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城市轨道交通混合储能系统无源性协同控制方法

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储能科学与技术 2024年

作者：时珊珊王凯张宇张开宇张珂宁王育飞王雅妮国网上海市电力公司上海电力大学

为解决城市轨道交通列车频繁启停引起的牵引网电压波动问题，针对由超级电容和电池组成的混合储能系统，提出基于集合经验模态分解的无源性协同控制方法，平抑网侧电压波动，实现再生制动能量回收，降低城市轨道交通能耗。利用集合经验... 详细信息

为解决城市轨道交通列车频繁启停引起的牵引网电压波动问题，针对由超级电容和电池组成的混合储能系统，提出基于集合经验模态分解的无源性协同控制方法，平抑网侧电压波动，实现再生制动能量回收，降低城市轨道交通能耗。利用集合经验模态分解方法求取混合储能系统多个本征模态函数，对每个本征模态函数瞬时频率曲线进行Hilbert变换，精确重构高频、低频分量，提升超级电容和电池功率期望轨迹精度；针对混合储能系统多变量、强耦合、非线性特性，在dq坐标下建立双线性模型，实现状态变量与控制变量同步线性变换，设计全局渐近稳定的无源性控制器，使系统存在外部不确定性扰动情形下始终保持超级电容和锂电池功率期望轨迹同步快速跟踪，达成协同控制目标。基于MATLAB的仿真结果表明；所提方法既实现了超级电容和锂电池长寿命协同运行，又能满足城市轨道交通再生制动能量回收利用需求，具有响应快速、稳定性好的特点。

关键词：城市轨道交通混合储能系统集合经验模态分解无源性控制

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快速真空开关合闸触头弹跳暂态过程研究

高压电器 2024年第5期60卷 54-60页

作者：王协东陈萍国网河南省电力公司淇县供电公司河南鹤壁456750

以电磁斥力驱动器作为操动机构的快速真空开关具有分闸速度快,分合闸时间短和分合闸时间分散性小的优势,目前已广泛应用于多种电力设备中。目前对于快速真空开关的分闸过程已有众多研究,但合闸过程的相关问题尚属空白。文中研究了快速... 详细信息

以电磁斥力驱动器作为操动机构的快速真空开关具有分闸速度快,分合闸时间短和分合闸时间分散性小的优势,目前已广泛应用于多种电力设备中。目前对于快速真空开关的分闸过程已有众多研究,但合闸过程的相关问题尚属空白。文中研究了快速真空开关合闸过程中触头弹跳问题。建立了多物理场耦合仿真模型,完整描述了快速真空开关的合闸过程。得到了快速真空开关的v1与Dmax的关系,其中v1为合闸过程中动静触头首次接触的瞬时速度,Dmax为动触头的最大弹跳距离。根据这一关系式,确定了合闸过程中无触头弹跳情况下的临界瞬时合闸速度vcri。根据vcri限制,设计了一种新型的油阻尼器来调节快速真空开关的合闸行程曲线,实现无触头弹跳合闸。研制了装备新型油缓冲器的快速真空开关,搭建了机械特性测试平台,对其合闸特性进行了测试。测试结果表明:测量结果与仿真结果之间的误差不超过10%,且实现了无触头弹跳合闸。

关键词：快速真空开关电磁斥力驱动器多物理场耦合仿真合闸弹跳

考虑微水微氧下的SF_(6)/N_(2)混合气体电晕分解特性实验研究

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高压电器 2024年第9期60卷 77-84,98页

作者：王永奇陈宏刚樊新鸿张正渊赵睿景瑞斌马玲国网甘肃省电力公司电力科学院兰州730046

SF_(6)目前是使用最广泛的绝缘气体,但SF_(6)的GWP极高且不易降解,使用SF_(6)/N_(2)混合气体可以有效减少SF_(6)的使用从而降低温室效应的影响。因此,文中开展了考虑微水微氧下的SF_(6)/N_(2)混合气体电晕放电分解实验,利用色谱仪对产... 详细信息

SF_(6)目前是使用最广泛的绝缘气体,但SF_(6)的GWP极高且不易降解,使用SF_(6)/N_(2)混合气体可以有效减少SF_(6)的使用从而降低温室效应的影响。因此,文中开展了考虑微水微氧下的SF_(6)/N_(2)混合气体电晕放电分解实验,利用色谱仪对产物进行检测并分析产物特体积分数变化趋势,得出不同外界条件对分解产物的影响规律。实验结果表明:SF_(6)/N_(2)混合气体在电晕放电下的分解产物中SO_(2)F_(2)与SOF_(2)随时间具有明显的线性增加趋势,CO与CH_(4)的体积分数与放电时间无明显变化趋势,CO_(2)、N_(2)O、NF_(3)、SO_(2)与H_(2)S随着放电时间小幅增加,但相较于SOF_(2)与SO_(2)F_(2)变化规律不明显。电压升高后,电晕放电能量会得到提升,进而促进SF_(6)/N_(2)混合气体的分解作用;气压的增加会抑制SF_(6)/N_(2)的分解;微水或微氧含量增加均会使得SO_(2)F_(2)与SOF_(2)的体积分数增加,对于SO_(2)、CO_(2)、NF_(3)、H_(2)S和N_(2)O的影响不明显。文中实验结果为SF_(6)/N_(2)混合气体绝缘设备内部故障的快速识别与响应奠定了基础。

