2023年, 第43卷, 第1期　刊出日期：2023-02-28

  

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综述类
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  面向高比例新能源电力系统调峰需求的储能容量配置方法综述

  崔杨, 安宁, 付小标, 唐耀华

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 1-8. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0001-08

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  高比例新能源的接入导致传统电力系统的稳定性与经济性受到极大影响，常规电力系统功率调节手段不足以应对。解决新能源电力系统调峰问题的重要途径是引入储能系统，辅助机组进行调峰并平滑新能源出力曲线，可有效降低新能源高比例接入带来的运行风险，对新能源消纳起至关重要的作用。文中对储能参与新能源电力系统调峰涉及到的容量配置、优化建模以及电力市场环境下储能参与调峰辅助服务等方面的研究进展进行梳理，旨在为未来高比例新能源电力系统面临的调峰问题提供研究思路。论文首先介绍了高比例新能源接入背景下储能参与电力系统调峰的容量配置目的及配置方法，然后展开论述调峰建模、定价建模两个方面的储能系统建模方法，并对其国内外研究现状进行归纳总结，最后对储能系统在未来发展面临的挑战和重点研究的方向进行了展望。
理论与方法研究
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  使用蒙特卡罗逐时估算模型的住宅配电网光伏准入容量研究

  王鹤, 王钲淇, 韩皓, 冀瑞芳

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 9-19. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0009-11

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  为避免分布式光伏电源开放接入的住宅配电网出现电压越限问题，确定其光伏准入容量成为了重要的规划问题。文中通过建立基于蒙特卡罗方法的逐时估算模型来对住宅配电网的光伏准入容量进行研究。首先提出基于蒙特卡罗方法的配电网光伏接入场景分析方法，然后建立结合了电压控制策略的逐时估算模型来计算系统的光伏准入容量，最后使用逐时估算模型并结合马尔科夫链预测方法对住宅配电网进行光伏准入容量逐年分析，并对结果进行精度分析。文中使用MATLAB软件，以某地区历史负荷数据为基础，对IEEE33节点配电系统进行模拟仿真，结果表明文中方法对于系统光伏准入容量的估算和预测均满足一定的精确度要求，对开放式配电网分布式电源的规划具有较大意义。
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  特高压换流变压器差动保护适用性分析及其改进方法

  金恩淑, 刘丹阳, 夏国武

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 20-28. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0020-09

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  特高压换流变压器具有特殊的结构和运行方式且与非线性元件换流器相连，导致其与交流变压器特性不同，传统变压器保护原理可能不再适用。文中分析了传统基于二次谐波制动的比率式差动保护在特高压直流输电系统中的适用性；针对传统变压器保护在换流变压器阀侧发生单相接地故障时出现严重延时的问题，利用该工况下差流中的直流分量大、励磁涌流时直流分量小的特点，在传统变压器保护原理的基础上提出一种基于直流分量的特高压换流变压器差动保护改进新方法；通过PSCAD仿真验证了改进新方法的可行性。
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  海岸礁石地区风电机组接地特性研究

  林忠宣, 唐雷, 丁杨

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 29-34. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0029-06

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  为研究海岸地区风电机组冲击接地特性和工频接地特性，文中基于傅立叶变换与反变换理论，通过建立风电机组圆环加垂直接地极模型，与海岸地区礁石、淤泥水平双层土壤这一特殊地质结构相结合，讨论了垂直接地极根数、雷电流波头时间、礁石层厚度以及土壤电阻率大小对风电机组冲击接地电阻和工频接地电阻的影响。结果表明：垂直接地极能有效降低冲击接地电阻和工频接地电阻，但并不是越长越好，其存在一个有效长度；随着雷电流波头时间的增加，冲击接地电阻不断减小；礁石层厚度对冲击接地电阻影响较大，若厚度太大会使工频接地电阻满足工程要求而冲击接地电阻并不满足要求；礁石层土壤电阻率对冲击接地电阻影响较大，对工频接地电阻影响较小，淤泥层土壤电阻率对工频接地电阻影响较大，对冲击接地电阻影响较小。
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  基于AP聚类-跳转持续MC的风电出力时间序列模拟生成方法研究

  肖白, 李梦雪, 尉博旭

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 35-44. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0035-10

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  模拟生成概率等效条件下的风电出力时间序列对分析未来场景下风电出力不确定性以及提高风电消纳水平具有重要意义。针对传统马尔科夫链存在的问题，文中提出一种基于AP聚类-跳转持续马尔科夫链（Affinity Propagation Clustering-Transition and Persistence Markov Chain, AP-TP MC）的风电出力时间序列模拟生成方法。首先，对历史风电出力数据进行AP聚类，并对每一聚类类别下的风电序列建立相应的状态跳转矩阵；其次，依据马尔科夫链模型，结合风电出力状态持续时间特性，抽样并叠加符合混合高斯分布的波动分量，形成某一聚类类别下的风电出力时间序列；然后，依托类间转移矩阵，模拟生成风电出力时间序列；最后，通过对比传统马尔科夫链法与文中方法生成的风电出力时间序列与历史序列之间的统计指标、概率分布指标及自相关性指标，验证所提方法的有效性和准确性。
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  交直流混杂环境下三相变压器绕组电磁-振动特性

  潘超, 赵彤, 蔡国伟, 李冠廷, 杨如月

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 45-54. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0045-10

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  交直流混杂使变压器产生偏磁效应，同时造成电流畸变、振动加剧等问题，严重危害变压器的安全稳定运行。文中针对三相变压器直流偏磁的绕组振动问题，研究其电磁与振动特性。建立电磁-振动模型，利用电磁-机械耦合原理循环迭代求解变压器电磁与振动参数，然后分析绕组电流与振动加速度的时-频域分布情况，研究电磁参数对绕组振动的影响，并总结其变化规律。最后搭建动模实验平台，测量实际绕组的电磁与振动参数，并与仿真数据进行对比，验证结论的正确性。
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  极端温度气象日母线日前负荷预测

