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2022年 第55卷 第7期    刊出日期：2022-07-28

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电网

基于改进支持向量回归的IGBT老化预测

陈正雄, 帕孜来·马合木提, 沈玮

2022, 55(7):  1-10.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202201008

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为了准确预测绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的老化状态，提出了一种基于改进鲸鱼优化算法（IWOA）优化支持向量回归（SVR）的IGBT老化预测方法。该方法提取IGBT集电极-发射极电压信号的时频域特征，通过核主成分分析（KPCA）降维将时频域特征融合成一个综合指标来表征IGBT的老化状态；针对鲸鱼优化算法（WOA）不足，在WOA的基础上引入Sobol序列种群初始化、惯性权重和反向学习策略，增强WOA的局部搜索能力和收敛速度；利用IWOA优化SVR的惩罚因子和核参数，并构建一种基于综合指标的IGBT预测模型。利用NASA Ames实验室的IGBT老化数据集对IWOA-SVR方法进行验证，结果表明，所构建IWOA-SVR预测模型可以更准确实现对IGBT的老化预测。

渝鄂柔性直流输电系统中高频振荡影响因素及抑制策略

李奇南, 夏勇军, 张晓林, 孙宝奎, 孙华东, 张帆, 李兰芳, 杨岳峰, 韩情涛

2022, 55(7):  11-21.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202106054

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针对柔性直流输电工程中出现的中高频振荡问题，现有解决方法是在电压前馈通道中增设滤波器以抑制高频振荡，但增加了中频振荡的风险。以渝鄂柔直工程南通道单元为研究对象，提出了一种通过调整控制链路延时以避免中、高频振荡的方法。首先，基于多谐波线性化原理建立了MMC换流站阻抗模型，详细分析控制链路延时、电网电压前馈策略对MMC换流站阻抗特性以及对系统稳定性的影响；然后，探讨通过调整控制链路延时以避免中高频振荡的可行性，并给出了控制链路延时的选择方法；最后，通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所提方法可实现渝侧、鄂侧系统中高频振荡抑制，同时对系统动态特性影响较小。

基于油中气体分析与类重叠特征的变压器分层故障诊断模型

陈铁, 冷昊伟, 李咸善, 陈一夫

2022, 55(7):  22-32,41.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202202010

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油中溶解气体分析可以有效识别变压器放电故障与过热故障，为提高变压器故障诊断准确度，提出一种基于类重叠特征的变压器分层故障诊断方法。首先使用支持向量数据描述（SVDD）划分出变压器故障样本数据空间的重叠区域，选择类重叠率与类重叠度作为重叠特征，分别对类重叠程度和样本点重要性进行描述，然后以类重叠率为分层标准建立分层故障诊断模型，采用分隔训练法将各诊断层的样本集分开训练，针对分类难度较大的重叠区，基于类重叠度构造二分类模糊支持向量机(FSVM)进行故障诊断。实验结果表明，相比于其他模型，所提方法具有更高的准确度。

计及特征次谐波治理的铁路网侧储能系统控制策略

贺彦强, 王英, 陈小强, 陈剑箫

2022, 55(7):  33-41.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202012050

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针对电气化铁路节能增效及谐波治理问题，提出一种考虑特征次谐波治理的铁路牵引网侧储能系统控制策略。首先，分析牵引网侧储能系统接入方案并对其工作模态进行划分；其次，根据牵引负荷特征次谐波分布规律，推导网侧储能系统削峰填谷及特征次谐波治理方法；然后，提出一种计及网侧特征次谐波抑制的超级电容储能系统控制策略；最后，通过多工况下仿真测试，验证了所提策略的可行性。结果表明，所提策略能有效回收再生制动能量，减小网侧功率波动，抑制网侧特征次谐波。

GB/T 14549—93与IEEE std.519:2014谐波电流限值确定方法对比

宋一凡, 赵贺, 沈俊言, 陶顺, 马喜欢, 徐永海

2022, 55(7):  42-48.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202009147

