• 2022年第41卷第6期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >双碳目标下虚拟电厂资源聚合与协同调控研究专题
    • 特约主编寄语

      2022, 41(6):1-1. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.001

      摘要 (186) HTML (479) PDF 1.27 M (211) 评论 (0) 收藏

      摘要:按照“碳达峰”“碳中和”目标,预计到2060年,中国非化石能源消费比重将达到83%,电能消费比重达到70%,全社会用电量超过16万亿千瓦时,新能源发电装机达到50亿千瓦,新能源发电量占比由目前的8%提高到60%以上。由于大规模新能源发电具有间歇性、随机性和波动性,无疑将给电力系统平衡调节和灵活运行带来重大挑战。因此在构建新型电力系统过程中,亟须增强电力系统的灵活性和柔性,提高资源优化配置能力,实现多能互补、源网荷储高效协同,有效平衡新能源的波动性、随机性和不确定性。虚拟电厂作为聚合灵活性资源的有效手段,借助先进的通信、计量、控制等技术,无须改变灵活性资源各自的并网方式和地理位置即可实现聚能、储能、供能与用能,有效连接了灵活性资源与电力系统,实现资源整合与分配,是新型电力系统在能源供需侧实现互动化、智能化的重要途径。通过虚拟电厂相关技术的应用,将有效提升电力系统的运行灵活性,大幅降低可再生能源并网风险,提升能源生产和消费效益,助力“双碳”目标的实现。

    • 基于交互算法的多代理虚拟电厂调度优化及风险分析

      2022, 41(6):2-12. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.001

      摘要 (274) HTML (497) PDF 3.29 M (230) 评论 (0) 收藏

      摘要:包含大规模随机机组的虚拟电厂(VPP)在运行过程中,会由于随机机组出力不确定性产生系统运行风险及收益损失风险。针对该问题,文中基于多代理系统(MAS)的分层控制特点,构建了整合条件风险价值(CVaR)的两阶段双层分解(BLDP)模型。选取多目标规划(MOP)模型与文中构建的BLDP模型进行对比,以验证BLDP模型的有效性。结果显示,BLDP模型求解条件下,各VPP既参与电力市场交易又进行相互交易时系统的出力更稳定,具有更高的系统收益,且受风险水平变化的影响也更小。在不同的交易机制下,BLDP模型的求解结果较MOP模型具有更高的系统收益率。当各VPP独立参与电力市场而不进行相互交易时,BLDP模型的求解结果较MOP模型高103%;当VPP同时参与相互交易及电力市场交易时,BLDP模型的求解结果较MOP模型高147%。模拟结果验证了文中构建的BLDP模型在不同风险条件下的可靠性。

    • 智能楼宇型虚拟电厂参与电力系统调频辅助服务策略

      2022, 41(6):13-20,57. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.002

      摘要 (188) HTML (402) PDF 2.52 M (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:在先进量测技术与调控终端的支持下,智能楼宇中的电动汽车与空调负荷等需求侧灵活资源具有良好的功率实时响应潜力,可以通过聚合形成虚拟电厂进而参与系统调频辅助服务。为保障虚拟电厂参与调频辅助服务时的用户需求,文中提出一种智能楼宇型虚拟电厂的控制策略。首先,分析虚拟电厂的调频工作模式,并建立智能楼宇型虚拟电厂的典型需求侧资源模型和虚拟储能模型;其次,考虑调频信号与用户侧的不确定性,建立基于机会约束规划的日前优化调度模型;然后,基于成本最优的原则,实现实时的功率分配;最后,通过仿真算例验证文中所提虚拟电厂调频策略的有效性和可行性,需求侧资源的联合调度能在保障用户需求的情况下提高虚拟电厂的收益。

    • 考虑贡献度的聚合商需求响应精准评估与动态激励决策

      2022, 41(6):21-29. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.003

      摘要 (215) HTML (388) PDF 1.68 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:在双碳战略和缺煤背景下,针对现有需求响应评估激励机制相对粗放,存在邀约冗余度过大、优质用户难以挖掘等问题,文中提出考虑贡献度的聚合商需求响应精准评估与动态激励决策方法。该方法首先建立考虑静、动态过程的需求响应精准评估体系,其中静态评估延续现有需求响应评估方案,动态评估关注每时段实际负荷与目标负荷的吻合度;进一步地,从经济和负荷维度提出用户贡献度指标,设计结合静、动态评估的需求响应两部制激励结算方案,并据此建立考虑贡献度的聚合商需求响应动态激励决策模型。通过算例验证所提模型可在不影响现有需求响应体系前提下,实现优质用户的定向激励,提升需求响应品质和降低邀约冗余度。

