• 2022年第41卷第5期文章目次
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    • >海上风电及其并网运行技术专题
    • 特约主编寄语

      2022, 41(5):1-1.

      摘要 (116) HTML (237) PDF 1.33 M (195) 评论 (0) 收藏

      摘要:海上风电资源丰富、清洁低碳,规模开发和商业发展潜力巨大,是实现能源结构转型、绿色可持续发展的重要战略支撑。目前,中国海上风电装机容量接近全球的50%,位居世界第一,且主要集中于东南沿海地区,紧邻发达城市电力负荷中心,是缓解东南部地区电力供需压力的重要途径。

    • 基于多端信息的风电场集电线路单相接地故障定位算法

      2022, 41(5):2-11. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.001

      摘要 (215) HTML (346) PDF 1.90 M (432) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电场集电线路大多包含多个分支,且一般只在线路首端设置测量装置,若故障后基于该装置进行单端故障定位,则只能在不同分支上得到多个疑似故障点,无法确定实际故障位置。当前基于多端量的算法虽然能够准确定位故障,但需要增设的测量装置过多,成本过高。文中针对最常见的单相接地故障,分析了集电线路拓扑,指出当故障位于不同分支时,单端测量装置可能采集到相同的数据,因而仅依靠单端电气量无法确定故障分支,有必要增设测量装置以实现故障分支定位。为降低定位成本,在不同结构的线路上确定故障分支所需要增设的测量装置最小数量及位置。随后,结合新增测量信息与现有单端法,提出一种根据多端故障录波信息定位故障分支并实现故障测距的算法。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了文中方法的有效性和实用性。该算法改进自单端阻抗法,解决了故障分支定位问题,且在当前配置基础上增加少量测量装置即可实现,成本较低,具有较好的工程应用前景。

    • 基于虚拟电阻的双馈风机次同步振荡分数阶PI控制

      2022, 41(5):12-20. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.002

      摘要 (140) HTML (329) PDF 2.01 M (344) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统方法抑制双馈风机经不同串补电容并网引发的次同步振荡效果不佳的问题,文中提出一种基于虚拟电阻的风机分数阶比例-积分(FOPI)控制策略。首先,分析风电系统次同步振荡发生机理,并以风机并网电流为输入信号设计宽频带次同步电流滤波器,构建出虚拟电阻控制器以增强系统电气阻尼;之后,利用Oustaloup算法改进分数阶积分算子,以网侧变流器控制方程为底层模型重构FOPI电流控制环,分析积分阶次对电流跟踪动态特性的影响;然后,通过引入非线性迭代权重以及学习因子改进传统灰狼优化算法,优化控制策略参数;最后,利用Matlab/Simulink搭建仿真验证模型,结果表明所提策略能有效抑制不同串补度下的次同步振荡,表现出较强的鲁棒稳定性。

    • 分频输电系统模块化多电平矩阵变换器谐波特性分析

      2022, 41(5):21-30,84. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.003

      摘要 (109) HTML (348) PDF 2.72 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:模块化多电平矩阵变换器(M3C)是构建分频输电系统(FFTS)的核心装备,但是M3C在进行交-交变换时,会导致两侧不同频率交流系统电气量在M3C内直接耦合,引起系统复杂的谐波分布。为分析M3C谐波特性,首先基于M3C工作原理推导得到子模块电容纹波电压解析式,在此基础上推导9个桥臂考虑子模块电容电压全部4种频率分量耦合的桥臂谐波电流解析式,进而分析多种频率桥臂谐波电流与系统电流的关系以及影响纹波电压/谐波电流幅值的关键因素。结果表明,在稳态下,分频侧频率ω1和工频侧频率ω2的电流分量以正序基波电流性质流入对应系统;频率为3ω1和3ω2的电流分量以零序谐波电流性质流入两侧交流系统;其他频率谐波分量在变换器内部环流。文中针对M3C提出一种零序电流抑制控制策略,并在Matlab/Simulink中进行仿真,验证了谐波理论分析的准确性以及控制策略的有效性。

