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基于重采样和混合集成学习的不平衡窃电检测

电网技术 2024年第2期48卷 730-739页

作者：游文霞梁皓杨楠李清清吴永华李文武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咸宁供电公司湖北省咸宁市437000 国网湖北省电力有限公司孝感供电公司湖北省孝感市432000

针对电力用户类别不平衡导致窃电检测具有偏向性问题,该文提出一种基于重采样和混合集成学习的不平衡窃电检测模型。首先以Easy-ensemble混合集成学习框架为基础确定最佳采样子集数;然后通过重采样自适应策略,即根据用户用电数据集的不... 详细信息

针对电力用户类别不平衡导致窃电检测具有偏向性问题,该文提出一种基于重采样和混合集成学习的不平衡窃电检测模型。首先以Easy-ensemble混合集成学习框架为基础确定最佳采样子集数;然后通过重采样自适应策略,即根据用户用电数据集的不平衡度以及最佳采样子集数确定检测模型的重采样方式,使用电数据达到平衡;最后按照先串行集成减小偏差、后并行集成降低方差的混合集成方式,对重采样后的均衡样本进行窃电检测。算例对比分析表明所提检测模型通过重采样和混合集成有效解决了传统集成算法在不平衡窃电检测中的偏向问题,降低了由于用电数据的不平衡性对集成结果的影响,提高了用户类别不平衡的窃电检测效果,在多种不平衡度下模型的准确率、F1值和G均值均表现优异。

关键词：窃电检测不平衡数据重采样集成学习 Easy-Ensemble集成框架

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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

基于区间概率不确定集的微电网两阶段自适应鲁棒优化调度

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1750-1763,I0007页

作者：王灿张雪菲凌凯席磊陈然王傲奇褚四虎田福银李欣然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 国网衢州供电公司浙江省衢州市324000 国网湖北省电力有限公司经济技术研究院湖北省武汉市430077

光伏出力的随机性和负荷用电的波动性对微电网的优化调度影响显著,为此提出了预测-调节-决策一体化的策略框架。基于高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)将光伏出力和负荷用电典型日历史数据自适应生成的置信区间与鲁棒优化... 详细信息

光伏出力的随机性和负荷用电的波动性对微电网的优化调度影响显著,为此提出了预测-调节-决策一体化的策略框架。基于高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)将光伏出力和负荷用电典型日历史数据自适应生成的置信区间与鲁棒优化中不确定集的构建相结合,建立了基于区间概率不确定集的自适应鲁棒优化调度模型。首先,通过GPR生成自适应鲁棒优化调度模型中不确定集的固定项,然后调节决策环节所考虑的风险水平以确定不确定集中的波动项,进而确定衡量不同调度保守度下的不确定集边界;接着采用预测区间质量评测指标来考核各个不确定集所对应的区间优劣。最后,通过改进的IEEE-37节点微电网系统验证了所提模型在有效抵御光伏出力和负荷用电波动的同时保持较低的运行成本。

关键词：微电网风险水平置信区间不确定集鲁棒优化

基于超松弛双Q学习的源荷储协同频率稳定算法研究

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1419-1429,I0014页

作者：周博奇柳丹席磊李彦营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电力科学研究院湖北省武汉市430000

具有强随机特性的新能源规模化接入将给电网带来强随机扰动,传统控制方法无法有效解决分布式电网模式下由强随机扰动引起的频率失衡、控制性能标准变差的问题。该文从二次调频角度提出一种多区域互联电网的智能发电控制算法,即超松弛双... 详细信息

具有强随机特性的新能源规模化接入将给电网带来强随机扰动,传统控制方法无法有效解决分布式电网模式下由强随机扰动引起的频率失衡、控制性能标准变差的问题。该文从二次调频角度提出一种多区域互联电网的智能发电控制算法,即超松弛双Q学习算法,来获取多区域协同控制。所提算法在快速Q学习基础上引入超松弛因子ω来加速最优值函数的计算,同时引入双Q学习策略来解决强化学习Q算法体系中的动作探索值过高估计问题,以提升算法的收敛性与更新效率。在改进的IEEE标准两区负荷频率控制模型以及云南互联电网模型中进行仿真分析,结果可知,所提算法表现出更佳的控制性能与收敛速度。

关键词：新能源二次调频强化学习多智能体

计及大规模电网分级分区解耦的区域电网供电碳排放因子计算模型研究

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 894-904,I0004页

作者：彭天海蔡萱瞿子涵唐爱红申冉王庆铭余文晗国网湖北省电力有限公司湖北省武汉市430077 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院湖北省武汉市430015 武汉理工大学自动化学院湖北省武汉市430070 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司湖北省宜昌市443099

