摘要:直流线路故障的快速有效识别是基于电压源型换流器的中压直流配电系统发展的关键技术之一。直流线路故障电流上升十分迅速，系统中电力电子器件过载能力小。因此以串入直流线路限流电感的中压直流配电系统为基础，分析直流系统的故障特性，在此基础上提出基于线路电流二阶导数的中压直流配电系统直流线路故障快速识别方案。该方案能够实现故障侧、故障类型及故障线路极性的快速识别，进而实现对线路的保护。最后基于Matlab验证了所提故障检测方案的有效性，并与基于线路电流一阶导数的故障检测方案进行了对比。仿真结果表明所提方法在故障电阻、故障距离及负载发生变化的情况下仍可实现直流线路故障的快速准确检测，且相比基于线路电流一阶导数的直流线路故障检测方案具有更好的选择性。

摘要:网架重构是舰船电力系统发生故障时恢复供电的有效措施。考虑到舰船电力系统的特殊工况，故障重构时有必要考虑重要负荷的供电可靠性和电能质量，为此提出了一种考虑可靠性约束的舰船电力系统故障重构策略。利用图论建立了供电可靠性与电网拓扑之间的关联模型，并通过深度搜索算法遍历重要负荷节点的所有供电路径。基于二阶锥规划建立了故障重构凸优化模型，并进一步通过多面体逼近算法将模型转化为混合整数线性规划问题以加速求解。通过系统仿真并对比分析，结果表明所提出的算法能快速获取全局最优解，所得到的故障重构策略能保证重要负荷的电能质量与供电可靠性。

摘要:直流线路接地故障是模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的主要故障类型。发生故障时，为满足直流断路器切断电流要求，应在MMC闭锁前切除故障，而MMC的闭锁时刻取决于子模块中绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)承受故障时桥臂电流的能力，因此对故障时单桥臂电流的特性分析提出了更细致具体的要求。首先介绍了真双极MMC的拓扑结构和工作原理，分析了在发生直流线路单极接地故障时闭锁前故障电流不同成分在MMC桥臂上的流通路径。然后采用复频域计算法，构建了故障时桥臂电流的数学模型，推导了交流系统电压对MMC闭锁前桥臂短路电流的影响机理。研究表明交流系统电压相角对故障时桥臂电流的幅值影响显著。最后，基于PSCAD仿真实验平台，搭建31电平单端及51电平双端MMC-HVDC，在不同电压幅值与相角取值下的仿真结果验证了该机理的正确性。

摘要:为便于求解含多端柔性直流输电系统的最优潮流，提出一种拟交流最优潮流计算方法。通过分析电压源换流器的工作原理，建立了计及换流站有功损耗的交流电源型等值电路。针对系统直流网络部分设定约束条件，将其等效为特殊的交流网络。为降低计算复杂度，对换流站的能量耦合方程进行了线性化处理。基于此，含多端柔性直流系统可视为纯交流系统并进行潮流计算。考虑到交流系统最优潮流问题具有非凸特性，将其最优潮流模型松弛为半定规划模型。实验结果表明，所述方法能够有效求解多端柔性直流系统最优潮流问题。

摘要:新能源汇集地区产生的次同步谐波会影响电网安全稳定运行，传统傅里叶算法的次同步谐波检测精度容易受到频谱泄漏和栅栏效应的影响。为了提高次同步谐波相量的检测精度，提出了一种基于Nuttall窗和全相位傅里叶分析(apFFT)的新算法。通过将采样数据分成N段，并加两次4项5阶Nuttall窗，得到预处理后的N点数据分段再进行FFT。进而，基于apFFT和传统FFT幅值的平方关系以及apFFT自身的“相位不变性”，校正幅值和频率的全相位谱分析结果。相比于特征根分析方法和插值校正傅里叶方法，该方法在保持傅里叶方法快速性的同时提高了次同步谐波检测精度。仿真结果验证了该方法的有效性。

摘要:对于“网孔结构”的多端直流电网而言，边界元件的缺失使其线路之间的电气距离大大减小，导致区内、区外故障的判别存在困难。对此，首先分析了行波在该类直流电网中的传播过程，根据故障线路与非故障线路两侧同名行波与异名行波首波头的衰减特性差异，引入相关分析法来表征不同行波之间的相关性。结合突变量能量启动判据，形成了一套适用于具有“网孔结构”的多端直流系统的纵联保护原理。仿真结果表明，所提出的保护原理具有良好的速动性及选择性，且拥有较强的抗过渡电阻能力和抗噪能力。