关键词：电晕放电 SF_(6)/N_(2)混合气体分解特性微水微氧

双馈风电场无串补并网振荡场景及关键影响因素研究

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高电压技术 2024年第2期50卷 660-672,I0011-I0013页

作者：熊浩清何鹏飞孙冉孙海顺巴贵田春笋国网河南省电力公司郑州450000 电力安全与高效湖北省重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 武汉430074 国网西藏电力有限公司拉萨850000 国网河南省电力公司电力科学研究院郑州450052

双馈风电场经串补线路送出系统存在次同步振荡风险的问题已为共知并得到广泛深入研究,然而实际系统中也发生过双馈风电场经无串补线路送出的次超同步振荡问题,目前针对这一问题的报道和研究很少。因此,采用特征模式分析法结合电磁暂态仿... 详细信息

双馈风电场经串补线路送出系统存在次同步振荡风险的问题已为共知并得到广泛深入研究,然而实际系统中也发生过双馈风电场经无串补线路送出的次超同步振荡问题,目前针对这一问题的报道和研究很少。因此,采用特征模式分析法结合电磁暂态仿真,针对双馈风电无串补接入电网的次同步振荡问题开展研究,分析了系统主导失稳振荡模式以及运行条件和风电控制参数的影响,厘清了无串补并网系统中双馈风电网侧变流器内环电流控制主导失稳,锁相控制主导失稳,以及转子侧变流器内环电流控制主导失稳等3种次超同步振荡场景,并与双馈经串补送出系统振荡场景进行了对比分析,较为全面地揭示了双馈风电并网系统振荡的不同场景及机理,可为实际工程双馈风电场并网振荡问题分析提供参考。

关键词：双馈风机次同步振荡弱电网特征值分析主导振荡模态

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面向智能混合储能软开关支撑新型配电系统双重灵活性的规划-运行协同方法

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电网技术 2024年

作者：刘方陆荣欣徐韵张森朱丹丹卫思明杨秀上海电力大学电气工程学院国网上海市电力公司培训中心国网上海市电力公司松江供电公司国网江苏省电力公司电力科学研究院

大规模分布式新能源接入导致新型配电系统面临“节点-网络”双重灵活性不足风险，使得规划配置智能混合储能软开关(HESS-SOP)，实现节点型与网络型异质灵活资源协同控制，成为提升节点灵活调节支撑和网络传输安全裕度的重要技术手段。... 详细信息

大规模分布式新能源接入导致新型配电系统面临“节点-网络”双重灵活性不足风险，使得规划配置智能混合储能软开关(HESS-SOP)，实现节点型与网络型异质灵活资源协同控制，成为提升节点灵活调节支撑和网络传输安全裕度的重要技术手段。对此，建立面向HESS-SOP融入支撑“节点-网络”双重灵活性的新型配电系统协同规划-运行模型。首先，研究SOP引入HESS 组成HESS-SOP的拓扑结构和联合调节特性；然后，引入转移分布因子以线路为视角建立含HESS-SOP的新型配电系统灵活性供需平衡模型，解析“节点-网络”灵活性供需平衡机理，并建立“节点-网络”双维度灵活性指标；其次，采用有功潮流灵敏度法与希尔伯特-黄变换法对HESS-SOP分别进行选址与初始参数配置，并建立考虑HESS-SOP“节点-网络”双重灵活性调控潜力的规划-运行联合优化模型，并采用混合算法进行求解；最后，基于改进的IEEE33节点系统开展算例分析。结果表明：所提出的灵活性指标能准确量化评估系统“节点-网络”双维度灵活性，所建立的考虑HESS-SOP灵活性调控潜力的规划-运行联合优化模型能有效提高配电系统运行的经济性与灵活性。

关键词：新型配电系统智能软开关混合储能系统灵活性转移分布因子有功潮流灵敏度希尔伯特-黄变换规划-运行

基于低碳经济优化调度的电-碳联合需求响应改进策略研究

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电力系统及其自动化学报 2024年第5期36卷 99-104,113页

作者：霍现旭陈天恒魏立勇庞超李野国网天津市电力公司电力科学研究院天津300384 国网天津市电力公司天津300010

随着中国双碳目标的提出以及全国碳市场的快速发展,探索碳市场环境下电力系统的发展和优化调度策略具有十分重要的意义。以电力系统最小化成本和碳排放量为目标,提出了一种基于低碳经济优化调度的电-碳联合需求响应改进策略,该策略将碳... 详细信息

