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中国电机工程学报 2018年第10期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志国家重点研发计划

电力系统新型振荡问题浅析2821-2828

摘要：简要回顾了电力系统振荡问题的研究，整理了近年来电力电子变流器广泛接入背景下的新型振荡现象及其共性特征，探讨了其与传统振荡在物理特性和数学表达上的异同，尝试借助经典文氏桥正弦波发生器电路解释新型振荡问题的发生机理和分析方法，提出阻抗网络建模及基于阻抗频率特性的判稳原则，采用风电系统次同步振荡实例展示其应用于分析复杂电网的潜力。

交直流混联电力系统小干扰稳定性分析综述2829-2840

摘要：该文以交直流混联电力系统的小干扰稳定性为研究对象，依次梳理了十几年来国内外在该方面的研究成果；从交直流混联系统间动态交互过程的角度，分别综述了含VSC-HVDC和VSC-MTDC混联电力系统小干扰稳定性的研究内容和方法，得出目前复杂交直流混联电力系统在小干扰稳定性研究中面临的主要挑战为：1）以阻抗法为代表的传统频域分析法能够清晰地阐明简单混联系统间的动态交互过程，揭示其稳定性的内在机理，但是难以在多输入多输出特性的复杂混联电力系统中得到应用；2）由于分析方法的缺失，复杂混联电力系统小干扰稳定性分析中动态交互过程对稳定性的影响机理暂不明确。基于此，指出未来的研究方向主要有：1）继续完善单输入单输出混联电力系统的机理分析体系，充实其小干扰稳定性的内在机理；2）提出适用于多输入多输出机理分析方法，揭示复杂混联电力系统的稳定性内在机理。

主动配电网源-荷-储分布式协调优化运行（一）：基于一致性理论的分布式协调控制系统建模2841-2848

摘要：针对可再生能源高渗透率主动配电网调度运行中出现的网络拓扑多变、通信信息量大、集中计算困难等问题，提出一种基于多智能体的配电网源一荷一储完全分布式协调控制建模方法。首先，分析了配电网集中控制协调优化存在的问题，并提出集中一分区分布式、集中一单元分布式、完全分布式3种分布式协调控制建模方案。在此基础上，结合配电网的网络结构与通信方式，选择基于一致性理论的完全分布式方案构建配电网多智能体分布式协调控制系统。最终，以主动配电网内可再生能源及主动负荷运行效益最大化为目标建立协调运行模型，并结合模型定义一致性变量以便后续采用一致性协调算法进行完全分布式求解。

含压缩空气储能电力系统日前-日内协调调度策略2849-2860

摘要：压缩空气储能（eompressed air energy storage，CAES）技术是实现风电规模化接入的关键技术之一，具有广阔的发展应用前景。该文将CAES电站作为消纳风电的重要手段，并与发电机组、需求响应资源共同参与电力系统优化调度。基于风电、负荷和价格型需求响应在不同时间尺度下的预测误差特性，本着“瞻前顾后”的原则，建立了含CAES电力系统日前一日内协调调度模型。该模型既考虑了CAES系统中流量、功率、气压、温度间的交互影响机理，又考虑了反映CAES电站分钟级运行特性的旋转备用容量约束和日内调度约束，能够在制定CAES电站最优运行计划的同时，得到CAES电站的最优旋转备用容量承担方案。采用德国Huntorf CAES电站的运行参数，在PJM-5bus系统上进行算例仿真，仿真结果验证了调度策略的有效性。

地市级区域能源互联网安全可信防护体系研究2861-2873

摘要：从涵盖能源种类、负荷多样性、网络规模、示范效应和应用效果等方面来看，地市级区域能源互联网应是能源互联网真正落地实施的较佳选择。区域能源互联网在实现“能源流、业务流和信息流”的高度智能融合之际，又具有源端不同类型互补、配用电网传输分配、储能装置与用户动态接入的特性。复杂的接入环境、灵活多样的接入方式，数量庞大的接入终端使得区域能源互联网面临更多的安全隐患。该文针对地市级区域能源互联网的互补耦合和扁平化管理结构需求，定义了基于多级能量一信息路由器和能量一信息交换机的地市级区域能源互联网系统模型，描述了该系统模型的基本架构、网络内部能量流和信息流的传输与分配特点，并通过复杂网络环境下的地市级区域能源互联网的安全需求，提出了地市级区域能源互联网的安全模型，构建了基于可信计算技术的地市级区域能源互联网安全可信防护方案。

