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  • 电力工程技术
  • 2023年第42卷第1期
  • 出刊日期 :2023-01-28

《电力工程技术》(双月刊)创刊于1982年,电气工程类核心期刊,全国公开发行,CN 32-1866/TM,ISSN 2096-3203,由国网江苏省电力有限公司主管、国网江苏省电力有限公司与江苏省电机工程学会共同主办,《电力工程技术》编辑部出版。刊物为中文核心期刊、中国科技核心期刊、RCCSE中国核心学术期刊(A)、WJCI科技期刊世界影响力指数报告来源期刊、荷兰《文摘与引文数据库》(Scopus)收录期刊、瑞典开放获取期刊目录数据库(DOAJ)收录期刊、日本科学技术振兴机构数据库(JST)收录期刊、俄罗斯《文摘杂志》(AJ,VINITI)收录期刊、美国EBSCO学术数据库收录期刊、美国《乌利希期刊指南(网络版)》(Ulrichsweb)收录期刊、华东地区优秀期刊、江苏省精品期刊,刊物影响因子、总被引频次和综合评价总分等各项指标在电气工程领域期刊中均排名靠前。

详细信息

      中低压配电网柔性互联关键技术专题
    • 袁佳歆,许顺凯,余梦泽,梅佳骏,张伟哲,杨欣宜

      Abstract:

      为适应配电网多线路的潮流调节需求,进一步提高潮流调控能力和响应速度,文中提出一种新型配电网多线路混合式统一潮流控制器(multi-line hybrid unified power flow controller for distribution network,D-MHUPFC)。D-MHUPFC由Sen变压器、统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)和混合式有载分接开关组成,能够快速调节配电网多线路潮流。相较于传统调节方式,D-MHUPFC具有结构紧凑、响应快速、经济性好和可靠性高等优点。文中结合ZIP负荷模型,推导计及D-MHUPFC的多线路潮流方程,优化其协同控制策略,并搭建10kV配电网仿真平台验证其可行性。结果显示,D-MHUPFC及其控制策略能在0.15s内快速调节多线路潮流,转移过载功率,提高断面输电极限。D-MHUPFC能够解耦控制有功功率和无功功率,补偿误差小于1%,具有和UPFC相当的潮流调节能力。

    • 朱旭豪,李容冠,陈武,胡仁杰

      Abstract:

      具有模块化多电平结构的串联开关直流变压器(direct current transformer,DCT)在使用传统单移相控制时,存在中压侧全桥换流时阀串支路产生电流尖峰的问题,器件承受额外的电流应力。基于该新型DCT的工作原理与电流波形,提出一种基于中压侧全桥换流移相的阀串支路电流优化调制方法。文中对阀串支路的电流应力进行详细分析,结合电路可靠工作移相角范围,确定中压侧全桥换流移相角最优值的计算方法,从而确立优化控制策略。该优化控制策略独立于原有的功率控制环路运行,不改变DCT功率传输状态,不影响功率的调节控制,易于投入实际应用。仿真与样机实验的结果验证了该优化控制策略降低电流应力的有效性,同时样机实验结果显示效率得到提升。综合原理分析与效果验证可知,该优化控制策略对设备的安全运行与器件选型具有借鉴意义。

    • 杨晓辉,杨爽,徐正宏,张柳芳,杨春生

      Abstract:

      分布式电源(distributed generation,DG)接入位置和容量的不合理规划会对配电网造成不利影响,而灵活配电单元具有灵活控制系统潮流分配和改善电压等优点,因此文中提出在规划中计及灵活配电单元的稳态计算模型和控制策略。为更合理地对DG进行选址和定容,文中首先建立基于全寿命周期成本(life cycle cost,LCC)、网络损耗和电压偏差3个指标的综合接受度标准模型。然后提出采用改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)对模型进行求解,并在算法中引入高斯变异和Tent混沌,提高算法的全局搜索能力及收敛速度。最后以IEEE 33节点配电网系统为例进行仿真,考虑未接入和接入灵活配电单元2种情况,分别运用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法、麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)和ISSA进行求解。结果表明,计及灵活配电单元可以有效控制系统潮流,改善配置DG后的系统运行状态,并且ISSA比其他算法的优化结果更高效准确。

