网络首发 |《电工技术学报》2025年7月6日更新

《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。

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作者：丁正凯, 颜剑峰, 王蓓蓓

摘要：随着新型电力系统的数字化转型,电力数据资产已成为电力系统执行决策的核心因素,其价值已经得到广泛认可。然而,如何对电力数据资产价值进行有效评估成为学术界面临的重大挑战。现少有全面的方法来评估电力数据价值,而且由于数据资产本身的复杂性以及其在特定应用场景下的依赖性,具体应用哪种方法难以达成共识,以上使得数据难以充分释放其价值为电力系统服务。本文首先构建了电力数据资产价值化评估的研究框架,从电力数据价值化全流程以及关键问题着手,综述了现有估值方法以及数据估值在电力系统中的应用现状;最后,展望了数据价值挖掘以及评估在未来电力系统中的潜在应用并讨论了可能存在的问题与不足,为电力数据资产价值化研究与应用提供参考,以期促进能源领域数据的高效利用与流通。

作者：高晨景, 陈武晖, 张庚午, 焦美睿

摘要：海上风电低频外送系统是中远海风电送出场景下具有潜力的方案。但是我国仅有一处海上风电低频送出工程,缺乏实际运行经验,研究成果也较少,尚未系统性识别其故障穿越所面临的问题。本文对工频/低频侧对称与不对称故障特性分析,揭示了低频输电系统故障穿越需要解决的问题,为后续保护与控制策略设计提供参考。除已发现的工频侧对称故障下功率冗余引发桥臂过压,工频侧在不对称故障下存在功率冗余、桥臂电容电压不均衡问题且负序分量影响控制性能等问题外,本文还研究了故障穿越所面临的新问题：换流器阀侧在不对称故障下,零序电压会泄露到对侧;低频侧对称故障下,故障穿越期间模块化多电平矩阵变换器（M3C）存在功率反转、恢复期间低频系统存在过电压问题,但穿越期间M3C电容不存在过压问题;低频故障期间电压-频率控制切换为矢量控制,低频有功与无功功率存在耦合问题;低频侧不对称故障下,故障期间存在桥臂电容电压不均衡、非故障相过压问题,以及低频侧与风电场网侧同时采取负序抑制为零的策略可能导致的过压问题。上述这些新问题在以往柔性低频输电故障穿越研究尚未涉及,是M3C实际运行和未来理论研究亟需解决的问题。

作者：郑涛, 于佳旭, 眭程曦, 申由

摘要：对称型双芯移相变压器（简称“移相变”）作为一种潮流调控装置,通过改变其接入后线路两侧电压与电流的相位来改变线路潮流分布。其由串联变压器和励磁变压器两部分构成,常规本体保护由多个差动继电器构成,所需电流互感器（CT）数量多且连接关系复杂。为解决该问题,本文在分析移相变本体不同部分电磁耦合关系的基础上,提出了一种基于CT精简配置的移相变新型本体保护方案。该方案将电平衡差动保护与磁平衡差动保护进行综合,仅需在移相变三相的输入端与输出端以及某一相串联变压器二次侧配置CT,通过4个差动继电器即可反映移相变所有内部故障。进一步,可通过4个差动继电器的动作组态实现故障定位。最后,在PSCAD/EMTDC上构建了仿真模型,通过大量仿真实验验证了本文所提方案的可行性和有效性。

作者：陈鹏伟, 李昊键, 陈杰, 刘宗烨, 徐云飞

摘要：基于M3C的低频输电方式在远海风电送出场景中拥有巨大潜力,而M3C作为电压源型换流器,在电流矢量控制下高频段存在负阻特性,易引发高频振荡。为明确海上风电低频送出系统潜在的高频振荡现象及机理,首先建立了M3C四端口导纳模型,并在保持端口自导纳特性的约束下,给出了基于平均曼哈顿距离描述的降阶处理过程。其次,结合风电场单机等值和M3C四端口降阶导纳模型,通过阻抗集成分析了海上风电低频送出系统低频海缆长度、M3C桥臂电感、控制延时等关键参数对高频振荡特性的影响,并提出了基于虚拟阻感支路的附加控制策略与考虑风电场阻抗宽范围分布的参数设计方法。最后,结合MATLAB/Simulink时域仿真和控制硬件在环实验,验证了导纳建模、高频振荡机理分析的有效性及附加控制策略设计的鲁棒性。

