• 2019年第38卷第1期文章目次
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    • >专论与综述
    • 采用六相输电技术优化双回高压输电线路电磁环境的研究

      2019, 38(1):1-5. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.001

      摘要 (1832) PDF 1.65 M (2315) HTML (0) XML 收藏

      摘要:随着输电线路电压等级的提升,特高压线路电磁环境问题已成为决定其杆塔尺寸的主要因素之一。文中对1 000 kV特高压双回线路和六相578 kV线路的电磁环境进行了计算和比较,结果显示采用同样的塔头和呼高情况下,六相线路的电磁环境优于三相线路。文中还研究了六相线路电磁环境随呼高的变化规律,地线及距地面最高的两根输电线的表面场强随呼高降低而降低,其余导体表面场强随呼高降低而增加;线路下方地面附近工频电场强度、无线电干扰及可听噪声均随着呼高的降低而增加。相比于同等相电压等级的三相线路,其导线表面电场强度更小。因此,六相输电可有效改善双回交流线路的电磁环境。

    • 基于换相面积的CSCC-HVDC输电特性研究

      2019, 38(1):6-13. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.002

      摘要 (1413) PDF 1.84 M (1997) HTML (0) XML 收藏

      摘要:受端电网的直流接入能力是高压直流输电系统规划和运行的关键问题之一。从可控电容换相换流器接入弱交流受端电网对换相失败的影响出发,在对可控电容换相换流器基本原理和拓扑结构进行分析的基础上,建立了可控电容换相换流器的稳态数学模型。为更接近工程实践和提升控制精度,考虑了高压直流控制系统的响应特性,并研究了以换相电压时间面积为控制目标的含可控电容换相换流器的响应控制策略。针对短路故障引起的换相失败,提出了利用限压器-并联间隙组合保护装置的故障恢复策略以缩短电容换相换流器的故障恢复时间。最后基于PSCAD/EMTDC平台,通过仿真验证并和其他方案的对比研究证明了上述控制策略对于降低弱受端逆变站换相失败风险和故障恢复的有效性。

    • 基于连续潮流的配电网供电能力评估

      2019, 38(1):14-18. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.003

      摘要 (2004) PDF 1.39 M (1976) HTML (0) XML 收藏

      摘要:随着非全相运行的分布式电源大量接入配电网,配电网固有的三相不平衡特征更加突出,传统配电网供电能力评估因忽略配电网三相不平衡特征导致结果不准确。为了准确分析三相不平衡特征对配电网最大供电能力评估的影响,建立了以配电网供电负荷参数最大为目标函数,考虑了支路热约束和节点电压等状态变量和分布式电源的有功和无功功率等控制变量的含分布式电源三相不平衡配电网供电能力评估模型。选择电压跌落情况最严重的相作为连续参数,确保预测-校正过程的的连续潮流法求解的结果更加精确。最后,采用拓展的IEEE33节点配电系统进行仿真验证,表明文中所提的模型和求解方法是有效的。

    • >电力电缆温度监测专题
    • 防火带材对高压电缆载流量和温度监测影响研究

      2019, 38(1):19-23. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.004

      摘要 (1989) PDF 1.45 M (2205) HTML (0) XML 收藏

      摘要:为评价防火带材对电缆载流量和温度的影响,搭建220 kV电缆载流量验证平台,结合热路模型试验分析了不同类型防火带材对高压电缆载流量及监测温度影响。分析数据表明,线芯温度稳定在90 ℃时,陶瓷纤维、PVC以及橡胶3类防火带材绕包内外温差与线芯和环境温差之比分别为29.44%,4.74%及4.52%,橡胶类防火带材散热效果最优,PVC防火带材稍逊于橡胶类防火带材,两者散热性能远优于陶瓷纤维防火带材;采用绕包陶瓷纤维,PVC以及橡胶类防火带材电缆最大允许载流量为非绕包载流量的81.9%,96.2%,96.4%,且当电缆达到最大允许载流量时,3类防火带材表面温度分别为38.7 ℃,52.7 ℃,52.9 ℃,低于未绕包防火带材电缆外护层表面最高允许温度55 ℃。因此,对于分布式光纤测温系统,电缆线路表面温度报警阈值应相应降低,确保最大载流量情况下线芯温度不超过90 ℃。

