《电力自动化设备》2023年第8期新刊上线!

摘要：可再生能源出力及负荷需求的不确定性严重影响电热联合系统的鲁棒优化运行。基于此，提出了一种改进Wasserstein度量的考虑源-荷不确定性电热联合系统分布鲁棒优化调度模型。建立基于极端场景下改进Wasserstein度量的风电预测功率模糊集，缩减风电预测功率模糊集的规模，进而提出基于梯度归一化改进Wasserstein生成对抗网络方法对负荷需求的不确定性进行建模，提高负荷不确定性建模的精度；构建综合考虑发电成本、调节成本等的分布鲁棒优化调度模型，并基于对偶理论和拉格朗日乘子法将该模型转换成可求解的数学模型；以修改的9节点系统及IEEE 118节点系统为例验证了所提出的模型具有更高的求解效率以及更好的经济性和鲁棒性。

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摘要：“双碳”背景下，为实现清洁能源稳定消纳，降低能源机组碳排放，提高综合能源系统运行经济性，提出一种低碳综合能源系统两阶段优化调度策略。日前调度考虑综合需求响应平抑供需差异波动风险，基于条件风险价值理论优化供能方案，保障系统运行稳定性；日内供能通过构建低碳综合能源系统模型，引入碳捕集设备、储碳装置与电转气协同运行，进一步消纳清洁能源的同时，提升系统的低碳性和经济性。基于此，构建以综合成本和碳排放量最小为低碳经济运行目标的模型，利用max-min模糊算法得到折中最优解，通过设置不同场景，对比验证了所提方案的有效性。

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摘要：不确定可再生能源并入电热综合能源系统后将引发系统运行风险，而通过合理量化风险，实现风险可控性和调度经济性平衡是电热综合能源系统风险调度的关键。依据随机风电功率的单峰分布特性构建矩模糊集并以此刻画风电功率的不确定性，同时采用分布鲁棒机会约束方法来刻画系统的运行风险，进而建立了电热综合能源系统的分布鲁棒风险调度模型。在此基础上，从风险发生概率和经济成本的角度，提出了评估不确定风电功率引发运行风险的量化指标：均值风险概率和风险调度成本。最后，以改进的巴厘岛电热综合能源系统为例进行算例分析，验证了所提模型及其风险评估指标的可行性和有效性，并给出了电热综合能源系统的最优调度决策。

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摘要：为解决源荷不确定性和风电相关性导致区域综合能源系统调度结果可信度低的问题，以综合运行成本最小为目标，提出一种计及多时间尺度的区域综合能源系统调度模型。在日前阶段，提出计及风电相关性的两阶段鲁棒优化模型，使用列和约束生成法进行迭代求解。日内调度阶段考虑了冷热电响应速率的不同，提出基于模型预测控制的冷热电分层滚动优化模型，进一步消除源荷功率波动。仿真结果表明：计及风电相关性的鲁棒优化方法降低了保守性，提高了经济性；在冷热电分层优化时使用模型预测控制，实现了区域综合能源系统的经济及稳定运行。

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摘要：随着能源集成技术的发展，需求响应已经逐渐进化到集成需求响应（IDR），同时用户对于隐私保护的关注也日益增长。针对拥有冷热电设备和负荷的配电网侧综合能源系统，建立了多能源耦合交互模型，以反映不同能源消费行为之间的相互影响，并以运行成本最低为目标，以设备出力特性和多能源负荷特性为约束，设计了IDR优化模型。为了保护用户隐私，提出了联邦学习（FL）架构，重写IDR模型并将其置于该FL架构中进行迭代计算。仿真结果表明所提计算方法与不考虑耦合的传统需求响应方案相比，具有较好的成本优势；与其他分布式需求响应算法相比，计算效率也有所提升。

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摘要：在运用碳捕集设备提高深度调峰机组负荷低谷时段出力的同时，采用广义储能提高负荷高峰时段的碳捕集水平，是实现碳达峰、碳中和的重要途径之一。提出考虑广义储能与火电深度调峰的低碳经济调度模型，通过引入碳捕集设备与广义储能解决机组深度调峰损耗大及负荷高峰时段碳排放量高的问题。将深度调峰机组改造为碳捕集机组，提高其深度调峰时段的出力水平；将由价格型需求响应与储能装置构成的广义储能用于调度模型中，提高负荷高峰时段的碳捕集水平；以系统总运行成本最优为目标，制定各主体出力方案。仿真结果表明，所提模型能够缓解机组深度调峰压力，提高碳捕集机组的捕碳水平，兼顾系统的经济效益与低碳性能。

