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中国电机工程学报 2023年第2期43卷 555-580页

作者：黎博陈民铀钟海旺马子明刘东冉何钢输配电装备与系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400030 电力系统及发电设备控制与仿真国家重点实验室(清华大学) 北京市海淀区100084 国家电力调度中心(国家电网) 北京市西城区100031 华北电力大学经济与管理学院北京市昌平区102206 工程与应用科学学院(纽约州立大学石溪分校) 美国纽约州11794

大力发展风电、光伏等可再生能源是实现电力系统低碳转型的重要途径。由于可再生能源出力具有波动性与不确定性,为应对大规模可再生能源并网给电力系统长期规划带来的挑战,近年来相关研究成果不断推出。为全面综述该领域的研究现状,该... 详细信息

大力发展风电、光伏等可再生能源是实现电力系统低碳转型的重要途径。由于可再生能源出力具有波动性与不确定性,为应对大规模可再生能源并网给电力系统长期规划带来的挑战,近年来相关研究成果不断推出。为全面综述该领域的研究现状,该文首先分析新型电力系统的主要技术特征,然后,从能源供应的经济–政策不确定性与低碳转型带来的能源供应安全两个方面分析新型电力系统长期规划模型所面临的挑战。并从长期不确定性、短期不确定性、电力系统充裕性、电力系统安全性4个方面,综述当前新型电力系统长期规划研究成果,分析其中需要关注的重点、难点问题。最后,对新型电力系统长期规划模型的构建与应用进行总结与展望。

关键词：电力系统长期规划新型电力系统高比例可再生能源充裕性与安全性分析时空分辨率

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利用故障电流首行波拟合的柔性直流输电线路单端行波保护原理

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中国电机工程学报 2021年第8期41卷 2651-2660页

作者：张晨浩宋国兵董新洲西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

基于电气量导数的行波保护方法在输电线路发生高阻故障时存在拒动问题。该文首先分析直流输电线路故障首行波特征,分别推导直流输电线路发生区内、外故障时保护安装处的故障首行波表达式。之后分析故障首行波表达式中各部分的物理意义,... 详细信息

基于电气量导数的行波保护方法在输电线路发生高阻故障时存在拒动问题。该文首先分析直流输电线路故障首行波特征,分别推导直流输电线路发生区内、外故障时保护安装处的故障首行波表达式。之后分析故障首行波表达式中各部分的物理意义,利用拟合的方法提取出故障首行波中反映故障位置而不受过渡电阻影响的指数系数。在此基础上,提出利用故障电流首行波拟合的柔直线路单端行波保护原理。仿真结果表明,拟合出的指数系数能够有效反映故障位置,所提出的保护方法能在1 ms内完成故障判别,并且具有高耐过渡电阻能力。同时分析验证了不同采样频率及噪声对保护方法的影响,结果表明所提出的保护方法对采样频率的变化和噪声影响具有高鲁棒性。

关键词：直流输电线路故障首行波表达式故障位置信息提取故障电流首行波拟合单端行波保护

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基于故障电压行波传播项指数系数的柔性直流输电线路单端行波保护原理

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中国电机工程学报 2021年第24期41卷 8424-8436页

作者：张晨浩宋国兵李洋闫吉飞董新洲西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

柔性直流电网(voltage source converter-based high voltage DC,VSC-HVDC)对直流线路保护提出了高速动性和高可靠性的要求。首先,推导了柔直电网直流线路发生区内、外故障时线模故障分量电压行波的解析表达式,该解析表达式包含行波传... 详细信息

柔性直流电网(voltage source converter-based high voltage DC,VSC-HVDC)对直流线路保护提出了高速动性和高可靠性的要求。首先,推导了柔直电网直流线路发生区内、外故障时线模故障分量电压行波的解析表达式,该解析表达式包含行波传播项和直流线路边界项。理论证明了:线路发生区内故障时,线模故障分量电压行波传播项指数系数大于区外故障时的指数系数,且该指数系数不受过渡电阻影响。之后,引入Levenberg-Marquart(LM)算法提取指数系数构造了高灵敏度、高可靠性的单端快速保护方法及保护方案。最后,仿真验证了推导分析的正确性,验证了提取出的指数系数能有效反映故障位置,且其保护方案能快速可靠地识别不同距离、不同类型的故障,具有较高的耐过渡电阻能力。保护方案无需高采样频率。

关键词：高灵敏度单端量快速保护柔性直流电网(VSC-HVDC) Levenberg-Marquardt(LM)算法行波传播

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主动配电网能量管理与分布式资源集群控制

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电力系统自动化 2020年第9期44卷 111-118页