含高比例风电的虚拟电厂多类型备用协调优化2874-2882

摘要：虚拟电厂聚合多样化的分布式资源以促进可再生能源发电的消纳，将成为高比例可再生能源情景下电力系统的一类重要结构形态。为了提高虚拟电厂接纳可再生能源发电的能力，该文根据虚拟电厂的组成单元特征构建虚拟电厂源一荷一储多元备用容量体系，提出一种备用风险决策方法。利用条件风险价值（conditional value-at-risk，CVaR）度量风电出力不确定性为虚拟电厂带来的风险损失，基于成本效益分析建立考虑CVaR的多类型分布式资源的发电容量与备用容量协调优化模型。基于算例分析证明所提方法和模型的合理性与有效性。

直流故障下VSC换流器本体馈流过程分析2883-2892

摘要：两电平电压源型换流器（voltage source converter，Vsc）内部电力电子器件的单向导电性和储能元件快速充放电使换流器在直流故障闭锁初期暂态馈流过程复杂，为换流器本体故障分析带来挑战。该文对柔性直流系统vsC换流器在双极短路故障初期的暂态馈流过程分阶段进行研究，通过分析馈入电流变化率极限，定义两个用于判别所研究阶段换相情况的时间边界，根据换流器故障初期的换相情况可大致对应出不同直流故障区域。提供更为详细的故障分析手段，为将来的保护和故障定位研究奠定基础。PSCAD仿真结果验证分析的正确性，同时也表明仅利用故障初期换流器本体开关信息对双极直流故障具有一定的分区能力。

中国电机工程学报杂志智能电网

先进绝热压缩空气储能技术研究进展及展望2893-2907

摘要：作为一种清洁物理储能技术，先进绝热压缩空气储能（advanced adiabatic compressed air energy storage system，AA-CAES）具有优良的辅助服务特性、多能联供联储能力，可为清洁能源的高效消纳注入新活力。该文直面AA-CAES技术在智能电网和综合能源系统的应用，在分析AA-CAES电站优良的动态特性的基础上，梳理AA-CAES电站建模、能效提升、运行规划及市场运营等方面的研究现状，指出当前研究瓶颈，明确后期应用研究的重点。希望能为智能电网和综合能源系统的AA-CAES技术相关研究提供参考，指导其应用推广。

混合可再生能源系统多目标优化综述2908-2917

摘要：随着经济的发展，日益增长的能源需求加速了化石燃料的消耗和温室气体的排放。面对能源和环境的双重压力，发展可再生能源成为世界各国的共识。可再生能源具有可持续、环境友好等优点，但它们也具有不稳定、不可预测以及间歇性等不可避免的缺点。为了克服这些缺点，集成多种能源的混合可再生能源系统被越来越多地关注和应用。在这些系统的规划设计过程中，通常需要考虑多个目标，如成本最小化、供电可靠性高、温室气体排放量最小等，因此需要研究混合可再生能源系统多目标优化方法，协调各个目标使各类能源更好地优势互补。该文对过去到现在的混合可再生能源系统优化技术，尤其是多目标优化方法的运用进行综述，并指出下一步研究方向。

负荷态势感知：概念、架构及关键技术2918-2926

摘要：需求侧负荷资源的调度是应对大量可再生能源接入及直流输电受端紧急需求的有效手段。随着调控实时性和可靠性需求的不断提升，态势感知成为其发展的必然需求。该文针对负荷资源需求及多场景主体特性，提出负荷态势感知的概念，进而针对其场景应用进行探讨；并提出负荷态势感知技术架构，明确了其技术层次在运行过程中的映射交互及总体架构；最后结合负荷态势感知动作时序及流程分析，就负荷态势感知的实现及推进的关键技术进行阐述，为需求侧负荷资源的态势感知及其深化挖掘利用提供参考。