    • 考虑用户响应度模糊控制的需求响应双层博弈模型

      2022, 41(6):30-38. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.004

      摘要 (223) HTML (394) PDF 1.63 M (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:配电网中分布式新能源、可控负荷等柔性资源参与电网需求响应已成为新型电力系统削峰填谷的重要手段,而如何考虑用户响应度和平衡多主体利益十分关键。为此,文中首先建立用户响应度的模糊控制模型,并给出考虑用户响应度模糊性的供电方、负荷聚合商、用户等多主体需求响应参与方效益函数模型;进而以日负荷曲线偏差最小和系统成本最小为优化目标,上层优化采用供电方最优需求响应方案,下层优化在供电方及负荷聚合商之间求得最优任务分配,从而建立供电方、负荷聚合商、用户等多主体协同需求响应双层模型,并提出基于Stackelberg博弈理论和k-means聚类算法的求解方法;最后以某地区历史数据进行模拟仿真。结果表明文中模型在考虑用户响应度和协同多主体利益下能有效筛选优质需求响应资源,平抑负荷波动。

    • 虚拟电厂分布式资源的聚合响应能力评估方法

      2022, 41(6):39-49. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.005

      摘要 (201) HTML (390) PDF 1.57 M (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:虚拟电厂(VPP)将配电网中各类分散的资源聚合为一个整体,可以提升聚合资源的全局响应能力,同时也可以作为一个整体参与电力市场交易,提高资源的可调度性和运行经济性。目前针对VPP聚合后整体响应能力的评估并不全面,且缺少对指标权重的分析,因此文中建立响应能力评价模型,提出包括响应时间、持续时间等在内的更全面的评价指标。然后提出VPP整体响应能力评估方法,将分布式资源独立响应能力作为约束,优化求解响应能力的多维量化指标,得到聚合资源的整体响应能力,同时考虑聚合响应能力的不稳定性,求取指标权重并对响应能力进行评分。最后通过算例得出VPP在24 h内的响应能力曲线及评分,通过分析验证了文中方法的有效性。文中方法计算得到的整体响应能力信息可上报作为电网调控的依据,而且求得的响应能力评分可直观地评价聚合响应能力,有助于对VPP响应能力的分析与控制。

    • >专论与综述
    • 面向辅助服务的新能源场站共享储能容量优化配置

      2022, 41(6):50-57. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.006

      摘要 (170) HTML (391) PDF 1.80 M (576) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着新能源的快速发展,储能作用日益凸显。针对新能源场站共享储能提供一次调频的定容问题,提出以共享储能投资商总成本最小为目标的储能优化配置方法。首先对历史频率数据的经验分布进行拟合,利用拟合结果生成配置储能所需的频率数据。然后基于所生成的频率数据,综合考虑一次调频约束、储能倍率特性约束和一次调频参与率约束等,建立满足一次调频要求的储能优化配置模型。所建模型为混合整数线性规划模型,可采用成熟的求解器进行求解。最后,基于实际频率数据对所提方法进行仿真分析,并对锂电池和飞轮储能的配置结果进行对比。结果表明:相比各自独立加装储能,多个新能源场站加装共享储能可以降低成本;配置锂电池储能系统的容量虽然显著大于飞轮储能系统,但其综合成本更低。

    • 锂离子电池储能舱风冷散热数值模拟与优化

      2022, 41(6):58-64. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.007

      摘要 (171) HTML (413) PDF 6.88 M (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:锂离子电池在运行时存在热失控风险,极端情况下甚至引起电池舱起火或爆炸等安全事故。有效的电池舱风冷散热系统可以有效抑制电池热量的积累和扩散,然而现有的电池舱风冷系统结构简单,散热效率低。文中提出在电池舱安装导流板改变舱内温度场和流场,达到优化散热系统的目的。结果表明,在环境温度25 ℃、风速4 m/s的条件下,对1 C充电的电池舱进行风冷散热,增设单导流板可使电池舱内的平均温度降低2.9 ℃,最高温度降低4.5 ℃;增设双导流板可以使电池舱内的平均温度降低5.5 ℃,最高温度降低8.6 ℃。合理的导流板布置可以优化电池舱的风冷散热系统,提高散热效率,增加电池舱运行的安全性。