    • 双端柔性低频输电系统无扰动并网控制策略

      2022, 41(5):31-39. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.004

      摘要 (134) HTML (344) PDF 2.12 M (409) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于模块化多电平矩阵变换器(M3C)的低频输电系统(LFTS)在海上风电送出、城市电网及远距离输电相关领域应用潜力巨大。为研究LFTS启动过程及相关控制策略,实现M3C在无电压电流冲击状态下将换流站连接到低频输电线路,文中提出一种无扰动并网的启动方法。首先,分析LFTS结构及工作原理。然后,以双端LFTS为对象,分析M3C子模块选取原则以及充电过程。利用电容处于额定电压时闭锁M3C不与低频电网交换功率的特性,通过灵活控制M3C以及合理设计启动逻辑,无须新增检同期装置及控制算法,可解决LFTS启动时易出现的过压过流问题。最后,搭建实时数字仿真系统(RTDS)进行验证,仿真结果表明了所提控制策略的正确性,各换流站连接到低频输电线路时无电压电流冲击,工程应用前景较好。

    • 基于数值拉普拉斯逆变换的MMC-HVDC故障电流计算

      2022, 41(5):40-49. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.005

      摘要 (107) HTML (281) PDF 2.19 M (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:对模块化多电平换流器型高压直流输电 (MMC-HVDC)系统的故障暂态分析是保护策略精细化设计和设备参数选取的重要依据。为真实反映故障后架空线路上电流行波过程,有必要在分析中引入传输线分布参数模型。首先,对故障阶段的MMC进行合理等效;然后,在复频域下建立直流系统故障等值电路,采用节点分析法求解故障电流,并通过数值拉普拉斯逆变换(NILT)将复频域中获得的分析结果转换为时域响应;最后,将基于NILT的计算结果与电磁暂态仿真结果进行对比验证。结果表明:所提方法具有较高精确度,可以有效反映故障行波的传播特性,对MMC-HVDC系统的保护设计具有积极意义。

    • 基于半桥子模块的直流卸荷装置

      2022, 41(5):50-57. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.006

      摘要 (120) HTML (275) PDF 1.74 M (252) 评论 (0) 收藏

      摘要:海上风电柔性直流(柔直)送出系统所接入的陆上交流电网发生故障后,风电场持续输出的盈余功率会造成直流过电压。解决盈余功率最有效的手段是采用卸荷装置对盈余功率进行泄放。文中针对功率器件直接串联的集中式直流卸荷装置投退功率冲击大、器件同时开断难以及分布式直流卸荷装置成本高的问题,提出基于半桥子模块的集中式直流卸荷装置方案,并研究所提拓扑的参数设计方法与控制策略。该方案可以克服大规模功率器件直接串联的技术困难和风险,还可以通过子模块逐步投切降低电阻电压变化率,从而降低功率泄放对直流系统的冲击以及卸荷电阻的制造难度。与分布式直流卸荷装置相比,文中方案仅采用集中式电阻而省去了子模块中的泄放支路,大幅降低设备成本。在PSCAD平台进行海上风电柔直送出系统故障穿越仿真,结果表明所提集中式直流卸荷装置拓扑及控制方案具有良好的性能。

    • >专论与综述
    • 考虑热惯性的热电联产系统两阶段优化调度方法

      2022, 41(5):58-66. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.007

      摘要 (130) HTML (300) PDF 1.93 M (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:热电联产(CHP)系统具有环保、经济、运行方式灵活的突出优势,有较好的发展前景。文中基于电、热在传输和存储方式上的不同特性,提出一种考虑热惯性的CHP系统两阶段优化调度方法。第一阶段考虑供热网络结构和运行特性,建立基于模型预测控制(MPC)的CHP系统优化调度模型,优化日内可控设备出力及电网交互功率策略;第二阶段以CHP系统内各单元出力调整量最小为目标,综合考虑可再生能源及负荷的实时预测误差,动态调整第一阶段日内调度策略。算例表明,该两阶段优化调度模型可提高系统运行的经济性,弥补供需不平衡;结合系统热惯性,建筑物根据负荷需求和分时电价进行蓄热或放热可降低可再生能源及负荷不确定性对调度的影响,平抑功率波动,促进热电互补。

