应用于混合储能的组合级联式多端口变流器拓扑结构研究

针对光伏等可再生能源发电的间歇性和功率波动问题,提出一种新型的用于混合储能的组合级联式隔离型多端口变流器拓扑结构及其控制策略。该装置由蓄电池组、超级电容器组、多端口隔离半桥DC/DC变换器和级联式H桥DC/AC变换器组合而成。首先对该拓扑的工作原理进行了分析;然后结合相应的控制策略,通过滑动平均滤波算法将外界给定目标功率指令在各储能单元之间进行合理分配,并在PLECS上搭建了基于该装置的光伏电站并网模型进行仿真;最后,结合仿真结果和实际工程案例对该装置可带来的经济效益进行了定量分析。结果表明,所提出的混合储能拓扑结构可有效结合超级电容器功率密度高、响应速度快,和蓄电池能量密度高、适用于平抑长周期缓慢功率波动的特点,提高了间歇式电源并网运行的电能质量和可调度性,同时避免了蓄电池频繁充放电,显著延长了电池使用寿命。该装置可用于基于蓄电池-超级电容器混合储能(BSHES)的大功率储能电站,实现平滑可再生能源发电输出功率波动和微电网中的调频调压功能,模块集成度高,可实现模块化生产,具有广阔的应用前景。     

基于WAMS和改进拉普拉斯特征映射的同调机群在线识别

当系统发生严重级联故障导致失步运行时,需要快速准确地识别出系统中的同调机群,为下一步的自主解列控制提供基础。针对WAMS测量到的发电机动态轨迹信息往往具有非线性和非平稳性等特点,提出了一种在线识别同调机群的新方法,能充分考虑各种故障场景的动态特性和非线性系统的时变特征。首先根据WAMS量测可得到故障后发电机组的实时响应功角轨迹信息,利用基于类别信息和核空间的改进拉普拉斯特征映射算法提取特征信息,进而识别出各发电机的运行特性;再利用k-way余弦相似度因子分群算法对发电机组进行自主识别分群。最后通过新英格兰39节点系统仿真,验证了所提方法的有效性,并且适用于系统不同运行方式,能在线准确识别同调机群。     

隐极同步发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力特征分析

考虑到转子匝间短路会在定子回路产生与极对数和定子绕组形式有关的偶数次和分数次不平衡电流分量,首先基于不平衡电流谐波分量产生的各次谐波磁动势,推导了转子在定子直角坐标系中不平衡磁拉力(UMP)的表达式,并根据故障时定、转子磁动势的特点,得到了故障后UMP的频率分量表达形式,形成了一套完整的故障时UMP特征分析方法。用该方法对不同极对数的隐极发电机样机转子匝间短路故障进行了分析,并通过基于ANSOFT软件的场路耦合计算得到了故障中转子电磁力的数值结果。仿真结果符合理论分析的UMP特征,验证了所提出的转子受力分析方法的正确性。理论分析与仿真结果均表明,不同极对数和定子绕组形式的发电机故障时转子UMP的谐波特征不同,为机电信息融合的转子匝间短路故障监测奠定了基础。     

电力市场网上交易系统的安全设计与实现

提出了一种利用MQ服务器,SSH中间件和防火墙在互联网上构筑“安全隧道”的方案,它属于系统结构层的安全技术,对应用程序没有任何要求,应用程序不必意识到“安全隧道”的存在,使整个系统在保证安全的前提下,具有更高的通用性、灵活性和可维护性。任何加密方法都不能保证在网上传递的信息绝对不被窃听或篡改,对此提出了一种解决方案,使一次交易作业的若干信息连成一个整体,杜绝了伪装成发送方(或接收方)的攻击行为,使整个网上交易系统的安全性能真正达到了“银行级”的安全水平。实验结果表明,本文所提出的安全设计方案完全能够满足电力市场对安全性和的实时性要求。     