摘要:柔性直流配电系统因其诸多优势而成为未来智能电网的重要发展趋势，而系统故障中的过电压和过电流分析及其及防护方法研究是其关键技术之一。由于柔性直流配电系统所接入的负荷具有波动性和间歇性等特性，故针对±10 kV两端柔性直流配系统开展了负荷波动对系统过电压及过电流影响研究。分析了故障下电压和电流的产生机理、影响因素以及负荷波动对电压和电流影响情况，并提出了后续研究中负荷的等效建模方法。首先根据两端柔性直流配电系统拓扑结构，在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序中建立其仿真模型。其次，根据系统接口设备拓扑结构，理论分析接口设备出口发生单极接地故障和双极短路故障下电压和电流的产生机理、影响因素以及负荷波动对电压和电流影响情况。最后，仿真验证接口设备出口发生单极接地故障和双极短路故障下负荷不同波动方式对电压和电流的影响，并提出负荷的等效建模方法。

摘要:为提高特高压直流多馈入系统连续换相失败抑制及恢复能力，分析了直流控制系统模块中低压限流环节(Voltage Dependent Current Order Limiter, VDCOL)的交流电压和直流电压这两种输入方式对于不同系统故障的控制效果。针对两种不同输入方式的VDCOL各自的优势，提出了一种改进的VDCOL模块。该模块通过设计合理的输入信号转换控制策略可有效抑制多馈入直流系统连续换相失败并提升其协调恢复速度。以某实际电网的特高压直流多馈入系统为例进行仿真研究，基于PSCAD/EMTDC仿真结果表明，所提方法可有效减少逆变阀组的连续换相失败次数、缩短系统故障恢复时间。

摘要:针对交直流混联电网的低频振荡问题，提出一种将统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller, UPFC)及直流附加阻尼控制器(DC Supplementary Damping Controller, DC-SDC)相结合的UPFC&DC-SDC综合阻尼控制系统。为使UPFC&DC-SDC综合控制系统发挥最佳控制效果，由UPFC及DC-SDC的状态变量，推导了含UPFC&DC-SDC综合控制系统的基于VSC-HVDC的交直流混联系统特征根增广矩阵。基于该矩阵计算了多运行方式下系统小干扰概率特征值。以该矩阵特征值实部加权后的和最小为目标函数，考虑该矩阵阻尼比、线路传输极限及安全等约束，构建了确定UPFC&DC-SDC综合控制系统参数的优化方程，并通过粒子群优化算法求解。以CEPRI36v7系统为例，验证了所提方法能在不制约直流输电能力的同时抑制低频振荡。

摘要:可再生能源发电系统通常在逆变器出口处接入LCL滤波器以抑制高频谐波，然而在LCL滤波器的参数设计过程中，不合理的参数设计会加剧系统中的谐波不稳定问题。因此，通过结合LCL滤波器的外特性需求，并且综合考虑系统稳定性对滤波器的约束条件，建立以谐波衰减率最大、电感成本最小以及系统稳定性最好为目标函数的LCL滤波器参数多目标优化模型。在模型的求解过程中，针对单目标优化算法和传统的多目标优化算法存在设计目标单一、收敛性差和优化效果不佳等问题，提出采用MOEA/D多目标优化算法来求解。该算法利用权重向量的进化导向性以及子问题邻域的优势共享特征，保证了算法对最优解的寻优能力以及在目标空间上的均匀分布，以获得理想的pareto最优前沿，并进一步采用模糊隶属度函数定量分析其优化效果。最后，利用Matlab/Simulink软件对光伏并网系统中的电压源型逆变器(Voltage Source Converter, VSC)进行仿真。仿真结果充分表明所设计方案的有效性和适用性。

