摘要:针对工业园区低碳转型中二氧化碳难以资源化利用的问题，提出一种基于主从博弈的电 - 热协同优化调度模型。该模型创新性地将甲烷化与尿素合成工艺融入综合能源系统，构建完整的 “电 - 氢 - 氨 - 甲烷 / 尿素” 碳循环路径，以实现二氧化碳的资源化转化。在该框架下，综合能源系统运营商作为领导者，制定分时电价与热价策略。负荷聚合商与能源供应商作为跟随者，协同调度热电联产、电转氨、碳捕集、甲烷化及尿素合成等多类设备，以响应价格信号并最大化各自收益。模型综合考虑多元能源流与碳物质流的平衡，引入阶梯式碳交易机制与需求响应策略，并采用贝叶斯优化 - 混合整数线性规划 (Bayesian optimization-mixed-integer linear programming, BO-MILP) 算法进行求解。基于扩展的电 - 气网络系统的案例分析表明，与传统调度模型相比，所提模型不仅能够有效协调园区内多主体利益，还可通过碳资源化途径将二氧化碳转化为高附加值产品，在显著降低碳排放的同时，有效提升整体经济效益。

摘要:针对虚拟同步发电机 (virtual synchronous generator, VSG) 在孤岛微电网中存在的频率稳态误差及动态响应滞后问题，提出一种基于二重前馈线性自抗扰控制的构网型稳频策略。首先，设计含前馈环节的线性扩张状态观测器 (linear extended state observer, LESO) 及线性状态误差反馈 (linear state error feedback, LSEF) 控制律，实现对系统扰动的精确估计与补偿。然后，利用频域分析方法研究控制参数对系统稳定性的影响，给出关键参数的整定依据，并对前馈特性及抗扰性能进行理论分析，验证所提策略的有效性。最后，搭建数字仿真模型及半物理硬件在环实验平台进行测试，对不同控制策略在不同扰动下的系统频率进行对比分析。结果表明，该控制策略能够有效增强孤岛微电网的频率稳定性。

摘要:精准高效的电力负荷预测是电力系统优化调度的关键支撑。针对电力负荷序列的多周期性和非平稳特性，提出一种基于短时傅里叶变换 (short-time Fourier transform, STFT) 和时频注意力机制的短期电力负荷预测方法。首先，通过序列分解解耦电力负荷数据中的季节分量和趋势分量，以消除非平稳性带来的干扰。然后，利用 STFT 时频增强模块挖掘季节分量的潜在时频特征，再借助 STFT 时频注意力模块提取时间和频率维度的关键特征，捕捉序列的局部波动与全局周期模式，实现季节分量预测。同时，采用可逆实例归一化与多层感知机预测趋势分量。最后，将各分量的预测结果融合得到最终的负荷预测值。基于美国和澳大利亚的 4 个公开负荷数据集的实验，表明所提模型对未来 8 h 及 48 h 负荷的预测决定系数分别达到 0.893 和 0.539，充分验证了该模型的预测性能与泛化能力。

摘要:针对传统绝缘寿命预测方法缺乏考虑多退化参量间耦合关联信息导致预测精度不足的问题，为充分挖掘参量间耦合关联信息对油纸绝缘退化特性的刻画能力，提出一种基于三维 C-vine Copula 函数的变压器油纸绝缘剩余寿命预测方法。首先，构建基于非线性 Wiener 过程的单参量油纸绝缘退化模型，描述油纸绝缘退化行为的不确定性和非线性特征。然后，基于三维 C-vine Copula 函数结构构建油纸绝缘的三参量联合概率分布模型，挖掘多参量耦合关联信息中隐匿的退化特征，对退化轨迹进行精确刻画。最后，采用马尔可夫链蒙特卡洛 - 吉布斯 (Markov chain Monte Carlo-Gibbs, MCMC-Gibbs) 抽样算法估计模型中的未知参数，实现变压器油纸绝缘的剩余寿命预测。选取糠醛、甲醇和 5 - 羟甲基糠醛作为绝缘退化参量，分别估计参量间各自独立与三参量相互耦合条件下的可靠度，并对比剩余寿命预测结果。结果表明所提方法能更准确地预测油纸绝缘的剩余寿命。

