2024年, 第44卷, 第4期　刊出日期：2024-08-31

  

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  电力系统新型信息传输方式综述

  刘俊琦, 王睿, 曹军威

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 1-8. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-04-0001-09

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  相比于以传统的RS485/CAN等总线为传输方式的电力系统，新型电力系统对信息传输方式的辐射性，高效性以及功率提出了新的要求。因此，文中首先介绍了常见的信息传输方式，然后从电力电子的本质出发，对信息功率复合调制的原理进行阐述，接下来分析了常见的数字调制方法的优缺点，最后对目前亟待解决的问题和发展前景进行了总结。信息复合调制技术应用较为广泛，与目前灵活、高效、环保的分布式能源相结合，不仅能够提高能源利用效率，降低能源消耗和排放，还能够推动新型电力系统和可再生能源的发展，为实现全球能源可持续发展作出重要贡献。
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  高比例新能源接入的配电网稳定薄弱环节辨识与致稳调控技术研究

  海彬, 李大双, 张智远, 王睿, 宋政杭, 姚近科

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 9-20. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-04-0009-12

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  高比例新能源接入电网的间歇性和波动性对系统稳定性有显著影响。因此，评估和提升含高比例可再生能源（Renewable Energy Source,RES）的配电网稳定性至关重要。文中提出了一种新的系统强度评估指标一集成短路比（Integrated Short Circuit Ratio,ISCR），该指标不仅考虑了RES之间的相互作用，还考虑了储能设备（Energy Storage Device,ESD）的影响，能更准确地辨识电网薄弱环节。另外，基于ISCR提出了通过双层优化方法调配RES和ESD的位置和容量的配电网稳定性提升方法，以增强系统强度并提高RES和ESD容量。在上层，对RES的位置和容量进行优化，确保节点处的SCR值最大；在下层，对ESD的位置和容量进行优化，确保ISCR值高于临界短路比（Critical Short Circuit Ratio,CSCR），以保持系统强大。位置优化由节点处的ISCR值确定。容量优化采用线性规划方法求解。最后，案例研究验证了所提优化方法在保持系统强度的同时增加RES和ESD容量的有效性。
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  基于生成对抗网络的二次屏柜交直流侵入信号检测方法

  尹清青, 何涛, 吴馨, 金照盈, 高筱婷

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 21-27. https://doi.org/10.19718/i.issn.1005-2992.2024-04-0021-07

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  变电站继电保护二次屏柜接线端子存在因人为操作失误或检测设备故障导致的交直流侵入情况，针对该情况特有的数据样本数量少、质量差的问题，文中提出基于生成对抗网络和主成分分析的侵入信号检测方法。采用高斯核平滑对接线端子电压、电流、频率等数据进行预处理，滤除干扰，再将清洗后的数据经过生成对抗网络进行扩增，以对交直流侵入信号进行主成分分析和故障检测识别。所提出方法识别准确率达到95%，实现了对二次屏柜接线端子小样本故障数据的精确检测。
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  构网型逆变器同步频率谐振抑制研究

  谢俊, 李智, 曾垂辉, 桂熙, 王伟, 张杰

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 28-37. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-04-0028-10

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  对于高电力电子渗透率的未来，构网型逆变器在电力系统中的稳定运行至关重要。由于不同于传统同步机本身存在的机械转子和阻尼绕组产生的高惯性高阻尼，构网型逆变器可能由于惯性以及阻尼的不足以及耦合引入的负阻尼导致在并网后输出功率存在较为明显的同步频率谐振问题，不仅影响波形质量，严重时甚至导致暂态不稳定。针对该问题举出四种方法并结合伯德图进行分析，最后通过Matlab/Simulink进行仿真验证。
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  探究无功控制回路对构网型并网逆变器暂态稳定性的影响

  曾垂辉, 谢俊, 李智, 杨洋, 姚俊, 张杰

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 38-45. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-04-0038-08

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  随着全球能源结构的转型和环境保护意识的提升，作为一种高效、环保的能源利用方式，基于新能源的分布式发电系统正逐渐在电力系统中占据重要地位。而随着分布式发电系统渗透率的不断提高，电网的等效惯性不断降低，严重影响电力系统的频率稳定。因此，虚拟同步控制应运而生，其通过模拟传统旋转同步发电机的动态特性，能够对电网补偿惯性和等效阻尼。虽然虚拟同步机（Virtual Synchronous Generators, VSG）的小信号稳定控制已经得到广泛的研究，但其无功回路对系统的大信号暂态稳定性的影响仍需进一步研究。文中首先对构网型并网逆变器无功回路对其暂态稳定性的影响进行了理论分析，在此基础上列举了三种能够有效改善并网逆变器暂态稳定性的方法；最后，通过MATLAB/Simulink平台对其进行了仿真验证。
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  计及综合需求响应的综合能源系统主从博弈优化调度策略

