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《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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第二十八届中国科协年会
“能源关键基础设施的智能安全防护
(含网络与电磁安全)”专题
作者:江波;雷洪涛;刘亚杰;许寅;张涛
摘要:随着极端自然灾害的频发,电力系统的稳定运行面临前所未有的挑战。微电网作为智能电力终端系统,可通过自主运行和孤岛模式增强配电网韧性,但受限于能量处理能力,微电网难以应对大规模突发事件。互联微电网(NMGs)通过协调互联地理相近的多个微电网,克服了这一局限性,成为提升电网韧性的重要技术路径,并逐渐成为研究热点。为此,该文系统地综述了NMGs在韧性评估、调度与重构优化方面的研究进展。首先,介绍NMGs的定义及其韧性相关的内涵与特点;其次,分类梳理了NMGs的韧性评估指标及其改进方法;然后,总结NMGs的韧性调度与重构优化研究,包括建模分析、优化目标、约束条件及求解方法,分析不同优化方法的适用场景、优缺点及其未来研究重点;最后,从技术和对象层面展望了韧性背景下NMGs的发展方向。
作者:赵宇龙;刘春明;王颖
摘要:随着信息网络与物理网络耦合程度的不断加深,电力系统面临的协同攻击风险也日益凸显,传统的防御模型通常针对单一物理或网络攻击行为设计,在应对电力信息物理系统(CPPS)的协同攻击时往往难以达到预期的防御效果。针对上述问题,该文提出一种考虑信息物理耦合特性的防御资源分配方法。首先,构建融合电力网与信息网耦合特性的CPPS模型,描述系统在信息物理协同攻击下的动作响应。其次,考虑到攻防双方的信息不对称性,提出攻击资源不确定的三层防御资源优化模型。然后,提出“粗解-精解”两阶段嵌套列与约束生成(NC&CG)算法,在保持模型全局精度的前提下显著提升求解效率。最后,在IEEE RTS-79和IEEE 118节点系统上对该模型进行数值仿真。结果表明,所提方法能够改善传统防御模型对协同攻击引发的信息物理交互行为考虑不足的问题,提前部署防御资源可以有效地降低系统在不确定协同攻击中的预期损失。
作者:郭尚青;胡俊杰;李琳漪;张锦泽;方阮垚
摘要:一致性算法常用于基于虚拟同步发电机(VSG)的孤岛微电网系统分布式二次调频控制,但现有方法对变流器间的通信链路依赖性较强,在混合通信攻击作用下容易导致频率恢复性能退化,且难以兼顾VSG的动态特性和通信效率。为此,该文提出一种抵御混合通信攻击的分布式动态事件触发二次调频策略。首先,针对孤岛微电网的链路受扰设计分布式混合通信攻击表征模型和抵御算法,定量证明模型和算法在不同攻击作用下的收敛特性;其次,结合VSG一次调频特性,设计面向混合攻击的分布式一致性二次调频控制器,实现微电网频率无差恢复与功率精确分配;然后,设计基于分布式动态事件触发的通信与更新机制,缓解微电网稳态阶段的频繁触发问题,并采用Lyapunov方法证明所提二次调频策略在混合攻击下的渐近收敛性;最后,采用Matlab/ Simulink平台搭建包含6台VSG变流器并联运行的孤岛微电网系统算例进行仿真,结果表明,所提策略在分布式和全局混合攻击下均能实现频率恢复与功率分配。在相同负荷扰动和分布式混合攻击工况下,统计10次仿真中8 s内各分布式电源(DG)变流器的平均通信触发次数,相比固定通信周期为0.1 ms的传统周期触发机制,所提策略在频率控制性能基本一致的情况下使通信触发次数降低约99%;相比现有考虑VSG特性的静态事件触发机制,平均触发次数进一步降低了49.61%。在10~100 ms恒定通信时延和时变通信时延下,系统频率仍可恢复至额定值。