    • 面向网络节点的新能源高占比系统消纳阻力精细化评估

      2022, 41(5):67-75. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.008

      摘要 (130) HTML (246) PDF 1.95 M (335) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着新能源装机容量的不断提升,新能源高占比系统弃风弃光问题严峻,开展新能源消纳问题研究,精确定位新能源消纳阻力对提升新能源消纳措施的制定有重要意义。文中提出一种面向网络节点的电力系统新能源消纳阻力精细化评估方法。首先,基于潮流追踪算法将网络节点潮流划分为常规机组注入、新能源注入和负荷流出三部分;其次,从网络节点角度建立调峰、调频及节点电压偏差约束与新能源消纳的数学关系模型,计及三者耦合关系分析网络节点弃电情况;然后,构建基于网络节点的新能源消纳阻力评估模型并求解,定位系统中新能源消纳的关键节点,明确各节点新能源消纳制约因素并量化新能源消纳阻力;最后,基于改进IEEE 39节点系统设计算例,验证了评估方法的有效性。所提评估方法可为电力部门采取措施以提升新能源消纳提供依据。

    • 含非线性残差的新能源汽车规模预测方法

      2022, 41(5):76-84. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.009

      摘要 (115) HTML (327) PDF 1.20 M (279) 评论 (0) 收藏

      摘要:掌握新能源汽车规模发展的趋势对政府调控、车企发展方向和能源部门决策都具有重要意义,据此文中提出一种含非线性残差的新能源汽车规模预测方法。首先,利用区间预测的方法对经济、政策不确定性进行研究;其次,在考虑规模预测的残差条件下,采用组合预测模型和支持向量回归(SVR)模型,分别对线性成分、非线性残差进行预测;最后,以全国新能源汽车规模为例,得到未来新能源汽车规模的区间范围。通过对比不同预测方法,验证文中方法的有效性,并分析不同政策因素对新能源汽车的规模演化影响,可为后期充电设施等相关规划提供参考。

    • 间歇式新能源消纳评估常用方法分析

      2022, 41(5):85-93. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.010

      摘要 (74) HTML (406) PDF 1.47 M (256) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国能源需求和环保意识的提升,以风电、光伏等间歇式新能源为代表的绿色能源装机容量持续上升。大规模间歇式新能源消纳受电源、网架及负荷等多方面因素影响,为提升新能源的开发利用率,须采用合适的消纳评估方法对消纳情况进行分析。解析法反映了间歇式新能源消纳问题的本质,文中首先阐述解析法的数学模型,并结合解析法的运用对该方法进行评价。然后,梳理时序生产模拟法及随机生产模拟法的原理及运用情况,这2种方法是以解析法原理为基础,分别针对建模时对间歇式新能源消纳的时序特性、随机特性考虑不足而提出的改进方法,虽然这2种方法的运用仍存在各自的局限性,但相较于解析法,两者的求解精度均有了较大提升。最后,结合现有技术对未来间歇式新能源消纳评估方法研究进行展望,为评估方法建模、运用及改进等提供参考。

    • >电网运行与控制
    • 柔直电网拓扑对故障电流的影响机理分析

      2022, 41(5):94-102. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.011

      摘要 (95) HTML (251) PDF 1.79 M (261) 评论 (0) 收藏

      摘要:柔性直流(柔直)电网线路故障严重威胁电力系统的安全稳定运行,而柔直电网拓扑对故障电流影响显著。文中首先分析不同接线方式柔直电网分别发生单极接地故障、极间短路故障后,放电电流的主要流通路径。然后,基于频域分析方法,分析得出故障电流主要受拓扑等值电感参数影响,并提出采用简化指标k评估显著影响故障电流的拓扑范围及换流站数目。结果表明,不同接线方式柔直电网分别发生单极接地故障、极间短路故障时,拓扑中各换流站放电程度取决于指标kk越大换流站放电程度越大,反之则越小。最后,基于PSCAD仿真平台分别搭建五端伪双极及五端真双极系统进行验证,结果表明,所提故障电流高频分析方法及简化指标均正确有效。