摘要:非对称级联 H 桥逆变器在采用混合载波层叠或混合载波移相时，无法兼顾完善谐波特性和解决功率失衡问题。为此，针对一类输入侧电压比为 1:1:…:1:k:k:…:k 的非对称级联 H 桥逆变器，提出一种可推广的改进型混合倍频调制与功率均衡控制方案。该调制方案通过对低压 H 桥三角载波的空间位置重新排列同时结合移相技术，使得低压 H 桥的输出功率实现均衡。基于电平旋转移位动态控制高压 H 桥的输出电压波形，使得在单个高压 H 桥的情况下各个单元间的功率实现均衡，在多个高压 H 桥的情况下同电压单元间的功率实现均衡。所提调制方案不仅倍频了逆变器平均等效开关频率，而且在避免功率倒灌的基础上使其具备功率均衡的能力。同时对于此类拓扑扩展 H 桥单元，也给出统一的通用调制模型。仿真和实验结果证明所提新方案的准确性、可行性与普适推广性。

摘要:针对金属氧化物避雷器 (metal oxide arrester, MOA) 故障诊断中单一模态特征表达不足、双流融合模型计算复杂度较高的问题，提出一种基于多头自注意力 (multi-head self attention, MHSA) 机制的时 - 空域特征融合诊断方法。首先，采集 4 类运行状态下的局部放电 (partial discharge, PD) 信号，采用汉明窗分段构建时序样本。随后，利用对称点模式 (symmetrized dot pattern, SDP) 变换将信号映射为二维图像。方法上，采用双向门控循环网络 (bidirectional gated recurrent unit, Bi-GRU) 提取 PD 信号时序特征，EfficientNet-B0 提取 SDP 图像空间特征。再利用 MHSA 实现动态加权融合。最后，通过 Softmax 分类器完成故障识别。实验结果表明，该方法在测试集上的诊断准确率为 98.79%，平均损失值为 0.0126，浮点运算次数 (floating point operations, FLOPs) 为 623 M。与单一时序、空间特征和简单拼接融合模型相比，准确率分别提高约 7.22%、6.08% 和 2.36%。特征贡献权重分析结果显示，时序特征和空间特征贡献权重分别为 38.12% 和 61.87%，表明二者在故障诊断中具有互补作用。

摘要:针对同步发电机定子接地故障的精确定位问题，提出一种基于三次谐波以及网孔电流法的故障定位方法。通过建立包含分布电容和接地变压器阻抗的三次谐波等效电路模型，推导了中性点及机端三次谐波电压与故障位置、过渡电阻间的数学关系，并基于网孔电流法构建了故障特征方程组。考虑电压相位随故障位置的非线性变化，构造以测量电压与计算电压偏差最小化为目标、含精确系数的定位函数，并采用粒子群优化算法进行全局寻优。经 PSCAD 仿真验证，所建模型具有较高准确性。该方法在多种故障场景、不同负载及不对称运行工况下均能保持高定位精度，且适用于不同机组参数。无需额外传感器，仅利用常规三次谐波电压即可实现全绕组范围精确定位，为发电机定子接地故障快速检修提供有效技术手段。

摘要:传统的配电网规划方法往往未能充分考虑高比例分布式光伏并网与电动汽车规模化接入所引发的承载能力受限问题，导致在实际运行中出现电能质量下降、电压越限风险加剧及网损增加等问题。为此，提出一种考虑承载能力影响的多目标分层配电网规划方法。首先，基于 k-means 聚类方法选取能够表征全年波动特征的配电网负荷与光伏出力典型日曲线，并采用蒙特卡洛模拟方法生成电动汽车充电负荷。然后，构建考虑承载能力的配电网多目标分层规划模型。上层规划模型以总投资成本最小化和配电网承载能力评分为最大化目标，确定分布式光伏与储能系统的容量配置方案；下层运行优化模型以典型日运行成本最小化为目标，实现配电网调度优化。最后，通过算例验证所提模型的可行性与方法的有效性，并定量分析高渗透率分布式光伏接入和大规模电动汽车接入对配电网承载能力的影响规律。