各供电区域碳排放的精准核算是供电企业进行碳排放管理、促进“双碳”目标的前提。该文提出以500 kV电压等级为主网的大规模电网分级分区电量交换等效模型;针对消纳电量发电类型比例、交换电量发电类型比例和碳迹不明的区域,该文将省内... 详细信息

各供电区域碳排放的精准核算是供电企业进行碳排放管理、促进“双碳”目标的前提。该文提出以500 kV电压等级为主网的大规模电网分级分区电量交换等效模型;针对消纳电量发电类型比例、交换电量发电类型比例和碳迹不明的区域,该文将省内电网分为多个等级,每个等级包含多个供电区域,基于电力生产和消费守恒和省间、省内各级各区域电网间交换电量的平衡关系,提出根据消纳电量所属区域的火、水、风、光等不同种类发电量比例计算的省内大规模电网分级分区解耦的区域电网供电碳排放因子计算模型。分别构建省内总发电量及各类型发电量计算模型、输送至外省各类型发电量的计算模型和省内各级电网各区域内各类型发电量计算模型,推导省内各级电网各区域供电综合碳排放因子和碳排放量的计算模型。案例计算表明,该文所提分级分区的方法和所构建各电量的计算模型是有效合理的。

关键词：供电区域碳排放因子交换电量分级分区解耦综合碳排放因子

基于波形距离系数的逆变站近区交流线路保护方向元件

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电力系统自动化 2024年第1期48卷 140-149页

作者：冀肖彤柳丹熊平陈玉杨霖文明浩国网湖北省电力有限公司湖北省武汉市430077 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院湖北省武汉市430077 华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074

逆变站仅有单回出线时,若逆变站近区交流线路发生故障,逆变站的复杂特性导致传统方向元件难以判别故障方向。文中对逆变站近区交流线路故障特征进行了分析。然后,指出了交流线路电流与交流边界元件电流时域变化量之间的相似特征,提出了... 详细信息

逆变站仅有单回出线时,若逆变站近区交流线路发生故障,逆变站的复杂特性导致传统方向元件难以判别故障方向。文中对逆变站近区交流线路故障特征进行了分析。然后,指出了交流线路电流与交流边界元件电流时域变化量之间的相似特征,提出了利用测量电压、电流推算交流边界元件电流的电磁暂态计算方法。最后,利用时域中的交流线路电流与交流边界元件电流之间的波形距离系数在正方向和反方向故障下的差异,提出了一种新的方向判别原理,并通过大量仿真对其性能进行了验证。仿真结果表明,所提方向元件能准确识别故障方向,具有较高的可靠性和灵敏度。

关键词：交直流混联系统逆变站方向元件电磁暂态计算波形距离系数

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

考虑储能系统控保协同体系的光伏场站送出线路突变量选相能力恢复策略

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4273-4285,I0008页

作者：康涛翁汉琍林湘宁吴宇奇李振兴郭祎达高靖怡李正天新能源微电网湖北省协同创新中心(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 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

针对新能源接入电网后,突变量选相元件动作性能显著劣化,尤其在弱电源侧难以保证选相正确性的问题,提出考虑储能系统控保协同体系的突变量选相能力恢复策略。通过理论分析,得出逆变电源侧负序阻抗基本恒定这一实施选相能力恢复举措的前... 详细信息

针对新能源接入电网后,突变量选相元件动作性能显著劣化,尤其在弱电源侧难以保证选相正确性的问题,提出考虑储能系统控保协同体系的突变量选相能力恢复策略。通过理论分析,得出逆变电源侧负序阻抗基本恒定这一实施选相能力恢复举措的前提条件。在此基础上,提出将光伏场站中储能侧逆变电源控制策略中的负序抑制短时屏蔽,并将故障线路两侧的正序分配系数控制到与负序分配系数相等,以此营造令传统突变量选相元件实现动作的最理想条件。该控制可以通过控制储能设备电流内环中的d轴和q轴电流实现。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,在该控制策略作用下,线路两侧正序分配系数与负序分配系数几乎相等,极大程度恢复了弱电源侧的选相特征,在不同故障工况下均有较好的适应性,且不会干扰系统侧选相元件的正常动作,具有很高的可靠性。

关键词：故障选相逆变电源控制策略分配系数