光伏发电系统具有不同于同步机的故障响应特性，给电力系统故障保护与控制带来严峻挑战。锁相环的输出直接影响光伏发电系统的故障响应特性，特别是在电网故障后电压相位跳变使得锁相环输出呈现非周期性的暂态响应偏差，对光伏输出短路电流产生较大影响。现有研究忽略锁相暂态过程，可能造成光伏及其并网系统短路电流的分析计算出现较大误差。为此，本文推导了光伏锁相环输出相位与并网点电压相位间偏差的解析表达式，分析了锁相偏差的时域变化特性及其影响因素和锁相偏差对光伏发电系统三相短路电流的影响，从而提出了考虑锁相暂态响应的光伏发电系统三相短路电流解析计算方法，并分析了短路电流的特征，最后搭建光伏并网系统仿真模型，验证了理论分析的正确性。

近年来，为应对频发的极端事件，配电网弹性提升技术迅猛发展。在实际应用中，技术方案经济成本过高成为制约其应用落地的重要因素。针对上述问题，本文提出了一个融合移动储能与电动汽车并网（V2G）技术的配电网弹性提升方案，其具体目标为优化灾后供电恢复过程中的经济成本，同时确保恢复效能。在灾害初期，通过建立预先的电动汽车调度模型来获取电动汽车的分布状况以及各个V2G站点的最大供电能力。接着，基于实际的道路网络规划和电力负荷数据，决定临时的移动储能（MESS）仓库的安置地点。在灾害后期，将恢复过程中的综合经济成本作为优化目标，通过调整V2G站点的输出和MESS的调度策略来进行优化决策。对所提方法运用多组算例进行了验证，仿真结果表明，所提协同恢复方案在降低系统灾后失电量的同时能够有效改善弹性策略的经济性。

换相失败是基于电网换相换流技术（LCC）的直流输电特有的故障形式，并且在弱交流系统中表现尤为明显。本文首先分析了LCC换相失败的原因，提出了采用大功率可控关断的集成门极换流晶闸管（IGCT）替代晶闸管的混合换相换流技术（HCC）方案。接着结合IGCT特点，提出了适用于HCC的正常换流与换相失败抵御两种工况下的主动关断模式及其实现方法。然后参照实际高压直流控制保护框架，设计并搭建了实时数字仿真平台（RTDS）环境下的HCC系统的一次回路、直流控保以及阀控系统，在尽量沿用现有的已经成熟的控保技术的同时，仅增加了主动关断部分。最后通过系列试验验证了HCC系统抵御换相失败的可行性与准确性。

由于风光发电具有随机性、波动性等缺点，且接入配电网后使其结构更加复杂，降低了配电网的供电可靠性，本文针对此问题提出拟牛顿遗传算法与鲁棒优化相结合的配电网重构。首先基于风光发电的出力模型生成概率多场景，其次建立含风光发电接入的配电网鲁棒重构优化模型，采用拟牛顿遗传算法对模型进行求解，并对比重构前后配电网电压越限风险值。最后通过算例验证了本文重构方法能够有效提升配电网的供电可靠性。

为了缓解电动汽车车主里程焦虑的问题，本文提出了一种基于滤波器和神经网络混合的电动汽车荷电状态（SOC）估计方法，该方法可以准确估计电动汽车SOC和剩余里程。首先，利用降维算法和分类算法从实车数据集中分离出5类能够反映车辆能耗的驾驶行为作为模型输入的一部分。其次，搭建卡尔曼滤波和双层双向长短时记忆神经网络结合的混合模型，该模型可以降低实时数据的噪声，并结合历史数据计算电动汽车SOC和剩余里程。最后将不同的模型输入特征和模型结构作对比，证明提出方法具有较高的精度。

针对含并网变流器电力系统，提出了一种利用并网变流器来提升系统小干扰功角稳定的广域阻尼控制策略及其设计方案。基于含并网变流器电力系统的小干扰稳定模型，该方案以模态线性二次型调节器为依据设计了状态反馈控制策略，可以实现不同功角振荡模式的解耦控制。考虑到不同并网变流器具有不同的调节能力，进一步构建了以模态线性二次型调节器权重矩阵为待优化变量，以关键振荡模式的阻尼比和并网变流器调节能力作为约束的阻尼控制分配模型，并利用遗传算法进行求解。在PSAT中搭建IEEE 68节点系统模型，对所提控制方案进行验证，结果表明该控制方案能够有效利用各个并网变流器向系统提供足够的阻尼支持。