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摘要：现有需求响应决策未考虑储能调度等影响因素，电池储能运营商基于固定需求响应结果进行储能调度决策，联合优化结果难以使系统获得最优综合效益。为此，建立了需求响应和电池储能系统调度联合优化机制以及基于联合优化策略的需求响应和电池储能系统调度决策模型。采用基于离散参数规划的线性优化策略，以等步长形式迭代求解非线性优化模型的最优分时电价和最优储能调度策略；建立基于联合优化策略的峰谷平滑效益模型，用于评估电力系统削峰填谷的单位成本。算例分析结果表明，所提需求响应和电池储能调度联合优化策略能有效削峰填谷并提高系统整体的经济性。

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摘要：针对面向新能源消纳调制广域分布的家庭蓄热式电采暖(REH)负荷的时空分布特征存在维度大、调控难的问题，提出了一种基于历史数据的REH控制方法。根据用户房屋参数、REH类型等信息对REH用户进行聚类以降低策略的求解维度；考虑用户舒适度、REH运行约束条件，并根据不同的控制目标建立对应的目标函数，采用粒子群优化算法优化历史数据中各REH集群的用电策略；基于卷积神经网络学习状态特征与REH用电策略之间的关系，利用该卷积神经网络生成REH的实时运行策略。基于某地区冬季电网的发电数据，采用蒙特卡罗方法模拟10 000台REH的用电需求并进行仿真分析，以验证所提方法的有效性。结果表明所提方法能在满足策略生成时效性以及用户舒适度的前提下，有效促进新能源消纳，并减少用户的取暖费用，平抑负荷波动。

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摘要：现有的灾后配电网夏季应急调度策略普遍从最大化保电角度降低经济损失，未直接度量供冷价值，导致负荷保障成本过高。为此，提出了一种含混合移动储能的灾后配电网电冷负荷保障策略。构建了新型的负荷保障架构，旨在利用移动电储能异地充放电和移动冰储能转移冰蓄冷空调间的储冰，协同保障负荷用能。量化分析了移动电储能和移动冰储能的时空转移、能量变化特性，构建了简化的混合移动储能协同运行模型。在此基础上，以电负荷、冷负荷切除惩罚成本之和为目标，提出了计及潮流约束的配电网负荷保障模型。将优化模型转化为经典的混合整数二阶锥规划问题进行高效求解。算例仿真结果验证了所提策略的合理性与可行性。

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摘要：为了充分发挥多类型储能资源的调度潜力，实现源网荷储协同优化调度，提出了计及电池储能、抽水蓄能、电动汽车的多类型储能调度策略。以低碳经济为目标，构建了考虑多主体博弈的源网荷储协同优化调度模型。为了在保证源网荷三侧整体利益的同时兼顾自身利益，基于Nash均衡理论，利用强化迁移学习技术，提出了一种基于改进Nash-Q的均衡迁移算法。利用K-means聚类使数据离散化，增设双结构经验池以提高样本利用率，从而有效提高了模型的泛化能力。基于实际区域电网的数据进行仿真验证，结果表明所提策略能有效降低系统的经济成本和碳处理费用，提高新能源消纳能力。

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摘要：随着电化学储能电站装机容量的不断提高，其安全防控问题受到重视。为此，提出了基于主动风险源辨识、主动故障预防、主动事故处理的三道安全防线，构建了电化学储能电站的主动安全体系。第一道防线针对电化学储能电站的正常但不安全运行状态，快速、可靠地辨识风险源和安全诱因，不损失电站设备和运行能力；第二道防线针对已发生故障的不安全运行阶段，利用安全自动装置和安全监控系统，辨识并及时排除早期故障，尽量保持系统正常运行；第三道防线针对电化学储能电站的事故状态，进行事故特征分析、风险管控并实施联动预案，防止电化学储能电站崩溃与人员伤亡。基于三道安全防线实现电化学储能电站安全风险和事故的主动防控，可为储能电站的安全设计提供新思路。

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摘要：针对水电告警事件传统诊断方法存在效率低下、准确率不足等缺陷，设计了一种融合先验知识的数据增强方法和基于双向简单循环单元网络的层级注意力深度学习框架。针对水电告警规则不完善的问题，采用隐含狄利克雷分布-序列推理增强模型构建告警信号与告警特征间的映射机制；结合该水电告警先验知识提出改进隐含狄利克雷分布方法增强样本数据，最终由层级注意力模型学习样本特征并输出诊断结果。测试算例为某水电集控中心的实际告警数据，测试结果表明，所提方法可在低资源训练环境下实现快速和高准确率的水电告警事件诊断。