摘要:空调系统作为办公建筑耗电量最大的用电设备之一，在一些大中城市的所有负荷中，空调负荷已经占到夏季尖峰负荷的30%~40%。因此在保证所处环境中人的舒适性前提下，研究变频空调频率的最优节能控制，对促进节能减排，构建节约型社会具有重要意义。应用DIgSILENT仿真软件，搭建基于电磁暂态的变频空调模型，包含变频器模型、电动机模型、压缩机模型和热交换模型。由于变频空调以往的频率控制方式算法复杂，精度较低，误差较大。因此从压缩机频率控制器入手，设计了基于扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的非线性最优变频空调频率控制器。通过仿真分析，验证了基于ESO的非线性最优控制的变频空调频率控制器能够提高空调温度的控制精度并且降低能量的损耗。

摘要:针对现有谐振接地系统的暂态量选线法准确性不高的问题，提出一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地故障选线。首先利用变异系数求解零序电流故障分量的初始极性，判断其是线路故障或是母线故障。若为线路故障，则利用变分模态分解对各出线零序电流进行分解，提取出零序电流的直流分量和工频交流分量。最后结合直流分量的高阶累积量和工频交流分量的初始极性构造判据，最终实现双重极性选线。仿真结果表明，该方法不受故障合闸角、过渡电阻的影响。

摘要:静止无功发生器(Static Var Generator, SVG)对故障后电力系统的动态特性具有重要作用，准确的SVG控制器参数是含电力电子设备的电力系统暂态仿真分析的关键。提出一种基于RTDS硬件在环测试的SVG控制器参数辨识方法。该方法通过搭建SVG控制器-RTDS硬件在环试验系统，将测试得到的SVG响应数据作为实测数据，对于不同的控制器参数组合，采用BPA软件进行暂态仿真，根据暂态仿真结果与实测数据的最小二乘指标进行参数辨识。通过对某实际SVG控制器的硬件在环试验验证了所提方法的正确性及有效性，能够较好地满足实际电力系统暂态仿真的应用要求。

摘要:风电大规模并网影响了电力系统的稳定运行，且存在消纳困难。为保证含风电电力系统的可靠性，提出了一种计及需求响应的旋转备用优化配置策略。该策略在分析风电出力及负荷预测误差的前提下，考虑可控负荷需求响应能力，以系统发电总成本最小为目标建立电源优化组合模型。采用GUROBI求解器对模型优化求解。经仿真验证，该策略在保证电网稳定运行的前提下，可提高电力系统运行的经济性，增强常规机组提供旋转备用的能力，促进风电消纳，具有较高的工程应用性。

摘要:对电网安全稳定控制系统(简称稳控系统)的可靠性进行评估是开展其可靠性设计的必要前提，对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。首先，综述了电网二次系统可靠性评估指标和可靠性评估方法的研究现状，将可靠性评估指标从时间和概率两个方面进行了归类，总结了四种可以研究稳控系统可靠性的分析方法。然后，分别采用马尔可夫状态空间法和蒙特卡罗方法对稳控系统典型工程应用案例进行可靠性计算评估，比较了两种方法在小型稳控系统可靠性分析中的适用性，推导出装置失效率和修复率与系统可用度的数学表达式。最后，通过对比分析前述两种可靠性分析方法的优缺点，提出综合应用各种可靠性分析方法进一步深化研究大型复杂结构稳控系统可靠性的建议。

摘要:随着分布式电源并网的增加，电网面临着电压扰动、直流偏置、电压不平衡及谐波畸变等诸多问题。在这样的复杂电网环境下，传统锁相环技术(PLL)难以快速、准确地检测到电网电压的频率和相位。为此，提出在准1型锁相环(QT1-PLL)的结构中额外增加联合延时信号消除(DSC)和滑动平均滤波器(MAF)的滤波环节，设计出一种满足复杂电网环境下并网需求的新型PLL(DDM-QT1-PLL)。DDM-QT1-PLL采用αβDSC2与dqDSC4级联MAF的环外滤波和环内滤波结构，消除电网电压直流偏置、不平衡及谐波分量的同时，可有效提高PLL系统的响应速度和稳定性。针对频率偏移时，αβDSC2引起的相位误差，设计一种前馈通道以补偿误差。仿真结果表明DDM-QT1-PLL具有快速的响应速度和良好的干扰抑制能力，并能够在非额定频率的直流偏置下，实现检测频率和相位的零稳态误差。