    • 计及置信容量的光热电站储热容量优化配置

      2022, 41(5):103-109,115. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.012

      摘要 (71) HTML (251) PDF 1.58 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索光热电站的容量价值,文中基于光热电站的容量置信度和度电成本,提出一种光热电站集热面积和储热容量优化方法。文中建立光热电站发电效率模型和经济性模型,基于序贯蒙特卡洛方法计算发电系统可靠性,使用粒子群算法计算光热电站置信容量,研究太阳倍数和储热时长分别对光热电站容量置信度和度电成本的影响;并以容量置信度和度电成本作为优化目标,使用加权理想点法建立目标优化函数、熵权法确定指标权重值,对太阳倍数和储热时长进行优化。以西北某地区光热规划为例,使用该地区实际太阳辐照资源数据建立模型,发现随着太阳倍数和储热时长的增加,容量置信度单调递增,而度电成本呈先降后升的趋势,可优化得到约束条件下最佳太阳倍数和储热时长。

    • 基于不同分布下GARCH-M族模型的短期用户负荷预测

      2022, 41(5):110-115. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.013

      摘要 (95) HTML (236) PDF 1.24 M (296) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力负荷预测是电力系统研究的基础工作之一,而时间序列分析法是目前使用最广泛的预测方法。针对用户日度负荷时间序列存在的波动性及尖峰厚尾特征,文中提出利用均值广义自回归条件异方差(GARCH-M)族模型进行用户负荷预测。首先根据用户日度负荷时间序列的分布情况,利用拉格朗日乘数(LM)检验方法检验了负荷序列的自回归条件异方差(ARCH)效应;其次提出在高斯分布、t分布和广义误差分布(GED)3种不同分布下,根据波动补偿项的不同形式,建立GARCH-M族模型;最后结合损失函数进行预测分析,结果表明相比传统时间序列分析模型,在不同分布下的GARCH-M族模型提高了短期用户负荷预测准确度。

    • >配网与微网
    • 基于DG和多端VSC协调控制的交直流配电网优化运行

      2022, 41(5):116-123. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.014

      摘要 (70) HTML (234) PDF 1.59 M (273) 评论 (0) 收藏

      摘要:分布式电源(DG)大规模并网不仅带来了消纳问题,还使交直流网络的经济安全运行面临巨大挑战。基于此,文中提出一种基于DG选址和多端电压源换流器(VSC)协调控制的交直流混合配电网优化运行方法。针对DG选址,基于灵敏度分析方法提出一种节点网损灵敏度指标,利用网络中不同位置的负荷节点对网损敏感度不同的规律进行交流网侧的DG选址。进而建立以网络有功总损耗、节点电压偏移量和DG盈余量最小为目标的多目标优化模型,对多端VSC不同控制策略下的端口功率电压变量和DG的有功出力进行协调控制。仿真结果表明,所提优化运行方法能够提高网络运行经济性和安全性,并兼顾配电网对DG的消纳水平,为实际工程中的决策人员提供重要的参考。

    • 适用于直流配电网的组合电容型直流负荷开关

      2022, 41(5):124-130. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.015

      摘要 (98) HTML (212) PDF 1.62 M (383) 评论 (0) 收藏

      摘要:直流负荷开关是构建直流配电网的关键设备。针对现有直流负荷开关附加设备多、体积大、控制复杂等缺点,文中提出组合电容型直流负荷开关拓扑,并分析所提拓扑工作原理、控制策略和参数设计。该负荷开关利用预充电电容构成源侧部分和荷侧部分。且多条直流母线出线上的负荷开关共用源侧部分,降低了设备体积和成本。切负荷过程中,通过源、荷侧电容的配合,给机械开关提供一个低电压、零电流的关断条件。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,对所提拓扑的可行性与有效性进行验证。结果表明,文中直流负荷开关能够可靠无弧关断负荷电流,保障直流配电网的安全运行,且所需设备成本低,有助于提高直流配电网的经济性。