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GB/T 14549—93与IEEE std.519: 2014两标准中分别针对用户可注入公共连接点的谐波电流限值进行了规定。但2个标准中所提出的限值在确定方法及工程使用中皆存在一定差异。在修订过程中的谐波国家标准GB/T 14549拟采用IEEE std.519:2014中单个用户的谐波电流发射限值，因此其谐波电流限值确定方法的合理性有必要充分讨论。首先阐述了2个标准中有关谐波电流限值的相关内容，并对其确定方法分别进行了推导与探讨。最后通过具体算例的结果对比，分析了二者的异同。

电容式电压互感器电压暂降测量误差分析及校正

周文, 梁纪峰, 焦亚东, 李铁成, 路艳巧, 刘勇

2022, 55(7):  49-58.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202011082

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电压暂降是影响现代电网最为突出的电能质量问题之一，在进行大范围高压系统电压暂降监测时，必须考虑到含储能元件的电容式电压互感器（capacitor voltage transformer，CVT）所造成的不利影响。根据CVT结构推导了其测量电压暂降的误差并指出了影响该误差的内外部因素，而后构建了仿真模型，详细研究了暂降初相角、残余电压、CVT参数及负荷对电压暂降持续时间、暂降幅值以及相位跳变等特征量的影响及敏感度，最后提出一种基于虚拟阻抗补偿的CVT电压暂降测量误差校正方法，消除了电压暂降不确定性造成的测量误差多样性问题，仿真结果表明该方法的有效性，为普遍采用CVT的高压系统电压暂降准确测量提供了可行的校正方案。

基于虚拟上下限曲线的电压暂降防治指标

吕金炳, 杨国朝, 范兴管

2022, 55(7):  59-66,73.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202102074

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基于敏感设备对电压暂降响应的不确定性，提出了一种针对单一耐受特性的虚拟上下限曲线的电压暂降防治指标。首先根据设备耐受特性的不确定性刻画虚拟上下限曲线，在此基础上建立了基于虚拟上下限曲线的电压暂降严重程度评估模型，直观地呈现对设备的影响情况；然后通过考虑用户治理期望设定阈值建立了补偿成本函数和基于经济效益的收益函数，并定义了电压暂降防治指标。最后实例分析验证了所提方法的有效性与合理性，可用于实际系统的电压暂降评估与治理工作。

基于模糊Petri网的配电网工程偏差指标诊断

于昊正, 潘肇伦, 李科, 周鹏, 郭新志, 孙慧君, 郁晋雄, 李存斌

2022, 55(7):  67-73.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202011033

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随着近年来配电网工程建设的快速发展，配电网工程项目建设过程中各管控指标的数据也变得更加繁多和复杂，同时，当下多数配电网工程项目在数据处理方面的能力有限，对偏差指标的识别能力较弱，因此导致配电网工程中长期存在的一些偏差指标难以被识别和定位。基于模糊Petri网理论设计了配电网工程项目偏差指标的诊断模型，分析了配电网工程进行过程中各指标实时数据的确定方法，通过案例分析诊断定位出了配电网工程建设过程中的偏差指标，为后续管理者对配电网工程进行及时有效的管理提供了有力的参考依据。

中国电力消费（1997-2017年）驱动因素分析

王海林, 翁玉艳, 张成龙

2022, 55(7):  74-80.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202110070

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采用对数平均迪式指数（logarithmic mean divisia index, LMDI）因素分解法，分析经济因素、技术因素、结构因素、人口因素和居民活动因素对中国1997―2017年电力消费增长的驱动作用。研究结果表明，经济因素在新增电力消费中的贡献最大，技术因素和结构因素减缓了电力消费的快速增长，人口因素和居民活动因素对电力消费增长的贡献逐渐增加。建议要继续保持经济高质量增长，制定更为科学合理的电力发展目标和针对性政策措施，合理引导家庭电力消费模式转变，以电力高质量发展满足居民高品质生活需求。

计及设备信息的配电设备多组巡检路径优化策略

陈超强, 龚汉阳, 张帝, 张志丹, 乐健

2022, 55(7):  81-86.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202108110

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针对现有巡检策略存在的效率较低问题，提出了计及设备信息的配电设备多组巡检路径优化策略，以提高配电设备巡检路径制定的科学性和巡检设备较多时巡检工作的效率。建立了配电设备信息模型，并以总巡检费用最小为优化目标提出了多组配电设备巡检路径优化模型，采用遗传算法进行求解。给出了针对某配电网设备巡检任务的具体巡检优化策略，分析了不同策略下的巡检总距离。