    • “嵌入式”直流技术在省级输电网中的规划及应用

      2022, 41(6):65-74. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.008

      摘要 (176) HTML (505) PDF 2.10 M (154) 评论 (0) 收藏

      摘要:江苏电网作为典型的省级输电网,面临着大规模新能源接入带来的能源转型压力和挑战,需要从“源网荷储”等方面进行转型升级。文中对负荷、电源、网架结构等江苏能源电力发展格局进行分析,总结了江苏电网面临的挑战,如重要输电断面输电能力不足等;结合新能源大规模发展及江苏输电网结构特点,重点分析了“十四五”及远景江苏输电网过江断面输电能力需求,提出了送、受两端均位于江苏交流电网内部且分布长江两侧的“嵌入式”直流技术。相较于传统互联方式建设的远距离、大容量直流输电技术,“嵌入式”直流输电技术通常利用现有架空输电线路、现有或预留交流电缆通道,构建交直流混联电网,在有限输电走廊空间内可大幅提高电网关键断面的输电能力,挖掘现有电网的供电潜力,满足电网发展的需求。

    • >电网运行与控制
    • 基于模型预测的VSC-MTDC协调控制策略

      2022, 41(6):75-81,139. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.009

      摘要 (187) HTML (376) PDF 1.79 M (244) 评论 (0) 收藏

      摘要:多端柔性直流(VSC-MTDC)输电系统主要应用于新能源发电并网和远距离输电。新能源发电具有波动性和不确定性,在使用传统下垂控制策略时,电压源型换流器(VSC)会因功率分配不均而过载、因直流电压偏差过大造成保护误动作、因通信延时而振荡,因此文中提出一种基于模型预测控制(MPC)的协调控制策略。该策略根据系统状态进行参数寻优,发送VSC功率基准,消除了下垂系数、线路电阻和系统拓扑对功率分配的影响,MPC的鲁棒性也提高了系统在通信延时情况下的稳定性。在Simulink中搭建四端VSC-MTDC模型,并设置不同的运行条件进行时域仿真,仿真结果表明该控制策略能够在系统发生扰动的情况下快速调节换流站功率,控制直流电压,并在通信延时发生时保证系统稳定性,从而提高电力系统对新能源发电波动性和不确定性的适应能力。

    • 考虑换相失败影响的交流线路单相故障性质判据

      2022, 41(6):82-90. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.010

      摘要 (174) HTML (367) PDF 2.26 M (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:逆变侧交流线路电流幅值受直流换相失败影响在单相跳闸后出现短时波动,该波动范围会随着直流换相失败次数增加而增大,造成基于恢复电压幅值的传统单相故障性质判据发生误判。针对这一问题,首先搭建输电线路故障相等值模型,评估直流换相失败对健全相电压的影响,推导出不同故障性质下恢复电压阶段断开相电压时域表达式;其次根据断开相时域电压波形的差异性进行积分计算,提出基于时域电压积分的单相故障性质识别判据;最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型对所提判据进行验证。结果表明,文中所提方法的耐过渡电阻能力良好,具有一定的抗直流干扰能力,所提判据在直流换相失败条件下依然能够可靠判别故障性质。

    • 基于温度滞后相位的输电线路覆冰监测方法

      2022, 41(6):91-100. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.011

      摘要 (151) HTML (371) PDF 2.15 M (147) 评论 (0) 收藏

      摘要:为获得更加符合实际环境温度下的光纤复合相线温度变化特征、覆冰与否的判据及覆冰厚度预测方法,文中建立环境温度呈正弦函数变化情况下光纤复合相线覆冰的温度场三维模型,并采用有限元方法进行求解。文中分析导线覆冰段与未覆冰段温度变化的幅值和滞后相位特征;研究滞后相位与环境温度波动幅值、滞后相位与覆冰厚度的关系,发现环境温度波动幅值对滞后相位的影响可以忽略;提出基于滞后相位特征的线路覆冰判据,并给出基于滞后相位的覆冰厚度预测公式。文中建模分析获得4种非正弦函数形式的环境温度变化下光纤温度的变化情况,基于此分析覆冰厚度的预测公式误差,仿真结果证明所提出基于滞后相位的覆冰判据和覆冰厚度预测公式的有效性。

