摘要:光伏直流升压汇集场站中，光伏列阵经DC/DC升压后汇集，再由DC/AC换流站逆变后接入交流电网。对于多个光伏直流升压场站并网系统，并网DC/AC换流站输出无功电流大小受自身容量与端口电压跌落程度影响，在协调机制不明确情况下，无功整定困难，靠近故障的场站存在脱网风险。为此，在分析各DC/AC换流站无功出力对端口电压影响的基础上，提出了光伏直流升压场站并网系统整体协同低电压穿越控制策略。进入低穿后，DC/AC换流站检测本地端口电压，立即向电网注入无功进行支撑；总控站利用通信获知各换流站的端口电压，进而协调各换流站的无功电流输出额度。同时，在分工况细化协调机制的基础上，对DC/AC换流站无功电流输出进行通用化整定。仿真结果表明，所提控制策略在交流电网发生故障时，能有效协调各DC/AC换流站进行无功补偿，提高系统整体低电压穿越能力。

摘要:传统模型预测控制存在计算量大及权重因子整定困难等问题，并且对于多端口模块化多电平交直流混合变换器(multi-port modular multilevel AC/DC hybrid converter, MP-M2ADHC)适用性不足。首先利用桥臂内电势等效原理分析了MP-M2ADHC的交直流耦合特性及内部功率平衡约束，并提出了分段变步长模型预测控制(piecewise variable step-size model predictive control, PVS-MPC)策略。通过多个寻优环节，在不同时间尺度下寻求最佳开关状态使得系统预测值与期望值的误差最小，实现了对多个控制目标单独控制。为满足预测模型精确离散化需求，进一步提出采用改进欧拉法对系统反馈值进行优化与校正，从而显著提高预测精度。最后，通过对变换器不同模式下功率双向传输的时域仿真，从输出电流跟踪、环流抑制及谐波含量等方面与传统模型预测控制进行对比，验证了所提控制策略与优化校正策略的可行性和有效性。

摘要:虚拟同步机是一种可以改善分布式能源并网兼容性的技术手段。目前有关虚拟同步机滑模控制的研究大多数仅针对于单机系统。由于单机系统无需考虑多机系统中出现的虚拟惯量等参数之间的耦合影响，这导致现有的滑模变结构控制策略不适用于多虚拟同步机系统，当功率波动时系统频率有可能产生振荡。针对上述问题，提出了多虚拟同步机虚拟惯量的整定判据，并基于整定判据提出多虚拟同步机系统的自适应滑模变结构控制策略，可以使系统中各台机组在扰动状态下输出稳定频率。通过自适应滑模变结构控制策略使得多虚拟同步机组在功率波动时输出稳定的频率，从而避免系统频率失稳。最后，通过搭建PSCAD仿真模型验证了理论分析的正确性及有效性，所提控制方法可提高多虚拟同步机系统的稳定性与鲁棒性。

摘要:针对主动配电网在源荷储协同下的不确定性优化问题，提出了基于仿射可调鲁棒优化的主动配电网运行策略。首先，考虑分布式光伏的可控模型、循环寿命折损的电池储能模型和ZIP负荷模型，构建了主动配电网优化运行模型。然后，采用椭球集合来描述分布式光伏出力的不确定性，并结合仿射策略形成优化模型中决策变量与分布式光伏出力不确定性变量之间的线性决策机制。最后，通过对偶变换将主动配电网鲁棒优化模型转化为一个确定性的混合整数二阶锥规划模型进行求解。在改进的IEEE33节点算例系统中对比验证了所提出的仿射可调鲁棒优化方法的有效性和优点。

摘要:高渗透率新能源接入系统后，保障系统具有充足的在线惯量是维持系统频率安全稳定的关键，同时建立惯性辅助服务市场是解决该问题的有效手段。因此，将同步惯性响应纳入有偿服务，搭建考虑系统最低同步惯量需求约束的定价出清模型，并提出离散变量松弛化的方法，将出清模型转化为凸优化问题。然后，基于边际成本定价法和拉格朗日对偶原理，以最低同步惯量需求约束对应的影子价格来评估其经济价值，为惯性服务定价。最后，以改进的IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统为例，对同步惯量影子价格的存在机理、数值影响因素以及同步机组收益进行分析讨论。结果表明，含高比例新能源系统具有建设惯性辅助服务市场的必要性和迫切性。所提方法和仿真结论为惯性服务市场化提供了参考性意见。

摘要:针对配电网因结构复杂、分支众多而难以实现准确故障定位的问题，提出了一种基于子系统划分和注入电流比的配电网故障定位方法。首先，根据末端节点数将配电网划分成若干相互独立的子系统，并在任意子系统内计算首末端节点的等效虚拟注入电流，继而可得故障点的注入电流。然后，假设将该电流在各子系统的不同节点分别注入，根据末端节点电压计算值与实测值的误差大小确定故障子系统。最后，在故障子系统内，利用首末端节点注入电流比与真实故障点的位置关系进行故障定位。所提方法仅需在首末端节点配置微型同步相量测量单元，具有较好的经济性。经Matlab/Simulink仿真测试，所提方法不仅受故障类型、过渡电阻、故障位置、初相角的影响较小，而且对负荷变化和噪声不敏感。

