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计及元件故障率时变特性的综合能源系统运行可靠性高效评估方法

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 182-189页

作者：李维展邵常政胡博谢开贵黄威林铖嵘重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

为提高运行可靠性评估效率,进而支撑系统运行风险防控,基于模型-数据混合驱动的思想提出了一种计及元件故障率时变特性的综合能源系统运行可靠性高效评估方法。构建了基于复杂网络理论的支路脆弱度因子指标,提出系统关键元件的筛选方法... 详细信息

为提高运行可靠性评估效率,进而支撑系统运行风险防控,基于模型-数据混合驱动的思想提出了一种计及元件故障率时变特性的综合能源系统运行可靠性高效评估方法。构建了基于复杂网络理论的支路脆弱度因子指标,提出系统关键元件的筛选方法。建立系统可靠性指标关于关键元件可靠性参数的解析模型,通过引入辅助变量建立线性优化模型求取解析模型系数。通过最小二乘支持向量机(LSSVM)回归模型获得运行可靠性解析模型与负荷水平的映射关系,实现负荷变化时系统运行可靠性的快速更新。通过算例测试验证了所提方法的计算效率和精度。

关键词：综合能源系统运行可靠性评估关键元件筛选解析模型 LSSVM

基于模型识别的有源配电网单相接地故障定位方法

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电力系统保护与控制 2024年第5期52卷 51-60页

作者：许守东欧阳金鑫陈宇捷陈纪宇王建熊小伏输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

分布式电源(distributed generation,DG)大量接入使配电网继电保护面临严峻挑战。单相接地故障发生概率大,但故障信息十分微弱,特别是在DG多样化故障输出特性的影响下,有源配电网单相故障定位的准确性常难以保证。为此,提出了一种基于... 详细信息

分布式电源(distributed generation,DG)大量接入使配电网继电保护面临严峻挑战。单相接地故障发生概率大,但故障信息十分微弱,特别是在DG多样化故障输出特性的影响下,有源配电网单相故障定位的准确性常难以保证。为此,提出了一种基于模型识别的有源配电网单相接地故障定位方法。分析了配电网单相接地故障下DG的输出特性,建立了在不同故障位置下有源配电网的正序增广网络,构建了故障位置关于馈线出口以及DG输出电流的函数,建立了配电网单相接地故障位置模型,利用不同故障位置下短路电流矢量占比系数的差异性构建了新的故障定位判据。通过将单相接地故障定位问题转化为故障位置模型系数的求解问题,提高了故障定位的准确性和实用性。理论和仿真分析表明,在不同故障位置、不同过渡电阻下均能准确定位单相接地故障,具有原理清晰、故障特征量采集便捷、灵敏性和可靠性高的优点。

关键词：配电网分布式电源单相接地故障故障区段定位故障测距

一种提高虚拟同步机电流质量的电压-电流级联闭环控制方案

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电工技术学报 2024年第6期39卷 1871-1885页

作者：徐菘杨博刘浩陆帅输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

当虚拟同步机(VSG)接入畸变电网时,其输出电流质量恶化。现有基于公共耦合点(PCC)电压采样的各种谐波治理方案受限于线路阻抗的大小而抑制效果不佳。为此,该文提出一种电压-电流级联闭环控制策略实现了VSG基波电压和线路谐波电流的协调... 详细信息

当虚拟同步机(VSG)接入畸变电网时,其输出电流质量恶化。现有基于公共耦合点(PCC)电压采样的各种谐波治理方案受限于线路阻抗的大小而抑制效果不佳。为此,该文提出一种电压-电流级联闭环控制策略实现了VSG基波电压和线路谐波电流的协调闭环控制。在基波频率下,VSG跟随功率控制回路的基波电压指令实现功率传输;在谐波频率下,通过单个一阶复矢量滤波器对谐波电流总和进行整体提取,并采用闭环输出谐波电压补偿的参考量,从而等效增强了谐波电压补偿量的参考信号,大幅提升了VSG输出电流的谐波抑制效果。相比于现有方案,该方法克服了由于线路阻抗过低而抑制效果不佳的问题,能在不增加额外电感器件的条件下提高VSG在畸变电网下的输出电流质量。最后,该文搭建15 kW的样机进行实验,并与现有的三类方法进行对比,较为全面地验证了该方法的有效性且增强了谐波的抑制效果。

关键词：虚拟同步机谐波抑制阻抗重塑电能质量

铜-铝电磁脉冲焊接界面形成过程的原子扩散行为

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焊接学报 2024年第3期45卷 22-31,I0004页