电动机作为机电能量转化装置，在电动汽车、航空航天、能源冶金等领域应用广泛，但其运行场景千差万别。为了适应不同场景和工况下负载的运行特性，电动机通常需要具有一定的转矩过载运行能力，而准确分析和利用电动机的转矩过载能力，对提高系统的经济性、实现节能降耗意义重大。本文首先介绍了电动机转矩过载能力和利用方法，对高转矩过载能力电动机的应用场景和实用价值进行总结归纳；分析了电动机转矩过载运行时的电磁特性、损耗特性和温度限制，概述了设计高转矩过载能力电动机的约束条件及利用边界；对高转矩过载能力的永磁同步电动机和异步电动机的研究现状分别展开分析综述，并梳理了提升电动机转矩过载能力的策略。最后展望了高转矩过载能力电动机研究和利用的发展方向。

海上风电是新能源开发利用的重要方向。海上风电系统的合理规划对系统运行经济性和安全性具有重要影响。现有海上风电系统的规划评价难以兼顾海上风电场侧电能质量与输电系统侧的运行安全，无法综合反映海上风电系统的性能。为此，分析了海上风电系统不同规划方案引起的风电场电能质量与输电系统故障特性差异，建立了海上风电场和输电系统的劣度评价指标，充分考虑指标间的差异性和关联性，进而提出了改进CRITIC熵权组合赋权法的海上风电系统TOPSIS综合评价方法，并结合某海上风电系统前期规划设计进行了应用。结果表明，所提出综合评价方法与实际相符，对于海上风电系统的规划和决策具有参考价值。

近年来，因为高压电缆缓冲层烧蚀导致的电缆运行故障严重危害到电缆系统的安全运行。高压电缆缓冲层材料在烧蚀过程中会产生特征气体，可以基于特征气体检测法实现对缓冲层烧蚀缺陷的预警和诊断。本文搭建了电缆缓冲层放电烧蚀模拟和气体收集实验平台，用不同电极结构模型模拟缓冲层不同缺陷状态，采用气相色谱仪对烧蚀过程中缓冲层的气体进行组分分析，研究产物浓度的演变规律。结果表明缓冲层烧蚀过程中的气体产物包括CO2、H2、CO、低分子量烃类气体等共9种，且各组分气体浓度与缓冲层缺陷类型、烧蚀时间、接触状态等因素直接关联。基于特征气体检测的方法有望应用于高压电缆缓冲层等低场强区潜伏性缺陷的诊断。

近年来，特高压换流变压器内部短路故障导致的爆炸起火事故接连发生，严重威胁电力系统安全稳定运行。本文以±800 kV特高压换流站典型单相四柱式换流变压器为研究对象，基于ANSYS Maxwell和Simplorer平台开展绕组匝间短路故障建模仿真，研究不同故障条件下绕组漏磁、短路环流及电弧故障能量的变化规律。结果表明：伴随匝间短路发生，换流变压器内部大量横向漏磁破坏绕组正常纵向磁通分布，短路匝环中出现高幅值故障环流。1.98%匝间短路漏磁峰值达2.76 T，短路环流峰值达80.59 kA，四个周波内释放能量1.22 MJ。根据安匝平衡规律，短路匝数越多，环流幅值越小，而电弧电压随电弧长度单调增加，总体而言电弧能量与短路匝数呈正相关。此外，由于漏磁畸变引起的漏电感差异，靠近绕组中部的匝间短路故障更为严重。

为在电机设计阶段提高电机转矩性能的同时降低电机的振动噪声，实现高转矩低噪声永磁同步电机有序高效的快速优化，本文提出了一种基于结构参数灵敏度分级的多层代理模型内置式永磁同步电机（IPMSM）优化方法，首先通过“有限元+单位力波响应”混合模型获得电机多工况电磁噪声源关键阶次电磁力谐波，将其幅值与电机平均输出转矩、转矩脉动同时作为优化目标，通过随机森林算法分析结构参数灵敏度，实现对结构参数的筛选与分级，综合多岛遗传算法、多目标粒子群算法、参数化扫描等优化方法进行分级优化。本文方法和传统电机多场耦合优化方法相比，节约算力的同时减少了54.9%的计算时间。优化后平均输出转矩较优化前提升34.6%，电机关键阶次电磁力幅值较优化前降低13.7%，转矩脉动较优化前降低67.8%。

