分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2025-04-20
摘要： 为了提高输电线路接地装置设计的防雷性和科学性，通过分析接地电阻与反击跳闸率的数学关系，建立了输电线路接地电阻优化模型，并提出了基于粒子群优化算法的杆塔接地电阻控制值的优化设计方法。优化设计方法通过分析反击跳闸率的影响因素，将杆塔的结构参数、沿线的地形参数、雷电参数和土壤电阻率作为模型数据输入，通过加权线路总反击跳闸率差值和反击跳闸率越线比例设计模型的目标函数，再通过粒子群优化算法实现土壤电阻率区段划分和接地电阻控制值选取，作为杆塔接地电阻的最优设计方案。给出了粒子群优化算法的计算步骤和典型实例，设计结果满足预设要求。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2024-12-11
摘要： 提升变流器快速动态响应与主动支撑能力是保障新型电力系统安全稳定的迫切需求。本文从系统的开环零点角度研究了变流动态性能的变化规律及其影响因素，基于“水床效应”论证了变流器跟踪性能和抗扰性能的相互制约关系，发现同一变流器中跟踪性能（或抗扰性能）的提升会恶化另一种性能。此外，追求极致的跟踪性能或抗扰性能将导致经济成本非线性增长，严重降低变流器经济性。因此，变流器跟踪性能-抗扰性能-经济成本间存在相互制约的矛盾三角关系，单一跟网/构网控制模式的新能源并网变流器难以兼顾跟踪性能、抗扰性能和经济性，因此发掘多个跟网/构网变流器的协调机制，是实现新型电力系统高效和稳定运行的最优经济性方案。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2024-11-26
摘要： 针对复杂控制系统故障特征提取困难，外部激励影响故障预测准确率等问题，本文以异步电机为研究对象，提出了一种短时傅里叶变换（STFT）和长短时记忆神经网络（LSTM）结合并行卷积神经网络（PCNN）的故障诊断方法。首先，通过短时傅里叶变换（STFT）和长短时记忆神经网络（LSTM）对信号进行降噪处理。其次，采用平均影响值算法（MIV）计算各特征量的重要程度和累计贡献率。最后，建立并行卷积长短时记忆神经网络（PCNN-LSTM）的异步电机故障诊断模型，通过将PCNN的特征提取能力与LSTM的时序信息记忆能力相结合，增强模型的故障预测的性能。实验结果分析表明：本文提出的方法，故障诊断准确率高，具有更好的鲁棒性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2024-10-12
摘要： 随着同步发电机被新能源替换，电力系统的电压幅值和频率支撑强度不断下降，系统失稳风险增加。配置具有电压幅值/频率支撑作用的构网型设备可减小失稳风险。然而，当前构网定义是基于对已有控制结构的分析，例如下垂控制或虚拟同步机控制等，缺乏定量的判据用于分析其他控制结构潜在的构网能力。为此，本文从系统的闭环动态出发，采用系统强度的概念表征电力系统的小干扰稳定性与鲁棒性，并将系统层面构网的需求描述为系统强度满足要求。在此基础上，将可提升系统强度的设备定义为构网型设备，并提出了可分别量化设备幅值构网能力和频率构网能力的方法。所提方法还可以实现分频段量化，用于定量分析设备在不同频率点上的构网能力。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2024-09-18
摘要： 新能源的大量接入使得电力系统的电压支撑强度下降，短路比降低，导致跟网设备电压、同步失稳风险加剧。构网变流器具有较强的电压支撑能力，在新能源场站配备一定容量的构网变流器支撑设备，可以提升系统的电压支撑能力和系统稳定性。然而，配置构网设备是为了应对跟网装备在低短路比下的何种失稳风险尚不明晰，因而难以估算实际工程中所需的构网设备容量配比。为此，聚焦新能源基地弱交流送出场景，从跟网新能源场站安全稳定运行的核心需求出发，给出了构网变流器所需的稳态、暂态容量估计值。首先，论述了跟网设备在低电压穿越模式下的失稳风险可通过自身控制优化设计抑制，构网装备应保障跟网设备在未进入低穿的低压条件下安全稳定运行，明确了构网在弱交流送出场景中的功能定位；其次，估算了构网保障新能源场站在低压条件下安全稳定运行所需具备的稳态、暂态容量；最后，利用算例验证了结论的有效性。
分类： 电子与通信技术 >> 电子技术 分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2024-07-17
摘要： 在我们的调查范围内，我们已经解决了升压转换器的稳定性问题。欧阳长莲的博士论文使我认识到占空比在控制系统中的重要性。最后，本文是为专利CN117254710A撰写的。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2024-06-11