作者：吴文传张伯明孙宏斌王彬杨越刘昊天蔺晨晖王思远电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室清华大学清华大学电机工程与应用电子技术系

大量分布式资源并网运行的主动配电网,若采用传统集中式的调控决策体系,面临控制敏捷性、系统可靠性、海量通信和信息隐私等问题。文中设计了"集群自律-群间协调-输配协同"的主动配电网能量管理与运行调控的体系结构,并开发... 详细信息

大量分布式资源并网运行的主动配电网,若采用传统集中式的调控决策体系,面临控制敏捷性、系统可靠性、海量通信和信息隐私等问题。文中设计了"集群自律-群间协调-输配协同"的主动配电网能量管理与运行调控的体系结构,并开发了相应的系统。然后,重点介绍了这种集群控制、多级协调的调控体系特点和关键技术:①主动配电网网络分析技术;②分布式集群调控技术;③考虑不确定性的配电网有功和无功协调优化技术;④输配电网分布式协调调度技术。最后,简要介绍了该系统在高比例分布式可再生能源配电网的应用效果,并对后续的研究方向进行了展望。

关键词：主动配电网分布式资源能量管理集群控制分布式优化

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多场景通用的在线能流分析关键技术研发与应用

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电网技术 2020年第12期44卷 4591-4600页

作者：潘昭光王彬孙宏斌郭庆来赵昊天清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学)

在线能流分析是综合能量管理系统的基础功能,为在线监测、安全评估等应用提供分析结果和基础工具,辅助运行人员研究综合能源系统运行规律和改进运行策略。在线能流分析工程实用化面临的挑战有:异质能流耦合计算的通用性、复杂系统模型... 详细信息

在线能流分析是综合能量管理系统的基础功能,为在线监测、安全评估等应用提供分析结果和基础工具,辅助运行人员研究综合能源系统运行规律和改进运行策略。在线能流分析工程实用化面临的挑战有:异质能流耦合计算的通用性、复杂系统模型的适应性、计算模式的多样性。针对上述挑战,设计了多场景通用的在线能流分析功能,提出流体网络的通用支路模型、流体网络的稳态计算模型、设备控制方式和边界量的配置和转换、多网络通用迭代方法、多能灵敏度计算、复杂系统模型的自适应等关键技术,满足现场多种类系统结构和多样化控制方式可靠计算的要求。研发了在线能流分析功能,并在产业园和北方城市大规模供热网络进行应用,验证了方法和模块的通用性。

关键词：多能流综合能量管理系统在线分析通用性适应性

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考虑多类型负荷及风光不确定性的配电网优化规划

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电力系统及其自动化学报 2021年第9期33卷 144-150页

作者：田浩王可庆俞斌田文辉宋长坡吴肇赟南京信息工程大学滨江学院无锡214105 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京100084

风电和光伏的大规模并网,使得配电系统和各类负荷的运行稳定性明显降低。为降低可再生能源接入的不利影响,提出考虑多类型负荷及风光不确定性的配电网优化规划方法。利用仿射数模型降低分布式电源预测的不确定性;结合各类负荷的静态电... 详细信息

风电和光伏的大规模并网,使得配电系统和各类负荷的运行稳定性明显降低。为降低可再生能源接入的不利影响,提出考虑多类型负荷及风光不确定性的配电网优化规划方法。利用仿射数模型降低分布式电源预测的不确定性;结合各类负荷的静态电压特性,建立各类负荷相应的幂函数模型,提出以电压波动和网络损耗最小为目标函数的规划模型;然后,采用自适应遗传算法进行模型求解;最后,在改进的IEEE-33节点的系统上进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。

关键词：分布式电源配电网规划负荷分类自适应遗传算法

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高比例新能源电力系统多模态振荡监测方法及装置设计

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电网技术 2021年第9期45卷 3496-3504页

作者：吴琛马宁宁刘旭斐谢小荣云南电力调度控制中心云南省昆明市650011 电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

新型电力系统正向高比例新能源和高比例电力电子设备("双高")方向发展,电力电子设备引起的宽频电磁振荡日益显著。为了能够掌握宽频电磁振荡的动态变化行为,提出了能够适应多个电磁振荡模态的同步相量监测方法。该方法通过振... 详细信息