    • 考虑电缆和架空线参数频变特性的直流电网阻抗建模

      2022, 41(6):101-108. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.012

      摘要 (190) HTML (375) PDF 1.89 M (154) 评论 (0) 收藏

      摘要:直流电网的故障特性可通过分析电网阻尼的方式获取,但传统电网阻抗建模往往忽略线路参数的频变特性,建模结果无法准确反映电网阻尼特性。为对比分析电缆和架空线直流电网故障电流特性的差异,文中首先基于矢量拟合提出一种考虑线路参数频变特性的直流电网阻抗模型。接着,基于此模型的幅频特性,对比分析电缆与架空线直流电网故障电流时延、初始上升率和幅值的差异,并研究改变电网关键参数对2种电网故障特性的影响。所提模型阻尼特性与依频模型直流电网扫频结果相比,均方根误差低于0.6,准确性高于简化模型。最后,基于对称单极双端系统极间短路故障进行仿真。结果表明:桥臂电感值增加时电缆直流电网故障电流上升率比架空线高24.96%,验证了电缆直流电网故障电流对感性关键参数变化更敏感的结论。

    • >配网与微网
    • 基于矩阵算法的有源配电网故障定位容错方法

      2022, 41(6):109-115. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.013

      摘要 (184) HTML (334) PDF 1.51 M (174) 评论 (0) 收藏

      摘要:故障区段定位对于配电网发生故障后的故障处理与供电恢复具有重要意义。有源配电网故障定位方法中,矩阵算法计算速度快但容错性差,智能优化算法容错性高但定位速度慢且在大规模配电网中存在局部收敛的问题,在此背景下提出将矩阵算法和智能优化算法优点相结合的定位方法。首先,在有源配电网发生故障后,利用馈线终端(FTU)上传的告警信息,运用矩阵算法快速定位故障区段。然后,运用开关函数对矩阵算法的定位结果进行校验,避免因矩阵算法容错性差而输出错误的定位结果。校验不通过的定位结果将全部列入可疑故障集合,该集合的维度大幅低于配电网的维度,再运用灰狼优化(GWO)算法对该集合进行优化处理,从而输出最终的定位结果。最后,在Matlab上进行仿真测试,结果表明所提方法能实现有源配电网中故障区段的快速定位,且具有一定的容错性。

    • 计及多重影响因素的居民需求响应行为分析

      2022, 41(6):116-124. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.014

      摘要 (174) HTML (299) PDF 1.85 M (159) 评论 (0) 收藏

      摘要:居民用户需求响应的实施对于实现节能减排具有重要意义。为进一步促进居民需求响应,探究各种因素对居民需求响应参与度的影响程度,文中提出一种计及多重影响因素的居民需求响应行为分析方法。首先,根据居民参与需求响应的主要影响因素,即社交关系、属性影响以及自身意愿建立多重因素影响模型;其次,利用3层因素间的相互作用和居民决策过程的马尔可夫性质建立居民需求响应的马尔可夫决策方程,用以分析不同阶段居民参与需求响应的行为特性;最后,通过算例量化各因素对居民需求响应行为的影响程度。仿真结果表明,多重因素影响下的居民需求响应参与度低于仅考虑单方面因素下的参与度,且不同因素间的交互影响也会导致用户参与度的变化。

    • 油田配电网节能降损投资决策方法

      2022, 41(6):125-133. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.015

      摘要 (146) HTML (347) PDF 1.63 M (130) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足油田配电网提质增效的发展需求,助力低碳目标的实现,提出油田配电网节能技措优化投资决策方法。首先,在分析油田配电网典型负荷功率特征的基础上,提出以抽油机负荷叠加特性为主的油田配电网损耗计算模型;其次,结合不同节能技措的节电量数学模型和油田电量灰色预测GM(1,1)模型,建立规划期油田配电网节能技措优化投资决策模型;然后,基于油田节能技措特点选取降损组合优选方案,并根据油田规模自适应选取直接枚举比较法与禁忌搜索法进行求解;最后,以某油田30节点6 kV配电网线路为例进行仿真验证。结果表明:由文中投资决策方法得到的油田配电网节能降损方案具有较高性价比,能够有效提高线路末端电压。