作者:裴青琦;陈逸诗;何智勇;刘清华;张森林
摘要:随着5G基站大量建设,如何在配电网调度中充分利用基站储能资源,发挥其调节能力是一项重要课题。然而,现有调度算法存在计算实时性欠佳、易受预测偏差影响等问题,为此,该文针对含5G基站配电网整体运行成本最小化的优化目标,提出了一种基于强化学习的实时调度框架,采用时间编码(T2V)和图卷积神经网络(GCN)对深度确定性策略梯度算法(DDPG)进行改进,构建了T2V-GCN-DDPG算法,可深入提取时间特征及节点间的关联特征,提高了算法的适应能力与决策能力。同时,在优化成本目标的过程中,为保证基站充放电功率满足基站储能的安全约束,设计了一种以最小化基站动作调整幅度为目标的二次规划安全约束模型,将充放电功率校正至安全域内,保证足额备用电量。最后,在IEEE 33和141节点配电网系统中进行验证,实验结果表明,所提算法可以在保障5G基站储能备用电量充足的条件下,给出更低成本的调度策略,提高了电网运行的安全性和经济性。
作者:杨平;王彪;彭宇圣;范信添;王威
摘要:针对脉冲负载供电系统在复杂动态工况下易产生宽频带传导电磁干扰(EMI)的问题,该文围绕脉冲负载供电系统传导EMI形成机理及电磁安全特性开展研究。首先,以移相全桥变换器为研究对象建立脉冲负载供电系统差模传导干扰分析模型,分析脉冲负载动态特性对输入侧传导EMI频谱的影响机理;其次,基于多时间尺度分析方法,研究脉冲负载低频动态特性与变换器高频开关谐波之间的耦合作用,实验结果表明,脉冲负载会对输入电流高频开关谐波产生调制作用;最后,分析脉冲负载工况下输入电流振荡、电磁环境风险以及极端脉冲条件下的电磁安全裕度问题。研究结果表明,脉冲负载动态变化会导致输入侧EMI频谱复杂程度增加,并进一步提高供电系统局部谐振及动态失稳风险。
作者:刘民周;窦青;杜宇翔;张家铭;谢彦召
摘要:高空电磁脉冲(HEMP)晚期分量可在油气管道中产生高幅值的地磁感应电流和管地电位,对管道及其端接设备的安全运行构成潜在威胁。该文针对晚期HEMP冲击波与浮升阶段感应地电场的时空分布,建立晚期HEMP作用下油气管网地磁感应的高效计算模型,评估晚期HEMP环境下管网感应电压和电流的峰值响应特征,定量分析管道长度、端接负载阻抗、空间走向、绝缘涂层破损状态及三维大地电性结构等因素对峰值响应的影响规律,并对比晚期HEMP不同阶段下管道耦合响应的分布特性。分析结果表明,随着管道长度的增加,感应电压与电流的峰值均逐渐上升并趋于饱和,其饱和值分别与管道的传播常数和单位长度串联阻抗值成反比关系,且电压峰值对应的饱和长度通常相对更短。在晚期HEMP的两个阶段,东西走向管道的峰值响应均显著高于南北走向管道,管网东西两端节点的感应电压水平相对更高。研究结果可为开展晚期HEMP作用下油气管网关键设备的易损性测试与评估提供参考。
作者:黄璞;韩正;彭丽莎;闻映红;黄松岭
摘要:核燃料组件作为核反应堆内的释热部件,是核电站第一道安全屏障,可以有效包容裂变产物,防止放射性物质外泄,保持燃料元件形状并提供结构强度。然而,由于包壳受到冷却剂的冲刷发生氧化反应,生成氧化膜,会严重影响燃料组件的结构强度和韧性,导致核燃料组件功能失效。为精确评估包壳异质膜结构状态,需对其壁厚和电磁特性等多个参数进行高精度测量。针对该问题,该文提出一种核燃料包壳管多层异质膜叠阵多频涡流检测方法。首先,设计由三个同轴线圈组成的叠阵涡流传感器,建立了包含包壳层和氧化膜层的双层介质解析模型,进而推导了叠阵涡流结构的线圈互感表达式;其次,提出核燃料包壳管异质膜多参数分步解耦反演方法,利用高频响应信号对氧化膜层厚度进行反演,同时结合低频响应与线圈阵列特征实现包壳基体厚度与电导率的解耦测量;最后,采用有限元数值仿真与实验对所提方法进行验证。结果表明,基于叠阵涡流趋肤效应,通过多频响应差异可以实现异质膜参数的准确估计,各参数的平均相对误差低于3.5%,证明了所提方法的可行性与准确性。