摘要： 随着跟网型新能源/电力电子装备的大规模接入，系统电压支撑强度降低，新型电力系统的安全稳定风险增加。在同构新能源/电力电子装备接入场景下，利用电网广义短路比和装备/场站临界短路比可以形成与稳定性强相关的系统电压支撑强度量化方法；在弱异构场景下，基于装备和电网动态的特殊性质，利用广义短路比和装备/场站临界短路比的一阶近似可以实现强度量化，但缺乏统一的导出原理及计算方法。为此，本文聚焦小扰动维度下电压支撑强度量化问题，首先利用多馈入系统可近似解耦为多个低维子系统的规律，提出特征子系统的概念和计算方法，并诠释了其物理意义；其次，基于特征子系统，提出了广义短路比及装备/场站临界短路比的导出原理及计算方法。此外，针对电力电子装备在非额定运行点、部分装备有功功率反向以及包含构网型装备的场景下，给出了广义短路比的具体计算公式。最后，算例验证了所提原理和方法的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2024-03-07
摘要： 大规模新能源接入使得电网短路比降低，系统电压支撑强度下降，导致静态电压稳定和次/超同步振荡等稳定问题凸显。构网型变流器具有较强的电压支撑能力，在新能源场站配置一定比例的构网型变流器可以提升系统的稳定性，但构网型变流器容量与稳定裕度的解析关系不明，估算构网型变流器占比的理论值十分困难。为此，本文从小干扰稳定视角探讨构网型与跟网型变流器容量配比的估算方法及其典型值。首先，对构网型变流器进行电压源等值，并通过广义短路比指标分析了容量配比对系统强度以及稳定裕度的影响规律；其次，针对改造构网型风电机组和额外加装构网型变流器这两种技术方案，以行业相关标准为边界条件，结合典型升压变压器参数估算了实际工程中容量配比的典型值；最后，利用多风电场系统案例验证了结论的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-11-29
摘要： 随着新能源的发展，新能源多馈入系统的电压支撑强度逐渐降低，亟需强度评估方法。若考虑设备均在额定运行点，利用现有电网强度指标及临界值即可实现强度的准确量化；而设备实际运行工况各异且复杂多变，破坏了现有指标定义条件，导致现有方法失效。为此，本文聚焦于实际工况下的电压支撑强度量化问题，首先，发现了跟网型新能源设备动态特性与工况参数的映射关系；其次，基于特征子空间摄动理论，求解能够近似表征实际系统稳定性的等效单馈入系统，在此基础上定义了运行广义短路比，从而利用运行广义短路比和设备临界运行短路比严谨地量化实际工况下强度。此外，本文揭示了实际工况对强度的影响机理。最后，利用算例验证了所提方法的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-07-28
摘要： 高比例新能源发电给电网带来了显著的波动性和不确定性。为了解决这一问题，需要利用大量的灵活性资源参与电网调度并提供辅助服务。灵活性资源的数量众多、分布广泛且特性各异，给资源的集群化管理带来了一定困难，需要对集群的功率可调节范围进行量化评估。本文基于灵活性资源集群在电网调度和电力市场中的应用需求，提出了评估灵活性的量化指标体系。根据集群中灵活性资源的物理特性，将其分类为发电机类和储能类，并分别聚合为等效发电机设备和等效储能设备作为聚合参考模型。这两个等效设备的参数被用作量化指标体系，具有直观的物理意义、良好的多重嵌套特性，并适用于多种时间尺度。该指标体系可以被广泛应用于分布式资源集群的异步调度、综合能源系统的联合优化调度以及虚拟电厂参与电力市场的投标报价等多个场景中。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-06-06
摘要： 系统强度概念常用于描述系统电压响应性能和量化安全稳定水平，其中基于短路比的强度量化指标在描述新能源送出极限时具有简单直观的特点。然而，现有基于短路比的分析基础是以同步机提供短路容量或电压支撑为前提，难以适用于无同步机支撑的新能源基地柔性直流送出系统。为此，本文从小扰动角度探讨新能源基地柔性直流送出系统的强度评估和分析问题，首先推导了该系统中多端口电流对母线电压的灵敏度传递函数矩阵，阐述了受扰后母线电压响应与系统静态电压稳定/小扰动同步稳定的定性关系。其次，基于送端柔直电压源等值思路，并结合新能源设备临界短路比提出了系统强度源-网分离的评估方法，将广义短路比推广应用到全电力电子系统。所提出的方法能快速分析在系统运行点处的静态电压稳定/小扰动同步稳定裕度，确定系统强度的薄弱环节以及系统强度提升的优化路径。最后，多风电场经柔性直流送出系统算例验证了评估方法的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-04-25