    • 中低压电力电缆金属屏蔽接续状态带电测试技术

      2022, 41(6):134-139. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.016

      摘要 (164) HTML (384) PDF 1.51 M (135) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有中低压电力电缆线路金属屏蔽连接不良时需要线路停役,测试周期长且效率低,针对该问题,提出电缆金属屏蔽接地引线带电测试金属屏蔽电阻的方法。利用异频耦合测试电缆金属屏蔽感应电压和电流,运用电磁感应及欧姆定律构建方程计算电缆金属屏蔽回路或支路电阻,并通过电阻大小判断金属屏蔽连接状态。经实验室模拟测试发现,在不改变原有接地状态时,测试所得电缆金属屏蔽电阻参数与实际一致。单回路电缆线路受地网影响无法检测判别10 Ω电阻以下的电缆金属屏蔽连接状态,而双回路及以上电缆线路检测不易受地网影响,可通过回路电阻、支路电阻与理论值比较,或支路电阻相互比较判断电缆金属屏蔽的连接状态。检测技术经工程应用表明,采用异频法带电检测金属屏蔽电阻,进而判断中低压电缆金属屏蔽连接状态的方法具有可行性。

    • >高电压技术
    • 基于一维电弧模型的SF6混合气体灭弧性能评价

      2022, 41(6):140-146. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.017

      摘要 (165) HTML (362) PDF 2.22 M (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:SF6混合气体是广受关注的SF6替代气体方案之一。为定量评估SF6混合气体的灭弧性能,文中采用一维衰减电弧模型和玻尔兹曼方程相结合的方法,将电弧熄灭过程划分为热恢复阶段、弧前介质恢复阶段和弧后介质恢复阶段,分别引入热恢复率、弧前介质恢复率和弧后介质恢复率作为各阶段的评价参数,并计算三者的调和平均数作为综合评价参数,以此来评估SF6-N2、SF6-CO2、SF6-CF4以及SF6-Air混合气体的灭弧性能。基于上述方法,文中初步探讨SF6含量、背景气体种类和压强大小对SF6混合气体灭弧性能的影响。结果表明,随着SF6含量的减少,混合气体的灭弧性能整体上呈现下降趋势;当SF6含量为10%~50%时,4种混合气体中SF6-N2的灭弧性能最优,其次分别为SF6-Air、SF6-CO2和SF6-CF4

    • 铝护套结构对XLPE电缆绝缘屏蔽层悬浮电位影响

      2022, 41(6):147-153,162. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.018

      摘要 (171) HTML (370) PDF 2.03 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,高压交联聚乙烯(XLPE)电缆缓冲层烧蚀缺陷频繁发生,对电缆安全运行造成严重影响,研究如何降低缓冲层缺陷造成的影响迫在眉睫,文中通过改进铝护套结构以降低缓冲层烧蚀缺陷的严重程度。首先,理论分析形成缓冲层烧蚀缺陷的原因;然后,建立缓冲层分压模型;最后,以某缺陷电缆为仿真对象,计算在含有缓冲层白斑缺陷时,分别降低铝护套最小内径以及铝护套波谷处曲率后的绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层电场强度值变化。以文中缺陷电缆为例,由仿真定量分析得出,当铝护套最小内径减小后,绝缘屏蔽层悬浮电位下降30%,缓冲层间电场强度值下降30.9%;当铝护套波谷处曲率降低后,绝缘屏蔽层悬浮电位下降13.7%,缓冲层间电场强度值下降13.3%。当出现缓冲层白斑后,铝护套最小内径和铝护套波谷处曲率的减小可降低绝缘屏蔽层悬浮电位以及缓冲层间电场强度值,从而抑制缓冲层间局部放电的发生,降低缓冲层缺陷造成的影响。

    • 典型敷设环境下超高压交流XLPE海底电缆载流量分析

      2022, 41(6):154-162. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.019

      摘要 (157) HTML (354) PDF 1.83 M (153) 评论 (0) 收藏

      摘要:超高压海底电缆线路跨度大,运行环境复杂多变,不同敷设环境下海底电缆的输送容量也不尽相同,有必要对典型敷设环境下超高压海缆输送载流量进行具体分析。文中基于IEC 60287建立考虑外界敷设环境影响下的500 kV交流交联聚乙烯(XLPE)超高压海底电缆稳态热路模型,分析不同敷设段、不同敷设方式、不同环境温度以及不同埋设深度对海缆载流量的影响规律进行分析,并建立超高压海底电缆磁-热-流多物理场耦合有限元仿真模型对稳态热路模型计算结果进行验证。结果表明:海缆登陆段为整条线路的载流量瓶颈段,当登陆段海缆采用管道敷设时,其载流量要比采用土壤直埋敷设时的载流量降低约150 A,海缆载流量随着外界温度的升高以及土壤埋设深度的增加而逐渐降低。有限元仿真结果验证了文中所建立的热路模型计算结果的准确性。

