中国电力

2025, 58(2): 0-0.

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计及控保协同的自适应电流差动保护方法

张博, 王聪博, 詹荣荣, 余越

2025, 58(2): 1-8. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202407104

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大规模新能源经柔性直流输电（以下简称“柔直”）送出系统已成为中国新型电力系统中的典型场景，然而新能源场站与柔直换流器之间的交流输电线路两侧均为电力电子装置，短路电流受到不同换流器控制策略影响导致波形畸变严重，使得传统纵联保护灵敏度降低，拒动风险增大。提出了计及控保协同的自适应电流差动保护方法。以柔直换流器故障穿越策略为基础，分析了故障时两侧的故障电流特征，并将换流器控制参考值与保护判据相结合，构建了控制与保护协同的自适应保护判据。基于PSCAD搭建新能源经柔直送出系统的模型，仿真结果表明：所提保护可快速识别故障区间内不同类型故障，与传统差动保护原理相比，灵敏度提高了两到三倍，满足新型电力系统安全稳定运行对保护灵敏性与可靠性的需求。

基于电流合成矢量轨迹特性的双馈风电场主变压器差动保护

宋许鹏, 杨小洋, 樊征臻

2025, 58(2): 9-21. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202401014

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双馈风电场故障穿越的过程中，风电场侧提供的短路电流存在频率偏移现象，导致基于傅里叶算法的相量提取存在误差，二次谐波制动元件可能误动作，使得差动保护长时间闭锁。提出了一种基于电流合成矢量轨迹特性的新型时域保护方案。针对变压器区内故障和区外故障的本质差异，分别构造2种合成矢量，并根据各自合成矢量的轨迹特性设计保护方案。在PSCAD/EMTDC中搭建双馈风电场送出系统控制和保护的仿真模型。实验表明，所提方案能识别各种区内故障，且不受励磁涌流、区外故障伴随电流互感器（current transformer，CT）饱和以及区外故障伴随CT测量误差的干扰，最快15 ms即可动作且平均动作时间小于一个工频周波。

参数不对称配电网高阻接地故障感知与辨识方法

杨鹏辉, 钱国超, 白浩, 刘红文, 杨万先, 石晓

2025, 58(2): 22-32. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202406070

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针对配电网高阻接地故障时故障感知与辨识存在的难题，提出了基于阻尼率变化量的参数不对称配电网高阻接地故障感知方法，通过有源逆变装置主动短时调控零序电压，根据故障前后系统阻尼率变化量大小判断故障是否发生。在实现高阻接地故障灵敏感知的基础上，进一步提出了基于系统零序等值导纳相角变化特征的故障类型辨识方法，主动改变零序电压幅值调控系数，依据不同接地方式下的导纳相角变化轨迹，实现瞬时性和永久性接地故障类型的准确辨识。仿真分析表明：所提方法适用于三相参数不对称配电网，在不同运行方式下均能实现低、高阻接地故障的感知与辨识，抗过渡电阻能力强，具有较强的适用性。

基于模量反向行波的接地极线路故障类型识别与定位方法

赵欣洋, 邹洪森, 杨晨, 李玉琦, 李博通, 刘思源

2025, 58(2): 33-42. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202403069

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行波法是目前接地极线路故障测距的常用方法，但在阈值整定方面普遍依赖于仿真，且无法判断接地极线路故障类型。针对上述问题，采用主动式行波注入法，通过解析计算的方式，得到接地极线路发生单回接地故障、双回跨线故障、单回断线故障和双回断线故障后接地极线路首端测量点处的模量反向行波时域表达式，提出了基于模量反向行波的接地极线路故障类型识别和定位方法。所提出的注入行波法具有明确的测距阈值整定表达式，可以准确判断出线路故障类型。在PSCAD/EMTDC环境中检验所提方法的可靠性和鲁棒性，仿真结果表明：所提方法在实现故障精准测距外，可以可靠识别出接地极故障类型，且具有较强的耐受过渡电阻以及抗噪声干扰能力。

基于共享储能站的多能互补微能源网外衍响应双层优化

李金, 刘科孟, 许丹莉, 高为举, 黄磊, 吴浩星, 华昊辰

2025, 58(2): 43-56. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202408007

