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全球能源互联网 2024年第5期7卷 558-566页

作者：柳劲松马宁宁刘舒国网上海市电力公司上海市浦东新区200122 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

宽频振荡紧急控制是保障风电系统安全运行的“兜底”措施之一。由于风电系统非线性强度大及运行工况多变,难以建立宽频振荡在线风险评估的解析模型。为此,提出了基于数据驱动的宽频振荡风险在线评估方法及紧急控制策略。首先,设计了能... 详细信息

宽频振荡紧急控制是保障风电系统安全运行的“兜底”措施之一。由于风电系统非线性强度大及运行工况多变,难以建立宽频振荡在线风险评估的解析模型。为此,提出了基于数据驱动的宽频振荡风险在线评估方法及紧急控制策略。首先,设计了能够应对宽频振荡多模态和时变特征的宽频相量检测算法,为后续宽频振荡特征评估提供数据支撑;其次,利用最大李雅普诺夫指数作为宽频振荡动态演化趋势的量化指标,并根据风电机组模态阻抗的负电阻效应在线辨识宽频振荡源;然后,融合宽频振荡特征辨识结果,提出宽频振荡风险在线评估策略,进一步将评估结果应用于宽频振荡紧急控制;最后,通过RTDS硬件在环平台验证所提方法的有效性和可靠性。

关键词：风电系统宽频振荡阻抗特性振荡溯源最大李雅普诺夫指数

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基于磁场传感器阵列的电流测量方法研究进展

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高电压技术 2023年第5期49卷 1779-1794页

作者：胡军马浩宇李鹏田兵刘仲吕前程清华大学电机系及新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京100084 清华大学(电机系)–南方电网数字电网研究院智能传感与透明电网联合研究中心北京100084 南方电网数字电网研究院广州510663

在电力系统的电流测量领域,磁传感器阵列具有非接触性、体积小、线性度高、抗干扰能力强、温漂小、频带宽以及成本低等优势。该文对磁传感器阵列技术在电力系统电流测量领域的研究进行了综述,介绍了不同被测对象所对应的磁传感器阵列方... 详细信息

在电力系统的电流测量领域,磁传感器阵列具有非接触性、体积小、线性度高、抗干扰能力强、温漂小、频带宽以及成本低等优势。该文对磁传感器阵列技术在电力系统电流测量领域的研究进行了综述,介绍了不同被测对象所对应的磁传感器阵列方案,总结归纳了圆形阵列、矩形阵列等常见的磁场传感器阵列方案的研究进展,分析了偏心、串扰与倾斜等磁传感器阵列方案常见的误差来源。已有研究表明,磁场传感器阵列技术在电力系统的电流测量领域具有成本低、精度高、宽范围、宽频带、采用非接触式设计等优势,未来将在智能电网中获得更广泛的应用。

关键词：电流测量磁场传感器传感器阵列圆形阵列偏心串扰智能电网

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复杂电磁环境下基于球谐函数分解的磁场传感数据反演电流方法

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高电压技术 2023年第6期49卷 2365-2373页

作者：李鹏马浩宇田兵刘仲吕前程胡军清华大学(电机系)–南方电网数字电网研究院智能传感与透明电网联合研究中心北京100084 南方电网数字电网研究院广州510663 清华大学电机系及新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京100084

通过对空间磁场信息进行反演,能够获取复杂电磁环境下的被测电流信息。针对电气装备中的电流测量需求,提出一种基于球谐函数分解的电流反演方法。该方法基于空间磁场数据,采用球谐函数对干扰磁场源进行解析分解,从而在干扰磁场源参数未... 详细信息

通过对空间磁场信息进行反演,能够获取复杂电磁环境下的被测电流信息。针对电气装备中的电流测量需求,提出一种基于球谐函数分解的电流反演方法。该方法基于空间磁场数据,采用球谐函数对干扰磁场源进行解析分解,从而在干扰磁场源参数未知的情况下,实现被测线电流源及干扰磁场源的解耦。分别通过弹性网正则化及贝叶斯弹性网正则化方法进行电流反演,在干扰源的磁场强度占被测线电流产生磁场强度的60%时,得到最大不超过10%的线电流反演误差,并分析了球谐函数分解的最大分解次数选取原则。所提出的非介入式电流测量新方法克服了复杂电磁环境下的外部干扰问题,适用于电力物联网广泛的电流测量计算需求。

关键词：电流测量球谐函数分解弹性网正则化干扰解耦电流反演

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新型电力系统宽频振荡防控体系架构

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电网技术 2023年第10期47卷 4092-4101页

作者：衣立东马宁宁丁茂生李浩志摆世彬谢小荣国网宁夏电力有限公司宁夏回族自治区银川市750001 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

随着新型电力系统的建设,电力电子型设备引起的宽频电磁振荡已显著影响电网的安全稳定运行。目前解决宽频振荡的方法是针对振荡发生后的已知振荡模式,从设备级的角度采取“单点”补救措施,难以应对宽频振荡幅频时变及全局振荡的动态特... 详细信息