摘要： 基于dq坐标、序坐标和极坐标的阻抗法是研究变流器振荡问题的常用方法，不同阻抗法可相互转化并在判断系统稳定性方面等价，然而它们的差异性和适应性尚待深入探讨。为此，首先在上述三种坐标系分别建立并网系统阻抗模型，并对比分析其数学和物理特征；其次，分析了不同坐标系下阻抗模型的可解耦性，给出了所导出的阻抗判据在主导环节分析和机理解释方面的具体区别。进一步，以锁相环高参与度的次/超同步振荡问题为例，针对变流器四象限运行时的不同场景，分别从阻抗判据的标称性和鲁棒性角度分析了开环传递函数右半平面极点的存在性和对不确定性参数的灵敏性，并在此基础上分析了几种现有阻抗判据的适用场景和条件。最后，利用仿真验证所提结论的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-12-08
摘要： 多个外特性类似的直流和新能源等电力电子设备/场群同时馈入交流电网后形成了多电力电子馈入系统（简称多馈入系统），是新型电力系统中很典型的一种形态。系统电压支撑强度（简称系统强度）常用于描述该多馈入系统受到扰动后考虑了设备动态的电压响应性能，而电网强度则是描述不考虑设备动态的开环交流电网性能的术语。现有研究一般认为电网强度与系统强度之间存在正相关性，却并未揭示电网强度与系统强度之间的内在联系。为此，本文聚焦于电网受到小扰动后的系统强度问题，从抗扰性、小扰动稳定性以及静态电压稳定性三个角度分析了基于广义短路比的电网强度指标与系统强度指标之间的解析关系。研究表明，广义短路比本质是一种多端口网络的电压电流和电压无功最大灵敏度，是描述多个设备并网点与交流电网等效中心之间的一种综合电气距离指标，它与设备耐受电网的临界短路比之差反映了系统的稳定裕度和抗扰裕度，从而可用于量化系统强度。为了便于应用与实际操作，给出了广义短路比判据的若干个充分条件，并提出了多种从母线视角下量化电网强度的节点广义短路比指标，同时证明了传统CIGRE多馈入短路比本质是一种特殊的节点广义短路比，其保守性较强且场景扩展性较差。最后，对短路比的计算方法和适用场景等进行了探讨，并基于算例验证所提指标的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-10-11
摘要： 新能源多场站系统故障恢复期间的暂态过电压问题严重制约了新能源的消纳和发展，然而现有研究缺乏相应的量化指标及方法。为此本文从暂态过电压机理出发，提出了一种考虑无功饱和特性的新能源并网系统暂态过电压风险量化方法。首先，基于新能源多场站系统的暂态过电压机理建立了故障恢复期间不同因素作用下的分析模型，论证了基于准稳态相量模型评估暂态过电压的合理性。在充分考虑了故障后变流器的饱和特性及新能源间相互作用后，导出了新能源多场站系统暂态过电压的评估方法。通过分析系统过电压水平与短路比的关系，提出了适用于新能源多场站系统的过电压短路比指标及其实用化应用流程。算例结果表明，所提指标及方法可有效评估新能源多场站系统暂态过电压风险及系统的安全裕度。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 分类： 数学 >> 控制和优化 提交时间： 2022-08-07
摘要： 快速启停发电机组等具备强调节能力的设备是保证高比例可再生能源电力系统经济可靠运行的重要灵活资源.通过在电力系统的日前发电计划优化或现货市场出清中构建风电的不确定性模型、快速启停机组日内含离散决策量的运行模型, 本文基于Wasserstein概率分布模糊集建立了含混合整数追索问题的日前两阶段分布鲁棒机组组合优化模型. 为高效计算所建立模型的最优解, 本文提出了两个可行的算法框架. 其中第一个算法用有限多个离散的事件来逼近并最终等效刻画风电出力的连续支撑集, 另一个算法则利用了由子程序辨识得到的风电出力极端概率分布来更新日前机组开停机方案. 两个算法都依赖于经典的嵌套列和约束生成法（the nested column-and-constraint generation method, nested GCG）. 本文的理论和计算分析表明, 得益于L1范数Wasserstein距离的稀疏特性, 连续支撑集可以由相对较少的离散事件等效表征,而极限分布同样具有稀疏性. 稀疏性带来的缩减效应使得两个算法均能够高效处理含混合整数追索的两阶段分布鲁棒优化问题. 本文的数值实验表明, 精确考虑快速启停机组的日内离散行为有益于得到更具鲁棒性和经济性的日前机组开停机方案; 此外, 分布鲁棒优化在样本外测试中能够可靠和经济地应对风电出力的不确定性.