作者:祝丽花;张晓杰;段娜娜;杨庆新
摘要:为准确评估地磁感应电流(GIC)对油浸式变压器绝缘寿命的影响,该文建立了计及匝间绝缘薄层的电磁-热-层流多物理场耦合模型。数值计算分析了满载变压器在不同GIC水平下的铁心磁通密度分布及绕组损耗变化规律,进而得到绕组热点温度分布。基于Arrhenius热老化模型计算绝缘材料热老化加速因子及等效老化时间,定量分析了不同GIC侵入时长下的绝缘寿命损失程度。以三相220 kV电力变压器为例,计算结果表明,GIC侵入对绕组热点温度具有显著影响,热点温度随侵入时长增加而明显升高,在50A偏磁工况下绕组顶部热点温度达到了绝缘纸温升限值;与此同时,在极端工况下,年寿命损失百分数被推至危险水平,绝缘寿命损耗速率达到了基准老化速率的近2倍,绝缘老化积累相对无 GIC 工况增加了1.33倍,绝缘系统面临不可逆的加速劣化风险,变压器长期运行可靠性面临严峻挑战。研究结果可为变压器绝缘耐受提供重要依据。
作者:刘佳琪;吕思濛;袁欢;杨爱军;王小华
摘要:真空度在线检测一直是制约真空开关运行可靠性提升的关键技术问题。近年来,激光诱导击穿光谱(LIBS)技术因具有非接触、响应快等优点,为真空度检测提供了新的技术路径,但传统LIBS在低气压条件下面临特征谱线弱、检测灵敏度不足等问题。已有研究表明,金属纳米粒子能有效增强激光诱导等离子体信号,但不同贵金属纳米粒子在低气压环境下的增强差异及其检测适用性仍不明确。为此,该文系统地比较了金(Au)、银(Ag)纳米粒子在低气压条件下对LIBS信号的增强特性,重点分析了特征谱线、粒子浓度与粒径敏感性、辐射积分强度、等离子体图像及真空度表征能力的变化规律。结果表明,Au/Ag纳米粒子均可显著增强低气压下LIBS信号,但二者增强优势存在明显差异。Au在Cu特征谱线增强及真空度拟合表征方面表现更优,其基于特征峰平均强度建立的真空度响应关系拟合优度达到0.9744,在较低浓度和较小粒径条件下即可获得更强的特征谱线响应;Ag在其较优参数条件下则表现出更高的辐射积分强度和更强的整体等离子体发光能力,其拟合优度为0.941 9,且在较高浓度和较大粒径条件下增强效果更优。研究结果表明,Au更适用于以目标特征谱线增强和真空度表征精度为核心的检测策略,Ag更适用于以整体辐射增强和图像表征能力为特征的检测策略。该文结果可为真空开关在线真空度检测中纳米增强材料的选取提供参考。
作者:祁学豪;刘溪禹;宋宇波;唐旭升;姚启桂
摘要:针对远程有线多跳网络场景下物理层密钥协商面临的熵源获取困难与双端测量一致性问题,提出基于延时一致性测量的密钥协商机制。以网络层往返时延(RTT)一致性特征为候选熵源,通过互联网控制报文协议(ICMP)探测获取双端时延测量序列,并利用时延抖动的频域特征表征网络路径响应;结合累积分布函数(CDF)量化、Cascade信息协调与2-通用哈希隐私放大生成一致密钥。跨地区远程网络实验结果表明,初始密钥一致率平均达72.33%,经协调后最终一致率为100%,生成密钥材料通过美国国家标准与技术研究院(NIST)的随机性测试。网络层时延一致性可作为远程有线多跳网络无条件安全密钥生成的可行熵源。