    • 高压XLPE电缆缓冲带动态导电特性与机理

      2022, 41(6):163-171. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.020

      摘要 (179) HTML (350) PDF 6.22 M (134) 评论 (0) 收藏

      摘要:高压交联聚乙烯(XLPE)电缆缓冲层烧蚀是近年来受到广泛关注的电缆故障类型。缓冲层烧蚀通常在受到挤压以及吸收水分的情况下发生,因此研究压强和吸水对于缓冲层烧蚀的影响机理具有重要意义。文中针对干燥和吸水的阻水缓冲带(简称缓冲带)在不同压强下开展模拟实验,以获得缓冲带电流密度、电压以及交流体积电阻率在烧蚀过程中的动态变化规律。同时,采用扫描电子显微镜,获得缓冲带试样的微观形貌特征。结果表明:在烧蚀过程中,干燥缓冲带试样的交流体积电阻率随时间逐渐升高,并出现短暂的电流激增和电压骤降的现象;吸水缓冲带试样的交流体积电阻率会出现随时间逐渐降低的过程,并且吸水后缓冲带试样的交流体积电阻率相比干燥时有所下降;当压强从1.09 kPa增加至5.45 kPa时,干燥与吸水缓冲带试样的交流体积电阻率均逐渐降低。结合缓冲带烧蚀模拟实验结果以及微观形貌特征可得出压强和吸水对缓冲带动态导电特性的影响机理。

    • >智能电网技术
    • 基于改进粒子滤波的综合能源系统预测辅助状态估计

      2022, 41(6):172-181. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.021

      摘要 (165) HTML (333) PDF 2.18 M (133) 评论 (0) 收藏

      摘要:高效准确的状态估计是综合能源系统安全稳定的基础。粒子滤波具有精度高、对非线性系统适应性强的优点,已应用于电力系统的状态估计中。为提高综合能源系统的状态估计精度,文中提出一种基于改进粒子滤波的综合能源系统预测辅助状态估计方法。首先,构建包含电-热-气网络的区域综合能源系统模型;然后,将粒子滤波算法拓展到电-热-气网络,在粒子滤波相关理论的基础上,针对传统粒子滤波算法存在的跟踪误差问题对粒子滤波的预测步进行改进;最后,利用经典的综合能源系统算例对文中提出的改进粒子滤波算法进行验证。结果证明该方法能够有效解决传统粒子滤波算法的跟踪误差问题,提高系统的估计精度。

    • 基于Oracle机制的电力5G可信数据上链技术

      2022, 41(6):182-192. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.022

      摘要 (179) HTML (330) PDF 3.24 M (158) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电力区块链应用系统中数据上链效率和可信性问题,研究了基于5G和预言机(Oracle)机制的可信数据上链技术。首先,讨论了区块链系统中数据上链方式,分析了适用于电力5G区块链的Oracle数据上链方法;然后,提出了基于分布式Oracle的电力5G业务系统可信数据上链技术,设计了基于云-边-端一体化的系统总体架构,以及数据源注册、评估、上链的工作流程,其中,通过区块链系统实现分布式数据的采集共享,基于门限签名算法和可验证随机函数实现数据源评估,评估算法由边缘物联代理节点运行以确保系统的安全性和可用性,并通过对5G切片任务划分和优化实现认证数据和业务数据的高效传输。最后,在基于电力5G区块链的用电信息采集系统中部署文中所提方案,从通信性能、业务性能、资源利用等方面进行实验验证。结果表明,所提方案在不同负载压力测试下数据平均传输时延约为10 ms,误码率、丢包率小于0.9%。在100量级并发业务请求情况下,较已有方案性能提升超过80%,因而具有良好的可行性和推广价值。