智能电能表批次故障预警和寿命预估方法

黄友朋, 路韬, 陈亮, 党三磊, 张捷, 余思达

2022, 55(7):  87-92.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202109151

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随着智能电网的建设，智能电能表投运数量出现大幅增长。基于现场可靠性数据，使用极大似然法对智能电能表的分布参数进行估计，提出了智能电能表批次故障预警和寿命预估方法。实际验证结果表明，所提方法可以预警存在故障的智能电能表批次，预估可靠寿命，为智能电能表轮换机制的优化提供理论和数据支撑。

电网电压不平衡下储能变流器的控制策略

欧名勇, 王逸超, 刘文军, 夏向阳, 陈凌彬, 冷阳, 郑楚玉

2022, 55(7):  93-101.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202110012

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电网电压不平衡会导致直流侧电压波动和电网侧有功功率波动，严重影响储能电池系统的安全和能量转换效率。针对上述问题，本文提出了一种直流侧电压与电网侧有功功率协调控制策略。通过考虑储能变流器交流侧滤波电感上吸收的有功功率波动来实现对直流侧电压波动的抑制，再利用加权思想对直流侧电压和电网侧有功功率进行协调控制，较好地降低了两者的波动幅值。仿真实验结果验证了所提方法的有效性与优越性。

交直流混合微电网互联变流器微分平坦控制

张宇, 王洪希, 王璞

2022, 55(7):  102-109,120.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202109160

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为提高交直流混合微电网在发生功率波动、电源缺失等情况下的动态和鲁棒性能，提出了一种基于微分平坦（flatness-based control，FBC）理论的互联变流器（interlinking converter，ILC）控制策略。首先分析了孤岛模式下子网内分布式电源采用下垂控制策略解决各自网内的功率分配问题；其次建立dq坐标轴下ILC数学模型，并证明了ILC系统满足微分平坦性；接着，根据微分平坦理论设计了ILC的功率控制器，其结构包括前馈控制和误差补偿两部分，系统采用串级控制结构，由功率外环产生平坦输出的参考轨迹，电流内环产生ILC期望输出的dq轴电压分量；最后，在Matlab/Simulink中建立FBC和PI控制的ILC仿真系统，在3种工况下仿真结果验证了FBC控制系统具有更好的动态性与鲁棒性。

广域储能电站定容-选址一体规划

曹新慧, 车勇, 司政, 开赛江, 周专, 袁铁江

2022, 55(7):  110-120.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202202024

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针对储能电站在大规模风电并网电力系统中的容量和选址规划问题，提出广域储能电站定容-选址一体规划方法。首先，针对简单辐射网络与复杂网络，考虑储能四象限运行特性，基于PV曲线法，定量分析论证储能电站容量与位置对系统静态电压稳定和风电消纳能力的影响机理，提出储能电站定容和选址思路；其次，综合考虑系统静态电压稳定、风电消纳能力、网损及储能投资4方面，以风电消纳年收益最大，以及系统静态电压稳定裕度变化率、网损成本、储能电站等年值投资成本最小为目标构建广域储能电站定容-选址一体规划模型，提出嵌入潮流计算及粒子群算法的遗传算法求解模型。以新疆准东大型风电基地为例，验证了所提方法的有效性。

电力负荷预测

基于特征选择和组合模型的短期电力负荷预测

徐宇颂, 邹山花, 卢先领

2022, 55(7):  121-127.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202111045

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提出基于特征选择和组合模型的短期电力负荷预测方法。首先将特征向量按特点分为2类，分别使用斯皮尔曼相关系数、最大相关最小冗余算法进行选择，依据贝叶斯信息量准则确定最优特征向量维度。然后使用3个不同的核函数建立单核递归支持向量回归模型并完成预测。最后构建神经网络，进行实验分析。仿真结果表明所提方法具有较高的预测精度与鲁棒性。

基于精准气象数据的地区电网短期负荷智能预测系统设计

李丹, 张远航, 李黄强, 童华敏, 王凌云

2022, 55(7):  128-133.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202108026