针对短期电力负荷预测模型其预测结果精度不佳的问题，本文提出了一种利用变分模态分解技术(VMD)获取短期负荷数据深层特征，后使用麻雀搜索算法(SSA)针对随机森林(RF)负荷预测模型中的超参数进行优化的短期电力负荷预测模型。首先在数据处理部分使用VMD将负荷数据分解获得多个模态分量，对分解后的模态分量进行分析并将受噪声影响严重以致波形浮动过大的模态分量进行合并以减少模型计算量。然后利用麻雀搜索算法对随机森林预测模型进行超参数优化，对经过VMD分解后所得的多个模态分量分别构建优化预测模型进行预测，重构其结果获得最终预测结果。通过算例分析，验证了本文所提模型较同类智能模型在短期负荷预测方面有更加优秀的表现。

优化设计列车运行曲线并合理配置超级电容储能是解决城轨牵引供电系统能量损耗大、功率冲击显著的有效方案。列车运行曲线会直接决定列车的当前运行状态，一方面通过调整牵引电机的工作效率改变供电系统的整体能耗，一方面通过调节列车牵引过程与再生制动过程间的功率差优化储能容量配置。考虑到以上两方面因素的相互制约，本文提出了一种综合的城轨储能系统最优化容量配置方法，旨在兼顾列车节能运行和降低储能容量。首先，利用列车运行的数学模型建立考虑牵引电机工作效率变化的列车能耗函数。然后，考虑多车运行时的能量交互确定列车牵引与再生制动间的功率差函数。进而，重新构建固定时分下考虑系统综合能耗与储能容量的复合经济指标的目标函数。最后，采用遗传算法和粒子群算法相结合的优化算法，得到列车的最优运行曲线。算例分析表明，基于本文优化方法得到的列车运行曲线能够在节能的同时大幅降低超级电容的配置容量。

我国中压配电网以小电流接地系统为主，以单相接地故障最为常见。现有配电网单相接地保护技术面临区段精准判断难、干扰下可靠性不足、高阻接地下灵敏度低的挑战。本文提出了仅利用就地信息的配电网单相接地故障区段精准保护方案，基于故障前后相电流变化特征实现故障电源侧保护启动，结合电压与零序电流变化量特征，电源侧保护延时选择性动作；接地区段负荷侧保护按照对端保护延时，结合对端开关动作引起的三相失压动作本侧开关，实现接地故障区段精准就地隔离。仿真结果表明，所提方案无需通信，能满足互感器误反接、高阻接地等实际应用的需要，有望应用于实际。

根据智能电网对先进传感和测量技术的发展需求以及不同场景下的电网电压监测的需求，基于电磁耦合测量原理的D-dot传感器能够实现电网电压的非接触测量。作为电网获取电压信号的重要设备，它对整个测量系统的质量有着重要影响。为解决D-dot传感器测量方向单一以及对安装角度存在要求等问题，本文深入探讨了D-dot传感器的基本原理和差动输入结构，并研究了耦合磁场下电极的分割和矢量的合成规律，最后提出了一种新的自积分工作状态下的D-dot周角传感器设计，并通过有限元仿真软件进行了实验验证，以期获得更准确的测量结果。与传统传感器相比，D-dot周角传感器可达到多角度测量的目的，也更能满足各种实际情况下对各方向电参量的测量需求。

在宽频电压测量中，暂态过电压成分严重影响线路电能质量及电力系统安全。传统的测量方法常应用单个微处理器处理数据，较难实现对多路高速数据采集的实时性与同步性，不能实现对于暂态过电压信号的采集，无法满足宽频电压测量要求的问题。本文设计的电压测量系统，利用FPGA运算速度快、内部延时低、硬件并行处理的优势以及ARM通信接口丰富，外设资源多、控制能力强的优点，实现宽频电压信号的高速调理采集、处理与传输。而在数据输入层引入边缘节点，进行数据预筛选，解决数据处理中云端的压力较大，且难以实现实时数据评估的问题，从而提高数据传达的效率。