作者:费稼轩;张涛;邵志鹏;仇慎健;顾显俊
摘要:随着电网数字化转型进程持续推进,电力业务系统中的数据交互呈现出跨系统、跨区域和跨主体的长链路流转特征。针对电力业务系统中敏感数据违规流转、用户越权访问和长期累计导出等非常规数据泄露行为难以准确识别的问题,提出一种内外生语义协同的电力数据非常规泄露风险识别方法。首先,将电力业务流量按时间片聚合并构成长时序窗口,生成描述访问频次、数据规模、接收方变化和累计导出量等行为特征的内生语义;其次,利用安全标识及关联日志构造包含数据分级、允许流转域、数据提供方、数据接收方和签名状态等信息的外生语义;然后,通过稀疏内外生语义融合、风险语义压缩和跨模态重构机制,建立实际流转行为与安全约束之间的细粒度关联;最后,依据重构误差和风险语义表示形成泄露风险评分。实验结果表明,所提方法在Aff-F、V-PR和V-ROC指标上分别达到92.65%、82.13%和83.70%,整体优于对比方法,能够弥补单纯流量特征缺乏安全语义的问题,为电力数据非常规泄露风险识别提供有效支撑。
电工理论
作者:闫孝姮;张维广;陈伟华;侯潇涵;王治仁
摘要:针对当前感应式磁声磁粒子浓度成像(MACT-MI)电磁激励系统电流幅值过大、产生梯度磁场均匀度差的问题,该文提出一种基于螺旋梯度线圈的改进梯度线圈设计方法,采用螺旋梯度线圈和圆环梯度线圈组合替代目前的电磁激励系统。首先,构建螺旋-圆环梯度线圈模型,基于离散电流技术求解梯度线圈模型产生的磁场,采用旅鼠算法对线圈参数进行寻优,并将适应度函数定义为磁场方均根误差;其次,构建基于改进螺旋梯度线圈的MACT-MI仿真模型,并开展磁场、磁力和声压的多物理场耦合分析求解。结果表明:该文设计的改进螺旋梯度线圈电流激励最大幅值为20.61 A,线圈产生磁场的不均匀度为1.23%。在相同的梯度磁场条件下,相较于传统Maxwell、矩阵式和改进目标场法(TFM)梯度线圈,电流激励幅值分别降低了67%、64%和54%、成像区域磁场的不均匀度分别降低了70%、65%和31%,且成像区域内磁力和声压的稳定性均有改善。研究结果为推进MACT-MI装置的临床应用提供了基础。
作者:龚天勇;Loïc Quéval;马光同
摘要:基于等效电路模型与实验测试研究磁通泵系统中高温超导变压器的电流输出特性。建立变压器时域与频域等效电路模型,搭建实验平台,测量变压器的电阻和电感等参数。研究不同输入电压和频率下变压器短路电流的动态响应特性,揭示等效电路模型的适用条件与局限性。构建变压器整流型高温超导磁通泵的等效电路模型,研究磁通泵的充电特性,并对比测试数据验证模型的有效性。针对超导电动悬浮磁体负载,设计一种具有高电流输出能力的高温超导变压器,研究基于该变压器的磁通泵系统的充电性能。结果表明,随着变压器一次电压的增大,短路电流的变化分为四个阶段:线性增加、非线性增加、非线性下降和突然下降。频域模型能够准确预测电流的线性段,时域模型可同时准确复现线性段和非线性上升段。在频域模型中引入负载充电曲线方程后,频域模型能够准确高效地预测充电过程,且计算速度较时域模型提升了三个数量级。
电工材料
作者:杨佳明;王凯;赵洪;杨旭;赵新东 等