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高比例新能源接入能源系统带来的强不确定性使系统内部优化运行变得困难，同时可能导致不确定性风险外溢，从而影响到上级电网稳定运行。为此，提出了一种基于共享储能站的多能互补微能源网系统外衍响应双层协调优化策略。首先，构建了微能源网系统能源设备运行模型，并提出了共享储能站运行方式和盈利机制。其次，以微能源网系统运营商为上层，共享储能站运营商为下层，建立考虑2个不同利益体的双层协调优化模型。然后，通过Hong的(2m+1)点估计法量化风光不确定性，并利用基于KKT条件和Big-M将双层非线性优化模型转化为单层混合整数优化模型。最后，仿真结果表明该策略能有效防止风光不确定性风险外溢，减少了微能源网运营商6.3%的运行成本。

考虑储能资源聚合参与的电网优化运行与韧性提升策略

赖业宁, 孙仲卿, 陆志平, 刘沁

2025, 58(2): 57-65. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202402073

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极端天气给新型电力系统的建设与运行带来诸多挑战，电力系统灵活性资源的不断丰富给了电网应对极端天气的新思路。考虑极端条件下储能等资源聚合参与电网负荷恢复的场景，研究了资源聚合参与电网韧性提升的策略方法。首先，基于储能等资源自身的运行状态，提出了资源剩余调节能力模型。然后，构建了计及资源剩余调节能力的资源聚合调控模型，并通过“域”刻画资源聚合体的剩余调节能力与运行功率的关联关系，进一步构建了面向“灾前-灾中-灾后”全阶段的电网优化运行与韧性提升模型。最后，通过算例分析，验证了该策略对电网韧性的提升效果。

市场环境下考虑多元用户侧资源协同的虚拟电厂低碳优化调度

李明冰, 李强, 管西洋, 周皓阳, 卢瑞, 冯延坤

2025, 58(2): 66-76. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202407102

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为发挥多元用户侧资源协同作用，提高虚拟电厂（virtual power plant，VPP）参与电碳联合市场收益，降低风光及电价不确定性引起的风险，提出了一种市场环境下考虑多元用户侧资源协同的VPP低碳优化调度方法。首先，基于各种用户侧资源协同作用，形成了VPP参与电碳联合市场运行策略；然后，建立VPP奖惩阶梯型碳交易模型，根据碳交易量设定不同交易区间价格，实现了碳电耦合；最后，构建VPP参与电碳联合市场的低碳优化调度模型，在模型中引入条件风险价值，衡量市场收益与风险的关系，并将模型转换为混合整数线性规划问题求解。通过算例分析，证明了该方法可以发挥用户侧资源的协同作用，有效应对风光及电价的不确定性风险，实现VPP参与市场运行的经济性和低碳性。

计及阶梯式碳交易机制的综合能源系统优化调度

周建华, 梁昌誉, 史林军, 李杨, 易文飞

2025, 58(2): 77-87. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202404059

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在“双碳”目标下，能源行业面临着技术发展水平、降碳时间紧迫、结构转型与环境治理等诸多挑战，而综合能源系统在实现新型电力系统中发挥着重要作用。为此，计及阶梯式碳交易机制和需求侧响应，提出了一种适用于综合能源系统的低碳经济运行优化调度模型。首先，在碳排放架构中引入气负荷排放因素，并采用阶梯式碳交易机制；然后，基于各能源的分时价格和可替代性，分别研究了价格型和替代型2种需求侧响应；最后，以综合成本最小为目标进行优化仿真，结果表明：采用计及阶梯式碳交易机制和需求侧响应的模型，并考虑气负荷排放影响，能够显著降低综合能源系统的碳排放。经过需求响应后，购能成本、碳交易成本和碳排放量分别减少了约3.38%、36.25%和18.52%。

计及热网不同运行状态下灵活性供给能力的综合能源系统优化调度

张玉敏, 尹延宾, 吉兴全, 叶平峰, 孙东磊, 宋爱全

2025, 58(2): 88-102. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202407088

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可再生能源渗透率的不断提高使得系统净负荷的波动问题日渐突出，对系统运行提出了更高的灵活性要求。为此，提出了一种计及热网不同运行状态下灵活性供给能力的综合能源系统优化调度策略。首先，针对风电和负荷的不确定性，基于区间优化思想确定系统次小时运行灵活性需求；其次，通过剖析热负荷和电净负荷的4种变化关系对系统运行灵活性的影响，并计及热网动态特性下的热电联产机组上/下行灵活性供给机理，推导不同运行状态下的热网灵活性供给模型；然后，明晰储能装置充电、放电、非充非放等运行状态以及能量限额特性，推导储能提供次小时运行灵活性的数学模型，确立综合能源系统小时尺度优化调度决策和次小时运行灵活性约束间的协调关系，从而构建计及源-网-储多环节运行灵活性的IES优化调度模型；最后，以综合能源E6-H8和E57-H16系统为例进行测试，验证了该模型可以通过优化储能及热网灵活性资源，有效提高系统运行的灵活性。