针对当前电力变压器机械故障实时诊断准确率较低的问题，本文提出了一种基于振动信号与深度学习的电力变压器故障诊断方法。首先针对电力变压器箱体表面振动信号采用改进自适应噪声完备经验模态分解（ICEEMDAN）对其进行分解以获取重构信号，并引入模糊熵值构建振动特征向量。然后以卷积神经网络-双向门控循环单元（CNN-BiGRU）组成基础分类网络以实现特征分类，并引入高效通道注意力机制（ECAM）提升CNN学习性能。最后设计一种基于ICMIC混沌映射、自适应动态扰动和精英反向学习混合改进得到多策略协同优化秃鹰搜索（MSCOBES）算法，并将改进后的算法应用于实现CNN-BiGRU的超参数寻优，从而得到基于MSCOBES-CNN-BiGRU-ECAM的电力变压器故障诊断优化模型。在实验中对于试验变压器的机械故障进行诊断，实验结果表明本文所提出的方法对于电力变压器不同类型的机械故障的诊断准确率可达99.4%。

本文针对常通型碳化硅(SiC)结型场效应晶体管(JFET)的中压直流固态断路器(SSCB)缓冲电路进行了优化设计。首先，分析中压SiC SSCB主开关器件内部寄生电感、外部印制电路板电感和功率回路电感等因素对开关过程的影响作用，阐述了电阻电容二极管(RCD)型、金属氧化物变阻器(MOV)型、RCD+MOV混合型三类经典缓冲电路应用于SiC SSCB时的工作原理，并对其性能进行了评估。基于对三类经典缓冲电路特点的全面分析，为SiC SSCB设计了一种基于金属氧化物变阻器-电阻-电容MOV-RC结构的新型缓冲电路拓扑，基于该电路的工作原理提供了适配的参数调制方法。最后，搭建了以三个1 200 V/38 A常通型SiC JFET器件串联组成的1.5 kV/38 A SSCB实验样机，验证了本文所提设计方案的有效性。仿真及实验结果表明该缓冲电路不仅有效抑制了SiC SSCB故障隔离期间的过电压，还具有较快的故障清除时间和低成本的优势。

为了更准确地描述新能源发电功率预测的不确定性，需要开展新能源预测误差分析与建模研究。传统的预测误差分析过程大多采用固定的数学模型进行拟合，精度较低且适用性较差。基于朴素贝叶斯分类理论，本文提出了一种新能源预测误差建模方法，该方法分为数据离散化过程和朴素贝叶斯分类器训练过程。首先利用核密度估计理论，准确估计了新能源实际功率、预测功率及预测误差的概率分布。然后训练自组织映射网络，对新能源实际功率、预测功率及预测误差进行聚类分析，对三类数据进行离散化处理。最后采用交叉验证方法训练朴素贝叶斯分类器，将新能源实际发电功率和日前预测功率映射到新能源发电功率的预测误差。在西北电网2021年实际新能源数据上的测试结果表明，该方法有效刻画了数据自身特性，准确反映了预测功率和实际功率之间的相关关系，因此能够对新能源预测误差进行准确建模。

电力变压器作为电力系统中至关重要的能量转换设备，其稳定运行对于保障电能供应的可靠性具有重大意义。局部放电影响高压电气设备绝缘性能。局部放电在线监测不仅可以获取设备老化信息，还可以预测变压器寿命。局部放电源准确位置信息可以帮助检修人员制定精准维护计划，确保电力系统稳定，设备制造商可利用此信息优化结构和安装方法。变压器内部双局部放电源放电是一种更为复杂的故障类型，传统的检测方法难以准确捕捉到此类放电波形。F-P光纤传感器是一种新型的局部放电声学检测方式，该传感器结构小，灵敏度高，而且有较强的抗电磁干扰能力，可以内置于变压器内部实现复杂情况下的局部放电检测。在本研究中，研制了基于F-P光纤传感器的双局部放电源检测系统，采用基于多信号分类（MUSIC）测向原理的交叉定位算法，可以实现对变压器油中双局部放电源定位。总的来说，F-P光纤传感器阵列有较好的方向清晰度，可以实现准确定位。将该双局部放电源定位系统应用到了35 kV单相变压器模型上，验证了其对外绕组双局部放电源定位的有效性。