作者：王开艳, 祝恒涛, 贾嵘, 明波, 党建

摘要：为了应对风光荷一体化功率预测的多重不确定性,规避其强随机性给系统带来的潜在调度运行风险,本文提出一种基于预训练的大语言模型（pre-trained large language model,PLLM）赋能场景规划和双层嵌套优化的风-光-水-火-蓄互补调度模型。首先利用PLLM的语言理解与生成能力进行风光荷一体化预测,同时构建PLLM融合的K-平均聚类算法,辅助生成满足生产模拟需求的运行场景。然后以生成的场景为基础提出一种双层嵌套的多能互补优化方法,上层以源荷波动平滑因子最小为目标优化输出功率;下层以系统运行成本和CO2排放量最小为目标优化机组组合。最后,通过数据集的测试结果和不同场景下不同模型的对比验证方法的有效性。仿真结果表明,基于PLLM的预测方法更适用于多变环境和复杂数据模式的处理,有助于提高调度方案的精准度。通过资源合理配置和双层嵌套策略的协同优化使系统在保证安全稳定性的基础上提供充足的灵活调节裕度。抽水蓄能参与后系统运行成本和CO2排放量的均值分别降低了1.06%和1.24%。

作者：贾焦心, 李豪迈, 邵晨, 颜湘武, 吴鸣, 张波

摘要：目前,主流的电力电子式柔性互联技术备受关注,然而经济性、可靠性不足的因素制约了其在点多面广配电网中的推广应用。电磁式柔性互联技术具有成本低、抗冲击能力好和无谐波的优势,为配电网柔性互联提供了另一种有效的解决方案。本文系统综述了三种主流的电磁式柔性互联装置,包括旋转潮流控制器（RPFC）,“Sen”变压器（ST）和移相变压器（PST）。首先,介绍了这三种装置的技术发展沿革;随后,对三者的本体拓扑及其衍生拓扑进行介绍,包括三者补偿电压的形成以及调节潮流的基本原理,总结了三种装置的控制策略以及在配电网中的应用场景;最后,总结了三种装置的联系与共同点、发展瓶颈以及可改进的方向,并尝试展望了其未来技术发展趋势。

作者：张超, 文云峰, 黎婧娴, 廖帮昆, 孙铭锐

摘要：风电随风资源的起伏致使其在不同场景下对系统的频率支撑能力有所差异,而风电的频率支撑能力、控制策略及控制参数的不匹配将严重影响系统频率的动态响应。为提升风电参与频率支撑时的稳定性与持续性,本文提出一种考虑转速平滑恢复的风机频率支撑控制策略,使风机在系统频率到达最低点之后自适应减小有功输出使其进入转速恢复状态,同时根据转速恢复情况自适应减小频率支撑控制参数,抑制了转速恢复对系统频率的不利影响。再依据风机参与频率支撑期间的运行点偏移求得不同转速下风机的最小动能损耗,进而求出风机的最大频率支撑能量;然后推导出了计及同步机与风电参与频率支撑的系统频率动态响应模型的时域表达式,统一了不同阻尼比下的频率极值点计算式;随后,基于系统频率安全约束与风机频率支撑能量约束,建立了分别以风机频率支撑量和风机偏移量最小为目标的优化模型,实现了故障场景下各风电场控制参数的整定。最后通过IEEE 30节点系统和实际电网的仿真算例验证了所提方法的有效性。