摘要:针对新型电力系统建设过程中传统负荷建模方法存在模型精度不足、泛化能力弱的问题，提出一种基于双层优化迭代模数并联双驱的电力系统负荷建模方法，通过物理模型与数据驱动模型的协同建模，突破单一建模方法的局限性。首先，基于负荷电流初始分解策略对总电流进行初始分解。其次，将电力系统负荷模型等效为两条支路并联结构，分别采用物理模型与数据驱动模型对支路进行建模。再通过双层优化迭代模型对输入电流及输出功率分配进行动态调整，实现两类模型的相互校正与协同优化，从而共同构建一个完整的负荷模型。最后，基于云南某电站实测 PMU 数据开展仿真验证。结果表明，该方法相较传统方法具有更高的建模精度与更强的泛化能力。

摘要:氢能产业园 (hydrogen industrial park, HIP) 作为氢能发展核心载体，其能源消费面临多主体协调困难与碳减排压力大等挑战。为此，提出了一种基于价格 - 需求 - 能源枢纽 (energy hub, EH) 协同的多 HIP 混合博弈运行策略。首先，构建了基于能源价格和 EH 运行的能源聚合商 (energy aggregator, EA) 经济运行模型及基于需求响应的用户成本模型，以描述多主体、多维耦合关系。然后，提出了基于主从博弈的单一 HIP 价格 - EH 运行 - 需求响应协同优化策略，实现能源供需双方的多维度协同。进一步提出基于合作博弈的多 EA 协同运行策略。最后，通过耦合氢交易 - EH 运行下的分布式联合优化，实现多 HIP 在多主体、多层次结构下的协同优化运行，同时保护各主体隐私。算例结果表明，相比于基准场景，所提方法下多 HIP 的用户用能成本下降了 10.7%，HIP 净收益提高了 58.8%，CO2 消纳量也增加了 54.9%。

摘要:随着分布式电源、储能设备、应急电动汽车 (emergency electric vehicle, EEV) 以及可调负荷等源荷储资源的广泛接入，分布式电源出力、储能充放电功率和负荷需求受天气、用户行为等多种因素驱动，呈现显著的时变特征，传统静态孤岛划分策略难以适应长时间故障持续过程中的动态恢复需求。针对这一问题，提出一种基于启发式背包算法的时变性孤岛划分方法。建立考虑源荷储动态特性的时变性孤岛划分模型，对各类分布式电源、储能设备、应急电动汽车及可调负荷的时变特性进行统一建模。引入背包问题的优化思想，构建相关负荷指标，并结合启发式规则对不同故障场景下的负荷指标进行修正，将时变性孤岛划分问题转化为依赖背包问题的启发式优化模型。以 IEEE69 节点系统为例，分别考虑不同故障发生时间，不同故障持续时间以及不同孤岛划分方法开展对比分析。仿真结果表明，所提孤岛划分方法在复杂时变工况下具有较好的合理性和结果稳定性，可有效提升配电网故障后的供电恢复能力。

摘要:随着新能源并网比例提高，电力系统惯量降低，频率安全风险加剧。针对仅受环境扰动的稳态工况下系统惯量在线评估问题，提出基于自适应梯度下降 (adaptive gradient descent, AdaGrad) 辨识的惯量评估方法。首先，建立环境扰动下的系统惯量特性模型并论证在线评估的可行性。其次，将转子运动方程作为物理约束嵌入 AdaGrad 损失函数，利用时间窗口内采集的功率与频率实测数据，通过算法自适应调整学习率并迭代寻优，收敛时的待估参数即为系统惯量。再次，对含新能源发电的改进 IEEE39 节点系统进行算例分析。结果表明，该方法可在环境扰动测量下准确评估系统的惯量水平。最后，在云南电网工程实践中验证了所提方法的可靠性和实用性。相比自回归滑动平均模型 (auto-regressive moving average with exogenous input, ARMAX) 等传统数据驱动算法，所提方法因融合物理机制，显著提升了模型的可解释性与评估精度，并有效克服了人工调参导致的数值失稳问题。