随着中国双碳目标的提出以及全国碳市场的快速发展,探索碳市场环境下电力系统的发展和优化调度策略具有十分重要的意义。以电力系统最小化成本和碳排放量为目标,提出了一种基于低碳经济优化调度的电-碳联合需求响应改进策略,该策略将碳排放权交易市场中的碳成本引入到需求响应目标中,通过日前模拟优化调控的方法,获得系统各节点参与需求响应的最优策略。研究结果显示,所提改进策略能够在满足需求响应要求的条件下有效减少碳排放。

关键词：碳市场需求响应最优调度策略改进低碳经济

GIS盆式绝缘子热解反应机理函数的通用表征模型与求解方法

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高压电器 2024年第3期60卷 120-127页

作者：辛晓虎何金满玉岩公衍峰李占军国网天津市电力公司蓟州供电分公司天津301900 国网天津市电力公司电力科学研究院天津300384 国网天津市电力公司天津300010 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

反应机理函数可有效表征GIS盆式绝缘子的绝缘老化与劣化过程,有助于揭示盆式绝缘子的失效机理,为评估绝缘子的绝缘性能提供了新途径。通过对反应机制的微分方程的解析,建立了4个基本参量的反应机理函数的积分表达式,它能对不同的反应阶... 详细信息

反应机理函数可有效表征GIS盆式绝缘子的绝缘老化与劣化过程,有助于揭示盆式绝缘子的失效机理,为评估绝缘子的绝缘性能提供了新途径。通过对反应机制的微分方程的解析,建立了4个基本参量的反应机理函数的积分表达式,它能对不同的反应阶段或路径进行修正,适用范围更广。在此基础上,根据非等温动力学方程,推导出了该试验函数的结构形式,并推导了该模型的计算公式。利用该方法还可同时计算指前因子。进一步具体解析了盆式绝缘子和交联聚乙烯的反应机理函数,并基于Coast-Redfern法和改进Flynn-Wall-Ozawa法验证了反应机理函数通用表征模型与求解方法的有效性。上述研究工作为分析绝缘子绝缘材料劣化过程的反应机制提供了有效方法。

关键词：绝缘子热动力学反应机理函数活化能

考虑含储能的三端智能软开关与需求侧响应的主动配电网有功无功协调优化

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电力系统保护与控制 2024年第3期52卷 104-118页

作者：米阳申杰卢长坤孟凡斌南钰上海电力大学电气工程学院上海200090 国网河南省电力公司开封供电公司河南开封475000

针对分布式电源(distributed generation,DG)大规模并网导致的配电网电压越限、网络损耗增加和弃风弃光等问题,提出一种考虑含储能(energy storage system,ESS)的三端智能软开关(soft open point,SOP)与需求侧响应(demand response,DR)的主动配电网(active distribution network,ADN)有功无功协调优化策略。首先,计及可再生能源出力的不确定性,基于条件生成对抗网络(conditional generative adversarial networks,CGAN)生成日前场景。然后,对含ESS的三端SOP与DR进行建模,并将其与DG和传统无功补偿设备进行协调优化。构建以网络损耗最小、电压偏差最小、弃风弃光量最小、用户舒适度与用户经济度最大为优化目标的数学模型。进而转化为混合整数二阶锥规划模型,并利用GUROBI进行求解。最后,在改进的IEEE 33和IEEE 69节点配电系统中进行仿真验证。结果表明,计及风光出力的不确定,所提优化策略在兼顾用户舒适度和用户经济度的同时提高了配电网运行的经济性和可靠性。

关键词：条件生成对抗网络含储能的三端智能软开关需求侧响应分布式电源主动配电网

考虑高比例多元调节资源互动的配电网无功优化降损方法

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中国电力 2024年第1期57卷 123-132页

作者：马喜平李亚昕梁琛董晓阳徐瑞国网甘肃省电力公司电力科学研究院甘肃兰州730070

为了挖掘高比例分布式资源接入背景下配电网全方位多角度无功调控降损潜力,实现更为全面精细的无功优化技术降损目标,提出考虑多元可调节资源协调互动的多目标配电网无功优化降损方法。首先,针对高比例分布式资源接入背景下谐波对线损... 详细信息

为了挖掘高比例分布式资源接入背景下配电网全方位多角度无功调控降损潜力,实现更为全面精细的无功优化技术降损目标,提出考虑多元可调节资源协调互动的多目标配电网无功优化降损方法。首先,针对高比例分布式资源接入背景下谐波对线损的影响,给出了考虑谐波损耗的配电网线损计算模型;其次,在此基础上分析多元可调节资源无功调节能力,建立了以日线损最低和静态电压稳定性最大为目标的配电网无功优化调度模型;然后,通过制定多元可调节负荷、分布式电源、储能、无功补偿设备等多元分布式资源协同无功优化策略,达到在综合考虑配电网静态电压稳定性要求下系统线损最小的目的;最后,通过多元分布式资源接入的IEEE 33节点进行系统仿真分析,结果表明通过多元可调节资源的充分互动能够有效提高系统电压稳定性,降低系统线损,实现配电网安全、经济运行。

关键词：谐波潮流无功优化多元资源互动降损静态电压稳定性