    • 基于模糊单神经元PI的微电网频率自适应控制

      2022, 41(5):131-139. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.016

      摘要 (105) HTML (279) PDF 2.21 M (195) 评论 (0) 收藏

      摘要:在采用下垂控制策略的传统微电网中存在母线频率随负载增大而下降的问题,为确保母线频率不偏移标准频率,需要采取频率恢复控制策略。目前实现频率恢复的常用方法是基于比例-积分(PI)的控制策略。由于微电网网络结构和系统参数存在变化,PI控制可能无法满足频率控制快速响应、恢复的需求。为解决该问题,文中提出在第二层控制微电网中央控制器中使用单神经元自适应PI控制算法作为频率恢复算法,实现频率无差控制。为进一步增强系统的鲁棒性、加快频率的恢复,使用模糊控制器对单神经元PI控制器的神经元比例系数进行在线优化,并通过仿真与固定神经元比例系数的单神经元自适应PI控制进行对比,证明了所提改进控制策略可改善频率恢复控制的暂态性能,加快微电网的频率恢复。

    • 基于动态随机模型的微电网群能量管理方法

      2022, 41(5):140-148. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.017

      摘要 (86) HTML (220) PDF 4.28 M (221) 评论 (0) 收藏

      摘要:微电网可以协调调度分布式电源、储能装置和负荷,最大限度地利用可再生能源。文中以互联微电网群为研究对象,研究微电网间能量交易方法。针对微电网的动态随机因素,采用多时间尺度方法进行处理,包括日前调度和日内优化,提出微电网能量管理框架。然后建立微电网能量管理模型,包括日前调度模型和日内优化模型,确定其目标函数和约束条件,利用粒子群算法求解实现日经济成本最低,提高微电网群的经济性。选取3个微电网构成的微电网群系统进行算例分析,对所提动态随机模型、能量交易方法和能量管理模型进行验证和分析,仿真结果表明,文中所提微电网群能量交易方法能够有效提高微电网群的运行经济性。

    • >高电压技术
    • 换流阀阻尼电容器等效温升试验及寿命评估

      2022, 41(5):149-155. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.018

      摘要 (64) HTML (175) PDF 1.40 M (244) 评论 (0) 收藏

      摘要:阻尼电容器是换流阀内核心元件,有效评估其运行寿命,对换流阀状态评估及阻尼电容器国产化研究具有重要意义。首先,文中结合换流阀阻尼电容器应用原理,提出多频率点等效温升试验方法,通过等效计算阻尼电容器实际工作时的损耗、灵活选择试验时的频率和电流,准确评估阻尼电容器实际运行时内部温度及热阻。然后,综合考虑换流阀阻尼电容器实际运行环境及工作温度,分析寿命影响因子,并在经典寿命预测模型基础上,提出老化试验与曲线拟合相结合的改进寿命预测方法,该方法能够缩短试验时长、节约试验成本。最后,结合实际工程参数分析电容器运行时的内部温升及热阻,进一步在寿命预测试验中评估试品阻尼电容器的预期寿命,所得结果满足特高压直流工程要求。

    • 机械缺陷对GIS外壳振动影响

      2022, 41(5):156-164,185. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.019

