阻抗分析法是目前研究新能源并网系统小信号稳定性的常用方法。阻抗建模中，通常假设网侧交流电压三相对称，从而用二阶矩阵即可描述换流器的端口阻抗特性，然而在不对称工况下换流器呈现更复杂的频率耦合特性，模型不再适用。基于此，首先考虑了脉冲宽度调制（pulse width modulation，PWM）的边带效应以及采样环节的频率混叠效应、锁相环动态、直流电压控制、正负序电流内环控制等影响因素，建立了适用于三相不对称工况的并网换流器小信号模型；接着给出了一种不对称工况下多输入多输出（multi-input-multi-output，MIMO）系统降阶为单输入单输出（single-input-single-output，SISO）系统的方法，并通过PSCAD/EMTDC验证了理论分析的正确性；进一步地，定义并网换流器系统的不对称度并分析了控制参数对系统不对称度的影响；在此基础上根据最大峰值奈奎斯特判据分析了不对称工况下控制参数对并网系统稳定性的影响。

针对现有数字孪生在特高压直流系统中的应用，分析了数字孪生技术在解决特高压直流系统规模、数据、应用等方面存在的挑战与问题，并且在基础管理、设备管理、安全管理和业务运营等方面，系统地展示了数字孪生技术的应用场景与功能特点。根据业务需求构建了数字孪生场景以及数字孪生技术为关键节点的数字电网创新应用技术体系。以电网数字孪生转型为基础，从数据感知、模型构建、模型应用角度探索其应用场景，提高了系统在虚拟世界中的感知预测能力，同时支撑变电站智能化应用和新型电力系统的数字化服务需求，为电力行业的数字化转型提供了具体有效的路径与参考，提升了电网互动性、安全性，逐步实现电网业务的自动化、智能化、无人化。

随着远距离大容量高压直流输电规模的不断增加，直流受端系统的暂态电压稳定性问题日趋严峻。量测技术与人工智能的迅速发展为解决直流受端系统的暂态电压评估问题提供了新思路。为此提出了一种基于智能增强的多二元表法来评估直流系统暂态电压。首先，通过提取直流系统暂态时序特征并利用ReliefF法进行特征降维。然后利用反向传播（back propagation，BP）神经网络对暂态电压稳定裕度指标进行回归拟合，采用改进粒子群优化（particle swarm optimization，PSO）算法求解多二元表积分权值。最后，搭建了电压崩溃模型并进行仿真验证。结果表明，所提智能增强的多二元表暂态电压评估方法对直流受端系统具有较好的准确性和适应性，具有在线应用的潜力。

针对高比例清洁能源接入配电网的背景，对柔性开关（soft open point，SOP）与需求响应（demand response，DR）接入主动配电网优化重构问题展开研究，提出了考虑SOP和DR的配电网重构策略。首先，构建配电网的SOP与DR模型，以综合考虑损耗费用、运营成本与负载不均衡度为优化目标，建立计及SOP与DR的多目标主动配电网优化重构模型。然后，采用一种改进的规格化法平面约束法（normalized normal constraint，NNC）求解该三目标优化问题的完整Pareto前沿以获得折中最优解。最后以IEEE 33节点配电系统为例进行验证。结果表明综合考虑SOP与DR的配电网重构策略可以有效提升配电网的经济性，提高清洁能源的消纳能力，以及降低系统线路的负载不均衡度。

随着配电网与新能源的发展，分布式电源（distributed generation，DG）广泛应用，DG的强间歇性、配电网络的空间分布特性以及配电网电气量的时序性，导致考虑维度单一的传统优化方法和优化算法在无功功率优化问题上难以实现配电网最优运行。在此背景下，将配电网的空间分布特性与时间序列特性同时纳入考虑，提出了一种基于自适应图注意力网络的多时间尺度配电网重构与无功协同优化方法：基于自适应邻接矩阵与空间注意力机制改进的图卷积网络（graph convolution network，GCN）进行空间相关性建模，采用多时间尺度划分与双向门控循环网络（bidirectional gated recurrent unit，Bi-GRU）网络优化进行时间相关性建模，进而获得整体优化模型；同时，将含分布式电源的配电网重构与无功功率优化协同考虑，并利用传统无功装置与柔性智能开关（soft open point，SOP）进行协同优化。最后，通过改进的IEEE 33节点配电系统进行实验并验证，结果表明所提方法在不同渗透率下平均降损达55.83 %，相比于深度学习模型平均网损降低10.1 %，保证每小时整体电压水平波动小于0.005 5 p.u.，验证了所提模型在无功功率优化问题有效性与准确性。

