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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

由于磷酸铁锂电池开路电压与SOC之间曲线较为平坦，电信号对于SOC变化敏感度较低，严重影响估算精度。超声技术可以检测因材料物理性质改变而引起的电池声学特性差异，进而表征电池状态。本文提出一种基于高相关超声特征及Apollo优化算法的BiGRU网络模型的磷酸铁锂电池SOC估算方法。首先，开展电池充放电过程中超声检测实验，基于波形和统计角度提取并选择高相关性超声时频域特征；然后，对比多种先进数据驱动模型及优化算法，研究基于Apollo-BiGRU深度网络模型的SOC估算方法；最后，在不同电流倍率下实现该方法的准确性和可靠性验证。研究结果表明，不同电流倍率下SOC估算的平均绝对误差和均方根误差分别低于1.26%和1.46%，验证了该方法的可行性。

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。

电动汽车个体数量庞大、需求各异、决策的敏感因素不同，针对车网互动过程中电动汽车个体可能出现的搭便车现象，建立了电动汽车群体内部多车交互演化博弈模型，分析了期望收益驱动的电动汽车个体策略选择路径，从微观上分析了电动汽车群体互动策略的形成过程，建立了电动汽车平均参与度与影响因素之间的关联关系。算例分析表明，提高收益分享系数和放电价格、降低充电成本和损耗系数可提高电动汽车的互动参与度，其中收益分享系数对参与度调控的效果更为明显，内部行为演化机理的研究可为车网互动激励措施的制定提供依据。

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。

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。

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。

高海拔地区空气密度小、压强低、对流弱，传统风冷难以满足储能变流器（PCS）散热需求。为提升核心组件—IGBT模块在高海拔地区散热性能，本文首次提出了一种基于多目标灰狼优化算法(MOGWO)的PCS液冷散热器优化设计方法。首先，借助PLECS软件建立中点钳位式（NPC）三电平LCL型并网逆变器仿真模型，计算出IGBT模块总功率损耗，并利用Solidworks绘图软件对IGBT模块进行三维建模。其次，设计一款具有蛇形流道的液冷散热器，分别采用MOGWO、多目标粒子群算法、多目标遗传算法对其内外结构变量参数进行优化，基于上述优化结果建立散热器三维模型。随后，借助有限元ANSYS-Fluent进行流固耦合仿真，仿真结果证明经MOGWO优化后的散热器性能提升幅度最高。最后，基于优化设计进行硬件组装，在高原环境下通过实验验证了设备运行的可靠性。

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。

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。

氢能系统包含多元化的氢能设备且运行特性各异，会对配电网运行和规划产生交互影响。为此，本文提出了一种考虑多工况特性的电-氢耦合系统规划方法。从物理原理出发，研究电解槽、甲烷化设备的多工况转换耗时耗能特性和氢燃料电池的变效率特性。考虑电解槽和甲烷化设备冷备用、热备用、正常工作三种工况，氢燃料电池的低、高运行功率两种工况，系统性地建立考虑多工况运行特性的氢能设备运行模型。为了验证所提方法的有效性，对基于IEEE 33节点的电网和10节点的气网组成的区域综合能源测试系统进行仿真测试。仿真结果表明，若忽略氢能设备多工况运行特性，会高估氢能设备灵活性，导致其规划容量与实际情况产生较大偏差。

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。

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。

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。

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。

随着新一代同步调相机的大量使用，调相机的安全性问题日益突出。励磁绕组匝间短路是一种常见的故障，直接影响到调相机的正常工作。本文以电网电压不平衡状态下调相机发生励磁绕组匝间短路的故障特征分析为目标，建立了电网电压平衡状态下调相机正常运行与发生励磁绕组匝间短路故障、不平衡电压下调相机未发生故障以及发生励磁绕组匝间短路故障四种工况下气隙磁通密度、转子不平衡磁拉力的统一数学表征，分析了不同工况下调相机的转子振动特性，并从谐波含量、谐波幅值等多方面进行了对比分析，揭示了调相机故障机理。基于某场站TTS-300-2型新型同步调相机建立了四种工况下的有限元仿真模型，并在动态模拟实验室中，以MJF-30-6型故障模拟同步电机模拟调相机运行进行了实验验证。结果表明，在不平衡电压下发生故障时气隙磁通密度产生衰减，转子不平衡磁拉力出现三次谐波分量。通过仿真分析与实验验证，理论研究成果的准确性得到了充分证实，为调相机故障诊断工作奠定了坚实的理论基础。