      摘要 (59) HTML (258) PDF 2.95 M (210) 评论 (0) 收藏

      摘要:气体绝缘开关(GIS)在运行过程中会发生振动。为了分析在GIS外壳连接处的螺栓松动和导杆不对中两种缺陷的振动信号分别与无缺陷正常运行时的差别,文中建立了252 kV三相分箱型GIS的三维模型,并在固体力学场中对模型进行模态分析,确定其固有频率,得到较有代表性的六阶模态振型。文中通过施加不同载荷及改变模型参数等方法,在固体力学场中分别求解无缺陷、不同数量螺栓松动和不同情况的导杆不对中状态下GIS外壳振动加速度的时域信号,并通过频谱分析得到其频域信号,通过比较分析几种情况下外壳振动加速度信号的差别,获得GIS出现螺栓松动缺陷和导杆不对中缺陷在GIS外壳振动加速度上的特征,得到出现以上缺陷时的判据。文中所得到的相关结论对于后续的GIS设备运行状态监测、机械缺陷判别和振动情况研究有一定的参考价值。

    • 基于GP-NLSM的变压器绕组热点温度建模

      2022, 41(5):165-171. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.020

      摘要 (62) HTML (183) PDF 1.16 M (211) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确的绕组热点温度估算模型是评估油浸式变压器热状态和绝缘寿命的关键。文中基于变电站监测的热点温度与负载电流数据,利用遗传编程算法训练出热点温度估算模型的基本结构,结合归一化自适应滤波(NLMS)算法实现热点温度估算模型的参数辨识,最终建立一种油浸式变压器热点温度显式预测模型。研究结果表明:显式绕组热点温度估算模型可以直观映射出负载系数与绕组热点温度之间的关系。预测集下模型的拟合优度为0.998 8,最大绝对误差仅为1.36 ℃,验证了模型的正确性与有效性。此外,针对同一区域下同种容量型号的油浸式变压器进行绕组热点温度估算,证明了所提模型具有较强的泛化性能。

    • 基于CNN+D-S证据理论的多维信息源局部放电故障识别

      2022, 41(5):172-179. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.021

      摘要 (85) HTML (216) PDF 4.52 M (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于多维信息源融合的局部放电故障识别方法对提高故障识别的准确性和容错性具有重要意义。文中以开关柜中的典型局部放电类型为识别对象,设置4种典型的局部放电模型(电晕放电、沿面放电、悬浮放电和气隙放电),利用超声波(Ultra)法、甚-特高频(V-UHF)法以及脉冲电流法(PCM)采集不同放电类型产生的局放信号。首先利用深度卷积神经网络(CNN)算法对不同传感器测量数据进行训练,之后利用Dempster-Shafer(D-S)证据理论对多维信息源识别结果进行融合,并作出最终决策。结果表明,相比于基于单一信息源的故障识别模式,基于多维信息源的故障识别模式准确率更高,且当多维信息源中某一信息源出现误判时仍能正确识别放电类型,对信息源的容错性更好,识别效果良好。

    • >智能电网技术
    • 基于GSP的变电站二次设备一体化运维设计

      2022, 41(5):180-185. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.022

      摘要 (59) HTML (232) PDF 1.51 M (295) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前变电站二次设备运维信息交互接口及人机交互界面不统一,严重制约变电站的高效运检,针对该现状,文中开展基于电力系统通用服务协议(GSP)的变电站二次设备高效运维技术研究。文中首先设计变电站二次设备一体化运维体系架构,提出基于变电站运维能力描述语言(SOMCL)的变电站二次设备一体化运维信息建模方法。然后基于面向对象技术(OOT)设计变电站二次设备一体化运维服务接口及一体化运维信息交互机制,实现运维工具与被运维对象之间信息交互即插即用。最后研制变电站二次设备一体化运维工具,实现智能变电站二次设备运维标准化、可视化,达到变电站二次设备一体化高效运检的目标。文中方法在多个新建智能变电站进行了试点应用,验证了变电站二次设备一体化运维技术的可行性。