    • 王舒炜,苏建军,刘洋

      Abstract:

      交直流混合配电网中,孤岛模式下互联换流器(interlinking converter,ILC)具有实现配网间功率平衡、维持交流频率和直流电压稳定的作用。模块化多电平互联换流器(modular multilevel interlinking converter,MMILC)作为ILC的拓扑之一,具有谐波特性好、波形质量高、开关损耗低等优势。文中提出一种适用于MMILC的两级式下垂控制策略,首先基于子模块电容能量波动特性建立了适用于MMILC的新型交直流侧统一下垂特性;然后推导得出了MMILC直流侧电压与等效子模块电容电压间的数学关系,使MMILC仍可通过直流电压偏差进行功率调节,同时设置了下垂特性曲线的死区和最低允许运行范围;最后,分别对MMILC在不同负载模式和过载情况下的控制性能进行了仿真。仿真结果表明,所提出的MMILC两级式下垂控制策略可以自动平衡不同负载模式下交直流侧配网的功率偏差,过载情况下可以瞬时闭锁,验证了控制策略的正确性和有效性。

    • 李峥,何国豪,陈武,高仕龙

      Abstract:

      柔性多状态开关作为取代传统机械开关的新型电力电子设备,具有响应速度快、潮流可控等优势。针对新型具有共用模块的级联型H桥变换器柔性多状态开关拓扑,简化其结构的同时节省部分模块,但是传统控制方法不再适用,因此文中提出新的适用于共用模块的类方波调制方法。首先根据具体工况计算出共用模块的调制波,然后协调计算得出非共用模块的调制波,实现对新型拓扑所有模块的调制。类方波调制在方波调制的基础上加入零电平时间,减小过零点时共用模块电压瞬时变化值,同时可以通过协调零电平时间与相位关系,使调制波的相位可变,避免非共用模块过调制。文中搭建共用模块柔性多状态开关拓扑的三相实验平台,验证了类方波调制策略的正确性和有效性。

    • 方仍存,雷何,杨东俊,庄凯勋,查晓明,孙建军

      Abstract:

      分布式新能源渗透率的快速提高,在提升配电网灵活性的同时也加大了其运行调控难度。为此,文中提出一种新型配电网柔性切换开关设备,开关由集成门极换流晶闸管(integrated gate-commutated thyristor,IGCT)与并联电压型变流器组成,其中针对并联电压型变流器采取虚拟同步发电机控制,可实现负载在不同馈线间的平稳切换。文中首先将所提柔性切换开关与柔性多状态开关及机械开关的主要特征进行比较;然后,分析柔性切换开关在故障前、故障中和故障后的工作模式,并研究在3种工作模式间进行柔性切换时的切换逻辑;最后,通过基于RT-Lab的控制在环实验模拟开关在不同馈线间切换的过程,获得不同工作模式下和柔性切换过程中的电压电流波形。实验结果表明柔性切换开关具有短时电压支撑能力,在不同馈线间切换的过程中不产生电压电流冲击。

    • 专论与综述
    • 李群,张宁宇,王新宝,丁峰峰,付俊波

      Abstract:

      统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)、静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)、可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensation,TCSC)和移相器(phase-shifting transformer,PST)能够调节线路参数、灵活控制潮流变化,均已在国内外电网中实现工程应用,对均衡输电通道潮流、提升供电能力有重要作用。文中对UPFC、SSSC、TCSC和PST的理论研究和工程实践进行了综述。首先,分析了4种潮流控制装置的基本结构和控制原理,并介绍了国内外已投运工程的运行情况;其次,从结构、换流器技术、选址定容、控制策略、故障保护5个方面对潮流控制装置的关键技术研究现状进行概述;最后,展望了潮流控制装置在未来电网中的典型应用场景,并对潮流控制技术的研究方向进行了分析。