作者：李成祥许晨楠周言陈丹米彦重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

电磁脉冲焊接技术以高压脉冲放电驱使异种金属可靠连接而备受关注,但其界面结合机制尚不明确.该文搭建了铜-铝电磁脉冲焊接综合试验平台,捕获了焊接的动力学过程,得到碰撞点速度与碰撞角度的变化规律.在此基础上,构建了基于分子动力学... 详细信息

电磁脉冲焊接技术以高压脉冲放电驱使异种金属可靠连接而备受关注,但其界面结合机制尚不明确.该文搭建了铜-铝电磁脉冲焊接综合试验平台,捕获了焊接的动力学过程,得到碰撞点速度与碰撞角度的变化规律.在此基础上,构建了基于分子动力学模拟的电磁脉冲焊接典型界面(平直界面与涡旋界面)形成过程的对应模型,探究了焊接中的原子扩散行为,并根据模拟结果计算了典型结合界面的扩散层厚度,同时采用透射电子显微镜分析了结合界面的微观结构.研究结果表明,剧烈碰撞驱使界面材料塑性变形,界面材料塑性形变形成冶金结合和机械咬合是铜-铝电磁脉冲焊接界面的结合机制,且涡旋界面处的原子扩散厚度大于平直界面.该文可为深入理解电磁脉冲焊接机理和调控焊接效果提供科学依据.

关键词：电磁脉冲焊接界面形成原子扩散行为分子动力学

基于双向长短期记忆网络含间接健康指标的锂电池SOH估计

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电力系统自动化 2024年第4期48卷 160-168页

作者：方斯顿刘龙真孔赖强牛涛陈冠宏廖瑞金输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市400044

快速准确地对锂离子电池进行全寿命周期的健康状态(SOH)估计有助于提高储能设备的安全可靠性。提出一种基于间接健康指标(IHI)和鲸鱼优化算法(WOA)优化的双向长短期记忆(BiLSTM)网络相结合的锂电池SOH估计模型,该模型考虑了未来状态对当... 详细信息

快速准确地对锂离子电池进行全寿命周期的健康状态(SOH)估计有助于提高储能设备的安全可靠性。提出一种基于间接健康指标(IHI)和鲸鱼优化算法(WOA)优化的双向长短期记忆(BiLSTM)网络相结合的锂电池SOH估计模型,该模型考虑了未来状态对当前SOH的影响。首先,对锂电池恒流恒压(CC-CV)充放电过程进行分析,提取出多个随充放电循环动态变化的电压、电流、温度的时间特征作为IHI,并加入放电负载电压下降时间这一指标;然后,通过相关性分析,从各IHI中筛选出和容量关联度高的IHI作为输入特征;最后,建立基于WOA优化的BiLSTM网络的电池SOH估计模型,并利用美国国家航天航空局锂电池数据集对2个不同工况下的电池SOH进行估计。结果表明,所提方法可有效提高SOH的估计精度。

关键词：健康状态锂离子电池间接健康指标鲸鱼优化算法双向长短期记忆网络

考虑海上风电与MMC阻抗耦合的柔性直流送出系统等效阻抗建模方法

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2655-2669,I0012页

作者：罗永捷黄鹏段修超李奇芬王强钢周念成输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

海上风电经柔直并网系统的阻抗模型是其稳定分析的基础。然而,现有阻抗建模方法忽略海上风电与模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)间的阻抗耦合,可能导致系统稳定性判定失准。为此,该文提出一种考虑海上风电与MMC阻... 详细信息

海上风电经柔直并网系统的阻抗模型是其稳定分析的基础。然而,现有阻抗建模方法忽略海上风电与模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)间的阻抗耦合,可能导致系统稳定性判定失准。为此,该文提出一种考虑海上风电与MMC阻抗耦合的柔性直流送出系统等效阻抗精确计算方法。首先,采用谐波状态空间理论(harmonic state-space,HSS)建立MMC与风电机组的序阻抗模型;在此基础上,分析风电机组与MMC两者交流端口电压、电流与阻抗的相互耦合机理,以获得风电机组与MMC交流等效阻抗;最后,提出风电机组与MMC阻抗耦合度指标,以量化分析不同控制环节对风电机组与MMC的耦合程度的影响。在MATLAB/Simulink搭建海上风电经柔直送出系统仿真模型验证该文所建模型的精确性及阻抗耦合度的对系统稳定性的影响,并通过RT-Lab硬件在环实验证明该文所建模型在系统稳定性分析中有效性。