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摘要：海上风电是新型电力系统的重要支撑，其集电系统需要大量昂贵海缆，占总成本比重较高，优化规划较为困难。为此，提出适宜集电系统的含网损线性潮流模型，基于决策变量构建潮流约束。考虑开关的优化配置，将可靠性综合成本引入模型，并对场景进行解耦，基于网络流模型构建故障功率流变量实现具有可靠性的数学约束化建模分析。综合多方面成本建立集电系统规划模型，将风机聚类后，进行集中式优化得到最优的拓扑设计。同时，提出标准成本的概念以综合评判设计方案与求解模型的优劣。最后，通过该方法与现有方法的算例对比，说明该方法得到的方案具有更低的标准成本，该模型具有更好的计算精度。综上，所提出的模型及方法更适宜于集电系统的规划分析问题。

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摘要：为了提高含风电的远海油气平台电网的调频能力，基于多智能体一致性理论，提出了一种以双馈感应电机为单元的风电场与海上油气平台燃气透平机组的协调频率辅助控制方法。将远海孤立电网视为多智能体系统，将风电场与海上油气平台燃气透平机组看作智能体，基于海上电力网络的拓扑信息构建多智能体系统通信网络，实现各智能体之间的信息交互；分别建立风电场和海上油气平台燃气透平机组的频率辅助控制多智能体模型，基于多智能体一致性算法给出控制器结构，基于多智能体通信网络实现风电场智能体与海上油气平台燃气透平机组智能体之间的频率协调控制；通过线性二次型最优控制对控制器参数进行优化。基于算例仿真验证所提控制方法的有效性，结果表明所提协调频率辅助控制方法能有效提高系统的频率调节能力，抑制频率波动。

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摘要：针对钢铁企业参与电力系统调度及风电消纳的问题，提出调节电弧炉变压器分接头的电弧炉功率模型；考虑电弧炉功率与风电功率的随机波动性，采用蒙特卡罗法研究电弧炉功率与风电功率之间的交互影响，获得电网应对电弧炉功率与风电功率波动所需的备用容量；采用基于净负荷曲线的边界确定方法与峰-平-谷时段划分方法激励钢铁企业参与需求响应。算例分析结果验证了所提模型与方法的有效性。

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摘要：针对风电场动态等值建模依赖于运行方式和特定扰动，难以获得普适性强的通用等值模型的难题，提出了基于门控循环单元-长短期记忆-全连接(GRU-LSTM-FC)组合网络的数据驱动建模方法，并提出基于遗传算法(GA)对组合网络模型进行调优。首先将风电机组描述为一组微分代数方程组，模型输入为测风塔风速、风向和公共耦合点处的电压时间序列，模型输出为风电场功率时间序列。然后对比了具有记忆作用的LSTM(GRU)网络结构与风电机组微分方程的相似性，以及FC网络结构与风电机组代数方程的相似性，提出基于GRU-LSTM-FC组合网络的风电场等值建模方法。为对组合网络进行模型调优，利用GA优化组合网络中的FC层数和各层神经元数目。最后以某风电场为例验证了所提组合网络进行风电场等值建模的可行性，并将所提方法与其他神经网络模型进行了对比，分析了所提模型的优越性。

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摘要：针对传统三单元级联H桥直流电源电压利用率较低的问题，采用电容替代其中利用率较低的直流电源，构成含电容单元的级联H桥逆变器。围绕该型逆变器的调制策略及电容选择等问题，在载波层叠式脉宽调制策略的基础上，利用冗余开关状态改进现有调制策略。通过采集电容电压和输出电流，切换调制模式实现电容充放电控制。分析电容电荷量在不同调制度下的变化，得到电容电压稳定到参考值所需要满足的条件。考虑到电容纹波电压不超过参考值10%的要求，并结合最大连续放电区间，计算出最小参考电容，使逆变器达到最优配置。通过仿真和实验证明了新型调制策略可对电容充电并具有良好的稳压效果。

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摘要：鉴于现有阀短路故障定位方法依赖桥臂电流信息，而目前工程实际中存在桥臂电流不易获取、定位精度不高的问题，提出了一种无需桥臂电流的逆变侧阀短路故障定位方法。考虑控保系统对不同位置阀短路故障响应特性以及逆变侧阀短路故障引起的换相失败对故障特征的影响，分析了不同时刻发生逆变侧区内4种典型阀短路故障的故障特征。结合逆变侧保护动作情况和系统电气量特征，设计了不同位置阀短路故障识别判据，进而实现逆变侧换流器区不同位置阀短路故障定位。基于RTDS与实际控保系统的数模混合仿真验证了所提故障定位方法的有效性。