    • 谢从珍,李彦丞,杜岩,谢心昊,谢锡汉,陈锡阳

      Abstract:

      为研究影响基于气吹灭弧原理的自脱离防雷装置灭弧的影响因素,文中基于磁流体动力学理论建立装置灭弧过程的数值仿真模型,研究电流初始相角与装置气流速度峰值对装置熄弧性能的影响,并结合大电流燃弧试验验证模型有效性。研究结果表明,自脱离防雷装置灭弧时间与工频电流初始相角密切相关,在0°~180°电角度区间内,电弧熄灭所需时间随工频电流初始相角的增大而减小。装置气流速度峰值对电弧熄灭具有决定性作用。当灭弧气流速度峰值高于243m/s时,装置可在半个工频周期内有效熄灭电弧并防止重燃;灭弧气流速度峰值低于243m/s时,在装置产气灭弧筒出口处将出现“电弧堵塞”现象导致电弧重燃。研究结论可为气吹防雷装置灭弧性能优化提供理论依据。

    • 陈阳,谢丽蓉,马兰,安冬,卢浩鹏

      Abstract:

      为满足新能源发电并网要求、保证电力系统稳定运行,针对间歇性新能源发电的不确定性及波动性给电网设备稳定运行带来的安全问题,文中提出一种以补偿预测误差和平抑并网功率波动为目标的双层规划模型。首先,构建容量与误差满足率特性曲线得出最优储能容量,提高储能系统的经济性。其次,上层规划模型以预测误差最小为目标,建立储能系统充放电功率分配策略,并考虑储能电池循环寿命,设置非必要补偿值以避免其过充过放;下层规划模型以并网波动率最小为目标函数,采用模型预测控制算法对补偿后的光伏出力进行超前滚动优化控制,实现对光伏出力波动的平滑。最后,以上述模型为基础建立模型评估指标函数,以新疆某21 MW光伏电站为例进行算例分析,验证了策略的可行性。

    • 电网运行与控制
    • 王业,徐伟,徐遐龄,郑亮,李天然,肖大军

      Abstract:

      基于有功灵敏度的线性规划模型可快速有效地进行预防控制策略求解,但是由直流潮流法得到的有功灵敏度忽略了电压和网损的影响,导致预防控制策略结果难以满足交流潮流校核计算精度要求。为此,文中提出一种基于控制目标松弛的输电设备过载预防控制在线决策方法。首先,根据过载安全裕度确定参与控制的关键设备及对应预想故障下的有功灵敏度;然后,通过聚类分析对有功调整措施的搜索空间进行降维;接着,建立过载预防控制在线决策的线性规划模型;最后,按预防控制的有功精度将关键设备的有功限额按档位进行松弛,根据交流潮流校核结果确定最优解的搜索方向,不断逼近最优解。通过实际电网的算例分析验证了所提方法的正确性和有效性。

    • 裴振坤,王学梅,康龙云

      Abstract:

      电动汽车(electric vehicle,EV)可作为储能装置参与电网调频,但车网互动(vehicle-to-grid,V2G)过程的低惯性、低阻尼会影响电网稳定性,且目前的EV辅助调频策略无法保证按时完成用户的充电计划。因此,文中将虚拟同步机技术应用于EV的充放电控制中,使充电机具有与同步发电机类似的惯性、阻尼特性。然后,基于T-S模糊控制器,提出一种考虑用户充电计划的EV辅助调频控制算法,EV的充/放电功率由其充电状态和电网频率共同决定。仿真结果表明,所提控制策略能够在不同的充电计划、EV荷电状态和电网频率条件下,智能调节电网与EV之间的功率流动。在满足用户充电需求的同时,该策略能有效提高电网的频率稳定性,规避电池过充、过放风险。