在交通网-新型配电网耦合的背景下，考虑极端灾害事件造成道路受损的影响，提出极端灾害后交通网-新型配电网多时段供电恢复策略。首先，考虑灾害造成的道路修复状态以及交通流量变化，建立动态元胞传输模型（dynamic cell transmission model，DCTM），通过出行车辆历史决策行为得到配电网抢修车辆及移动式储能车（mobile energy storage vehicles，MESVs）行程时间。其次，引入流量状态因子描述交通路网中元胞的流量传递过程，根据路径流量的分布状况确定道路路口的分流因数取值，优化抢修车辆及MESVs的行驶路径。然后，以负荷削减量及应急资源调度成本最小为目标，建立考虑道路流量变化、抢修车辆和MESVs行驶路径优化的配电网混合整数线性规划模型，提出了交通网-新型配电网多时段供电恢复策略。最后，通过算例验证了所提方法对提高新型配电网供电恢复的有效性。

高比例新能源接入背景下配电高频采集业务发展迅速，接入终端数量与业务采集量激增，对配电网数据采集、传输与处理能力提出了更高要求。因此，提出了面向配电网高频采集的通信资源智能编排技术。首先，构建面向配电网高频采集的通信资源智能编排框架。其次，在考虑高频采集业务对时延与能耗敏感性的基础上建立以满足差异化业务需求为目标的优化模型。最后，针对终端决策耦合、网关选择冲突等问题，提出基于业务差异性感知的通信资源智能编排算法，通过改进的单边匹配实现配电网高频采集业务差异化需求保障，避免计算资源浪费。仿真结果表明所提算法相较于对比算法终端平均能耗分别降低58.54 %和73.98 %，平均数据处理时延分别降低51.99 %和69.93 %。

将清洁能源与储能聚合接入电网可有效降低分散接入对电网安全运行的影响，在清洁能源通过市场化竞争获取收益的背景下，如何提高清洁能源与储能聚合参与电力市场的收益是未来清洁能源参与市场竞争的研究重点。将风光水储汇集得到可实现聚合调控的聚合发电单元，针对其参与日前电能量市场的竞价策略展开研究。首先，以排队出清法建立电力市场出清模型，基于演化博弈理论构建竞价策略优化模型。其次，构建聚合发电单元成本收益模型，基于收益值确定最终竞价方案。最后，采用浙江省电力市场相关数据进行算例分析，并与传统竞价策略对比，验证了所提策略能够提高聚合发电单元的收益能力。

随着光伏发电装机的持续增加，光伏故障输出特性的准确分析与计算成为电力系统安全运行的关键。逆变器的控制直接影响光伏发电系统的故障行为。当电网发生不对称短路故障时，现有光伏短路电流计算方法未考虑锁相环暂态过程，忽略了锁相偏差对短路电流的影响，可能产生较大误差。为此，分析了电网故障下光伏正负双序控制暂态响应，推导了正负序交直轴电流的表达式，分析了电流的跟踪特性，进一步提出了电网不对称故障下锁相偏差的计算方法，分析了正负双序控制过程中锁相偏差对光伏短路电流的影响，推导了正负序旋转坐标系下的光伏正负序电流表达式，从而得出了光伏短路电流的计算方法，并通过仿真分析验证了所提出的光伏短路电流计算方法的正确性。

为了解决高压直流输电线路保护易受雷击干扰影响的问题，提出了一种基于多重分形谱二次多项式拟合的直流输电线路雷击干扰与故障识别的新方法，这是首次将多重分形谱算法应用于区分雷击和区内故障。该方法通过计算电压暂态信号的多重分形谱，并利用其二次多项式拟合函数的最高次项系数来表征电压信号的波动程度，从而实现对雷击干扰与故障情况的辨识。仿真结果显示，该方法不仅能准确识别雷击干扰和故障，而且识别速度快。此外，多项式拟合系数能够更好地表征不同信号的波动差异。因此，该方法可作为高压直流输电线路保护的一种辅助判据，对于进一步提高高压直流输电线路保护的可靠性具有重要意义。

为实现超导电缆安全状态的实时动态评估，基于系统动力学理论提出了一种基于系统动力学的超导电缆安全状态评估方法。首先，选取影响系统安全状态的关键非电气指标，并对其搭建系统动力学流图；其次，得到与设备相关参数的健康指标，并对其给出权重；然后，再求得设备健康指数和故障概率之间的关系，对设备进行实时安全状态评估；最后，采用串联系统模型求得超导系统的故障概率，并利用仿真算例检验了所提出模型和技术方法的合理性，结果表明所提出方法可以实时评估超导电缆运行的安全状况。