    • 一种适用于少子模块MMC的混合调制策略

      2022, 41(5):186-192. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.023

      摘要 (82) HTML (188) PDF 2.11 M (194) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于中低压配电网下电压等级较低,模块化多电平换流器(MMC)子模块数量也较少,因此少子模块MMC的调制方式对MMC系统的性能有重要影响。为改善少子模块MMC的输出质量与输出能力,文中提出一种工作在高调制度的基于电平阶跃点切换的少子模块MMC混合调制策略。在最近电平逼近调制(NLM)的基础上,控制MMC在输出电平阶跃点处进行NLM与载波移相脉宽调制模式之间的实时切换,同时结合环流控制和子模块电压均衡控制,进一步保证少子模块MMC在该混合调制下的正常运行。然后,建立子模块数为4的MMC混合调制的仿真模型,对该少子模块MMC混合调制策略进行仿真验证。结果表明:所提出的混合调制策略兼顾低输出谐波和低开关损耗的特点,提高了其输出质量;且其处于高调制度的工作情况,增大了直流电压利用率,提高了少子模块MMC的输出能力。

    • 计及拓扑变换的主动配电网故障风险智能预警

      2022, 41(5):193-201,226. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.024

      摘要 (67) HTML (169) PDF 1.95 M (192) 评论 (0) 收藏

      摘要:当突发自然灾害后,主动配电网可利用联络支路转供和灵活供电的分布式电源(DG)恢复重要负荷的供电,从而有效降低故障风险。文中提出了一种基于数据驱动的多维度主动配电网故障风险等级智能预警方法。首先,采用基于卡方检验和Pearson相关系数特征选择方法从多个维度进行故障关联强弱性分析,筛选得到最优故障特征集;然后,建立考虑DG并网的配电网故障重构优化模型,计及配电线路重要程度,为配电网故障风险等级划分提供了重要依据;在此基础上,建立基于极限梯度提升(XGBoost)算法的配电网线路故障风险等级预警模型;最后,以IEEE RBTS Bus6配电网系统进行算例分析。文中所提方法的预测准确率比反向传播(BP)神经网络算法高3.17%,泛化能力更强,可为配电网故障风险防控提供重要依据,从而有效降低故障损失。

    • >电机与电器
    • 变频软启动永磁同步电机低电压穿越能力评估方法

      2022, 41(5):202-209. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.025

      摘要 (73) HTML (211) PDF 1.67 M (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:永磁同步电机在工业现场应用广泛。为分析基于变频器实现软启动的永磁同步电机在电压暂降场景下的动态运行特性,提出一种永磁同步电机低电压穿越能力评估方法。首先,基于dq坐标系建立电磁转矩与功角、端电压间的解析式,分析暂态过程中的转差率与电机稳定性之间的关系,建立基于转差率的电机暂态稳定分析判据,进而确定电机安全稳定临界电压;其次,基于面积法则推导临界切除功角解析式,得到故障临界切除时间;最后,选择安全稳定临界电压和故障临界切除时间为电机低电压穿越能力的特征值。研究表明,暂态过程中转差率是否存在负值可作为暂态能否稳定的判据,电机带载率越小其低电压穿越能力越强。

    • 基于深度学习的电力设备铭牌文本识别

      2022, 41(5):210-218. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.026

      摘要 (71) HTML (296) PDF 6.32 M (1056) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力设备铭牌包含丰富的设备信息,通过图文识别技术获取设备铭牌信息,可更加高效快捷地完成电力设备的信息统计、台帐校核等工作,也有利于提高电力系统的设备管理水平。针对电力设备铭牌与普通图像文本识别差异较大的特殊应用场景,文中提出一种基于深度学习的电力设备铭牌信息自动识别算法。该算法由铭牌检测、文本检测、文本识别三部分组成。通过改进损失函数设计、增加文本识别结果纠正、人工合成文本图像等方式,使得铭牌检测模型在测试集上的平均精度均值达到92.2%,文本检测模型在测试集上的F1值达到91.2%,文本识别模型的字符识别准确率达到94.0%,文本行识别准确率达到82.3%。