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。

针对无源装置消弧精度低、有源装置消弧成本高的问题，本文提出通过复用配电网柔性互联系统应对配电网单相接地故障。该互联系统由分相组网装置和两个配电网组成，可在电网正常运行期间提升电能质量，改善供电变压器负载率。在单相接地故障发生后，该互联系统断开用于接入故障配电网的非故障相断路器，通过故障相桥臂注入电流的方式实现可靠消弧。本文分析了配电网柔性互联系统在各种配电网运行状态下的控制模式及模式切换的必要性。仿真结果表明，本文所提方法无需额外配置消弧装置即可实现故障消弧，同时保持对非故障配电网的电能质量治理功能，具备优越的消弧效果和经济性。

为了在减小双有源桥(DAB)变换器电流应力的同时兼顾开关管的软开关（ZVS），本文提出一种三重移相下的双有源桥变换器结合ZVS的最小电流应力控制策略。该策略首先引入三重移相控制，并结合DAB变换器在此控制模式下的数学模型与功率特性分析，发现三重移相控制能够使DAB变换器在全功率范围内高效传输能量。为了寻求电流应力最小化的最优解，该策略采用基于Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件的优化方法并充分考虑DAB变换器的ZVS特性。在全功率范围内成功确定了能够实现电流应力最小化的最优移相角组合。将本文提出的控制策略与传统的三重移相控制策略进行对比分析，所提策略在实现所有开关管ZVS能力的同时，显著降低了电流应力，从而大幅提升了DAB变换器的整体性能与效率。最后，基于本文所提控制策略搭建了实验样机，实验结果表明其在降低电流应力和实现ZVS方面的有效性。

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。

电缆接头硅橡胶会受到电、热等多方面因素影响，发生绝缘性能的老化和失效，为无损检测硅橡胶老化状态，本文提出了一种基于超声声速的硅橡胶老化状态诊断方法。制备了不同老化时间的硅橡胶试样并测量其密度和弹性模量，通过仿真及试验验证了硅橡胶超声声速与老化状态的相关性，试验结果表明，硅橡胶声速与老化状态的拟合优度均在0.8以上，利用超声声速可以准确表征硅橡胶老化状态。

针对二极管中点钳位（NPC）型三电平并网逆变器使用有限控制集-模型预测控制(FCS-MPC）时出现的计算负担大和开关行为冗长等问题，本文提出了一种基于事件触发机制的简化模型预测控制策略。该策略通过在传统模型预测控制方法基础上引入大扇区划分和判断机制，有效降低需要遍历和优化的开关矢量数量，从而减少计算时间。同时，应用有源阻尼技术，抑制了系统运行中LCL型滤波器谐振的风险。根据不等式近似理论，推导出事件触发控制的状态误差预设阈值，达到事件触发边界时，控制规则改变并触发FCS-MPC，避免了冗余操作，减少开关切换次数，从而降低系统的开关损耗。通过对比实验，验证了所提控制方法相对于传统比例积分空间矢量脉宽调制控制和代价函数优化模型预测控制方法的优越性。

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。

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。

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。

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。

混合式有载分接开关的切换时序设计对其运行损耗、器件寿命与动作可靠性具有显著影响。本文以非对称星型混合式有载分接开关为研究对象，分析了该分接开关的工作状态与动作过程，构建分接开关切换过程数值仿真模型，进一步研究了非对称拓扑结构与初始相位差对正向与反向切换时序过程中损耗的影响。结果表明反向切换产生的过渡损耗小于正向切换。通过分析机械开关与半导体组件的动作误差及误差对切换过程的影响，合理设置切换动作缓冲区，提升切换可靠性。为了缩短切换过程持续时间、减小过渡电阻损耗，通过建立开关动作容限模型，对动作容错范围进行归一化整合处理，去除冗余开关裕量，对混合式有载分接开关的动作时序进行整体优化，提出具有高容错能力且切换时间更短的动作时序。上述研究对提升混合式有载分接开关动作可靠性与快速切换能力、减小电路损耗提供理论指导。