    • 基于集成LSTM模型的数据驱动需求预测

      2022, 41(6):193-200. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.023

      摘要 (165) HTML (345) PDF 1.60 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力用户参与电网调度能够有效提升电网灵活性,但其行为的不确定性限制了需求响应的发展。针对此问题,文中首先构建激励型需求响应的实现框架,阐述负荷聚合商(LA)如何整合需求侧资源参与电力市场业务,并将用户随激励政策进行响应的行为转换为需求弹性。然后,基于长短时记忆(LSTM)算法,提出一种集成LSTM的数据驱动的需求弹性预测方法,同时为提升预测模型性能,对源数据进行平滑与缩放处理,并增加损失函数权重系数。算例结果表明,与传统LSTM算法及k近邻预测法相比,文中所提预测方法用于用户需求弹性预测时平均预测误差分别降低了5.33%和28.8%,用于总负荷预测时平均绝对百分比误差(MAPE)分别降低了2.06%和3.09%。同时文中基于集成LSTM分析了平滑、缩放数据预处理对预测精度的影响,结果表明对原始数据进行预处理可有效提升预测精度。

    • >电机与电器
    • 基于故障树分析法的全光纤电流互感器可靠性研究

      2022, 41(6):201-210. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.024

      摘要 (207) HTML (344) PDF 2.33 M (152) 评论 (0) 收藏

      摘要:全光纤电流互感器(FOCT)具有体积小、绝缘简单、无磁饱和等优点,可以更好地兼容现代数字控制和保护系统,是电流互感器的重要发展方向。目前FOCT长期运行可靠性较低,严重制约了其在数字化变电站中的推广应用。为此,文中从电路和光路两方面开展FOCT的故障树模式分析,建立覆盖FOCT整体结构的故障模式分析体系。首先,分析FOCT的结构及工作原理,并根据其回路组成划分故障;其次,提取FOCT在长期运行过程中出现的主要故障模式,对其进行原因分析和排查;然后,从方案设计、元器件筛选和施工工艺方面提出可靠性提升措施;最后,结合实际案例,利用故障树对某例光源故障开展原因分析,并提出其可靠性提升措施,验证文中所提方法的有效性。研究结果可为FOCT故障分析及运行可靠性提升提供理论依据。

    • 考虑电能质量优化的MMC-SST输入级控制策略

      2022, 41(6):211-220,238. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.025

      摘要 (152) HTML (335) PDF 4.48 M (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对配电网中固态变压器(SST)网侧电压三相不平衡以及谐波污染时,电流负序分量激增影响网侧电流波形质量进而危及系统正常运行等问题,文中在SST输入级提出了一种可有效抑制电流负序分量的新型双序控制策略。首先介绍了模块化多电平变换器型固态变压器(MMC-SST)的运行原理及输入级数学模型,采用改进型二阶广义积分-正交信号发生器(SOGI-QSG)对网侧电压、电流等电气量进行正、负序分量的分离与提取。引入正交中间变量建立比例复数积分(PCI)控制器的数学模型,并在两相静止坐标系(αβ坐标系)中的正、负序模型下提出一种基于PCI的新型双序控制策略,对网侧电流的正、负序分量进行分序控制。最后,在Matlab/Simulink中搭建MMC-SST仿真系统,并与传统的比例积分(PI)控制、改进的PI双序控制进行对比,结果验证了所提基于PCI的双序控制策略的可行性与优越性。

    • 半桥三电平双有源桥不对称均压控制策略

      2022, 41(6):221-229. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.026

      摘要 (161) HTML (330) PDF 2.81 M (148) 评论 (0) 收藏

      摘要:半桥三电平双有源桥(HBTL-DAB)电路工作时必须解决三电平侧上下直流母线电容均压问题,在传统对称控制模式中,可通过微调占空比的方法,实现带载情况下的电容电压均衡控制。然而在空载情况下,对称控制模式难以从控制策略上实现上下直流母线电容电压的均衡调节。针对该问题,文中提出一种针对HBTL-DAB电路的不对称控制方法,首先从理论上分析对称模式不能均压的原因,进而根据不对称方法计算空载时上下直流母线电容分别在正负半周期内传输的能量偏差。通过调节该能量偏差实现上下直流母线电容电压的均衡控制,并同时指出影响电压均衡控制效果的主要因素。最后通过仿真,对所述不对称控制方法在多种工况下的运行情况进行验证。结果表明,无论是外部持续存在不平衡因素的工况、只存在初始不平衡因素的工况,还是内部存在脉冲误差的工况,不对称控制方法都能实现空载和带载时的电压均衡控制。