摘要:针对电网三相不平衡条件下三相四线制配电系统产生负序以及零序电流的问题，选择电容分裂式变换器为研究对象，提出一种模型预测电流控制策略。首先，通过坐标变换构建ab0坐标下逆变器输出电流的预测模型。其次，基于瞬时无功理论的参考补偿分量检测方法直接计算出零序参考电流。最后，利用价值函数对逆变器输出的不同电压矢量进行评估，选择使价值函数值最小的最优电压矢量并应用于下一采样周期，实现目标电流补偿。所提出的控制策略能够有效降低电网三相不平衡度，补偿三相负载不平衡产生的零序电流，提高了电网电能质量及系统运行性能。仿真与实验结果表明所提出的控制策略在电网不平衡条件下的有效性。

摘要:电弧光保护装置已在变电站得到应用和验证，但目前对已施工完毕的电弧光保护装置的功能和性能缺乏测试设备进行定量检验。为了检测已安装的电弧光保护装置的性能，通过相关研究，设计了便携式电弧光保护测试仪。该设备主要包括主控模块、逆变模块、光源发生器、开关量检测模块、上位机软件等。测试仪可以实现输出定量的弧光强度和电流幅值，并对保护装置动作时间进行精确计时。通过各方面功能测试，其测试过程和结果显示，便携式电弧光保护测试仪满足相关标准对弧光保护装置主要技术性能的检定要求。

摘要:针对常规变电站在运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警等方面不规范的问题，开发智能变电站自动化设备(Smart Substation Automation Equipment，SSAE)透明运维系统。首先将智能变电站运维系统划分为现场运维和远程运维以适应不同场景，并基于信息模式，细化设备一体化运维细节。对变电站监控系统配置规范化、自动化设备和运行参数网络化统一配置运维。研制一体化运维工具，在广域运维主站新增透明运维功能模块，实现交换机、测控装置和版本一体化管控运维。

摘要:大规模风电的接入对电力系统稳定性带来了巨大挑战。双馈感应发电机(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG)受风速强随机、建模不确定性的影响，经典比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative, PID)控制难以获得令人满意的控制效果。提出了一种新型鲁棒无源控制(Robust Passive Control, RPC)以提高接入DFIG的电力系统稳定性。首先将发电机非线性、参数不确定性、未建模动态和风速随机性等效聚合为一个扰动，并由非线性扩展状态观测器(Extended State Observer, ESO)进行实时快速估计。随后，通过RPC对扰动估计进行在线完全补偿。同时，通过输出反馈对闭环系统能量进行重塑，从而注入较大的系统阻尼来改善DFIG在电力系统各种运行条件下的控制性能与暂态响应特性。最后，基于阶跃风速、机端电压跌落、区域间振荡以及发电机参数不确定性四个算例进行了仿真研究。仿真结果验证了RPC在各种工况下的有效性和鲁棒性。

摘要:针对柔性直流输电联接变三重化保护方案及提高整组动作时间的要求，研究了联接变保护设计、三取二装置设计。为了提高三取二装置的可靠性，装置采用双CPU“与”出口方式，杜绝单一器件或者单一回路的损坏引起的误动。与常规保护相比，三重化保护系统中增加了“三取二”装置，引起了保护整组动作时间变慢。为了提高保护的整组动作时间，采用了联接变差动保护综合优化技术、三取二装置GOOSE组播过滤、网络风暴功能与GOOSE 的接收、逻辑运算并行处理技术、启动继电器与出口继电器异步启动技术。基于上述设计，研制的联接变保护装置性能满足GB/T-14285 标准和柔性直流输电的要求。

摘要:目前变电站缺乏辅助设备监控系统三维建模方面研究，而且现有模型存在单个设备体积过大，难以展现设备状态、功能和运动动作等问题。探索构建了一种适用于变电站辅助设备运维管理的三维模型，包括建模方法、建模流程以及三维模型与辅控子系统之间的映射关系。在此基础上定义三维模型库和三维插件之间的接口和数据交互，开发出基于插件动态载入技术的三维控件，实现三维控件与辅控主机的接口，将设备状态信息及检测数据在三维模型上实时展现出来。并与辅助设备监控系统故障报警进行智能联动，为变电站运维人员提供了直观形象、交互友好的监控人机界面。