考虑构网型储能支撑能力的微电网优化调度策略

闫志彬, 李立, 阳鹏, 宋蕙慧, 车彬, 靳盘龙

2025, 58(2): 103-110. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202409056

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为兼顾微电网的稳定性和运行效益，分析了构网型储能的惯量支撑特性和频率支撑能力。基于此，明确了微电网的优化目标，形成了功率平衡、设备运行、系统惯量、系统备用容量等约束，并结合Optimization Toolbox的非线性优化问题解算器，提出了考虑构网型储能支撑能力的优化调度策略。为测试所提策略的有效性，采用核密度估计法和Copula函数构建了风光出力联合概率分布函数，基于K-means聚类形成新能源典型场景。在典型场景下进行分析，结果表明：所提方法能够发挥构网型储能支撑能力，有效提升新能源消纳水平。

基于多智能体安全深度强化学习的电压控制

曾仪, 周毅, 陆继翔, 周良才, 唐宁恺, 李红

2025, 58(2): 111-117. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202404047

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针对分布式光伏在配电网中的高比例接入带来的电压越限和波动问题，提出了一种基于多智能体安全深度强化学习的电压控制方法。将含光伏的电压控制建模为分布式部分可观马尔可夫决策过程。在深度策略网络中引入安全层进行智能体设计，同时在智能体奖励函数定义时，使用基于传统优化模型电压约束的电压屏障函数。在IEEE 33节点算例上的测试结果表明：所提方法在光伏高渗透率场景下可生成符合安全约束的电压控制策略，可用于在线辅助调度员进行实时决策。

应对继电保护多场景的数字仿真测试方法

刘清泉, 杨鹏, 李铁成, 王献志, 文明浩

2025, 58(2): 118-125. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405131

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新能源大量接入使得继电保护面临适应性问题，提出一种应对继电保护多场景的数字仿真测试方法，可为继电保护性能评估提供有效技术支撑。从继电保护装置时序配合逻辑、不同保护装置配合关系、多场景测试的维度出发，提出了继电保护仿真模块设计和模拟方法。所提方法能够满足各类继电保护仿真测试要求，并通过了仿真测试。

电力系统稳态下可再生能源大规模接入量预测

汤明润, 李若旸, 刘慕然, 程晓钰, 刘铫, 杨淑霞

2025, 58(2): 126-132. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405113

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可再生能源发电大规模增加及各类不确定因素叠加对电力系统提出了严峻挑战。研究具有代表性的可再生发电能源，分析电力系统稳定条件下影响可再生能源大规模接入量的因素，基于灰色关联度分析法以及极端梯度提升算法（eXtreme boosting system，XGBoost）算法筛选关键因素，构建了可再生能源大规模接入量预测模型，并以某地区电力系统为例对预测模型进行验证。结果表明：所提方法具有可行性，能为新型电力系统制定合理有效的电力规划提供参考。

基于综合谐波驱动的光伏场站集电线路保护新方案

沃建栋, 潘武略, 李跃辉, 吴佳毅

2025, 58(2): 133-139. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202404055

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提出一种基于综合谐波驱动的光伏场站集电线路保护新方案。首先分析光伏场站集电线故障后的谐波来源及分布特性，通过全光纤电流互感器（fiber optical current transformer，FOCT）获取电流谐波，并基于非支配排序遗传算法Ⅱ（nondominated sorting genetic algorithm Ⅱ，NSGA-Ⅱ）计算最优谐波特征权值，以提升故障电流综合谐波特征显度，同时，构建了高次谐波启动判据和综合谐波动作判据。对于不同故障情况进行仿真研究，验证了所提方法的有效性。

计及5G基站可调特性的配电网分布式光伏准入容量鲁棒优化

孙通, 张沈习, 曹毅, 曹佳晨, 程浩忠

2025, 58(2): 140-146. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202403032