  严干贵, 陈佰会, 王佳琪, 严涵, 刘威扬, 闫忠文

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 46-55. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-04-0046-11

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  在面对不断增多的利益相关方和区域综合能源系统的物理耦合的背景下，提出了一种创新的调度策略，该策略考虑到多方的需求响应，并采用了多主体博弈的方式进行优化。首先，深入研究了各微网中不同负荷的实际特性和用户的响应行为，并建立了相应的多负荷综合需求响应模型；然后，将系统运营商作为上层领导者，微网负荷聚合商、集中式储能电站和风电场作为下层跟随者，构建了一个多主体主从博弈模型。在上层模型中，其目标是使系统运营商的售能收益最大化，通过优化来确定各微网的售能单价和补偿价格；而在下层模型中，致力于最小化各方的综合成本，通过优化来确定风电场的供能情况、各微网内多设备之间的能源出力情况以及储能电站的充放能策略。为了解决这个复杂的问题，最终采用了粒子群算法来求解上层主体模型，并使用Cplex求解器来求解下层从体模型，这两层模型相互影响，最终得到了博弈后的均衡策略。
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  面向数字孪生的电-气综合能源系统静态安全性风险评估

  刘一江, 陈厚合

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 56-64. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-04-0056-09

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  能源转型环境下，电-气综合能源系统（Electric-Gas Integrated Energy System,EGIES）得到了快速发展，但复杂性的增加也使得电-气综合能源系统的安全稳定运行受到挑战。为了更好地评估其存在的运行风险，文中提出了一种使用数字孪生技术的电-气综合能源系统风险评估方法。通过使用数字孪生相关技术进行监测和仿真，可以有效地评估电-气综合能源系统的安全性风险。文中首先通过计算求得系统正常运行时系统的原始数据电压、潮流和气压等运行状态；然后，根据计算出的综合能源系统风险指标数据建立数据库，再将算得的风险指标数据值利用CNN模型进行训练，将CNN模型训练获得的数据值作为新的输入特征值在XGBoost模型中训练：最终根据两个模型结合成的CNN-XGBoost技术得到预测的安全风险评估指标。算例结果表明，所提方法能有效提高电-气系统的风险评估预测精度与效率。
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  基于灵活性供需平衡的电-气-热综合能源系统低碳调度

  黄南天, 胡晨晗, 蔡国伟, 王鹤霏, 王昊

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 65-76. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-04-0065-12

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  氢能、光伏和风能等可再生能源是实现双碳目标与碳排放双控目标的重要途径，由可再生能源剧烈的发电波动，导致失负荷与弃电双重风险问题凸显，因此对能源系统的灵活性提出了更高的要求。文中提出基于灵活性量化的综合能源系统低碳调度模型。首先，分析多能耦合灵活性资源运行特性，进行综合能源系统灵活性资源模型构建，结合系统设备二氧化碳利用与排放情况，实现系统内部二氧化碳的深度利用；其次，考虑系统源-荷波动情况，进行园区级系统能量和坡度灵活性的量化分析；最后，结合系统灵活性资源的差异化调节特性，考虑不同时间尺度下系统灵活性供需差异，进行多时间尺度的调度，以平抑可再生能源及负荷不确定性带来的灵活性需求。文中以南方某综合能源工业园区为实验背景，采用文中所提出的方法进行分析调度，实现不同时间尺度下多种能源灵活性平衡，有利于提升综合能源电-气-热系统灵活性和低碳特性。
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  含高比例光伏配电网分区电压协调控制策略

  马成廉, 李闯, 薛冰, 杨劲松, 刘利则, 杨茂, 孙黎

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 77-85. https://doi.org/10.19718/i.issn.1005-2992.2024-04-0077-09