关键词：海上风电场柔性直流阻抗耦合耦合机理阻抗建模

面向季节性短时高峰负荷的虚拟配电馈线功能架构及协同配置

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电力系统自动化 2024年

作者：周念成王鹏池源郭莹霏王强钢罗永捷输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)

传统线路增容方式面对季节性短时高峰负荷时存在线路整体利用率低、紧急功率支撑能力差等问题。因此，以功能虚拟化为核心，研究了传统配电馈线与储能元件融合的虚拟配电馈线功能架构，利用双端储能元件搭建“虚拟”电能传输通道，应对... 详细信息

传统线路增容方式面对季节性短时高峰负荷时存在线路整体利用率低、紧急功率支撑能力差等问题。因此，以功能虚拟化为核心，研究了传统配电馈线与储能元件融合的虚拟配电馈线功能架构，利用双端储能元件搭建“虚拟”电能传输通道，应对季节性短时高峰负荷，延缓传统线路增容改造工程，并在非高峰时期提供紧急功率支撑和辅助服务功能，提高储能元件整体利用率。为充分挖掘虚拟配电馈线的灵活传输和紧急功率支撑潜力，提出了配电网线路增容优化配置模型，在保证经济性和满足高峰负荷需求的前提下，优化虚拟配电馈线储能配置。算例研究表明，虚拟配电馈线能够有效延缓传统线路增容改造工程、应对季节性短时高峰负荷，尤其是线路负荷增长较稳定、线路长度较长和设计延缓增容年限较短的配电区域。

关键词：季节性短时高峰负荷线路增容虚拟配电馈线储能优化配置

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中国电机工程学报 2024年

作者：贾赞罗永捷王强钢周念成于大川输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)

模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)运行于整流、逆变工况时，由于桥臂电流中存在直流分量，使得同一子模块中4支开关器件的结温分布不均衡，进而增大各开关器件的寿命差异。MMC系统的可靠性取决于寿命最低的器件... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)运行于整流、逆变工况时，由于桥臂电流中存在直流分量，使得同一子模块中4支开关器件的结温分布不均衡，进而增大各开关器件的寿命差异。MMC系统的可靠性取决于寿命最低的器件，因此，子模块内部结温分布不均将严重威胁换流器的安全可靠运行。为此，本文提出了一种计及模块运行状态与开关器件结温相关性的半桥型MMC子模块内部热均衡控制策略。该策略通过调整子模块的等效开关函数来减小开关器件的结温差，在不影响MMC输出电流谐波含量的同时提高系统的可靠性。本文分析了子模块内部开关器件结温不平衡的产生机理，建立电-热耦合模型研究了子模块投/切状态与开关器件结温变化的关系，通过控制子模块的平均投入时间实现开关器件的结温均衡。最后，搭建了MATLAB/PLCES电-热联合仿真与MMC子模块工况模拟实验平台验证了提出策略的有效性。

关键词：模块化多电平换流器子模块内部热分布子模块运行状态热均衡控制

基于补偿合约的梯级水电上下游区域风光水火联盟博弈优化调度

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上海交通大学学报 2024年

作者：白云洁谢开贵邵常政胡博重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室

集中优化被广泛应用于含梯级水电的风光水火优化调度。但梯级水电上下游区域往往属于不同利益联盟，集中优化无法考虑单个利益联盟调度决策时的利益倾向。对此，建立了以上下游区域各自利益最大化为目标的博弈优化调度模型。下游向上游... 详细信息

集中优化被广泛应用于含梯级水电的风光水火优化调度。但梯级水电上下游区域往往属于不同利益联盟，集中优化无法考虑单个利益联盟调度决策时的利益倾向。对此，建立了以上下游区域各自利益最大化为目标的博弈优化调度模型。下游向上游提供下游增收收益的一定比例作为补偿，上游更改调度策略使下游收益增收。该博弈为主从博弈，主体是提供补偿并制定补偿系数的下游，从体是制定上游调度策略的上游。在基于该主从博弈构成的双层嵌套优化模型中，作为下层的上游优化调度模型考虑了下游的最优调度策略，即下层模型也为双层优化模型。最终构成了基于三层优化模型的博弈优化调度模型。算例表明该模型能够在保证上下游区域各自利益的同时促进双方整体收益的提升。

关键词：梯级水电风光水火补偿主从博弈优化调度