高速铁路牵引供电系统的供电可靠性评估方法

提出了高速铁路牵引供电系统可靠性评估的5个层次，针对层次1进行可靠性评估，在考虑越区供电的前提下定义了高速铁路牵引供电系统的可靠性指标，推导了用元件可靠性参数表示的供电可靠性指标的解析表达式和灵敏度表达式。以RBTS系统对某高速铁路供电为例，通过可靠性计算和灵敏度分析确定了影响高速铁路牵引供电系统的供电可靠性和铁路通过能力的薄弱环节。仿真结果表明该评估方法极大地提高了高速铁路牵引供电系统可靠性评估的计算速度，避免了“维数灾”，得到的供电可靠性指标可直接作为牵引供电系统组合可靠性评估的理论依据。     

UPFC的外层控制器设计

根据UPFC分层控制设计原理,设计外层控制器为内层控制器提供参考信号,从而完成构建综合考虑内部动态和外部系统影响的UPFC控制体系。首先建立含UPFC的系统模型,并构造了修正能量函数。在此基础上基于控制Lyapunov函数法构造了外层控制器。在四川电网上进行的仿真表明,所提出的外层控制器能够有效改善川渝电网的动态性能,提高暂态稳定性。     

基于双层Stackelberg博弈的微能源网能量管理优化

提出了基于双层Stackelberg博弈的"供电公司–微能源网–用户"能源交易模型与求解算法。通过分析供电公司、微能源网和用户的博弈目标与策略,从理论上证明了该博弈存在唯一的Stackelberg均衡解,并求解了其均衡策略。在上层博弈中,供电公司作为领导者通过调整售电价格来刺激微能源网购电,微能源网作为跟随者,以最小化产能成本为目标,根据电价来决定购电量;在下层博弈中,作为领导者,微能源网根据用户的实际用能需求来制定售能价格,而用户作为跟随者,则调整用能策略以平衡购能支出和用能体验。经算例验证,所提的双层博弈方法可有效求解各参与者的均衡策略,并具有良好的收敛性和经济性。     

具有直流输电的电力系统次同步谐振的研究

建立了直流输电系统的复频域模型，导出了任意网络结构下多机交直流电力系统的复 频域网络方程，从而将复数力矩系数法应用到具有直流输电的电力系统次同步谐振的研究。 对一个3机系统的计算结果证实了所提出方法的正确性和有效性。     

一种通用的电力市场安全高速通信通道方案的实现

采用SSH(SecureShell)和WebSphere提出并实现了一种通用的适合于电力市场的安全高速通信通道的方案。文中所有电力市场的信息均采用基于可扩展置标语言(XML)的简单对象存取协议(SOAP)语言进行描述,保证了通信系统与电力市场其他子系统对接的柔软性和扩充性。整个通信系统采用基于Java的Java2平台企业版(J2EE)和Java消息服务(JMS)技术实现。所采用的中间件产品(包括SSH,WebSphere)、信息描述方式(包括XML,SOAP)和实现技术(包括J2EE,JMS)适用于任何操作系统。实验结果表明,该通信系统可实现电力市场实时数据最大4次／s的刷新,厂站端与交易中心之间的一次实时交易往复过程最大不超过2s,完全能够满足电力市场实时数据通信的要求。     

基于主动迁移学习的电力系统暂态稳定自适应评估

基于深度学习的暂态稳定评估模型通常需要大量的有标注样本用于离线训练。一旦电网的运行方式和拓扑结构发生较大变化,预训练模型的性能将劣化甚至失效,使得在线评估时存在一定的空窗期。为了解决这一问题,以深度置信网络（DBN）为研究载体,将深度学习、迁移学习和主动学习相结合,提出一种基于DBN模型的主动迁移学习方法。首先,训练DBN来挖掘输入特征和暂态稳定评估结果间的映射关系,得到更好的暂态稳定评估效果。其次,当拓扑结构和运行方式发生较大变化时,通过短期仿真生成大量的无标注样本,利用主动学习来筛选少量最富有信息的样本,并通过长期仿真对这部分样本进行标注,显著减少了样本的生成时间。最后,计算源域和目标域数据分布的最大均值差异,选择不同的迁移路径,在确保迁移效果的前提下进一步缩短了迁移时间。采用新英格兰10机39节点系统、NPCC 48机140节点系统和中国华中电网进行了仿真,结果验证了所提方法具有高精度、快速性和鲁棒性,有效缩短了深度学习模型在线应用时的空窗期。