随着新型电力系统的建设,电力电子型设备引起的宽频电磁振荡已显著影响电网的安全稳定运行。目前解决宽频振荡的方法是针对振荡发生后的已知振荡模式,从设备级的角度采取“单点”补救措施,难以应对宽频振荡幅频时变及全局振荡的动态特性。为有效地解决宽频振荡问题,以宽频振荡动态演变过程为主线,综合现有解决方法,提出宽频振荡的防控体系架构。该架构主要是在宽频振荡不同演变阶段,采取相应预防、抑制、监控及保护等措施,从而尽可能系统性解决新型电力系统宽频振荡问题。

关键词：新型电力系统宽频振荡三道防线防控体系

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新型电力系统下燃煤火电机组一次调频面临的挑战与展望

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电力系统自动化 2024年第8期48卷 14-29页

作者：郝玲陈磊黄怡涵徐飞徐达睿陈群闵勇清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学) 北京市100084 清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京市100084

频率稳定是未来新型电力系统运行的最关键要求之一。中国的能源禀赋决定了燃煤火电机组是最核心、最可靠的一次调频资源。然而,燃煤火电已开始出现一次调频能力不足的趋势。为了满足当前和长远发展的需要,文中综述了燃煤火电在一次调频... 详细信息

频率稳定是未来新型电力系统运行的最关键要求之一。中国的能源禀赋决定了燃煤火电机组是最核心、最可靠的一次调频资源。然而,燃煤火电已开始出现一次调频能力不足的趋势。为了满足当前和长远发展的需要,文中综述了燃煤火电在一次调频领域所面临的挑战、研究现状和关键科学问题。首先,总结了新型电力系统发展背景下火电一次调频的4个重要趋势,分析了下一步调频在电网和火电厂运行中的不足,提炼出提高一次调频能力和快速准确模拟调频的关键挑战。其次,从电网和火电厂运行的双向视角,综述了调频能力提升和调频动态仿真的研究现状和存在的问题。最后,结合上述挑战和瓶颈,展望了未来新型电力系统火电一次调频的关键技术问题。

关键词：新型电力系统火电机组一次调频建模仿真动态建模协同优化

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计及调节资源AGC动态特性的离散-连续时间随机前瞻经济调度

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2578-2589,I0006页

作者：田野李正烁吴文传山东大学电气工程学院山东省济南市250061 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系) 北京市海淀区100084

随着具有波动性的可再生能源渗透比例不断提高,系统对调频备用的需求显著增加。为了制定更合理的调度方案和调频备用,有必要研究经济调度和自动发电控制(automatic generation control,AGC)之间的协调优化。该文提出建立考虑调节资源AG... 详细信息

随着具有波动性的可再生能源渗透比例不断提高,系统对调频备用的需求显著增加。为了制定更合理的调度方案和调频备用,有必要研究经济调度和自动发电控制(automatic generation control,AGC)之间的协调优化。该文提出建立考虑调节资源AGC动态特性的离散-连续时间随机前瞻经济调度模型,以制定兼顾能量平衡和调频需求的调度决策,并实现快慢资源的最优协同,增强系统的动态调节能力。为降低模型复杂度,在当前时段将调节资源的AGC动态特性建模为精细化离散模型,在前瞻时段采用简化的连续时间模型刻画调节资源的AGC动态特性,显著降低问题规模。通过在目标函数中引入合适的储能充放电成本惩罚项,将储能充放电互补约束松弛,从而消除01变量。最后,采用Benders分解算法实现并行求解,进一步降低了计算时间。该文在PJM5节点系统和IEEE118节点系统进行算例验证。结果表明,与传统模型相比,所提模型可以有效降低系统的频率偏差;与在前瞻时段考虑精细化AGC动态约束的模型相比,所提模型可显著降低计算时间。

关键词：随机前瞻经济调度 AGC动态特性连续时间模型 Benders分解

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基于故障枚举树生成模糊Petri网的变电站故障诊断方法

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工矿自动化 2025年第1期51卷 85-94页

作者：吴与伦肖谭南陈颖清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 清华大学新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京100084

针对目前考虑时序信息的Petri网故障诊断模型复杂、自动建模困难的问题,提出了一种基于故障枚举树生成模糊Petri网的变电站故障诊断方法。为了完备地遍历变电站系统中各故障组合场景,提出了一种基于广度优先搜索的故障枚举树遍历方法,... 详细信息

针对目前考虑时序信息的Petri网故障诊断模型复杂、自动建模困难的问题,提出了一种基于故障枚举树生成模糊Petri网的变电站故障诊断方法。为了完备地遍历变电站系统中各故障组合场景,提出了一种基于广度优先搜索的故障枚举树遍历方法,实现了变电站一二次故障组合的快速遍历仿真。基于仿真结果建立变电站模糊时序Petri网故障诊断模型,通过并行推理计算实现变电站故障快速诊断。在CloudPSS云仿真平台建立典型110 kV变电站的一二次联动仿真算例进行测试,结果表明:该方法将保护设备和断路器的动作时限信息计入故障推理过程,考虑在经典Petri网模型的矩阵运算推理基础上加入动作时限与告警信息的时间戳比对计算,因此在部分告警信息失真的情况下依然有较好的诊断效果;该方法可在保证故障诊断准确性的情况下应用于更加复杂的二次保护系统;采用并行分层矩阵推理算法,提升了诊断模型的推理效率,具有较高实用价值;在推理计算过程中对置信度增加了修正步骤,更加充分地考虑了保护拒动或误动及告警信息误报或漏报对故障诊断的影响,对于复杂故障情况有更高的容错性。

