-228页

作者：陈曦付文龙张海荣张赟宁王仁明李佳裕三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 中国长江电力股份有限公司湖北省宜昌市443133 智慧长江与水电科学湖北省重点实验室湖北省宜昌市443133

随着具有不确定性的可再生能源在微电网中渗透率日益提高,微电网新能源消纳所面临的挑战越来越大,而共享储能与微电网群的协同运行是提高其消纳能力的有效手段。为了解决不确定环境下微电网群与共享储能协同调度问题,提出了一种考虑新... 详细信息

随着具有不确定性的可再生能源在微电网中渗透率日益提高,微电网新能源消纳所面临的挑战越来越大,而共享储能与微电网群的协同运行是提高其消纳能力的有效手段。为了解决不确定环境下微电网群与共享储能协同调度问题,提出了一种考虑新能源发电不确定性的优化调度模型:首先,利用基于马尔科夫链蒙特卡洛算法的日状态转移过程集合生成方法,和基于条件生成对抗网络的日场景生成方法,生成周净发电功率典型场景。进而使用生成的典型场景作为运行模拟场景,以共享储能运营商为主体,以各微电网为从体,构建一主多从博弈优化调度模型,其中主体调整共享储能容量租赁价格以追求最大利润,从体响应租赁价格,调整租赁容量方案及运行计划以最小化自身用电成本。然后,设计了一种基于启发式算法的分布式迭代求解方法来求解所提模型。最后通过算例验证了所提模型的有效性。

关键词：共享储能微电网群新能源发电不确定性条件生成对抗网络主从博弈

考虑训练样本分布不均衡的超短期风电功率概率预测

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电网技术 2024年第3期48卷 1133-1145页

作者：李丹方泽仁缪书唯胡越梁云嫣贺帅三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室湖北省宜昌市443002 新能源微电网湖北省协同创新中心湖北省宜昌市443002

提出一种考虑训练样本分布不均衡的超短期风电概率预测方法。首先构建深度信念混合密度网络,通过深度信念网络独特的预训练和微调机制提取输入变量的隐特征,利用Beta混合概率分布的有界性准确表征风电预测功率的概率分布,实现隐特征与... 详细信息

提出一种考虑训练样本分布不均衡的超短期风电概率预测方法。首先构建深度信念混合密度网络,通过深度信念网络独特的预训练和微调机制提取输入变量的隐特征,利用Beta混合概率分布的有界性准确表征风电预测功率的概率分布,实现隐特征与预测功率概率分布参数之间的非线性映射;然后引入训练样本分布平滑策略,其中特征分布平滑技术用于校准输入特征,标签分布平滑技术用于对各样本误差赋予差异化权重,从输入和输出两方面改善训练样本分布不均衡现象对预测结果的不利影响。实际算例结果表明,与常见风电功率概率预测模型相比,所提模型在点预测和概率预测方面均能获得较高的预测精度,尤其能有效提高低密度样本区域的预测精度。

关键词：风电功率概率预测深度信念网络混合密度网络训练样本分布不均衡特征分布平滑标签分布平滑

基于PFC电路直流纹波抑制的二阶自适应滑模控制器设计

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5258-5268,I0020页

作者：马辉曾雨涵苗桂喜曾斌卢云黄悦华三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 国网安阳供电公司河南省安阳市455000

文中提出一种背靠背型中性点钳位式(back-to-back neutral point clamped,BT-NPC)功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,并设计二阶自适应滑模控制方法用于提高电路鲁棒性与降低电流谐波含量。首先,分析所提三电平PFC电路工... 详细信息

文中提出一种背靠背型中性点钳位式(back-to-back neutral point clamped,BT-NPC)功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,并设计二阶自适应滑模控制方法用于提高电路鲁棒性与降低电流谐波含量。首先,分析所提三电平PFC电路工作特性,推导该电路的等效模型及其模态扰动,并分析模态扰动量对其工作特性的影响;然后,结合高阶滑模理论与自适应控制两者的优点,设计二阶自适应滑模控制器,既使电路具有变结构控制的良好鲁棒性,又能最大限度的减小控制震颤。同时,基于电流带宽分析,设计比例谐振控制器补偿交流电流与工频相位,并设计基于扩张状态观测器的直流电压采样滤波方法,用于消除二倍频纹波造成的电流谐波影响。最后,基于BT-NPC电路,搭建220 V/50 Hz、1 kW/400 V的实验样机,实验结果验证所提变换器的可行性和控制方法的有效性。

关键词：功率因数校正变换器扩张状态观测器滑模控制器纹波抑制

基于自适应参考功率的多端柔直系统附加频率控制

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电力建设 2024年第9期45卷 133-141页

作者：赵平高亨孝贾浩森李振兴三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002

随着大容量海上风电的发展,多端柔性直流输电(modular multi-level converter based multi-terminal high voltage direct current system, MMC-MTDC)技术成为实现风电远距离输送的重要方案。针对多端柔性直流系统附加频率控制导致系统... 详细信息

随着大容量海上风电的发展,多端柔性直流输电(modular multi-level converter based multi-terminal high voltage direct current system, MMC-MTDC)技术成为实现风电远距离输送的重要方案。针对多端柔性直流系统附加频率控制导致系统直流电压波动较大和非扰动侧电网频率偏移过大的问题,提出一种基于自适应参考功率的多端柔直系统调频方法。通过调节受端换流站的参考功率,分配因频率扰动产生的不平衡功率,使正常侧换流站在保证该侧频率稳定下参与调频。同时,利用虚拟惯性控制将频率耦合到直流电压上,根据直流电压偏差调整虚拟惯性系数,从而减小系统直流电压偏移。仿真结果表明,面对不同的频率扰动,所提控制策略能够在保证多端柔直系统参与调频的同时,降低直流电压偏差,并能够使正常侧交流电网频率处于稳定运行范围内。

关键词：多端柔性直流系统下垂控制虚拟惯性控制自适应参考功率

蓄热式电采暖参与消纳受阻风光的源荷协调滚动调度

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现代电力 2024年第1期41卷 116-123页

作者：李伟周云海宋德璟石亮波陈奥洁三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002

蓄热式电采暖负荷具有时移性和连续可调性,可作为需求侧资源解决乡村地区新能源消纳困难与清洁供暖问题。当前实施的峰谷分时电价,不能根据源荷变化有效引导电采暖运行以消纳受阻风光。因此提出采用场景法描述风光荷的不确定性,根据源... 详细信息

蓄热式电采暖负荷具有时移性和连续可调性,可作为需求侧资源解决乡村地区新能源消纳困难与清洁供暖问题。当前实施的峰谷分时电价,不能根据源荷变化有效引导电采暖运行以消纳受阻风光。因此提出采用场景法描述风光荷的不确定性,根据源荷峰谷时段变化确定分时电价。并且考虑电采暖响应分时电价时出现用电同时率高问题,引入需求价格弹性系数,建立以蓄热式电采暖运行成本和系统负荷峰谷差期望最小的日前日内源荷协调优化模型,滚动调整每时段各灵活资源出力。最后,通过仿真验证模型的有效性。

关键词：蓄热式电采暖受阻风光消纳分时电价需求价格弹性源荷优化