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摘要：模块化多电平换流器（MMC）在调制比为1.414的稳态运行条件下，子模块电容电压波动的基频分量将被抑制到0；但在电网电压不平衡时基频分量会变大，导致子模块电容电压波动显著增加。为抑制电网电压不平衡时的电容电压波动，基于桥臂功率分析了稳态和电网电压不平衡条件下子模块的电压波动特性，提出了一种适用于混合型MMC的调制比设计方法，该方法以桥臂瞬时功率的基频分量为抑制目标，综合考虑了不平衡电网电压下的三相子模块电压波动特性，通过改变直流电压指令值从而改变运行调制比，避免了故障时子模块发生过电压的情况。在PSCAD中搭建混合型MMC模型，通过对3种电网电压不平衡工况进行仿真分析，验证了所提方法的有效性。

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摘要：多断口串联的高速机械开关作为混合式高压直流断路器的重要组成部分，其多断口间的同步性对高压直流断路器的开断性能有着重要影响。对多断口高速机械开关的拓扑结构和工作原理进行了研究，分析了操动机构的线圈参数、储能电容、环境温度、充电电压、控制系统等因素对同步性的影响规律，并提出了通过控制线圈内阻、储能电容值偏差和工艺等措施保证断口间的同步性。在此基础上，对张北多端柔性直流工程535 kV混合式高压直流断路器用高速机械开关的同步性进行测试，测试结果表明各断口的分散性在 ±0.2 ms内，为高压直流断路器的可靠开断提供了保证。

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摘要：柔性多状态开关（FMS）作为一种新型电力电子装置可连接不同配电网，实现调节功率传输的功能。基于级联型H桥柔性多状态开关（CHB-FMS）提出了一种单相共用模块型柔性多状态开关（SMFMS）拓扑。CHB-FMS模块由整流、隔离及逆变三级构成，新拓扑运用模块共用思想，共用模块仅保留整流级，可节省大量的全桥子模块与DC／DC隔离单元，有效降低了FMS的体积与成本。同时研究了SMFMS拓扑工作原理，建立其数学模型，研究参数设计方法，推导电压、功率控制方程，并提出模块均压策略。最后搭建了由2个模块组成的500 W SMFMS原理性实验样机，进行了不同相位下功率传输以及功率跳变实验，验证了所提拓扑及其控制策略的可行性。

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摘要：针对单轨动态无线供电系统，在考虑整流桥前的电流断续及副边谐振电路寄生参数的影响下，分析了整流电压与负载的关系，指出因负载变化导致的整流电压大范围波动给后级稳压器的建模和闭环参数设计带来了挑战。为使后级稳压器小信号模型描述得更为准确，考虑了副边谐振电路的影响，引入幅值／频率修正系数，对后级稳压器小信号模型的低频段增益和中频段谐振峰频率进行了修正。在此基础上，为进一步提高系统的变负载动态响应能力，提出加入整流电压前馈环节。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性和所提方案的有效性。

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摘要：为提升负荷监测中事件检测与负荷识别的准确性与适应性，提出一种基于低频功率差量特征与双长短期记忆网络的非侵入式负荷监测方法。基于低频数据，根据电器正常运行造成的功率波动与事件启停造成的功率跳变之间的特性差异，提出一种事件检测算法，该算法通过滑动窗内功率波动的差量特征排除波动干扰，实现事件准确定位并获取相关功率数据；建立一种双长短期记忆网络，对不同电器构建专一电器判别单元并进行训练；建立由各判别单元组成的事件识别网络，根据各判别单元输出的概率对事件进行综合判别，实现非侵入式负荷监测。基于测试数据集的仿真结果验证了所提方法的有效性与准确性。

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摘要：概率最优潮流需要对非线性最优潮流问题进行重复求解，计算量较大，从而限制了其应用。提出一种基于特征降维、分块和深度神经网络辅助预测的最优潮流两阶段求解方法。在第一阶段，提出基于深度神经网络的最优潮流部分关键决策变量的优先辨识策略，以解决深度学习中因特征维度过高而导致的数值湮没问题，进而以最优潮流的结果特征为导向，基于关联性分析和聚类分析挖掘最优潮流输入与输出特征的关联性匹配度，并构建样本数据的分块特征库，以降低学习难度。在第二阶段，利用深度神经网络完成部分关键决策变量的分块映射，基于潮流模型恢复剩余状态变量，并对计算结果不收敛、不满足约束的情况进行修正，以恢复可行性。根据最优潮流两阶段求解方法构建概率最优潮流求解方法。仿真结果表明所提方法在最优潮流、概率最优潮流的求解速度和求解精度上均有较好的表现。