碳纤维复合材料芯软铝导线具有容量大、弧垂小、导电率高、节能效果明显等优点，是提高输电走廊容量的理想方案之一。然而，碳纤维复合材料芯抗弯曲性能弱，安装施工过程易受损断裂，缺乏有效的检测技术手段。为了解决上述问题，基于漏磁检测理论设计了一种碳纤维复合材料芯的漏磁检测方法。通过构建磁膜包覆碳纤维芯、压接金具和励磁装置的三维有限元仿真模型，分析了永磁体尺寸、磁极间距和径向气隙距离等关键参数对漏磁信号的影响，得到了优化设计参数为：永磁体尺寸L₁为15 mm，磁极距离L₂为50 mm，气隙距离M为2 mm。最后，分析了碳纤维复合材料芯断裂尺度对漏磁信号的影响，证实了碳纤维复合材料芯局部断裂缺陷漏磁检测的技术可行性。发现磁感应强度轴向分量先增大后减小，当断裂尺度d=4 mm时达到最大值，而磁感应强度径向分量则随断裂尺度的增加而增加。

目前国内大规模新能源场站、县域规模万节点级电力系统等所需的仿真资源巨大，但实物仿真平台又存在造价高、编译速度缓慢、缺乏对其性能的关键指标的评价方法、关键仿真核心技术处于卡脖子等问题。鉴于此自主研制了一款新型国产实时仿真器UREP300，详细阐述了其组成原理及其并行迭代编译原理，并提出了仿真平台的关键指标以及评价方法，用以衡量仿真器性能优劣，且基于此与国外领先的实时仿真设备进行了详细对比。结果证明了UREP300在仿真领域的性能不亚于甚至超过了国外领先设备，尤其在编译速度方面实现了突破，极大缩短了编译的时间，解决了仿真平台缺失关键指标与评价方法的问题，为国产化研究进程做出贡献。

针对目前我国智能电能表寿命衡量标准单一、复杂环境应力条件下寿命预测精度低的问题，对复杂环境应力下智能电能表寿命预测问题进行了深入的研究。研究了智能电能表的失效机理，对影响智能电能表寿命的6种环境应力进行分析，并针对由于智能电能表故障样本偏少、寿命较长导致寿命难以预测的困难，提出了一种利用粒子群算法参数优化的T-S（Takagi-Sugeno）模糊模型智能电能表的寿命预测方法。收集了我国4种典型气候条件下的智能电表应力与寿命数据进行寿命预测实验验证，实验结果表明，该方法可以有效的预测不同环境、多种环境参数影响下的智能电能表的寿命，其精度高于原始T-S模糊模型算法。

变压器的零序阻抗是继电保护元件选择和整定值计算的重要依据，是电力系统的重要参数，可用于准确计算电力系统事故状态下短路电流的零序分量。变压器零序阻抗主要受铁心结构和绕组的联结组别影响，解析法很难准确计算零序阻抗，而有限元方法可以较好地解决此问题。以YNyn0d11的三相三柱变压器为研究对象，在Ansys Maxwell中建立零序阻抗有限元场路耦合计算模型，研究了3种零序阻抗的计算方法：能量法、伏安法和电感矩阵法。基于上述模型研究了油箱及磁屏蔽建模方法对零序阻抗计算精度的影响。计算结果与变压器试验数据之间的误差在5%以内满足工程计算精度要求，验证了提出的3种计算方法的有效性。

反时限零序电流保护由于其优越的特性得到越来越广泛的应用，很多学者提出通过优化的方法对其定值进行整定计算。但是，目前常用的保护定值优化算法往往存在迭代过程复杂耗时长、结果不稳定问题，仍存在进一步优化空间。为此，提出了一种超高压电网反时限零序电流保护定值二次型优化方法。首先建立了反时限零序电流保护定值优化模型，分析了在时间整定值T_p一定的情况下，动作时间t与启动电流I_p的关系，然后进行线性拟合，将复杂难以优化求解的非线性非凸优化模型转化为一个二次目标二次约束模型。然后基于MATLAB软件平台，采用建模工具YALMIP对问题进行建模，调用优化求解工具Gurobi进行求解，最后以IEEE 39节点系统为例验证了所提方法的有效性和优越性。