新能源替代促使送端电力系统的稳定形态和机理发生转变。然而电源规划方案的校核仍基于常规电网暂态稳定仿真，不能涵盖和适用于新的稳定问题，若采用电磁暂态仿真校核，工作量巨大而难以实现。对此，本文归纳高比例新能源送端电网稳定问题形态和新能源规划新稳定问题的三个场景，分析制约新能源送出稳定问题的机理，提出高效可行的稳定风险评估指标和规划方案校核方法。最后，基于仿真验证了三个场景下本文所提规划方案稳定性校核方法的快速性和有效性。

近年来，我国野火频发，已严重威胁电力系统的安全稳定运行。移动应急电源作为一种重要的灵活调度资源，能够保障野火蔓延下重要负荷供电，增强配电网应对野火灾害的韧性。为此，本文提出了野火蔓延下基于移动应急电源的配电网韧性增强策略。首先，建立了基于考虑野火热辐射的配电线路导体热模型和热平衡方程，并运用聚类生成不确定参数的典型场景；然后，以配电网购电成本、负荷停电补偿成本和可调度资源运行成本最低为优化目标，提出考虑移动应急电源到接入点路程的布点和运行约束，进而建立了移动应急电源优化配置与灾害全过程运行策略模型。考虑到野火模型是非线性方程，提出基于两阶段松弛的线性化处理方法，将其转化为混合整数线性规划问题进行快速求解。最后，采用IEEE 33节点测试系统进行仿真，对所提方法的有效性进行了验证。

针对高比例光伏接入城市配电网引发的电压质量问题，本文提出了考虑光储一体化系统(PIESS)柔性调节能力的配电网电压优化策略。首先，分析三种典型的“光伏+广义储能”一体化运行场景，并建立三种场景下广义储能的运行模型，进一步提出PIESS的运行模型；然后，分析PIESS的柔性调节潜力，并计算PIESS有功和无功约束的统一表达式；最后，将PIESS的运行模型及功率约束纳入配电网的电压优化模型，并处理为混合整数二阶锥规划模型进行求解。在改造的IEEE 33节点系统中验证了所提模型的调压效果，结果表明PIESS能有效改善配电网电压分布，充分利用不同类型“光伏+广义储能”的柔性调节能力能保障配电网的安全经济运行。

电力变压器发生故障的表现和根本原因具有一定程度的模糊性和随机性，在复杂情境下，传统方法往往难以准确识别变压器故障，其精度存在一定提升空间。因此，本文提出一种新的变压器故障识别方法。该方法采用结合贝叶斯理论和卷积神经网络（CNN）的算法，具体为利用卷积神经网络处理特征气体数据，并采用贝叶斯算法对模型参数进行寻优，旨在提高故障检测的准确率。研究通过对故障类型进行编码和预处理，构建变压器故障分类模型，应用Bayes-CNN模型对变压器故障进行分类，结合实例验证，并将其与SVM、DBN及CNN模型进行对比实验。结果表明，采用贝叶斯优化的CNN算法显著提升了模型的收敛速度和拟合精度，证明该变压器故障分类方法具有较优性能，为电力变压器故障诊断领域提供了新的方法与思路。

近些年来国内电力变压器绕组机械故障频发，利用振动法监测电力变压器机械运行状态可以有效规避变压器故障风险。本文首先基于电力变压器绕组振动来源和加速度理论求解分析，搭建了110 kV电力变压器有限元模型，研究了变压器绕组在额定正常负载工况下的振动规律，发现了变压器在负载工况下绕组辐向振动强度远大于轴向振动，且绕组振动信号主频为100 Hz；在绕组上下端部固定约束条件下，其上下端振动强度小于绕组中间部位。然后，改变高压绕组几何形状使其发生鼓包变形，通过对比分析绕组未变形状态下的振动信号得出：当绕组发生形变时，其振动信号频谱中出现大量高次倍频谐波分量；随着绕组形变程度的加深，其振动信号主频不断增大，高次谐波分量分布也更为复杂。最后，通过定义基频占比、高频占比这两个特征参量，进一步分析了变压器绕组形变前后的振动特征变化规律，为实际现场利用振动法评估变压器绕组机械状态提供了依据。