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基于分时分区精细化气象数据，研发地区电网短期负荷智能预测系统，实现功率曲线的日前精确预测。该系统的特点在于将网供负荷分解为多种功率分量的叠加，并针对各功率分量特点和影响因素，提供多种特征选择模式、预测方法以及历史参照日，以提高短期负荷预测的精度、自动化程度和工作效率。

新能源

基于多相风力发电系统的容错控制策略研究

周诗嘉, 杨光源, 彭光强, 武霁阳, 辛清明

2022, 55(7):  134-141.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202107095

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多相电机具有转矩大、转矩脉动低以及容错性高的特点，尤为适用于风力发电系统这种低速大功率的应用场合。提出一种基于多相直驱永磁同步发电机的风力发电系统，多相风机经三相桥式不控整流器、隔离型DC/DC和模块化多电平变流器并入高压直流电网。首先，采用基于转速外环的MPPT控制得到三相桥式不控整流器的平均电流参考值；然后，根据变流器工作状态对各套三相桥式不控整流器的电流参考值进行重构，实现正常相输出功率平衡，确保故障相不会出现过流，达到系统的容错控制，提高可靠性；最后，通过模块化多电平变流器单桥臂接入直流电网，降低了变流器复杂度。以18相风力发电机为例，搭建了Matlab/Simulink仿真模型，验证了所提拓扑结构及容错控制策略的有效性。

基于惯量响应的双馈风电机组动态协调机理研究

刘櫂芮, 贾祺, 严干贵, 翟文超, 孙勇, 李宝聚

2022, 55(7):  142-151.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202108078

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大规模风力发电联网挤占了具有转动惯量的同步发电机组容量空间，削弱了电力系统惯量水平与调频能力，迫切需要风力发电参与系统频率调节。基于双馈风电机组频率响应模型，解析得到惯量表达式，并分析锁相环控制参数对双馈风电机组惯量特性影响，提出当系统发生不平衡功率扰动时，可通过优化锁相环控制参数实现双馈风电机组惯量响应。以2台双馈风电机组并联系统为例，分析惯量响应期间不平衡功率在各双馈风电机组间的分配规律，并拓展到多机并联系统。建立双馈风电机组、同步机组联网系统频率响应模型，分析系统发生功率扰动各阶段频率响应特性。最后，通过时域仿真验证了理论分析的有效性。

含高渗透率风电的配电网暂态电压量化评估方法

徐艳春, 蒋伟俊, 孙思涵, MI Lu

2022, 55(7):  152-162.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202110085

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随着配电网中分布式风电渗透率的增加，评估影响电网暂态电压稳定性的各有关因素变得尤为重要，而评估暂态电压稳定性的现有指标在具有多暂态特性的场景下无法适用。首先介绍多二元表判据的评估思想，针对电压跌落情形，提出一种母线电压跌落安全裕度指标。其次，进一步构建母线过电压安全裕度指标，通过引入阶跃因子将两者指标有效结合，得到基于改进多二元表的母线暂态电压安全裕度指标。再次，提出区域暂态电压安全裕度指标来衡量某区域的暂态电压稳定性。最后，基于所提指标，利用Matlab/Simulink对含高渗透率风电的配电网进行仿真分析，在量化影响配电网暂态电压稳定性各因素的同时，验证了该指标的有效性和普适性。

基于CNN-GRU的光伏电站电压轨迹预测

冯裕祺, 李辉, 李利娟, 周彦博, 谭貌, 彭寒梅

2022, 55(7):  163-171.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202112009

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光伏电站出力随机性易引发并网点电压大幅度波动，通过趋势预测提前调控是提高电压稳定性的有效途径。为了提升电压趋势预测精度，提出一种基于卷积神经网络（convolutional neural networks，CNN）和门控循环单元（gated recurrent unit，GRU）的电压轨迹预测方法。首先，通过采集单元提取电压数据构建时间序列；然后，计算电压时间序列的自相关系数及其与外部变量间的最大信息系数（maximal information coefficient，MIC），分析电压时间序列与外部变量在时序上的关联性；再通过CNN网络提取输入数据的高层特征；最后输入至GRU网络完成电压轨迹预测。通过某地光伏电站实测数据进行验证，结果表明：本文模型与GRU、长短期记忆网络（long short-term memory，LSTM）、CNN-LSTM、支持向量回归（support vector regression，SVR）等模型相比预测准确度更高。