关键词：变电站故障诊断继电保护 CloudPSS建模仿真模糊Petri网

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大型同步发电机定子分支电势对位移电压的影响

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电力自动化设备 2025年

作者：张琦雪司雨欣桂林李华忠王凯南京南瑞继保电气有限公司国网浙江省电力有限公司杭州供电公司清华大学电机系新型电力系统运行与控制全国重点实验室

大型同步发电机正常运行时如果有明显的位移电压，则会扩大基波零序电压保护的死区，不利于发电机安全，同时也影响定子接地故障的准确定位。通过分析稳态的分布电容电流，引出电势不对称度的定义，三相分支电势不对称或者三相对地电容... 详细信息

大型同步发电机正常运行时如果有明显的位移电压，则会扩大基波零序电压保护的死区，不利于发电机安全，同时也影响定子接地故障的准确定位。通过分析稳态的分布电容电流，引出电势不对称度的定义，三相分支电势不对称或者三相对地电容不均匀、不相等是产生位移电压的根本原因。从单根线棒出发，研究单个线圈及1个分支的电容电流，推导出π型等值电路的准分布电容参数模型。针对JH电厂350MW发电机进行分析，三相分支电势不对称导致了位移电压；对比理论计算值和现场实测值，显示各电压基波有效值相对误差不超过5%，相位误差不超过5°，验证了理论分析及等值电路的有效性。

关键词：大型同步发电机中性点位移电压准分布电容参数模型定子单相接地故障定子分支电势 π型等值电路

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构网型双馈风机稳定性分析与改进控制策略

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电力自动化设备 2025年

作者：郭思远陈磊闵勇徐飞辽宁工程技术大学电气与控制工程学院清华大学电机工程与应用电子技术系新型电力系统运行与控制全国重点实验室

为响应风电机组构网需求，现双馈风机多采用虚拟同步机（VSG）控制。但在调频过程中，采用VSG控制的双馈风机可能出现低频振荡问题。针对该问题，利用阻尼转矩法发现风机原有功率控制环与电压环产生负阻尼转矩，并且在电压环参数变化时... 详细信息

为响应风电机组构网需求，现双馈风机多采用虚拟同步机（VSG）控制。但在调频过程中，采用VSG控制的双馈风机可能出现低频振荡问题。针对该问题，利用阻尼转矩法发现风机原有功率控制环与电压环产生负阻尼转矩，并且在电压环参数变化时，负阻尼转矩与特征值分析的阻尼比变化趋势一致。受调频稳态支撑功率限制，虚拟阻尼系数无法随意增大，因此提出一种提高暂态稳定性的改进控制策略，虚拟阻尼可在暂态时提高，稳态时回归初值，并且可取代虚拟惯量系数实现暂态功率支撑。最后，在RT-LAB实时仿真平台中验证了该控制策略的有效性。

关键词：双馈风电机组构网型控制虚拟同步机频率支撑稳定性阻尼

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适用于多种一次调频技术及工况变化的抽汽凝汽式汽轮机数学模型

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中国电机工程学报 2024年第15期44卷 6065-6077,I0019页

作者：黄怡涵郝玲陈磊徐飞徐达睿孙国辉姜楠程仁静新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系) 北京市海淀区100084 华能伊敏电厂内蒙古自治区呼伦贝尔市021134

火电机组是目前电力系统中重要的调频资源,其一次调频能力与汽轮机动态密切相关,但现有汽轮机动态数学模型无法准确反映火电机组在多种一次调频技术以及工况变化情况下的一次调频能力。为准确描述火电机组真实的一次调频动态,该文对汽... 详细信息

火电机组是目前电力系统中重要的调频资源,其一次调频能力与汽轮机动态密切相关,但现有汽轮机动态数学模型无法准确反映火电机组在多种一次调频技术以及工况变化情况下的一次调频能力。为准确描述火电机组真实的一次调频动态,该文对汽轮机本体、回热抽汽管道及回热加热器的动态耦合特性进行机理分析,建立适用于主汽阀调节、凝结水节流和高加给水旁路调频技术的汽轮机动态模型;基于机组结构数据及分布式控制系统实测数据,提出跟随工况变化的模型参数在线确定方法;最后,以实际600MW机组为例进行模型验证与仿真分析。结果表明,汽轮机输出功率会受到汽轮机本体和回热系统动态耦合特性的重要影响,且不同工况下机组一次调频能力存在明显差异。该文模型能更准确地描述不同一次调频技术方案及不同运行工况下汽轮机的动态响应特性。

关键词：汽轮机动态模型一次调频回热系统凝结水节流高加给水旁路

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