高比例可再生能源的大规模接入促使配电网向着主动配电网(ADN)的方向转型，大量的信息设备建设扩大了主动配电网的整体规模，提升了信息处理效率，但同时也使得系统安全可靠运行的问题变得更加突出。本文提出考虑老化效应的混合通信网络主动配电网可靠性评估方法，首先采用失效模式与效应分析方法建立信息网络与配电网络间的故障关联模型，其次利用设备性能参数建立信息设备与物理设备的威布尔分布老化失效模型，最后通过序贯与非序贯蒙特卡洛相结合的仿真方法对系统可靠性进行评估。其结果可为未来主动配电网的运行维护提供有力的技术支撑。

北方地区普遍存在风电、火电和光伏机组处于同一并网点集成耦合系统的场景。在该场景下考虑负荷的需求响应，可以有效缓解火电调峰压力，使耦合系统更好地响应上级电网的调度指令。本文首先研究传统火电机组模型，考虑了不同时间尺度下爬坡率随负荷大小改变的机组运行特性，并针对耦合系统整体参与辅助调峰服务的场景建立了切负荷和平移负荷的需求响应模型；其次分析了考虑需求响应对耦合系统调度策略与综合运行效益的影响，构建了耦合系统双层优化调度模型；算例结果表明，计及需求响应可以更充分地利用火电与新能源的特性和优势，提升耦合系统综合运行效益。

综合能源系统的科学规划和优化配置对大型建筑物能源系统优化运行和整体性能提升有着重大实际工程意义。本文提出了一种针对含风光新能源、燃气以及混合储能的综合能源系统多目标优化配置方法。首先提出兼顾运行经济、储能系统全生命周期成本经济以及低碳的多周期复合目标函数，考虑冷热电联供建立了新能源和储能系统协同运行等约束模型。然后针对新能源出力和冷热电所对应的多个典型场景进行复合目标优化规划计算，求解出混合储能系统的最优配置设计。最后通过YALMIP建模并基于CPLEX实现了对某大型建筑物综合能源算例的求解，并验证了该方法的可行性。结果表明，该方法可用于综合能源系统源网荷储规划问题，提高系统整体经济性和效率。

随着锂离子电池的广泛使用，锂离子电池健康状态的快速诊断引起人们的广泛关注。针对传统的阻抗诊断方法在在线测量过程中存在受荷电状态（SOC）变化的影响，涉及计算复杂，获取阻抗信息少等问题，本文对不同荷电状态和不同健康状态（SOH）的锂离子电池进行电化学阻抗谱测试，通过弛豫时间分布方法（DRT）解耦锂电池中的复杂动力学过程，建立了更具物理解读性的等效电路模型。根据弛豫时间分布函数特征峰对SOC和SOH的依赖程度，筛选用于在线阻抗测量的三个特征频点。提出多点阻抗的SOH在线快速估计方法，可根据一次多特征频点叠加注入的在线特征阻抗测量数据推断电池的健康状态。通过实验验证该方法在在线电池特征参数测量和健康状态估算过程中具有良好的准确性以及实用性。

温度和载流量是电缆运行状态及热稳定极限的重要指标参数，精确的土壤导热系数是电缆温度场准确计算的前提和基础。土壤导热系数受多种因素影响，呈现较大差异性和不确定性。为精确计算高压电力电缆实际运行工况下的温度场和载流量，本文提出了电力电缆实时土壤导热系数逆问题的数学模型和计算方法。开发了电缆表皮温度测量的分布式光纤测温系统，基于电缆表面采样点实时温度构建了分层土壤实时导热系数反演数学模型，并提出逆问题求解的改进遗传算法。实例计算结果表明，应用本文成果计算的实时或动态载流量比标称载流量高出38.08%。