基于最优线性滤波的PMU测量Ⅱ：P类算法设计2927-2936

摘要：系列第一篇论文详细阐述PMU最优算法设计的基础理论和最优滤波器的设计准则。该文在此基础上，研究P类测量最优算法的具体设计。具体地，针对P类测量在快速响应前提下的高准确度需求，选用天然具有谐波抑制性能的基于离散傅里叶变换（discrete Fourier transform，DFT）的动态相量测量算法，通过对其形式的扩展，建立原型滤波器，提取出矩形卷积窗长（Mw）、DFT个数（印和泰勒模型阶数（K）作为优化的自由参数。以数据上报率50fps为例，完成固定系数和变系数测量滤波器组的最优化设计，并构成完整的P类测量优化算法。通过仿真试验，评估优化算法的实际测量性能，并与加窗DFT、动态同步相量测量算法（dynamicphasorestimatealgorithm，DPEA）和泰勒模型加权最小二乘算法（Taylor-modelweightedleastsquares，TWLS）等常用算法进行比较，验证所提出优化算法的性能优势。

基于堆叠自动编码器的电力系统暂态稳定评估2937-2946

摘要：将深度学习的思想和模型引入电力系统暂态稳定评估研究中，提出一种基于堆叠自动编码器的电力系统暂态稳定评估方法。该方法无需人工计算形成输入特征，直接面向底层量测数据，通过深层架构建立量测数据与稳定类别之间的非线性映射关系。采用一种“预训练一参数微调”的两阶段学习方法，同时引入稀疏化技术和Dropout技术对模型参数进行优化。训练后的模型能够依靠深层结构挖掘数据的隐藏模式，提取出有利于暂态稳定评估的高阶特征。此外，该方法能够通过大量无标注样本的无监督训练提高模型泛化能力，从而大大缩减训练样本时域仿真耗时。新英格兰10机39节点系统上的仿真结果表明所提方法比常规浅层评估方法的评估性能更加优越。

反映实时供需互动的Stackelberg博弈模型及其强化学习求解2947-2955

摘要：为充分挖掘供给侧发电机和需求侧柔性负荷的联合优化调度空间，实现分布式自律计算与集中协调的互动框架，满足供需互动快速决策的需求，最大化系统的整体效益，搭建了基于stackelberg博弈的电力系统实时供需互动模型，并提出了一种全新的深度迁移强化学习（deep transfer reinforcement leaming，DTRL）算法。该算法通过对历史优化任务的有效信息进行知识存储，利用深度学习实现高精度的非线性迁移学习，并借助分布式计算优势，可快速获得高质量的最优解。算例仿真表明：DTRL在保证最优解质量的同时，其求解速度可达其他6种对比算法的419倍以上，适合求解大规模电力系统的供需互动快速决策问题。

含高密度间歇性能源的交直流混合微网模糊随机优化运行2956-2965

摘要：该文将模糊随机优化理论引入微网优化运行中，以解决高密度间歇性能源的接入给交直流混合微刚带来的曰前调度偏差大及实时不平衡功率调整费用高的问题。基于该优化理论提出了最小化交直流混合微网综合运行成本的模糊随机期望值优化模型和最小化调整费用的实时不平衡功率调整模型，并提出一种模糊随机ADMM算法对不确定优化模型进行求解。最后通过对确定性优化、随机优化和模糊随机优化三种优化方案的目前调度计划和实时不平衡功率调整方案对比分析，证明了基于模糊随机期望值模型在求解含高密度间歇性能源的交直流混合微网调度问题中的有效性。

基于虚拟狼群控制策略的智能发电控制2966-2979

摘要：解决雾霾问题重要途径之一是大规模引入可再生能源。新能源大规模接入会给电网带来随机扰动问题，如何保证新能源与电力系统兼容成为当务之急。该文提出一种面向分布式能源，基于多智能体随机一致博弈原理，融入新赢输评判标准和时间隧道思想的智能发电控制方法，即基于虚拟狼群控制策略的分层分布式控制（virtual wolf pack control strategy based hierarchical and distributed control，VWPC-HDC），来获得区域的最优控制，以解决传统集中式自动发电控制难以解决新能源及分布式能源大规模接入电网所带来的随机扰动问题。通过改进的IEEE标准两区域负荷频率控SO（load-frequency control，LFCl电力系统模型以及包含多种分布式能源及多个微网的智能配电网模型进行仿真验证。仿真表明所提策略能够获得区域协同控制，与传统方法相比，VWPC-HDC动态优化速度快，鲁棒性强，能提高新能源利用率，减少发电成本。