摘要:为提升抗冲共聚聚丙烯(IPC)的零切黏度与直流电性能,采用熔融接枝技术合成的马来酸酐(MAH)接枝改性聚丙烯(IPCgM),配合双胺基小分子(二氨基二丙胺,DA),通过酰亚胺化反应实现IPC分子链间的桥接,进而改变IPC的分子链长度与支化度,增强分子链间作用力与缠结作用,获得长支链化聚丙烯材料(IPCv)。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、旋转流变、差示扫描量热(DSC)、动态热机械分析(DMA)、直流电性能测试及第一性原理计算,系统地探究了改性对材料分子结构、流变特性、力学性能及高温直流电性能的影响。结果表明,经酰亚胺化反应的IPCv在1700 cm-1出现马来酰亚胺基团中羰基的特征吸收峰,证实了反应的进行,0.5 phr DA添加量下MAH转化率达68.0%。经Carreau模型拟合,IPCv0.5的零切黏度达3554178.40 Pa·s,较未改性IPC提升965倍,熔体流动速率降至0.87 g/(10 min),有效地解决了挤出偏心问题。IPCv的拉伸强度与断裂伸长率大幅提高,材料柔软性得到小幅改善,20℃下IPCv0.5材料的储存模量约为486.67 MPa。在80℃下,IPCv0.5保持与IPC相近的电导电流,同时空间电荷分布特性得到大幅改善,试样内最大电场强度约为44.8 kV/mm,较IPC的电场畸变率下降约18%。结合第一性原理计算,马来酰亚胺官能化IPCv材料具有丰富的局域态陷阱能力,并存在1.1 eV的空穴浅陷阱,有效地抑制了极板的空间电荷注入问题,表现出优异的直流电性能。该文通过分子链结构调控实现了材料加工性能与电气性能的协同优化,为热塑性聚丙烯电缆绝缘材料的工程应用提供了理论支撑与技术参考。
作者:冯大伟;刘婷婷;符心烨;李哲;刘晓明
摘要:随着真空断路器向高电压、大电流方向发展,传统CuCr触头材料的耐烧蚀性能已难以满足严苛工况的需求,成为制约真空断路器技术发展的关键技术瓶颈。该文基于真空电弧烧蚀特性,构建了触头材料电弧烧蚀微观动力学模型,并以烧蚀质量作为触头材料耐烧蚀性能的表征参数,提出一种耐烧蚀触头材料掺杂设计的新方法。通过对60种Mo/W掺杂CuCr触头材料的电弧烧蚀模拟,筛选出耐烧蚀性能最优的Cu47Cr50W3触头材料,并发现Cu原子百分比为70%~80%的CuCr合金展现出最强的耐烧蚀性能掺杂强化潜力。同时,基于第一性原理计算并表征了触头材料的非热力学宏观静态物性参数。在筛选出的耐烧蚀掺杂合金中,Cu87Cr10Mo3、Cu80Cr18Mo2和Cu67Cr30W3的抗形变能力、抗熔焊性能及硬度等均优于其基体合金,其中Cu67Cr30W3的部分力学性能已与CuCr40和CuCr50相当。然而,Mo和W的加入减少了-10~0 eV之间可参与导电的价带电子数,使得合金的导电性能仍主要受Cu含量的调控。综合考虑耐烧蚀性能、力学性能与电性能,Cu原子百分比为70%~80%的CuCr掺杂合金展现出优异的综合性能,这一范围内的合金体系应成为未来高性能触头材料研究的重点。
电气设备及智能化
作者:杨天鹏;龙葵;李秋惠;牟炜淇;李彬
摘要:串联电弧是引发电气火灾的重要原因,现有检测多依赖故障高频信号特征。但工程上为保证供电可靠性常采用开口式电流互感器获取电弧信号,受限于其结构特性,难以获取电流高频信号,导致串联电弧故障检测精度不足。对此,该文提出了一种基于时域信号超分辨率的串联电弧检测方法,通过超分辨率技术重构低分辨率数据,突破传统检测方法的时频域瓶颈。首先,构建了符合UL1699标准的电弧仿真平台,采集不同采样率下的电弧数据集;其次,针对现有时域超分辨算法难以有效恢复高频频域信息的问题,设计了基于时间序列生成对抗网络的双域协同生成式时频域增强方法(DCTF-GAN),实现超分辨率重构,并通过评价指标评估重构效果;最后,构建了兼顾时频域特征的RNN-Transformer混合检测模型,基于重构信号进行电弧检测。实验结果表明,所提方法的准确率可达99.7%,验证了所提方法的有效性。
作者:綦天润;王伟;任瀚文;高浩予;李庆民