为了更有效地对电网断面潮流进行实时控制，本文研究了一种考虑需求侧响应资源的断面潮流实时优化控制方法。首先研究了电网关键断面的识别方法，通过电网拓扑结构分析及潮流转移比参数对关键断面进行识别；其次，以可中断负荷和电动汽车两类需求侧资源为例，分析评估了两者参与断面潮流实时控制的调节能力；接着，建立了一套断面潮流实时控制优化模型，考虑需求侧资源，提出兼顾精度和速度的两步求解方法；最后，基于IEEE 118节点模型进行了算例分析。研究表明，在断面潮流实时控制中引入需求侧响应资源，调节成本低于单独通过电源控制断面潮流，其根本原因在于通过需求侧资源负荷增减来控制电网潮流，电源机组出力变化较小，从而使机组可以运行于经济最优区间附近。

随着电力系统的“双高”特征越来越明显，谐波污染的问题越来越受到大家的关注。面向传输线路上的谐波谐振放大现象，阻性有源滤波器(RAPF)可以很好地抑制这种情况。为了进行电压匹配，通常需要在RAPF和配电网之间串联升压变压器，但由于变压器的结构会给原有控制带来一定的影响，导致谐波抑制的效果被减弱，因此，分析得到变压器在谐波传输中的等效模型并补偿变压器对控制的影响十分有必要。本文首先分析并建立了在谐波传输下的变压器等效模型，然后分析了其对电流控制的影响机理，最后提出了补偿策略，消除了变压器对控制的影响并提高了RAPF抑制谐波的能力。

风电大规模并网容易引发静态和次/超同步振荡(SSO)稳定问题，存在静态、SSO稳定运行边界。现有研究仅针对特定工况下风电SSO安全域进行研究，未考虑全工况下风电静态稳定和SSO稳定边界的关联性。为此，本文提出一种综合考虑静态、SSO稳定的安全域分析方法，首先基于潮流方程和全工况阻抗模型，给出风电静态、SSO稳定安全域定义；然后，针对风电功率注入空间提出了综合考虑静态、SSO稳定的安全边界搜索方法；最后，根据所提方法构建了全工况下风电并网多机系统安全运行稳定域，并通过仿真验证了所提方法有效性。

针对极端灾害下电力系统运行风险评估与弹性提升的需求，论文提出了计及移动储能预布局的电力系统弹性评估方法。首先，以强对流气象预报信息为输入，构建了电网设备故障概率预测模型和气象条件相依的分布式电源出力模型，用于评估系统时变风险水平。其次，以移动储能的数量、运输成本和负荷削减成本最小为目标，考虑移动储能资源、时空调度、路径规划及网络潮流约束，提出了移动储能灾前预布局方案。然后，以系统功能曲线缺失面积、持续供电的负荷水平和失负荷速率为弹性指标，评估电力系统的弹性水平。最后，针对某次强对流天气过程，在改进的IEEE 30节点系统中，对所提方法进行算例验证。结果表明，相比于不采用移动储能预布局方案的情况，可将总成本降低78.05%，提升了电力系统的弹性，可为强对流灾害下电力系统制定应急预案提供参考。

由电力网络、供热网络和天然气网络组成的多能源系统被认为是减少能源行业碳排放的重要策略。氢气的利用和掺氢运输的结合为实现深度脱碳提供了巨大的潜力，同时不增加额外的建设成本。然而，传统的稳态模型和理想动态情况不足以准确描述多能源系统的真实热特性，有必要对网络中的动态能量传输过程进行更深入地研究。本文提出了一种基于广义相量建模方法的含富氢压缩天然气(HCNG)的多能源系统动态模型。该模型分析了各种能源网络中能源介质的热力学行为。数值研究表明了本文所提出的多能源系统模型在降低运营成本和可再生能源消纳方面的优势。