在模块化多电平换流器（MMC）中存在大量的子模块（SM），其可靠性直接影响整个系统的安全稳定运行。本文引入了具有容错能力的新型冗余SM，并在此基础上提出了一种基于改进事件触发与一维卷积神经网络（1-D CNN）的MMC冗余SM开路故障实时诊断策略。首先，选定MMC中特定SM构成的集成单元的电容电压作为事件触发对象，大大减少了传统诊断策略中需要观测的电容数量；其次，从有效地减少计算负担角度出发，改进事件触发流程，并结合1-D CNN算法有条件地对集成单元电容电压和桥臂电流波动情况分别进行检测，构建出MMC故障实时诊断系统；最后，综合考虑故障集成单元与故障桥臂位置定位出开路SM，进而完成新型冗余SM条件下MMC的容错运行。利用Matlab/Simulink搭建的19电平MMC模型，验证了所提实时诊断策略的有效性。

氢能作为全球能源转型发展的重要载体之一，在未来的低碳综合能源系统中扮演关键角色。本文主要研究应用在楼宇社区的以氢能为核心的分布式综合能源系统，在考虑设备型号、运行特点和投资、运维成本的基础上，建立基于混合整数线性规划（MILP）模型的分布式氢能综合能源系统投资规划模型。首先，基于典型日法明确系统的长期运行收益，并根据电、热、氢气能源供给收入、投资成本、运维成本确定规划目标函数；然后，提出在满足不同类型能源（电、热、氢气）需求的前提下保证系统的电力负荷平衡、氢气负荷及热能负荷的实时平衡；最后，考虑燃料电池、加氢站等多种类型的氢能相关设备和元件在分布式综合能源系统中的投资规划和优化配置。算例分析表明，所提的规划模型在对设备进行选型和容量配置的基础上，也考虑了系统的经济运行，通过对比不同外部因素影响下多个可能发生的情景的系统经济性，表明随着氢能核心设备成本的下降，系统的净收益能得到显著提升。

本文从相量提取的角度分析双馈风机暂态响应特征对工频量保护的影响。首先分析不同故障深度下，双馈风机暂态响应与转子侧换流器以及Crowbar电路之间的关系，得到不同深度故障下双馈风机暂态响应特性；然后在暂态响应分析结论基础上，从相量提取的角度分析不同故障深度下，双馈风机暂态响应对交流线路差动保护和距离保护的影响，给出了保护不正确动作的场景，并结合故障分析结论说明不正确动作的原因。

随着分布式光伏发电规模的不断扩大，准确预测光伏发电功率对于电力系统的安全稳定运行至关重要。为了提高光伏功率预测模型的准确性，提出了一种基于机理模型和极限梯度提升(XGBoost)算法的集成模型应用于短期分布式光伏功率概率区间预测。首先，结合气象数据，应用基于密度的空间聚类算法设计光伏功率数据治理方法，以剔除历史数据中的异常数据；其次，基于筛选后的优化样本构建集成模型，具体来说，基于机理模型构建基础预测模型对光伏功率进行初步预测，将预测结果和其他气象数据作为XGBoost模型的输入变量，进而对基础预测模型产生的预测误差进行修正；分别提取不同的特征数据对机理模型和XGBoost模型进行训练及预测。最后，通过非参数核密度估计建立预测误差概率密度函数，并在一定置信水平下预测光伏功率的波动范围。所提方法的有效性已通过光伏电站的实际数据及对比试验得到验证。

分布式新能源储能应用中，混合控制是拓宽L-LLC谐振变换器宽范围电压增益的有效手段，而多管并联同步整流技术是减小开关器件通态损耗、提高效率的主要途径。本文分析混合控制中不同工作模式下变换器工作模态，得出整流侧电流总处于断续状态，且不同控制方式下同步整流驱动时序与逆变侧开关时序配合需求不同，进而提出一种逆变侧开关时序与外部检测整流侧电流相结合的同步整流控制策略。相较于其他控制策略，所提方法无需复杂的外部检测电路，控制方法简单且不易受杂散参数影响，适用于宽范围、大电流应用场合下的双向变换器。最后，搭建了一台高压侧280~430 V、低压侧36~54 V、正向传输功率2.5 kW、反向传输功率2 kW的实验样机对所提方法进行验证，实验结果表明所提同步整流控制策略的可行性及可靠性。