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  随着光伏接入配电网发电比例的不断增加，电压越限和波动问题越来越严重，文中提出一种配电网分区电压协调控制策略。在配电网分区方面，依据日内潮流计算得到的电压灵敏度指标信息，通过计算各节点电压受光伏有功和无功调节影响的变化量，构建适用于配电网分区的电压变化指标，以该指标满足电压变化阈值要求为判据确定各节点的区域划分：在分区电压协调控制方面，采用区内电压灵敏度控制策略，进行节点间配对并利用光伏有功无功调节能力将分区内部所有越限电压控制至正常范围，在此基础上，采用区间分布式电压协调控制策略，进行区间状态变量等效并基于交替方向乘子算法优化求解各相邻分区之间的光伏动态无功补偿量，以实现对全网电压期望波动的优化抑制。以IEEE33节点系统为例，进行算例分析验证了所提策略的有效性。
  
  
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  基于ICEEMDAN-PSO-LSTM的短期风速预测

  于娜, 武羿丞, 黄大为, 孔令国

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 86-93. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-04-0086-08

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  提出一种改进自适应噪声完备集合经验模态分解与粒子群优化长短时记忆神经网络模型的短期风速预测方法。采用ICEEMDAN算法对日风速数据进行分解并计算相应边际谱，以谱相关性为依据对历史数据进行筛选：运用PSO算法优化LSTM神经网络参数，对输入数据进行ICEEMDAN分解，将所获得的多个模态分量分别用PS0-LSTM进行预测，并通过将各分量预测值叠加的方法得到风速预测结果。使用所提方法对国内某风电场风速进行预测，通过比较分析验证所提方法的有效性。
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  考虑动态交通网络的区域电一气互联系统灾后故障抢修策略

  杨心贺, 孙亮, 王伟镪, 申畅

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 94-104. https://doi.org/10.19718/i.issn.1005-2992.2024-04-0094-11

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  为了减弱极端事件对综合能源系统的影响，尽早恢复各类负荷，提高系统弹性。文中提出了一种考虑交通网与配电网级别的区域电-气互联系统（Interconnection Electric and Gas System,IEGS）协同运行的灾后故障抢修策略。首先，通过元胞传输模型建立了考虑系统实时恢复指标修正的交通流量分配模型，对交通网的交通流量进行预测：其次，在故障预分配的前提下建立了区域IEGS的故障恢复模型，协调优化维修队、分布式电源、配电网网架等资源，减少停电损失；然后以维修队的最小通行时间矩阵以及由系统实时恢复指标得到的交通网道路修正参数作为传递变量，在维修队开始移动的时间点，重新计算后续的修复计划以及交通网的运行情况，进行多时间断面优化；最后，通过算例仿真进行对比，验证了所提策略的有效性，并分析移动储能装置对故障恢复的影响。
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  基于Blackman窗全相位FFT双谱线校正的同步宽频相量测量方法研究

  李金, 杨元威, 郭芳, 时伯年

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 105-112. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-04-0105-08

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  为进一步分析电网电力电子化特征日益明显所带来的影响，电网运行状态监视向间谐波和高次谐波方向延伸，对同步宽频测量提出了更高要求。同步宽频测量广泛采用的加窗插值频谱分析方法存在频谱泄露，当基波频率发生偏移或信号中存在邻近信号时会导致较大误差。针对此问题，文中提出采用基于Blackman窗全相位FFT双谱线校正的改进宽频相量测量方法，结合全相位FFT和Blackman余弦窗对宽频信号进行频谱分析，并利用双峰谱线进行参数校正。文中方法可以有效提升频谱泄露的抑制效果，降低邻近频谱干扰，提升基波频偏或邻近频谱的复杂运行工况宽频信号参数测量精度。
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  基于密度峰值聚类和改进LWLR的短期电力负荷预测

  王晨宇, 张钊, 侯佳龙, 周红艳, 陈雪波

  东北电力大学学报. 2024, 44(4): 113-120. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2024-04-0113-08

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  短期电力负荷数据具有复杂性和不确定性等特征，这些特征往往会对数据的预测结果产生不可控制的影响。使用传统的聚类方法对短期电力负荷数据进行聚类分析时，预测结果会因电力负荷的不确定性等特点产生偏差。此外，考虑到全局回归预测方法在建模阶段无法对不同部分的数据采用不同的建模方式，限制了对于不同分布区域或不同特征子集的自适应性能力的问题。文中采用K近邻和加权相似性的密度峰值聚类算法对短期电力负荷数据进行特征分类，并提出一种利用K近邻的局部加权线性回归模型对短期电力负荷进行预测。该模型的优点在于避免了欧氏距离对簇类中心选取的影响，降低了全局数据对局部数据的负面影响，避免了簇类划分的集中效应，提高了模型的泛化能力。通过与模糊C均值聚类和传统的全局回归预测方法对比，本文提出的模型对于真实电力数据的预测效果更加优越。