    • 新型整流桥串并联切换直流融冰装置

      2022, 41(6):230-238. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.027

      摘要 (162) HTML (332) PDF 1.70 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国南方地区冬季气温低湿度大,在远距离传输的高压输电线路上经常出现区域覆冰问题,覆冰严重时会造成杆塔倒塌等电力事故。文中研究的新型整流桥串并联切换直流融冰装置即用于解决输电线路覆冰问题,可避免造成大面积供电中断。文中基于常规十二脉动直流融冰装置,通过原理分析、参数设计和仿真验证,提出一种新型直流融冰拓扑,可以同时满足导线融冰的大电流和地线融冰的高电压需求。相较于常规十二脉动直流融冰装置,采用新型直流融冰拓扑可以选用一半容量的换流变压器和一半通态平均电流的晶闸管,显著降低设备投资成本;且在大电流输出模式下可以有效减小注入系统的谐波电流,从而减小接入点的系统电压畸变,改善直流融冰装置投入运行时的系统电压质量。

    • >技术探讨
    • 电力外绝缘用硅橡胶清洗修复剂制备及性能研究

      2022, 41(6):239-243,251. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.028

      摘要 (151) HTML (303) PDF 3.08 M (118) 评论 (0) 收藏

      摘要:硅橡胶广泛应用于电力行业的复合绝缘子和防污闪涂料,然而长时间工况运行后,容易发生老化粉化、污秽沉积,降低表面憎水性。目前电网中有上亿支硅橡胶绝缘子服役多年,研究能够清除表面污秽,修复硅橡胶老化层的新型清洗剂迫在眉睫。文中探究不同非离子表面活性剂含量和修复剂含量对清洗效率和憎水性的影响。实验表明非离子表面活性剂含量在3%时,洗净率最高达到95%。而修复剂含量为11%时,憎水性最好,其憎水迁移性最佳可以达到HC1级。通过扫描电镜分析,发现清洗后硅橡胶表面微孔和裂缝消失,表面平整,表明该清洗剂具有去除粉化层和污秽,修复老化绝缘子的效果。这为继续研发硅橡胶清洗修复剂,延长绝缘子服役期限提供一定的理论和实践基础。

    • 模拟雾霾与自然雾霾下积污等效性分析

      2022, 41(6):244-251. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.029

      摘要 (158) HTML (333) PDF 2.31 M (141) 评论 (0) 收藏

      摘要:雾霾天气的不确定性使得研究其对电力设备影响的工作较难开展,然而模拟雾霾环境下的研究能否等效于实际雾霾天气下的情况,关系着其结论对实际工作的指导价值。为此,文中在模拟雾霾和自然雾霾环境下分别测试积污样品的表面污层电阻和泄漏电流,分析讨论了2种环境对绝缘子影响的等效性。研究发现,从测试的等值附盐密度、非可溶沉积物密度和表面污层电阻等数据看,2种雾霾环境下的绝缘子具有等效对应关系,即绝缘子自然雾霾下积污1 a等效于模拟雾霾下积污10~20 d;从泄漏电流参数看,2种雾霾环境下的复合绝缘子不具有等效性,模拟雾霾下的泄漏电流结论不能直接用于指导实际工作。

    • 基于CNN图像识别算法的保护装置智能巡视技术

      2022, 41(6):252-257. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2022.06.030

      摘要 (173) HTML (340) PDF 2.59 M (182) 评论 (0) 收藏

      摘要:继电保护装置是保障电力系统安全稳定运行的重要环节。随着变电站及继电保护装置的数量大幅增加,日常巡视工作量已经趋于饱和,无法保证每次都实现高质量、无死角的巡视,给保护装置的可靠运行带来了隐患。文中提出基于卷积神经网络(CNN)图像识别算法的保护装置智能巡视技术,借助安装在屏柜前后的摄像头,可实现保护装置的无人或少人巡视。首先,介绍保护装置智能巡视系统,并对可实现的智能巡视项目进行分析,引出可利用CNN对其进行图像识别;然后以压板状态识别为例对巡视项目所需要的训练样本集和测试样本集进行介绍,并给出巡视项目的CNN层级;再利用训练样本集对不同巡视项目的CNN进行训练;最后,对各网络进行了测试。测试结果表明,各个巡视项目的神经网络图像识别率都在96%以上,有的可以达到98%,识别效果良好。

当期目录


年第卷第

文章目录

过刊浏览

年份

刊期

  • 浏览排行
  • 引用排行
  • 下载排行