摘要:传统基于两状态模型的系统可靠性分析方法得到的数字化电网继电保护系统可靠性指标过于乐观，不能反映继电保护系统的可靠性特点和现状。为此，提出了一种数字化电网继电保护系统 Markov 模型分析方法。首先，分析了继电保护二次设备的两状态 Markov 模型和可靠性状态，由此提出了继电保护二次设备五状态 Markov 模型。然后，提出了基于该五状态模型的单套保护系统 Markov 模型建模方法，并给出了建模实例。该方法计及继电保护的高可靠性特点，忽略二重及以上的继电保护二次设备失效。最后，算例分析表明隐性失效和定期检修是造成继电保护二次设备及系统不可用的主要原因，求解单套保护系统 Markov 模型得到的误动频率与电网统计数据较为相符。所提五状态 Markov 模型和单套保护系统 Markov 模型建模方法可以反映数字化电网继电保护系统的可靠性特点。

摘要:随着数字孪生在变电运维领域的深入应用，构建一套适用且全面的成熟度评价体系成为精准掌握系统进化程度的关键。然而，现有研究多集中于智能制造与智慧城市等领域，难以满足变电运维在复杂性、高可靠性及安全性方面的需求，且相关评价体系在系统性与量化方法方面存在不足。为此，考虑变电站智慧运维数字孪生系统成熟度进化特性，首先，定义 L1—L6 成熟度等级并采用非均等分数区间刻画不同阶段进化难度。其次，构建了涵盖功能、性能、交互、扩展、迁移与安全 6 大维度，并细化形成 32 项要素、120 指标的多层级评价体系。最后，提出了融合模糊层次分析法、改进熵权法、加权几何平均法并引入自适应 λ 调节机制的动态权重评价模型。工程案例表明，所提评价体系及方法能够有效识别系统能力短板并指导优化迭代。其中自动化设备运维孪生系统在引入知识图谱推理诊断模块后，典型故障诊断平均准确率由 85.7% 提升至 93.7%，为变电站智慧运维数字孪生系统持续优化提供了参考依据。

摘要:针对基于频域介电谱 (frequency-domain dielectric spectroscopy, FDS) 特征量难以准确构建变压器油纸绝缘扩展德拜等效电路模型的问题，提出一种基于一次微分解谱法的等效电路建模新方法。首先，对复电容实部进行数学分析，构造具备可微分解谱特性的极化实部频域一次微分谱线。然后，通过分析该微分谱线及其子谱线特征，利用子谱线峰值点坐标辨识极化支路参数。最后，基于辨识参数重构复电容实部谱线，并与实测谱线进行对比验证。结果表明，极化支路参数辨识值与原始值的平均误差为 1.99%，等效电路重构谱线与实测谱线的拟合度达 98.95%。该方法为基于频域介电谱的油纸绝缘等效电路建模提供了新途径。

摘要:针对传统虚拟同步机 (virtual synchronous generator, VSG) 并网系统在有功指令和电网频率阶跃扰动下存在有功与输出频率 (简称 “功频”) 动态振荡，以及现有分数阶 VSG (fractional-order VSG, FOVSG) 并网系统面临易引发输出频率超调与参数调节自由度受限的问题，提出一种基于有功分数阶前馈的 FOVSG (active fractional feedforward- FOVSG) 并网功频响应优化策略。首先，将有功分数阶低通滤波环节前馈至 FOVSG 并网有功闭环控制回路，构成 AFF-FOVSG。然后，建立 AFF-FOVSG 并网系统的功频小信号模型，基于该小信号模型详细给出前馈补偿参数与分数阶低通滤波参数的整定方法。最后，搭建 100 kV・A FOVSG 并网系统的 MATLAB 软件仿真平台和硬件实验平台。仿真和实验对比结果验证了所提出的 AFF-FOVSG 策略能够有效解决 FOVSG 输出频率超调的缺陷，同时消除了 VSG 工频振荡现象。