    • 张起瑞,辛超山,李凤婷,尹纯亚,刘江山,李源

      Abstract:

      针对直流闭锁故障导致的高比例新能源多直流送端系统暂态过电压问题,文中首先分析多直流间的交互影响机理,引入多馈出电压交互作用因子,揭示了直流闭锁导致其他健全直流近区域交流系统暂态过电压的根本原因。其次基于直流闭锁故障下调相机不同时间尺度的无功特性与整流侧换流母线电压的定量关系,在改进直流系统整流侧控制的前提下,于整流侧母线处投入调相机并以调相机暂态无功特性对其容量进行配置,降低了调相机所需投入容量。然后整合了调相机与整流器的无功调节能力,据此提出多直流、多无功设备协调配合的暂态过电压抑制策略。最后在PSCAD仿真平台中搭建两直流送端系统模型,验证了所提协调策略对暂态过电压的抑制效果以及调相机容量的配置效果。

    • 谢大为,王博欣,王京景,彭伟,马英浩,张大波

      Abstract:

      过载线路故障跳闸会使潮流转移到关联输电断面内其他线路上,造成连锁跳闸事故。快速制定合理有效的潮流控制策略,消除线路过载,是防止发生连锁跳闸事故的关键。针对灵敏度分析方法精度不高和直接优化类方法计算量过大等缺陷,文中提出基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略。考虑节点对过载和重载线路潮流的整体调节作用,提出正负综合灵敏度指标,然后通过双层优化方法快速制定潮流控制策略。为防止搜索空间过大导致计算量激增,建立第一层调度节点多目标筛选优化模型,优选参与调整的调度节点。在此基础上构建第二层潮流调控优化模型,得到调度节点的精确出力调整量,从而实现对输电断面潮流越限的精准调度。利用IEEE 39节点系统和某省级电网的仿真分析验证了所提方法的快速性和准确性。

    • 配网与微网
    • 王宝安,张涵璐,邓富金

      Abstract:

      模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)凭借模块化结构等优点,被广泛应用于高压大功率输电领域。MMC含有大量子模块(submodule,SM),SM的开关器件故障是影响MMC可靠性的关键问题之一。其中SM开路故障不易及时检测,威胁系统正常运行,为此提出一种基于拉依达准则的SM开路故障定位方法。首先,对SM开路故障进行故障特性分析,根据SM开路故障会引起SM电容电压的异常变化,应用拉依达准则进行判别。其次,计算同桥臂内SM电容电压的均值和3倍标准偏差来构造一个置信区间,通过判断SM电容电压是否超出置信区间且持续一定时间来检测并定位发生开路故障的SM。该方法不需要额外传感器,不用建立精确数学模型,不用手动设置经验阈值,算法较为简单。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建三相MMC系统仿真,并在实验室搭建单相MMC实验平台对该方法进行验证。仿真和实验结果表明,基于拉依达准则的SM开路故障定位方法能够快速有效地定位出发生开路故障的SM。

    • 管尚书,陶顺,马喜欢

      Abstract:

      在真双极直流配电网中,由于线缆阻抗的差异,底层传统下垂控制在实现较小的电压偏差和较高的分流精度时,存在着有矛盾,影响系统的稳定性和运行的经济性。为此,文中在底层控制的基础上提出一种基于DC/DC变换器(DC/DC transformer,DCT)的适用于真双极拓扑的电压-电流二级控制策略。该控制策略基于通信采集同极性并联DCT的电流和异极性串联DCT的电压,采用一致性算法使电流控制与电压控制均达到收敛,从而实现负荷的合理分配并有效抑制正负极电压的不平衡。在PSCAD/EMTDC平台中搭建真双极直流配电网模型进行仿真验证,仿真和评价结果验证了该控制策略在不同工况下的有效性、对不同拓扑的适应性及配网发生故障时的可靠性。