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摘要：为实现高压断路器的储能状态辨识，提出了一种基于伴随振动和电流信号多域特征提取的储能状态辨识方法。对振动信号进行倒频谱分析提取频域周期分量特征来体现电机周期性转动轨迹的基频和高频特性；采用相空间重构理论经关联积分法获取相空间域关联维数与Kolmogorov熵，定量评估储能过程随机运动的复杂程度；计算电机电流持续时间、起始电流值及偏度时域特征，与振动信号特征构建多域联合特征向量；通过支持向量机算法实现断路器储能状态辨识。实验结果表明，基于振动和电流信号多域联合特征的辨识算法准确率达到97 %，有效地提高了断路器储能典型工况的识别准确率。

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摘要：为实现短路冲击下变压器绕组状态的准确检测，提出了优化可调品质因子小波变换（TQWT）和拉普拉斯特征映射（LE）相结合的方法对变压器短路冲击下的振动信号进行分析。提出归一化奇异值熵作为TQWT分解过程中关键特征参数的选取准则，然后对TQWT分解后的振动信号子带能量序列进行LE，用以获取表征绕组状态的振动信号敏感特征。对某110 kV变压器短路冲击试验下振动信号的计算结果表明：优化TQWT算法可有效提高短路暂态振动信号分解的准确性，经LE获取的振动信号敏感特征可更加清晰地反映变压器绕组机械状态的劣化过程。当特征向量距离的变化超过3倍时，需要重点关注变压器绕组状态，从而为变压器绕组状态检修策略的制定提供依据。

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摘要：为充分利用跨区调度资源，提出一种基于分区电价的跨区电力调度双层优化模型。采用等效发电成本曲线对区域内部的煤电机组出力进行建模，采用一种基于整数规划的机会约束方法对风电和光伏出力进行建模。建立与分级调度模式相适应的双层优化模型，作为上级调度机构的上层模型以区域间送受电量为决策变量，以区域间送受电量价值最大化为目标，下层模型实现区域内部的经济调度。根据卡罗需-库恩-塔克（KKT）条件将双层模型转化为单层模型进行求解。算例结果验证了所提模型的有效性。所提模型在送电区域和受电区域之间维持一定的电价差异，通过传输较少的电量缓解受电区域的电力供需矛盾。

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摘要：针对极端灾害提出了考虑线路故障概率的电力系统预防-紧急协调调度方法。以预防阶段和紧急阶段综合失负荷成本最小化为目标，建立考虑线路故障率的电力系统防御-攻击-防御3层优化调度模型。其中，预防阶段的发电机出力调整、网络拓扑切换和负荷减载以及紧急阶段的发电机再调度、紧急负荷切除被建立为防御资源，线路故障率被纳入攻击资源的建模中。采用列与约束生成算法对该模型进行求解，将3层模型转化为双层混合整数线性规划问题，通过IEEE-RTS-24节点系统进行算例仿真验证了所提方法的有效性，结果表明：在预防阶段采取调度措施作为主要防御手段能够有效降低负荷损失；在预防-紧急协调决策优化过程中考虑线路故障率能够有效降低预防成本，提升预防效果。

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摘要：结合Copula分布函数分析居民用户的水电用量之间的相关性，在此基础上提出基于日水、电用量距离相关系数的密度聚类水电异常使用行为分析方法，计算逐日用电量与用水量的距离相关系数来衡量其信息相关度。利用具有噪声的基于密度的聚类（DBSCAN）算法对台区用户的距离相关系数进行聚类，将水、电使用数据距离相关系数曲线与其他用户差异较大的识别为异常用户。基于实际低压台区用户水电数据的测试算例验证了所提方法的有效性。

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摘要：牵引供电系统中的异常电气扰动产生的暂态／稳态的过电压、过电流具有特征相近、频率分开范围大、捕捉困难等特点，造成扰动事件的类型判定与扰动的关键模态、参数辨识困难。因此，提出一种基于奇异谱分析和Hilbert变换的扰动特征提取算法，实现了对不同异常扰动类型的在线快速识别；改进了总体最小二乘求解的旋转不变技术参数估计（TLS-ESPRIT）算法以精确获取扰动的关键模态参数，并根据各扰动的特征及扰动的关键模态参数定义了扰动严重程度评估指标；利用上述算法对仿真数据和现场实测数据进行验证，结果表明所提算法可以有效、快速地识别牵引供电系统异常扰动类型并对其严重程度进行评估。

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