摘要:三电平直接矩阵变换器(three-level direct matrix converter, TLDMC)因具有高功率密度、高效率、共模电压较小等特点，在电机驱动、分布式发电、可再生能源等领域受到广泛关注。但在电网电压不平衡工况下，TLDMC输入侧的电流畸变会影响功率因数和输出侧的电能质量，降低系统的可靠性。现有的TLDMC输入闭环控制策略不能兼顾高动态响应和强鲁棒性的要求。为此，提出适用于平衡和不平衡电网电压，且无需正负序分离的TLDMC反步滑模控制策略(back-stepping sliding-mode control, BS-SMC)。采用动态调制系数抑制不平衡工况下的有功功率2倍频波动，再通过消除Lyapunov导函数中的非线性项并引入滑模面作为虚拟误差来控制输入无功。经过理论和实验分析比较，结果表明所提方法相较于传统控制策略，响应速度和电能质量均得到提高。所提方法为矩阵变换器的输入控制策略提供了一种参考。

摘要:为了打破无线传感器网络的能量瓶颈，考虑无线充电效率对充电距离的敏感性，提出一种基于机器学习的自适应双模式设备协同调度的无线充电方案。首先，基于剩余能量、能耗以及充电效率来定义节点状态，提出一种计及节点状态的自适应阈值选择充电算法。然后设计改进式遗传算法，以最大化能量效用为目标为各节点选择合适的充电模式。此外，为进一步降低充电算法时间复杂度，利用基于支持向量机的机器学习方法学习上述充电模式切换机制，构建节点状态智能预测模型。仿真结果表明，所提算法可在保证较低充电时延的基础上，有效提升多无线充电设备的能量效用，增强传感网络的可持续性。

摘要:配电网故障停电事件会严重影响正常的社会经济生活。因此，迫切需要有效的配电网故障停电预测方法。采用人工智能方法分析配电网故障停电数据，发现存在配电网故障停电次数较少和引发配电网故障停电的原因分布不均等数据不平衡情况。为了及时、准确地预测配电网故障停电情况，从数据集质量和防止过拟合两方面入手改进故障停电预测模型。首先，设计了基于聚类的对抗神经网络来增强数据集质量。其次，构造了基于随机代价敏感卷积神经网络(RandomCost-CNN)的故障停电预测模型。RandomCost-CNN预测算法中采用有放回随机抽样思想设计了损失函数的随机选择策略，用以解决常规代价敏感过度拟合少数类(故障停电类)而使得大量多数类(正常类)被误报的问题，既保证少数类具有较好召回率与精确度，同时又提高了模型的泛化性能。实验证明所提方法能有效预测配电网故障停电事件发生概率，在配电网运维管理中能够发挥较好的预警作用。

摘要:低频输电技术兼具高压交流及高压直流输电技术的优势，具有良好的发展前景。但当系统发生不对称故障时，子换流器间电容电压均衡被破坏，影响低频输电系统的安全运行。鉴于此，提出了一种(modular multilevel matrix converter, M3C)不对称故障穿越控制策略。该方案既能在一定程度上限制短路电流，又能平衡子换流器间电容电压，有效提高M3C不对称故障穿越能力。首先介绍M3C的拓扑和工作原理，分析M3C不对称故障期间的运行特性。进而在dq坐标系下推导故障侧电压电流，计算M3C故障侧有功功率表达式并对其中的直流分量部分进行提取。通过将直流分量不均衡抑制为零的方式确定负序电流参考值，用以实现故障侧的负序控制。最后，搭建基于M3C的低频输电系统模型，通过仿真验证了所提方案的有效性和可行性。

摘要:支持向量机(support vector machine, SVM)用于变压器故障诊断时，其核函数参数g和c的最优值难以根据人工经验选取，故障诊断准确率较低；而秃鹰搜索算法(bald eagle search, BES)存在易陷入局部最优和收敛精度低的缺陷。针对以上问题，提出一种改进秃鹰搜索算法(Ct-GBES)优化SVM参数g和c的变压器故障诊断模型。采用tent混沌映射、自适应t-分布及动态选择、黄金正弦算法对BES的3个阶段进行改进和优化，以提高算法的收敛速度和搜索能力。通过与原始BES、布谷鸟算法(cuckoo search, CS)和萤火虫算法(firefly algorithm, FA)的寻优对比测试，验证了Ct-GBES算法的优越性。将Ct-GBES-SVM模型与SVM、FA-SVM、CS-SVM模型进行故障诊断实验对比，并与BES-SVM模型进行稳定性实验对比。结果表明，所提模型准确率更高、稳定性更好、运行时间更短，其故障诊断效果更好。