    • 肖宇,邓汉钧,黄瑞,刘谋海,任卫军,刘宣

      Abstract:

      配电场域网内各节点高精准的时间同步,是实现其业务实时性与精益化的重要技术支撑。针对基于高速电力线宽带载波通信的配电场域网,文中设计了一种时间逐级逐步精准同步策略。首先,通信主站通过远程通信网对场域网中心节点实时校时,使其成为场域网主时钟;其次,依托该场域网低时延性、广播机制和网络基准时间,对网内各节点时钟的时间和频率进行精准监测并获得其偏差;然后,通过重新标定节点时钟温补系数方式调整时钟频率,使节点时间在一个校时周期内逐步达到同步;最后,在实验室和应用现场对该场域网时间同步性能进行测试。测试结果显示,该场域网时间同步准确度在±0.23s/d以内,比窄带电力线载波配电场域网提高了28%,且避免了在时间同步过程中出现时间空档或时间重复现象。

    • 黄子桐,徐永海,叶兴杰

      Abstract:

      当前大规模风光出力和负荷的波动性使得配电网对运行灵活性的要求不断增加。智能储能软开关(soft open point integrated with energy storage system,ESOP)具有智能软开关的功率灵活调节能力及储能系统的功率储存能力,可以提升配电网运行的灵活性和经济性。文中首先对ESOP的原理和数学模型进行阐述;然后,从节点和网架灵活性资源的调整能力出发提出净负荷调节量和支路负荷裕度,将其作为配电网灵活性的评价指标,将配电网运行成本及ESOP规划建设成本作为经济性指标,从而建立以含ESOP的配电网灵活经济运行为目标函数的优化规划模型;最后,采用二阶锥规划算法对模型进行求解。通过改进的IEEE 33节点系统进行算例验证,结果表明所提出的灵活性指标可准确量化配电网运行灵活性,优化规划模型可实现配电网经济灵活运行。

    • 高电压技术
    • 何嘉弘,何康,董博文

      Abstract:

      配网交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)电缆的严重击穿故障大多发生在电缆接头处,主要由电缆接头在制造和安装过程中的工艺缺陷引起。文中采用模拟电荷法研究电缆接头4种典型缺陷,即气隙、水膜、金属碎屑和金属外破附近的电场分布特征;然后采用电场计算与随机漫步理论相结合的方法,分析缺陷引发的电树枝的分布规律。同时,测量带缺陷配网XLPE电缆接头样本周围的实际电场分布,并比较测量结果与计算结果。结果表明,采用电场测量的方法可以直接有效地识别电缆接头内部缺陷类型,相比气隙、水膜缺陷,导电缺陷造成的电场畸变更为显著。缺陷引发的电场畸变大于临界电场值时会引起电树发展,电树发展的轨迹长度与场强大小呈正相关,导电缺陷引发的电树枝有较大概率向缆芯方向发展,更易引起XLPE绝缘击穿。

    • 刘江,关向雨,温跃泉,吕朝伟

      Abstract:

      对气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)典型部件的目标识别和温度提取是实现对设备发热状态红外智能检测的关键。文中提出一种基于混合域注意力机制(convolutional block attention module,CBAM)的改进YOLOv4算法,可实现对GIS母线、隔离开关等部件的快速目标检测和热点温度提取。首先,在某变电站现场采集原始红外图像,对图像进行锐化处理和部位标记,构建包含GIS典型部件的红外数据集。然后,利用深度可分离卷积网络降低模型参数量,并融入CBAM优化模型的识别能力,在此基础上构建基于改进YOLOv4的GIS红外部件目标快速检测算法。最后,采用灰阶差值方法对检测到的GIS典型目标部件进行热区温度值提取。结果表明,所提算法在GIS红外特征数据集上可以达到每秒31.5帧的识别速度和82.3%的识别准确率,明显优于其他目标算法,且GIS各部件的温升计算值与实测值误差在±1℃内。该算法可部署在无人机和巡检小车等边缘智能终端,实现对现场GIS设备温升状态的精细化识别和快速诊断,提升GIS设备健康状态管理数字化和智能化水平。