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具有随机性和波动性等特征的分布式光伏规模化接入配电网，给配电网安全可靠运行带来了新的技术难题。为评估并提升配电网分布式光伏最大准入容量，提出了计及5G基站可调特性的配电网分布式光伏准入容量鲁棒优化方法。首先，构建了计及通信负载迁移和储能动态备电的5G基站可调特性模型；其次，建立了含5G基站的配电网分布式光伏最大准入容量鲁棒优化模型；然后，采用渐紧线切割算法和列与约束生成算法相结合的方法求解模型；最后，在改进的IEEE 33节点配电网上验证了模型的有效性，分析了“源-荷”不确定性、5G基站通信负载迁移和储能动态备电对配电网分布式光伏最大准入容量的影响。

基于零序电流TEO梯度能量的光伏场站集电线路故障选线方法

郑燃, 吴佳毅, 杜浩良, 潘武略

2025, 58(2): 147-153. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202404081

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开展光伏场站集电线路快速故障选线对保证系统平稳运行十分重要。提出了基于零序电流梯度Teager能量算子（teager energy operator，TEO）的光伏场站集电线路故障选线方法。针对单相接地故障建立集电线路零序电流序网模型，并分析零序电流、电压分布规律以及故障期间光伏电源的馈出特性。采用TEO计算零序电流梯度能量值，基于故障线和非故障线测点处能量值差异整定阈值，提出故障选线判据，并搭建光伏场站集电线路模型。仿真验证表明：所提方法在不同故障位置、接地电阻、机组出力、噪声干扰场景下都有良好的选线效果。

考虑绿证-碳交易机制与混氢天然气的工业园区多能优化调度

许文俊, 马刚, 姚云婷, 孟宇翔, 李伟康

2025, 58(2): 154-163. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405087

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工业园区作为高耗能、高排放主体，促进园区低碳转型对我国应对气候变化、实现经济社会可持续发展具有重要意义，因此提出考虑绿证-碳交易机制与混氢天然气的工业园区多能优化调度模型。首先，建立了园区电转气-碳捕集电厂-富氢压缩天然气联合运行模型，通过引入阶梯碳-绿证交易交互机制完善低碳市场交易规则。其次，建立了考虑生产品质与用能舒适度的激励型需求响应模型。最后，采用Matlab对园区日最小总成本进行求解，并设置8个情景对所提模型进行分析验证。算例结果表明，所提优化运行方法能够有效降低园区碳排放量，提高风光消纳率，同时充分挖掘需求响应能力，促进工业园区实现可持续绿色发展。

基于同态加密的综合能源系统完全分布式低碳经济调度

胡景成, 范耘豪, 朱同, 陈珍萍

2025, 58(2): 164-175. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202404069

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针对综合能源系统分布式调度过程中的隐私泄露问题，考虑分布式调度节点功率受限特性，提出了一种基于同态加密的完全一致性低碳经济调度方法。首先，对系统中供能单元和用能负载进行功率分析，建立综合经济性和低碳性的能源系统调度模型，引入供需不匹配状态估计变量，提出一种完全分布式一致性低碳经济调度算法。其次，利用同态密码学设计基于同态加密理论的信息交互策略，使节点在不泄露自身隐私数据的前提下与邻居节点安全地交换状态信息。同时同态加密技术允许直接在密文上进行运算，并确保解密后的结果与明文的直接计算结果一致，从而保证了低碳经济调度的准确性。最后，通过数值仿真实验验证了所提调度算法的有效性。

基于CGAN台风气象下负荷场景生成

罗萍萍, 盛奥, 林济铿, 王忠岳, 李启本, 周平

2025, 58(2): 176-185. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202405076

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台风天气下负荷水平的剧烈波动威胁电网平衡，相应地台风气象条件下的负荷场景生成受到电力公司的重视。因此，提出一种面向台风天气基于条件生成对抗网络（conditional generative adversarial network，CGAN）模型的负荷场景生成算法。首先，针对台风样本登陆位置分散、持续周期不同及等级不同的特点，提出一种台风下负荷样本的拆分及标签给定方法。然后，针对台风气象下负荷样本数量稀少，提出一种基于条件概率的样本扩充策略以扩充样本集。最后，为了进一步提升样本集的有效性，基于迁徙训练思想，先用正常气象下的负荷样本对CGAN进行训练，然后再采用台风样本集训练CGAN，在模型训练完成后，输入随机噪声与台风标签即可生成对应的负荷场景。算例证实了所提模型及算法的有效性和先进性。