牵引变压器作为电力机车运行系统中不可或缺的电力设备，其运行状态决定了电力机车能否安全、正常运行。牵引变压器因运行时间等工作环境不同于电力变压器，有效模拟分析和预估油纸绝缘老化状态对牵引变压器的安全运行有着重要的意义。本文基于宽频介电谱仪实验测量了油浸绝缘纸样品在加速热老化情况下的介电特性，采用Davidson-Cole模型实现了复介电常数模型建立，并求取了模型参数。通过建立加速热老化下绝缘聚合度、介电损耗与老化时间的定量对应关系，构建了以介电损耗为特征量的老化预估曲线和模型，为分析牵引变压器绝缘老化情况提供了相关的实验数据和数学模型。

母线电压调整是保证电能质量和电力系统安全稳定运行的重要措施，但目前自动电压控制系统的数据处理及分析效率和正确性仍难以满足愈加复杂的大型电网要求，据此本文提出了一种二值神经网络知识经验融合（BNN-IKAE）双层多智能体深度强化学习算法，在深度强化学习的基础上进行大电网母线电压调整。本文首先介绍了常规的调整流程，并据此搭建了马尔科夫决策过程（MDP）模型；然后针对大电网可调元件参数复杂的问题设计了双层多智能体结构，通过引入二值神经网络（BNN）降低了网络复杂度，解决了模型计算速度慢的问题，并融合了专家经验的知识经验融合（IKAE）模块，通过专家经验池和存量判定机制提高了模型的收敛性和奖励值。最后，在东北地区电网中对提出的基于BNN-IKAE的双层多智能体深度强化学习模型的母线电压调整能力进行了仿真验证，与常规方法相比其调整时间减少了79.331%，调整的成功率增加了19.23%，结果表明基于BNN-IKAE双层多智能体深度强化学习的大电网母线电压智能自动调整方法能够提高计算速度和成功率。

针对单通道能量信息并行传输系统信息传输速率较低、能量传输损耗大、系统设计方法复杂等问题，本文在已有研究的基础上，基于互感耦合理论，设计了一种利用新型的多线圈磁耦合机构实现能量传输系统和信息传输系统分离设计的新方案。多线圈磁耦合机构作为电能和信息传输的通道，可以传输不同频率、不同幅值的电能和信号。数字信息经幅移键控调制后加载到信息传输回路中，在不影响能量传输的前提下，实现信息的实时、双向、高速率传输。通过有限元分析软件对所设计的磁耦合机构进行磁场特性分析，利用仿真软件分析能量传输系统的关键电气参数变化，以及电能传输对信息传输的干扰，确定所提方案的可行性，最后搭建实验平台验证所提方案的正确性。在能量传输频率100 kHz、正向信息载波频率13.81 MHz、反向信息载波频率19.23 MHz的情况下，实现了能量传输效率89.35%、正向信息传输速率428.9 kbps、反向信息传输速率599.9 kbps的能量信息并行双向传输。

氢能综合能源系统已成为一种应对化石燃料枯竭和日益严峻的气候变化问题的有效方案。为增强系统稳定性，提高运行效率，本文提出一种使用深度确定性策略梯度（DDPG）算法的最优能量调度方法。最优调度问题被建模为一个具有动作空间、环境状态和动作值函数的马尔科夫决策过程（MDP）问题。基于策略梯度和神经网络，通过对动作-评价网络的训练和策略迭代，提出了基于深度确定性策略梯度的最优能源调度方法，可根据氢能综合能源系统的动态响应进行自适应优化。最后结合算例验证了所提方法的有效性。

在实际直流输电工程中，换流变压器在空载合闸时产生的励磁涌流导致其瓦斯继电器误动的事故频发，由于对励磁涌流下换流变压器振动及其油流特性的研究不足、故障机理不明确，瓦斯继电器误动等事故时有发生。为此，本文以某实际换流站中换流变压器网侧绕组空载合闸为例，搭建换流变压器励磁涌流电磁暂态模型，分析不同剩磁及合闸角下的换流变压器励磁涌流波形；搭建换流变压器电磁-力-流耦合的有限元模型，研究涌流作用下换流变压器的振动特性，箱体及油管内油流压强及流速特性。研究成果可为换流变压器瓦斯继电器在励磁涌流下的误动故障机理的分析提供有效参考。