    • 李欢,张延伟,张瑞祥

      Abstract:

      土壤直埋因具有施工周期短、散热性能好等优点而被广泛应用于电力电缆的敷设。埋设过程中各种敷设条件对电缆的温升和载流量都有着重要影响,文中采用Comsol有限元仿真软件,以110kV交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电力电缆为研究对象,在直埋敷设的基础上考虑回填沙土、加盖混凝土保护板、装设套管等多种因素,建立包含电磁场、热场和流体场的耦合模型,分析这3种敷设条件对电缆温度场变化及载流量的影响。仿真结果表明:回填沙土会提升电缆载流量,随着回填沙土厚度的增加电缆载流量提升速度变缓;加盖混凝土保护板对载流量的影响较小,与不加盖时相比载流量提升幅度在0.5%以下;在排管内填充高导热材料会提升电缆载流量,相比于无填充情况,三相均填充高导热材料与中间相填充高导热材料、其他两相填充低导热材料时载流量的提升幅度均高于50%;在考虑上述因素同时存在情况下,有利于电缆载流量的提升。

    • 郭卫,李华春,及洪泉,周士贻,高建,李建英

      Abstract:

      为深入探究交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆绝缘的老化特性,评判XLPE电缆绝缘的老化程度,文中对110kV XLPE电缆绝缘在135℃进行加速老化实验,采用拉伸试验表征XLPE断裂伸长率的变化规律,采用傅里叶变换红外光谱表征XLPE中羰基浓度与抗氧剂含量的变化规律。结果表明,XLPE电缆绝缘老化存在临界时间现象,即随着老化时间的增长,XLPE断裂伸长率由缓慢下降转变为快速下降,羰基浓度由缓慢增大转变为快速增大,临界时间均为2016h;而抗氧剂含量则随老化时间逐渐下降,不存在拐点。基于链式自由基理论,建立考虑抗氧剂反应过程的XLPE热老化动力学模型,进一步仿真计算XLPE电缆绝缘热老化过程中抗氧剂含量和羰基浓度的变化过程,仿真计算结果能够很好地吻合实验结果。研究结果表明抗氧剂含量可用于表征XLPE电缆绝缘的老化程度。

    • 智能电网技术
    • 薛灿,韩强,王智

      Abstract:

      变电站存在建筑遮挡和电磁干扰等问题,这导致传统的基于电磁波定位的人员管控方法精度快速下滑。为避免因单传感器定位精度劣化而导致的电力安全管控效率降低问题,研究基于多源信息融合的巡检人员位置估计技术至关重要,而现有融合定位方法大多难以在地图信息未知的条件下鲁棒地选择传感器融合策略,因此文中提出一种基于卫星和近超声信号特征分析的融合定位方法,仅依靠信号统计特征实现环境信息判别并自适应选取融合策略。首先,利用多传感器信号特征统计模型构建指纹库,并基于t分布随机近邻嵌入(t-distributed stochastic neighbor embedding,t-SNE)降维算法和密度峰值聚类(density peaks clustering,DPC)算法处理指纹库数据。其次,依据聚类结果搭建反向传播(back propagation,BP)神经网络,将信号环境特征与卡尔曼滤波器的参数映射。最后,使用神经网络输出优化基于卡尔曼滤波的多源定位切换模型,形成自适应的融合定位方法。利用真实变电站半遮挡环境采集数据进行实验,结果表明,相较于未知环境信息、已知环境信息的融合定位方法,所提出的方法在地图信息未知的情况下节约了地图标定信息,实现了高鲁棒的位置估计。

    • 侯进,王祥宇,郝彦超,文志龙,李昀喆,康萍萍

      Abstract:

      目前变电站原始图纸信息保存单一、数字化解析程度不高,人工解析变电站原始图纸工作量庞大。为了解决该问题,提出基于可携带文档格式(portable document format,PDF)图纸智能化提取变电站设备及其连接关系信息、构建物理回路模型的方法,并根据智能变电站物理配置描述(substation physical configuration description,SPCD)文件对该方法进行具体实现。首先,对图纸中提取的图元信息进行处理;然后,通过字符串相似度匹配结合KR的贪心串覆盖 (running Karp-Rabin greedy string tiling,RKR-GST)算法实现电气符号的识别,使用梯度提升决策树和逻辑回归(gradient boosting decision tree-logistics regression,GBDT-LR)混合算法进行变电站图像分类;最后,根据SPCD文件完成从原始图纸到物理回路模型的数字化描述。实验结果表明,在图元存在误差的情况下,电气符号匹配正确率达到93%,物理回路识别正确率超过90%。

    • 黄冬梅,张宁宁,胡安铎,胡伟,肖勇,陈岸青

      Abstract:

      为了解决空间负荷预测面临的特征变量众多和数据匮乏问题,文中提出一种基于双层极端梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)和数据增强的空间负荷预测方法。该方法首先将待预测区域按馈线供电范围划分为若干子区域;其次构建基于双层XGBoost的特征选择模型,第一层XGBoost对特征进行评分及排序,将组合特征和负荷输入第二层XGBoost并进行子区域负荷预测,根据子区域负荷预测结果选择每个子区域的最佳特征变量;然后利用生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)增强每个子区域的训练集样本,并通过极限学习机(extreme learning machine,ELM)实现子区域预测;最后将每个子区域的预测值相加得到待预测区域的预测值。以上海市局部区域为例,对文中方法进行仿真实验和对比分析。结果表明,文中方法可同时解决特征变量选择和数据匮乏问题,具有更高的预测精度。

    • 电机与电器
    • 魏兴杰,张英敏,刘坤,李保宏

      Abstract:

      基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流电网在直流短路故障时电流峰值较高且上升速度极快,严重时会造成MMC闭锁从而导致系统大面积停运。为在短时间内限制故障电流对系统的影响,文中提出一种对半桥型MMC适用的故障限流组合控制策略,利用MMC自身的高度可控性,无须外加限流装置,即可达到故障限流效果,并降低对直流断路器的技术需求。首先,文中阐述了限流组合控制策略中2种不同的限流环节及其基本原理。其次,分别分析2种限流环节对直流故障电流、交流电流以及桥臂电流的影响,推导限流组合控制下的直流故障电流计算式。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建半桥型MMC四端直流电网模型进行仿真分析,结果表明所述限流组合控制策略能够有效限制直流故障电流,减小故障点近端换流器的功率和电压波动,降低交流电流和桥臂电流的过流峰值。

    • 王书征,张少文,朱海铭,李先允

      Abstract:

      伴随高密度分布式电源接入,电网惯量水平持续下降,尤其是在新能源独立供电条件下,其惯量远远低于最低惯量需求。通过对端口换流器施加虚拟直流电机控制策略,可以利用控制参数灵活调整系统惯量,减少电网惯量差额,增强电网的稳定性。但该控制方法虚拟出的等效惯量大小暂不明确,虚拟惯量对等效惯量的影响也有待进一步探究。据此,文中首先在虚拟直流电机模型的基础上,利用小信号模型分析虚拟惯量与等效惯量对系统动态特性的影响,指出两者的惯量等效关系。其次,基于虚拟惯量与等效惯量的对应关系,提出一种利用弗雷歇算法度量电压曲线相似度的等效惯量计算方法,明确虚拟直流电机控制的等效惯量大小。然后,引入相关性约束与曲线特征约束,提出一种改进弗雷歇算法,保证等效惯量计算的正确性。最后,采用最优拟合方式实现惯量等效关系的函数化,给出虚拟惯量与等效惯量间的数量关系。仿真结果验证了文中所提等效惯量计算方法的有效性。