  胡乾坤, 黄南天

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 55-61. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0055-07

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  极端高温、低温等气象条件下，母线负荷历史数据少，且受用户用电行为影响大，预测困难。为提高极端高、低温环境下母线日前负荷预测精度，提出一种计及多因素差异化影响的改进极端梯度提升（Xtreme Gradient Boosting, XGBoost）极端温度气象日母线日前负荷预测新方法。首先，以原始高维度特征集合构建XGBoost预测器，并在训练过程中获得特征重要度，分析极端温度气象日下母线与温度、降雨量等气象因素相关性；然后，构建基于XGBoost的母线日前负荷滚动预测器，以预测精度为决策变量确定母线日前负荷预测最优特征子集；最后，根据最优特征子集，针对性构建最优母线日前负荷预测模型。以东北某地区多条实际母线负荷数据验证新方法有效性，结果表明，新方法显著提高极端温度气象日下预测精度。
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  计及多源互补特性的新型电力系统分布式电源承载能力评估

  李吉峰, 唐 克, 王孜航, 梁贤明, 孙万里, 吉文涛

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 62-68. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0062-07

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  合理地评估配电系统的分布式电源承载能力是构建以新能源为核心新型电力系统的关键保障，针对当前分布式电源承载能力评估方法尚未建立体系化的评估指标体系，以及未考虑多源互补等问题，提出了计及多源互补特性的新型电力系统分布式电源承载能力评估方法。首先，构建了配电系统分布式电源承载能力评估架构，并分析了分布式电源承载能力的影响因素；其次，提出了计及热稳定性、短路电流、电压偏差、谐波等多维度的分布式电源承载能力评估指标体系及计算方法，并提出了分布式电源承载能力的评估流程；最后，通过实际算例仿真验证了文中所提方法的有效性与适用性。
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  基于数据挖掘的输电断面动态极限传输功率在线构建方法

  殷婕

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 69-75. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0069-07

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  随着风电等间歇性新能源的大规模并网，电网运行状态变化频繁，传统基于典型运行方式计算的输电断面极限传输功率（Total Transfer Capability, TTC）适用性降低。文中提出一种基于数据挖掘的输电断面动态TTC在线构建方法。首先，基于风电和负荷的超短期预测及预测误差的高阶不确定性，采样生成“风电一负荷”二维数组及相应运行状态集，对部分运行状态计算其TTC，获得用于构建输电断面动态TTC的有标记/无标记知识库；然后，通过混合互信息法选择出与TTC存在强关联的特征属性；最后，利用半监督协同训练，建立TTC偏差与特征属性之间的定量关系，进而得到输电断面动态TTC。算例验证表明，该方法不仅能够基于超短期预测及预测误差的不确定性准确估计输电断面TTC，而且能够量化提供提高TTC的调度信息，同时，采用半监督数据挖掘技术，减少了计算TTC的次数，构建动态TTC速度快，能够较好的适应在线运行方式。
工程应用研究
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  考虑二次限流的新型限流断路器拓扑设计

  王义军, 倪斌伟, 张哲, 齐岩, 李梦涵

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 76-84. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0076-09

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  为解决现有直流断路器存在的限流效果差、切断时故障电流峰值高以及故障侧电流清除慢等问题，该文提出一种考虑二次限流的混合式直流限流断路器拓扑（Secondary Current Limiting Hybrid DC Circuit Breaker, SCL-HDCCB），通过在换流前后分别设计限流回路，大大降低了电力电子开关的切断压力，并设计旁路泄能回路，实现了故障侧能量的快速泄放。文中首先通过理论分析确定了开关器件开断时间和关键器件参数，然后在基于PSCAD/EMTDC的四端直流电网模型中进行了仿真，验证了该直流断路器方案的正确性和可行性。
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  输电线开断控制对交直流混联电力系统暂态稳定性影响研究

  于枋彤, 刘铖, 张宇驰

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 85-91. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0085-07

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  针对交直流混联电力系统暂态稳定问题，输电线路开断（Transmission Switching,TS）控制可以作为一种调控手段以避免混联系统崩溃。输电线路的开断通过改变网络拓扑结构来优化混联系统的有功潮流，影响支路暂态势能分布。文中从网络能量角度对失稳混联系统割集支路的能量稳定程度加以分析，设计输电线路开断调控策略。首先构建支路开断评价指标寻找可改善割集支路能量稳定性的线路；进而采用多目标0-1规划筛选最优开断线路组合；最后对含直流线路的十机系统进行仿真，验证所提组合断线控制策略的有效性。
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  基于改进虚拟同步发电机的预同步并网控制研究

  王秀云, 刘国钦, 梁晓龙, 王汝田

  东北电力大学学报. 2023, 43(1): 92-98. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-01-0092-07

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  针对虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）技术在动态过程中易引起功率振荡和频率波动甚至越界的情况，提出一种改进的VSG控制策略，在有功-频率控制器中加入一个微分环节，增大了系统阻尼，有效解决了功率超调的问题。并对所提出改进VSG控制离/并网的预同步控制策略进行研究，在VSG输出端和电网端中间加入一个虚拟阻抗，通过控制实现VSG输出电压和电网电压频率、电压幅值和相位的同步，实现VSG系统从离网到并网的切换，加快了同步速度。通过MATLAB/Simulink搭建了基于改进VSG控制的离/并网模型，仿真所得结果证明了所提控制方法的正确性和有效性。