计及能源利用效率的含生物质沼气发电农村能源系统优化运行

冯凯辉, 闫湖, 戴吴珍, 陈健, 刘永亮

2022, 55(7):  172-178.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202109098

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农村能源是中国能源体系的重要组成部分，随着生物质沼气发电的推广应用，农村综合能源系统的应用前景更加广泛。以农村地区综合能源系统为研究对象，重点构建了含生物质沼气发电的能源系统模型，采用机会约束对负荷及可再生能源出力不确定性进行描述，提出综合考虑系统经济性与能源利用效率的优化运行模型。经济优化运行考虑了系统购售电购气费用最低。能源利用效率考虑了标准煤能效指标。为综合考虑经济性与能源利用效率，通过定义目标隶属度函数，利用最大化满意度指标法将多目标问题转化成单目标进行优化求解。仿真结果表明所提方法能够统筹兼顾系统经济性与能源利用效率。

计及电动公交车V2 G响应的区域综合能源系统两阶段优化调度

余子淳, 范宏, 夏世威

2022, 55(7):  179-192.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202109022

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针对高渗透可再生能源与电动公交车接入系统带来的弃风弃光及总用电负荷波动问题，提出了一种考虑电动公交车“车到网”（vehicle to grid, V2G）响应的区域综合能源系统两阶段优化调度方法。首先，考虑电动公交车运营计划，将电动公交车集群V2G响应嵌入到区域综合能源系统优化调度之中，形成以整个系统总运行成本最小为目标的第一阶段调度策略；然后，第二阶段调度模型在第一阶段优化结果的基础上，以系统中所有用电设备产生的总电负荷波动率最小为目标，进一步优化各设备调度计划和能源交互策略；最后，对比分析4种场景下电动公交车集群与各能源设备协调调度的结果，仿真表明所提模型能够提高区域综合能源系统的风光消纳能力和运行经济性，同时减小系统的总用电负荷波动，验证了该调度方法的有效性。

节能与环保

脱硫废水旋转喷雾蒸发与旁路烟道蒸发特性研究

赵宁, 冯永新, 林廷坤, 杨青山, 谢志文

2022, 55(7):  193-200.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202109067

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针对旋转喷雾和旁路烟道两类高温旁路烟气蒸发技术工艺，开展脱硫废水蒸发特性对比实验，结合可视化荧光示踪法及单液滴蒸发试验研究了废水雾滴在高温烟气中的蒸发过程，分析了烟气温度及烟气停留时间对蒸发性能的影响，并比较了两类废水蒸发工艺的差异。结果表明：脱硫废水液滴接触热烟气后将迅速失去表面自由水分，表面成壳固化为半干颗粒；旋转喷雾蒸发塔内主蒸发区域温度迅速降低，提高烟气温度有助于提升蒸发效率，降低出口灰分含水率；通过适当增大干燥塔尺寸，延长高温烟气在干燥塔内停留时间，可提升热量利用率，实现低气液比条件下的蒸发干燥；两类旁路蒸发工艺相比，旋转喷雾蒸发因雾化效果较好、气液混合均匀，蒸发性能略优于旁路烟道工艺。

燃煤电厂烟气中SO₃排放控制中试研究

刘毅

2022, 55(7):  201-208.  DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202109031

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燃煤电厂SO₃排放造成严重环境问题，本文利用某电厂污染物脱除中试平台对神华煤燃烧烟气中的SO₃的生成和脱除特性进行了系统研究。结果表明，采用选择性催化还原法（selective catalytic reduction，SCR）的脱硝反应器中烟气SO₂/SO₃的转化率随反应器入口烟气温度的增大而增大。低低温电除尘器（low-low temperature electrostatic precipitator，LLT-ESP）对SO₃的脱除效率随入口烟气温度的增加而减小；湿法脱硫系统（wet flue gas desulfurization，WFGD）的喷淋量达到一定程度后，继续增加喷淋量对提升烟气中SO₃的脱除效果并不明显。当SCR反应器、LLT-ESP入口烟气温度分别为290℃和130℃，WFGD系统3层喷淋层运行时，SO₃的脱除效率稳定在75%~80%，此时，NO_x和SO₂排放浓度远低于超低排放要求。