摘要:风电汇集区域建设储能电站可在保证整个区域一次调频能力的同时提高经济性。针对风电汇集区域建设储能电站提出一种基于运营策略的储能容量配置方法。储能电站采用独立运营机制，在保证区域一次调频容量的前提下参与电力市场交易，实现储能利用率、效益最大化。提出储能电站运营配置协同优化双层模型，外层以全生命周期投资回报率最大为目标进行储能配置，内层计及储能循环寿命以日运行期望利润最大为目标优化运营策略，内外层联合优化达到综合最优，从而得出储能配置结果。提出一种改进麻雀搜索算法提高收敛速度，对双层配置模型进行求解。通过算例验证了所提方法能够在确保区域具备一次调频能力的同时提高储能的经济性。

摘要:低压配电网线损异常的辨识一直以来都非常困难，分布式光伏大量接入配电网，改变了配电网的潮流分布，更加大了低压配电网线损异常的辨识难度。提出了一种针对分布式光伏接入台区线损异常的辨识方法。首先对分布式光伏接入台区开展光伏出力等因素与线损率的灰色关联度计算，找寻光伏相关因素与线损率关联性。其次根据关联性的强弱选择合适的指标进行k-means聚类，并依据聚类结果进行离群点检测，判断台区是否有线损异常的可能性。最后通过对离群点所在簇进行时间离散度分析，得出台区的异常系数，根据异常系数进行线损异常判断。通过对含分布式光伏的典型台区进行验证分析，结果表明：该方法能够有效辨识分布式光伏接入台区的线损是否异常。

摘要:孤岛微电网在运行过程中对其输出电压、频率控制有较高的实时性要求。考虑孤岛微电网运行过程中易受负载投切、通信拓扑切换等多种干扰的影响，提出了一种改进的考虑通信拓扑切换的微电网有限时间分布式二级控制方法，实现孤岛微电网输出电压、频率的有限时间调节控制。首先，在传统的有限时间控制算法中加入一项幂指数为1的跟踪误差控制项，构建孤岛微电网有限时间分布式一致性电压、频率控制算法，并且分别建立闭环随机系统模型。其次，通过Lyapunov稳定性判定方法验证所提方法的稳定性，并计算出有限时间上界表达式。最后，在Matlab/Simulink上通过仿真验证了所提控制方法的有效性。

摘要:负荷重分配(load redistribution, LR)攻击对线路的实时停运模型和最优负荷削减模型均会产生影响。现有研究忽略LR攻击对线路实时停运模型的影响，因此无法准确反映LR攻击下的电力系统运行风险。为此，分析了LR攻击原理，建立了考虑LR攻击对线路实时停运和系统最优负荷削减双重影响的运行可靠性模型。并提出了考虑LR攻击双重影响的电力系统运行可靠性评估方法。以IEEE14节点修改系统为例进行算例分析。算例结果表明：LR攻击对系统运行人员的调度行为会产生较大影响，LR攻击下运行人员非最优调度引起的负荷削减量与攻击资源数目有关；LR攻击可能导致部分线路的实时停运概率增加，从而使得系统实时运行可靠性降低。该研究能为信息物理融合电力系统的规划设计和调度运行提供参考。

摘要:低压电力线路的交流串联电弧故障易引发电气火灾，造成人身财产损失。根据故障的电流突变量幅值与电流变化量的电弧随机性特征，提出了基于电流邻波绝对差与随机性的电弧识别方法。该方法基于故障前后的电流突变量变化规律，以突变幅度作为故障启动判据。然后根据故障周期间电流变化量在不同负载种类、气隙间距下的电弧随机特征时域分布，构建了电弧故障存在性判据。最后通过一维卷积神经网络综合识别电弧故障。当故障支路负载功率占比20%时，所提方法使用未训练干路数据的平均检测准确率为90.97%，可有效检测串联电弧故障，具有较好的适应性。

摘要:针对变电站五防电脑钥匙在离线操作模式下存在的误操作和走空程隐患，以及操作人员误入带电间隔等风险，基于远距离无线电(long range radio, LoRa)通信技术和超宽带-载波相位差分(ultra wide band and real-time kinematic, UWB-RTK)定位技术，研发了一种融合定位系统的在线防误系统。智能电脑钥匙在倒闸操作前，通过LoRa通信链路实时请求防误主机校验逻辑规则，倒闸操作后向防误主机回传操作票验证执行结果。定位系统通过操作人员携带的一体化定位终端，采集人员位置信息并共享给防误主机。防误主机在执行操作票时，通过核对人员与被操作设备位置信息的匹配情况，解锁或闭锁电脑钥匙操作权限。测试结果表明，该系统实现了操作过程中设备、人员、操作各要素的在线监视和管控，可有效地降低倒闸操作的安全风险。