    • 朱卫平,陈国旺,卫志农,宋兴涛

      Abstract:

      动力电池性能是影响电动汽车综合性能的关键因素,因此准确辨识锂离子电池模型的参数对后续电池系统的荷电状态估计和健康状态预测至关重要。为了提高锂离子电池模型参数辨识算法的精度,以磷酸铁锂电池作为研究对象,建立电池二阶RC等效电路模型,并采用基于变量遗忘因子的最小二乘算法对锂离子电池模型进行在线参数辨识。通过搭建测试平台进行充放电实验,基于2种不同工况的实验数据,分别用文中算法、递推最小二乘算法和传统的带遗忘因子的最小二乘算法进行参数辨识,根据辨识结果估计出的端口电压与实验测试得到的实际值的误差比较来描述文中算法辨识结果的准确度。实验结果表明,基于变量遗忘因子的最小二乘算法在锂电池参数辨识方面表现出快速的收敛性和较高的估计精度。

    • 技术探讨
    • 张东东,万武艺,刘欣,黄宵宁,高拓宇,张志劲

      Abstract:

      为提高输电线路零值绝缘子的检测效率,利用无人机装载电场探测装置可实现免登塔带电检测。文中首先建立220kV瓷绝缘子串1∶1仿真模型,通过Comsol有限元数值仿真,分析研究串型、路径抖动、无人机及电场探头对绝缘子串空间电场分布的影响;继而建立零值绝缘子识别方法及其后台检测系统;最后进行实验室及现场实测。研究结果表明:双联绝缘子串同时存在零值绝缘子时,其空间电场分布互不影响;无人机飞行过程中直线检测路径的偏移距离应小于50mm;绝缘子串的空间电场分布不受无人机及电场探头影响。利用文中所提的零值绝缘子检测方法,通过无人机搭载电场探测装置,可实现零值绝缘子的现场检测。

    • 于国强,刘克天,胡尊民,刘娜娜,肖新宇

      Abstract:

      当前,火电机组亟须进行深度调峰改造来提高电网大规模新能源消纳能力。文中对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行研究。首先,分析火电机组深度调峰成本,建立火电机组深度调峰的能耗成本、运行补偿收益以及备用容量成本的数学模型;然后,以综合运行成本最低为目标函数,建立考虑火电机组运行约束的深度调峰调度模型,并使用分支定界法求解调度模型;最后,以8台火电机组、1个风电场和1个光伏电站构成测试系统,分别从调峰深度、新能源消纳量、火电企业收益等方面对大规模新能源并网下火电机组深度调峰优化调度进行分析。算例结果表明:在文中所建优化调度模型中,火电机组深度调峰能显著提高新能源消纳量,但火电机组单位发电成本提高,火电机组效益明显下降。在当前深度调峰补偿标准下,火电机组深度调峰效益低于基本调峰。

    • 汪洋,杨仕伟,王宝华,石旭初,曾明杰,张浩然

      Abstract:

      随着多源交直流配电网的发展,其直流故障检测技术已成为直流保护的关键。针对直流部分发生配电线路故障时故障电流大且上升迅速以及故障特征不易提取的特点,文中提出一种结合时域和频域特征提取的基于深度置信网络(deep belief network,DBN)的交直流配电网故障检测技术。通过对故障等效回路进行特征分析,分别利用傅里叶变换和相模变换提取故障电流、电压信号的频域和时域特征作为DBN的输入,并使用Softmax分类器输出故障选极和故障区域识别结果。在PSCAD上搭建交直流配电网模型对算法进行测试,仿真结果表明,所提检测方法在线路分布电容和控制策略的影响下依然具有很高的准确性,且有很强的耐受噪声能力,同时进一步的算法对比实验说明故障特征提取和深度学习模型训练相结合能够完成交直流配电网复杂直流故障的检测。