基于传递熵与JS-BP神经网络的锂离子电池容量预测模型

吴小忠, 肖立华, 童超, 夏向阳, 袁翎, 甘星, 江志文, 黄湘源

2025, 58(2): 186-192, 215. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202310039

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实现储能系统安全运行，对锂离子电池可用容量的准确预测非常关键。通过对储能电池相关参数进行信息熵分析，筛选出对于电池可用容量具有显著影响的健康因子，将信息熵筛选出的健康因子与水母搜索反向传播神经网络（jellyfish search-back propagation neural network，JS-BP）相结合，建立电池可用容量预测模型。基于美国航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）公开的相关老化数据集与电池老化实验平台的老化数据展开综合分析，其结果表明所提模型具有较高的电池容量预测精度，平均绝对误差（mean absolute error，MAE）、均方根误差（root mean square error，RMSE）均处于较低水平，验证了该模型的准确性。

基于改进线性化ADMM的多微网经济运行分布式协调优化

黄堃, 付明, 翟家祥, 华昊辰

2025, 58(2): 193-202. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202308028

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传统多微网系统的集中式优化策略计算时间长，而以交替方向乘子法（alternating direction method of muitipiers，ADMM）为代表的分布式优化算法求解效率取决于目标函数的拉格朗日增广函数的求解难度，很难适用于复杂多微网系统。针对该问题，提出了一种基于非精确广义不定邻近交替方向乘子法（the inexact generalized ADMM with indefinite proximal term，IGADMM-IPT）的多微网系统分布式协调优化方案。首先，构建多微网系统的分层优化架构和各可调节设备动态模型；然后，基于可再生能源出力、负荷需求的差值和可调节设备出力阈值确定各微网可共享发电量和储能容量；接着，基于多微网系统运行成本最低构建全局共享目标函数，利用IGADMM-IPT对该优化问题迭代求解；最后，在8个微网和一个直连设备群通过公共母线互联的场景进行仿真。结果显示，在一天内利用IGADMM-IPT获取多微网系统运行成本最低优化方案所需时间比ADMM少21.38%。

基于稀疏光谱成像的线路复合绝缘子积污状态可视化评估

任明, 李乾宇, 夏昌杰, 董明

2025, 58(2): 203-215. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202311070

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对线路复合绝缘子的污秽状态进行及时、准确的在线评估，可以有效防止污闪事故的发生。提出一种线路复合绝缘子污秽状态可视化评估方法。首先，结合图像配准算法和目标区域框选构建多源反射光谱图像半自动化配准方法，解决多目相机固有的图像配准难题；其次，利用低成本、轻量化、高成像质量的多目式稀疏光谱成像设备拍摄人工染污样品并进行模型预训练，进一步通过真实自然积污样品进行迁移训练，构建复合绝缘材料表面污秽等级诊断模型；最后，借助无人机平台，在不同拍摄条件下对线路复合绝缘子污秽状态进行实测分析。结果表明，该方法对于人工染污和自然积污样品污秽等级的划分准确率分别为95.3%和87.8%，实际线路复合绝缘子污秽等级划分准确率可达90%，污秽分布区域显示清晰。通过无人机实测分析验证了基于稀疏光谱成像技术的线路绝缘子污秽等级评估和污秽分布可视化诊断的可行性，为线路绝缘子状态巡视和检修决策提供了新的技术手段。

全功率小型变速抽水蓄能机组双层MPC虚拟惯量控制策略

许常昊, 关伟东, 王越, 张金帅, 王鹏, 周宁, 尚博文

2025, 58(2): 216-226. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202311005

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在配电侧发展微型可变速抽水蓄能，有利于以更为环保的方式提升配网消纳新能源的能力。提出一种全功率变速抽水蓄能机组双层模型预测控制（two layer model predictive control，TLMPC）虚拟惯量控制策略。该策略包含一个标准层模型预测控制（model predictive control，MPC）和辅助层MPC，标准层MPC基于确定的系统预测模型，产生最小化的频率偏差信号，传递给辅助层MPC，而辅助层MPC考虑光伏的随机性，以跟踪标准层MPC预测的频率偏差为目标，同时产生功率和导叶控制信号。通过对含有全功率抽水蓄能机组的系统进行仿真分析，表明了所提的控制策略具有良好的频率调节性能，有助于提升配电网的光伏消纳能力。

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