摘要:针对复杂瞬变应力工况下固体绝缘介质内部空间电荷的高时空分辨表征,空间电荷电光探测系统的灵敏度是影响微弱电荷扰动电场测量可靠性与准确性的关键因素。该文提出透射法和反射法两种空间电荷电光测量拓扑结构,并构建了基于反射法/透射法测量拓扑的光-机械-电全过程信号传变模型,分析指出反射法测量拓扑具有更高的测量灵敏度,同时保证了在高频窄脉宽电荷信号下具有良好的输出线性度。进一步在反射法测量拓扑基础上,明晰了制约核心电光探测单元灵敏度的关键参量,实验证明增大传感器电光系数及减小入射光路与传感器Brewster角的偏差能够有效提升系统的测量灵敏度,并且通过电光探测单元光电耦合模型分析了实现纳米级空间分辨的可行性。进而,结合光学采样原理形成了以高灵敏度为导向的参数优化提升方法,在皮秒脉冲电场下,优化后的电光探测系统展现出良好的响应特性,测量带宽与灵敏度分别达到0.67 THz和200 mV/mm。相关工作可为实现高时空分辨空间电荷电光探测系统研发提供重要支撑。
作者:刘浩宇;高树国;方天承;张凡;郭猛 等
摘要:有载分接开关(OLTC)是变压器内部唯一频繁动作的部件,其储能弹簧在长期多次切换后极易劣化松动,可能引发切换失败等严重机械故障。为此,该文提出了一种基于高频电流特征的有载分接开关储能弹簧缺陷识别方法。首先,搭建了基于谐振法的有载分接开关额定工况模拟试验平台,发现有载分接开关切换时产生的电弧会使油箱接地线上耦合出现高频电流尖峰,并据此建立了高频电流峰值时刻与切换时序的对应关系;其次,特制了三种缺陷储能弹簧(释放回复力分别545、470、400 N),试验发现储能弹簧释放回复力下降会导致桥接过程延长且电弧重燃次数增加,高频电流尖峰第一间隔时间延长,尖峰数量显著增加;然后,提出了联合时间间隔和幅值显著度的峰值筛选算法,实现了高频电流特征提取;最后,提出了基于生成对抗网络-标签嵌入-小批量判别的数据增强方法,生成数据和原始数据区分误差最低为1.13%,数据增强后缺陷识别平衡准确率达96.67%,较生成前提升19.60%。该文所提方法可用于有载分接开关储能弹簧缺陷的识别和预警。
电力系统与综合能源
作者:潘超;彭薏蒙;孙勇;付小标;李宝聚 等
摘要:针对异质能流系统在供需失衡风险场景下的稳定性与灵活性问题,研究电氢耦合参与失衡风险多能流交互与失衡调控。考虑风光的不确定性及负荷的异常行为,构建供需失衡评价指标,划分风险场景类型,利用电氢耦合单元制定调控策略,从源、网、荷层面提出风险指标,评估系统的稳定性、韧性及灵活性。利用风险指标进一步构建协同调控模型,并采用改进层次分析法(AHP)-反熵权的组合赋权法确定风险指标权重,分析系统在风险场景下的经济可靠、能源消纳及低碳减排等综合效益,研究不同场景的系统响应与调控方案。基于风险碳排指标刻画多能联供碳流足迹,描述供需失衡风险下电氢耦合参与多能响应的协同过程。最后对实际区域能源系统进行仿真,研究非完全供/用能场景下的系统响应与协同运行方案,深入分析典型场景中多能协同与源荷互动效果。结果表明,在供/用能差额为17.5%/9.69%的风险场景中,失衡风险指标降低2.78%/3.82%,风光消纳率提升5.75%/6.84%,风险碳排减少10.45%/10.53%,验证电氢耦合参与的多能协同能够有效改善系统供需失衡响应。
作者:余洋;牛云静;庞淇文;李君卫;向小平