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 分类： 数学 >> 控制和优化 提交时间： 2022-08-07
摘要： 本文研究含随机风电的机组组合问题, 基于分布鲁棒优化提出了考虑风功率预测的条件误差和误差时空相关性的建模及优化方法. 首先, 为了量化计算风功率的预测误差, 用Lasso（最小绝对值收敛和选择算子）训练得到鲁棒的条件误差估计器；为了获取风功率预测误差的时空关联信息, 通过无偏估计从历史数据得到误差的协方差矩阵. 用所得的条件误差和协方差矩阵构造了改进的风功率预测误差的概率分布模糊集. 其次, 在多面体支撑集上建立了风功率预测误差的随机量, 构建了两阶段分布鲁棒机组组合模型, 并提出了与该模型等效的混合整数半正定规划模型. 再次, 提出了从第二阶段半正定优化问题辨识极限分布的方法, 并提出了利用极限分布求解两阶段分布鲁棒机组组合问题的高效割平面算法. 最后, 进行数值实验, 验证了所提模型在应对风功率预测误差的时空关联性方面的能力和优势, 验证了模型决策方案的经济性和鲁棒性.
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-05-29
摘要： 新能源电力系统的动态特性复杂，存在众多稳定分析方法及稳定判据。不同稳定方法/判据对应的物理解释和适用范围不同，目前难以从理论上回答各类判据适合解决的问题，以及它们所对应的物理解释是否合理。该文分为两部分，第一部分提出稳定判据的适用性评估方法，并尝试回答与稳定判据对应的物理解释是否合理；第二部分应用该方法分析部分典型判据的适用场合，并尝试给出其物理解释。第一部分首先回顾归纳现有稳定判据的推演机理，以及各判据背后对应的物理意义。其次，从稳定性等价、标称性和鲁棒性3个角度，提出稳定判据的适用性3个定性原则，并提出基于环路增益灵敏度的定量化指标。最后，以并网变流器为例，说明频域分析中若干基于阻抗的分析方法的性质，并探讨了其适用范围。电力系统中其它典型判据的适用性及其物理解释等工作将在第二部分展开探讨。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-05-29
摘要： 该文第一部分从稳定性等价、标称性和鲁棒性3个角度，提出稳定分析方法/判据适应性的定性原则和量化评估指标。第二部分将进一步针对同步机、变流器和双馈机组等典型设备，分析现有稳定判据的适用性及判据对应的失稳物理解释是否合理，并从主导输出变量角度探讨稳定问题的分类方法。首先，利用所提评估指标，验证现有同步机低频振荡和次同步振荡/谐振的稳定分析方法和物理解释的合理性；其次，利用所提评估指标分析变流器和双馈机组振荡问题，探讨其适用的稳定判据、导出机理及主导输出变量；最后，提出基于物理机理及主导输出变量的设备稳定分类新思路，从矢量角度将设备稳定性分为相角主导的同步稳定、幅值主导的电压稳定和它们特殊组合而成的电气谐振3类。同时还探讨宽频带振荡概念、设备稳定和系统稳定间的联系及稳定分类的可拓展性等问题。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 分类： 动力与电气工程 >> 工程热物理学 提交时间： 2022-04-10
摘要： (火用）是衡量能量品质的指标，深刻揭示能量传递过程中做功能力损失的实质。为研究时变能量网络中?的动态演化机理，本文基于能量网络理论列写能量网络中物理量间的本构关系，给出?的普遍化表达式，包括基于热力学第二定律形成?的普遍化描述与?损方程，同时引入了能级因子评价能量品质；分析了不同形式?在能量传递管（线）中的动态演化过程，包括电(火用）、热(火用）与压(火用），给出了?的输出方程与效率计算方法；分析了能量转换设备中?的动态演化过程，进行了?的损耗量、存储量与效率分析；最后，通过具体算例对?在某综合能源系统中的动态演化过程进行动态仿真。本文所研究的内容能够充分挖掘综合能源系统的能效潜力，为更好地实现能源梯级利用打下了坚实的理论基础。
分类： 能源科学 >> 能源系统工程 分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2019-07-09
摘要： 多区域电力系统的优化调度存在与调度模式相适应和建模求解等方面的困难。本文基于我国网省两级调管模式和省间中长期电量协议的背景，提出以简化省级系统和优化净发电序列方差为基础的多区域日前发输电计划模型，模型能够非迭代地求取优化的交、直流联络线功率计划和直调电厂机组出力计划，并针对性地考虑了直流输电曲线阶梯化和网省间局部交流断面潮流限值等实用化约束。采用中国南方电网多省区交、直流互联系统的实际数据，验证了模型的有效性和可行性，证明模型能够利用较少的信息，在上级调度机构层面形成改进的且对省区安全可行的送受电计划，降低省区发电的峰谷差和标准差，缓解调峰压力，提高整体运行效益。所提方法适用于我国当前的调度体制及不同场景，已经在电网调度计划编制上取得应用。
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