中国电机工程学报杂志输变电技术

基于VSC与LCC混合的多点传输直流输电系统拓扑结构研究与特性分析2980-2988

摘要：该文提出一种充分利用相换相换流器（1ine commutation converter，LCC）和电压源换流器（voltage source converter，vsc）特点以及特高压输电线路和直流电缆优点的混合型直流输电系统。在资源丰富地区，采用LCC技术将汇集于当地交流电网的清洁电力转化为特高压直流电力，利用特高压直流架空线路造价经济、可靠、损耗低的特点，将电力输送到用能地区的边缘；采用LCC技术将部分电力转换为交流电力，注入当地电网；剩余电力通过直流电缆或架空线方式分散输送到受能地区的中心负荷区，以VSC方式注入当地交流电网。该文阐述该输电系统的拓扑结构，分析系统的应用场景，提出系统的控制策略。借助仿真手段，重点分析系统在启动、阶跃、LCC换相失败、VSC受端交流系统故障和直流架空线路故障等典型电磁暂态工况下的响应特性。研究表明，在各种暂态工况下，系统运行稳定，动态性能优越。

VSC-HVDC联接弱交流系统下的新型附加频率阻尼控制方法2989-2998

摘要：电压源型换流器高压直流输电（voltage source converter based HVDC，VSC．HVDC）联接弱交流系统时，很容易受到锁相环（phase．10ckedloop，PLL）特性的影响而使传输功率受限甚至出现系统不稳定的现象。该文从传统交流发电机的运行原理角度出发，提出了一种简单有效且适用于VSC-HVDC联接弱交流系统时的附加频率阻尼控制（supplementary frequency-based damping control，SFDC）方法，该方法基于PLL的输出频率特征量同时引入阻尼系数仇，产生了有功功率的附加阻尼分量来抑制或消除由于PLL引起的系统失稳现象。首先，建立了基于传统电流矢量控制的VSC系统的小信号模型，采用特征根分析和参与因子分析方法，研究了PLL参数对系统小干扰稳定性的影响及不同短路比（short circuit ratio，SCR）下PLL参数的可行域。然后，建立了含有SFDC控制的VSC系统联接弱受端交流系统时的小信号模型，并通过详细电磁暂态仿真验证了模型的正确性；基于特征根分析方法研究了阻尼系数仇对VSC系统小干扰稳定性的影响及其参数可行域。最后，对比研究了SFDC控制闭锁和投入时，VSC系统在不同SCR下的最大传输有功功率及不同PLL参数下所允许的最小短路比的变化规律，并提出了一种基于阻尼系数Dk的临界短路比裕度增加量指标，来定量评价所提出的SFDC控制对VSC系统稳定裕度的提升能力。结果表明，所提出的SFDC方法不仅可以有效抑制或消除弱交流电网下由于PLL引起的VSC系统失稳现象，而且可以提升VSC系统的最大传输功率及临界稳定裕度。

基于平均值模型的双端MMC-HVDC系统小信号建模2999-3006

摘要：在建立模块化多电平换流器型高压直流输电（modular multilevel converter based high-voltage DC，MMC．HVDC）输电系统的小信号模型时，已有文献大多将MMC模块忽略，但实际上MMC模块的自身损耗会通过影响换流器直流侧有功输出而影响系统的动态特性。为此，将平均值模型变换到两相同步旋转坐标系，并用于换流器MMC模块的小信号建模。该模型计及了模块的自身损耗，能较好地反映换流器外特性对所连交、直流网络的动态响应：同时，考虑到公共点电压相角与所连交流网络等效阻抗的小扰动响应关系，对锁相环的小信号模型进行了改进。最后，建立整个直流输电网络的小信号模型，通过与PSCAD中电磁暂态模型进行仿真对比研究，验证了所构建小信号模型的准确性和模型改进的有效性。