    • 适用于新能源并网变压器匝间故障识别的新判据

      2022, 41(5):219-226. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.027

      摘要 (48) HTML (165) PDF 1.40 M (171) 评论 (0) 收藏

      摘要:为增加功率输送能力,新能源并网变压器采用两电压等级三绕组、接线形式为星角角的变压器。变压器在低压侧发生匝间故障时,差动保护灵敏度不足,同时变压器空载合闸于匝间故障时,涌流闭锁判据会闭锁差动保护,延长故障切除时间。基于星角角接线型式的新能源并网变压器零序等值回路,文中通过建立零序节点电压方程,利用区外故障及匝间故障节点电压方程特征构建匝间故障识别判据,该判据与差动保护原理相比,不受励磁涌流的影响,具有较高的可靠性及速动性。文中利用实时数字仿真系统(RTDS)进行故障仿真,验证新判据的有效性及可靠性,发现采用新判据能够可靠灵敏地识别变压器匝间故障,弥补差动保护的不足。

    • >技术探讨
    • 光纤电流互感器渐变性故障时频特征辨识

      2022, 41(5):227-232. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.028

      摘要 (82) HTML (203) PDF 2.96 M (226) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过时频变换方法分解光纤电流互感器(FOCT)输出信号,获取渐变故障信号特征,是故障分析的关键步骤。针对FOCT渐变性故障信号时域跨度大且劣化过程呈随机性的特点,对输出信号进行跨间隔采样,利用小波包分解算法,根据故障信号频段实现故障信号特征提取,利用相关评价指标对时域特征参数进行筛选,得到表征FOCT劣化趋势的最优特征参数。针对信号特征维度高的特点,提出主元分析法对高维特征降维处理,满足故障特征辨识快速性的需求。实验结果表明:使用6层小波包分解算法,得到64个包含不同频段信号的子序列,对比各个频带能量占比来确定互感器运行状态,能够实现有效辨识渐变性故障特征。

    • 不同改性聚丙烯电缆绝缘料的结构与性能对比分析

      2022, 41(5):233-239. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.029

      摘要 (59) HTML (221) PDF 3.26 M (200) 评论 (0) 收藏

      摘要:聚丙烯(PP)是一种环保型电缆绝缘料,具有较为良好的绝缘性能,且作为热塑性材料具有可回收等优点。但PP的韧性差,在低温下容易发生脆断,因此需要对其进行增韧改性。文中在PP中分别添加10%质量分数的乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)和氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)弹性体制备共混改性试样,以PP为基体与乙烯(PE)在反应釜内合成共聚改性试样,并测试改性前后PP的结构、理化性能、机械性能和电气性能,发现改性后PP韧性、拉伸强度和断裂伸长率均提高,但熔融温度下降,介质损耗增加。对比2种改性PP可得,共聚改性PP起始熔融温度更高,在20~80 ℃下的交流击穿场强更高;共混改性PP的机械性能更优异,高温下的介质损耗更低。综合考虑,共聚改性方式可能更适用于对PP的增韧改性。

    • 特高压GIL接入对断路器瞬态恢复电压的影响

      2022, 41(5):240-245. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.05.030

      摘要 (66) HTML (240) PDF 1.28 M (225) 评论 (0) 收藏

      摘要:特高压气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的接入对断路器瞬态恢复电压(TRV)幅值和瞬态恢复电压上升率(RRRV)均会产生影响,可能危及断路器开断能力。文中基于同塔双回特高压交流架空线-双回GIL混合输电线路,利用EMTP-ATP仿真研究变电站内断路器端部发生三相短路故障时,GIL长度、接入位置与GIL引接站测量设备对断路器TRV幅值和RRRV的影响。仿真结果表明,GIL的接入对断路器TRV幅值和RRRV有较大影响;GIL长度增加对TRV幅值产生较大影响,但对RRRV影响较小;为了限制RRRV,应将GIL安装在架空线中段,且应安装金属氧化物避雷器 (MOV)限制TRV幅值;GIL引接站测量设备对断路器TRV幅值和RRRV影响均较小。文中研究成果可为含GIL的特高压线路中断路器的TRV计算及参数设计提供参考。

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