作者：安军, 李可心, 周毅博, 汤伟, 石岩

摘要：传统火电调频无法快速跟踪响应新能源出力频繁变化导致的频率波动,从而造成频率越死区现象频发,一次调频设备需要频繁启动,系统的一次调频能力面临严峻挑战。为此,提出一种面向抑制频率波动的新型电力系统调频能力需求评估方法。首先,对比了新型电力系统相较于传统系统在频率越限事件中的差异性特征,构建了覆盖“功率-能量-时间-速度”的多维度调频能力需求指标体系。其次,基于实测的日频率波动曲线,提取了越限频率的“幅值-能积-时间-频次”等多维特征。然后,计及不同调节特性,建立了频率波动指标与调频能力需求之间的数学模型,实现了仅由频率的波动曲线定量评估出系统的日调频能力需求。最后,基于频率的实测数据及波形,量化了系统现有调频能力的缺口,提取了不同时间尺度与调频能力需求之间的关系,揭示了不同调节特性对调频能力需求的影响,为调频资源配置提供指导。

作者：马燕峰, 韩珊珊, 王子建, 李然, 赵书强

摘要：电力系统呈现高比例新能源和电力电子设备的发展趋势,大容量远距离的风电外送结构给电网带来了振荡风险。针对直驱风电场(Direct-Drive Wind Forms, DDWFs)经柔性直流输电(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current, VSC-HVDC)外送系统存在的振荡问题,其内部环节间交互作用对系统稳定特性的影响尚未明确。本文首先建立互联系统的小信号模型,通过参与因子确定各模态的主导模块及引发振荡的关键因素。在此基础上,建立考虑带宽约束条件的阻抗模型,解析系统间交互作用产生振荡的机理。最后采用开环传递函数因子分解法将阻抗模型转化为控制器因子相乘的形式,推导出可以显式表述控制环节交互作用本质的系统阻抗解析表达式,进而揭示风机锁相环、各控制环节与柔直控制间的交互作用对次同步及中频振荡的失稳机理;同时分析有功功率以及主电路参数对控制环节交互作用的影响效果,并利用PSCAD/EMTDC仿真验证阻抗模型及机理分析的正确性。

作者：陈艳波, 田昊欣, 强涂奔, 张智

摘要：随着大规模分布式光伏和电动汽车的接入,有源配电网面临的电压越限、网损增加及三相不平衡等多重运行挑战日益凸显。传统数学规划方法因计算复杂度高难以支持在线决策,而深度强化学习算法在多时间尺度主动管理设备调节方面存在局限性。为此,提出一种内嵌数据驱动的三相不平衡有源配电网“日前-日内”两阶段动态最优潮流调度方法,通过结合物理机理建模与数据驱动学习的优势,实现对多类型调节资源的精细化协调控制。首先,综合考虑主动管理与需求响应约束,以调压降损为目标,建立了三相不平衡有源配电网动态最优潮流模型。其次,在日前调度的小时级长时间尺度下,通过采用lift-and-project松弛方式的混合整数二阶锥规划,确定慢速离散调节设备的档位;在日内调度的分钟级短时间尺度下,将动态最优潮流问题转换为马尔可夫决策过程,提出基于专家知识和层次化奖励重塑机制的改进近端策略优化算法,对快速连续调节设备进行在线调控。最后,以IEEE 33节点与123节点三相辐射状配电网为算例进行仿真分析,结果验证了所提方法的有效性和优越性。

作者：王鹏飞, 陈家伟, 罗超, 顾浩瀚, 蔡海青

摘要：新能源并网逆变器接入弱电网时易在大扰动下同步失稳,易致新能源系统脱网,影响电力系统的安全稳定运行。本文针对跟网型并网逆变器在大扰动下的同步稳定性问题,构建了考虑锁相环动态和电网阻抗的跟网逆变器降阶模型,在所建模型基础上结合相平面法研究了电网电压暂降时跟网逆变器的同步失稳问题,发现锁相环在暂态过程中具有负阻尼效应,是导致逆变器同步失稳的主导因素。基于此,提出了一种改进锁相方法,通过在传统锁相环结构中引入频率偏差反馈,提升了锁相环的等效转动惯量和阻尼系数,增强了逆变器在大扰动下的同步稳定性。搭建了2MW并网逆变器仿真模型和硬件在环实验平台,结果验证了所提方法的有效性。

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