新型电力系统正向高比例新能源和高比例电力电子设备("双高")方向发展,电力电子设备引起的宽频电磁振荡日益显著。为了能够掌握宽频电磁振荡的动态变化行为,提出了能够适应多个电磁振荡模态的同步相量监测方法。该方法通过振荡模态监测环节从电压/电流信号中粗略筛选出振荡频率,以此频率作为中心频率自适应动态构建模态滤波器;然后对采集的电压/电流信号进行模态滤波,对滤波后的信号进行相量计算、校正和补偿,从而得到各电磁振荡模态的相量信息。最后,基于该算法设计了多模态电磁振荡监测装置,并通过理想数据和现场试验对装置的性能进行了验证。结果表明,该装置能够快速、准确地对多模态电磁振荡进行实时监测,满足同步相量测量装置标准的性能要求。

关键词：新能源发电电力电子设备多模态电磁振荡同步相量监测模态滤波

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中性点不接地系统配电线路单相接地保护研究

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电气应用 2024年第3期43卷 54-61页

作者：史京辑施慎行东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 清华大学电机工程与应用电子技术系(电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室) 北京100084

中性点不接地系统配电线路单相接地引发的恶性事故时有发生,需要在故障发生后尽快识别并加以隔离。单相接地产生的相电流突变量可灵敏可靠检测单相接地故障,但持续时间短,不能满足选择性要求。改进了基于滚动算法的相电流突变量判据,提... 详细信息

中性点不接地系统配电线路单相接地引发的恶性事故时有发生,需要在故障发生后尽快识别并加以隔离。单相接地产生的相电流突变量可灵敏可靠检测单相接地故障,但持续时间短,不能满足选择性要求。改进了基于滚动算法的相电流突变量判据,提出了基于相电流突变量判断单相接地保护启动,而后锁定零序电流判定故障是否持续存在的补充判据与时间延迟判据。所提保护方案在不对称负载下仍能正确判别故障,且不受故障前后电流反向与互感器反接的影响。具有保护原理简单、无须通信和经济性能好等优点,有望应用于实际配电网中。开发了PSCAD单相接地保护仿真模型,对所提方法加以验证。

关键词：配电网单相接地故障相电流突变量零序电流互感器反接

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基于隧穿磁阻效应的宽频微小量程电流传感器设计及噪声分析

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高电压技术 2020年第7期46卷 2545-2553页

作者：胡军王博盛新富赵根赵帅何金良清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室

针对电网中微弱电流的测量需求,研制了基于隧穿磁阻效应的百μA级无接触式微电流传感器,并对微电流传感器进行低噪声设计,包括电源模块、放大模块、调零和输出模块。测试了采用不同传感芯片传感器的微弱电流探测能力,其最小可测电流幅值... 详细信息

针对电网中微弱电流的测量需求,研制了基于隧穿磁阻效应的百μA级无接触式微电流传感器,并对微电流传感器进行低噪声设计,包括电源模块、放大模块、调零和输出模块。测试了采用不同传感芯片传感器的微弱电流探测能力,其最小可测电流幅值为280μA,对应传感器的带宽达10 kHz。并对传感器系统各模块的噪声水平进行了测量分析与计算,结果表明隧穿磁阻芯片的1/f噪声(低频噪声)是限制传感器最小可测电流幅值的主要因素。该微电流传感器可以适应智能电网微弱电流测量需求。

关键词：隧穿磁阻效应电流传感芯片无接触式微弱电流传感器 1/f噪声低频噪声智能电网

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多场景适配的多能流在线状态估计功能研发与应用

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中国电机工程学报 2020年第21期40卷 6794-6804页

作者：尹冠雄王彬孙宏斌郭庆来潘昭光电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系)

多能流在线状态估计是多能流综合能量管理系统的基础模块,为后续安全分析和优化调控提供实时、可靠、一致、完整的网络状态信息,主要面临3方面挑战:不同多能流系统场景的通用性、不同能流网络时间尺度的差异性、低冗余量测配置下的可观... 详细信息

多能流在线状态估计是多能流综合能量管理系统的基础模块,为后续安全分析和优化调控提供实时、可靠、一致、完整的网络状态信息,主要面临3方面挑战:不同多能流系统场景的通用性、不同能流网络时间尺度的差异性、低冗余量测配置下的可观性。针对上述挑战,该文设计多场景适配的多能流在线状态估计功能框架,研究并提出多源量测融合下的综合可观测分析、多能流网络模块化建模、稳态状态估计实用化模型、动态状态估计实用化模型和管网储能状态实时估算等多项实用化关键技术,开发多能流在线状态估计模块并在多个现场运行,证明所开发功能对各种场景较灵活的适应性和实用性。

关键词：状态估计多能流能量管理系统热动态储能

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