摘要:为提高温控负荷(TCL)的灵活调峰能力,同时针对需求响应中电网调峰需求与用户意愿不匹配的问题,该文提出计及用户低感知的基于可调度潜力评估和相似性聚类的TCL双层优化调峰策略。首先,结合运行特性提出基于改进的信息获取优化算法-Transformer-双向门控循环单元(IIAO-Trans-BiGRU)组合模型的TCL可调度潜力评估方法,并对评估结果进行相似性聚类以减少变量冗余。其次,提出计及用户低感知的TCL双层优化调峰策略,上层电网侧考虑调峰需求,以负荷峰谷差和网损最小化制定TCL集群日前调度计划,下层用户侧依据计划,考虑用户意愿,综合经济-舒适-技术构建低感知成本调峰目标模型,进行TCL个体日内控制;同时,为进一步兼顾电网调峰需求与用户意愿,设计基于模型预测控制的双闭环反馈机制,通过实时反馈电网调峰状态和用户低感知状态信息,依托日内滚动优化实现动态调整。最后,多场景下仿真对比结果表明,该策略在算法求解和目标优化上优于现有方法,能够准确地评估TCL的可调度潜力,有效兼顾电网调峰需求与用户意愿,提升TCL的灵活调峰能力。
作者:常娜娜;宋国兵;蒋嘉桁;常仲学
摘要:随着有源配电网中受控电力电子设备的大规模接入,网络拓扑形态发生根本改变,导致传统阶段式配合的反时限过电流(ITOC)保护出现适应性问题。针对这一挑战,该文首先分析了电源特性与拓扑结构变化对既有配合关系的影响,明确了预设配合关系动态失效所引发的整定困难问题;其次,研究了分布式电源(DGs)接入对保护动作特性的影响机理,并通过仿真验证了DGs接入及拓扑变化引起的保护失配现象,进一步揭示了现有ITOC保护在动态拓扑下的局限性;最后,提出了一种仅利用流经上下级保护的相同电气量及反时限特性方程实现相邻保护自适应配合的思想,分析了不同故障时段电气量的空间分布特性,总结出电气量随距离故障点远近呈现幅值递减的规律,并据此提出反时限特性方程的构建方法。通过理论分析和仿真结果,验证了所提自适应配合方法的可行性,为高比例DGs接入下有源配电网的后备保护配置提供了新思路。
作者:颜湘武;吴炜林;梁白雪;闫军;邵晨 等
摘要:旋转潮流控制器(RPFC)可对线路功率进行灵活调控,以缓解网络拥塞,实现线路潮流均衡。现有RPFC功率解耦方法在低压配电网中的动态解耦效果较差,使得其在低压配电网中的应用受限。为解决上述问题,该文开展了基于功率跟踪算法的RPFC功率解耦调节方法研究。首先,搭建了RPFC的功率调节模型,在考虑线路电阻的情况下研究了RPFC的潮流调控特性,分析了现有方法难以进行功率解耦的原因;其次,提出了基于功率跟踪算法的RPFC功率解耦控制策略,即对两个移相角施加一定扰动后,分析扰动前后线路功率的变化情况,并结合功率变化量与移相角变化量的关系确定调节方向,以此实现功率的解耦控制;最后,在380 V/40 kV·A的RPFC实验平台上对所提方法进行了实验验证。实验结果证明了所提控制策略在不同场景及线路参数下均表现出较好的功率解耦效果。
作者:黄子洋;田晓康;田光远;袁绍军;李庚银
摘要:为改善高比例新能源电力系统的暂态频率响应,需令非同步电源参与系统暂态调频。现有非同步电源的调频策略多基于电源自身视角实现,聚焦模拟同步机调频特性,未能充分协调其他电源以发挥其调频潜力。为此,该文从补偿其他电源的视角出发,提出一种适用于非同步电源的新型暂态调频策略。首先,构建包含能量转换环节的非同步电源简化模型,将异构动力学映射为统一形式能量转换环节;其次,以实现过阻尼暂态频率响应为目标,提出基于量测功率的无模型调频特性补偿策略,并设计参考功率生成环节实现运行状态切换;然后,针对被补偿电源的空间分布特性,进一步提出线损偏差修正策略以提升调频效果;最后,通过IEEE 9节点扩展系统在不同场景下的仿真分析,验证了所提策略在改善暂态频率响应方面的优越性能。
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