    • 计及轴向传热的中低压单芯电缆导体温升状态空间模型

      2019, 38(1):24-30. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.005

      摘要 (1514) PDF 1.76 M (2247) HTML (0) XML 收藏

      摘要:电力电缆导体温度可为线路载流量及运行状态的评估提供依据。然而,在当前电缆温度计算中,导体的轴向温度分布通常被忽略,无法准确描述电缆运行的热动态过程。为此,基于热平衡原理,在状态空间内提出了计及轴向传热的中低压单芯电缆导体的温升模型。为克服模型参数难以确定的问题,提出了基于粒子群优化算法的电缆热路参数辨识方法。为验证模型精度,建立了电缆温升实验平台,在不同电流下对空气中敷设电缆进行了轴向温升实验。计算结果与实验结果的对比表明,当电缆存在轴向温度梯度时,所提状态空间模型结果精度高于IEC 60287标准模型,能够满足中低压单芯电缆导体在不同电流条件下的轴向温升计算要求。

    • 基于PSO-LSSVM的高压电力电缆接头温度预测

      2019, 38(1):31-35. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.006

      摘要 (2373) PDF 1.38 M (2243) HTML (0) XML 收藏

      摘要:高压电力电缆接头温度是反映电缆运行状况的重要指标,对接头温度进行精确预测可提高电缆安全运行水平。采用最小二乘支持向量机建立适用于电缆接头的温度预测模型,并给出了预测方法的具体步骤。模型以电缆接头的历史温度、环境温度、湿度和线芯/护层电流比为输入样本,电缆接头的表面温度为输出。为了提高预测精度,采用粒子群优化算法对模型的标准化参数和正则化参数进行动态寻优。以上海某110 kV电缆接头为例进行预测,结果表明,提出的方法能较好地预测电缆接头温度,预测精度高,为电缆温度监测和预警系统提供可靠的判断依据。

    • >电网运行与控制
    • 基于晴空指数与波动特性的光伏电站可靠性分析

      2019, 38(1):36-41. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.007

      摘要 (3200) PDF 1.77 M (3210) HTML (0) XML 收藏

      摘要:为分析光伏电站并网对发电系统可靠性的影响,建立基于晴空指数和波动特性的光伏电站多状态可靠性模型,提出了等间隔与等频的状态划分原则,并根据不同坐标顺序给出2种状态划分方式。采用序贯蒙特卡洛模拟技术评估含光伏电站发电系统的可靠性,基于Roy Billinton测试系统(RBTS)的仿真结果表明:仿真结果与实测数据相吻合,证实模型的合理性;光伏电站等频原则kDCI/kVI划分方式下的可靠性模型能够有效提高分析精度。

    • 电力市场下风电电力系统旋转备用风险-成本模型

      2019, 38(1):42-48. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.008

      摘要 (2611) PDF 1.63 M (2224) HTML (0) XML 收藏

      摘要:为了量化风电出力的随机性和波动性对电力系统备用容量的影响,利用条件风险价值方法,在电力市场环境下构建了包含了常规机组的运行成本、排污成本、期望停电成本、旋转备用成本在内的风电电力系统旋转备用的风险-成本模型,在Matlab环境下利用量子差分进化算法对模型进行求解,通过仿真分析了量子差分进化算法的优势、不同风险水平对系统上下旋转备用容量的影响,以及不同置信度下系统总的运行成本和条件风险值,得出了风险水平越高(对风电的态度愈保守),系统的上下旋转备用越小,而系统的上下旋转备用容量的置信度增加,系统总的运行成本和CVaR值则降低的结论。

    • 能源互联网及优化运行调度简述

      2019, 38(1):49-55. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.009

      摘要 (1701) PDF 1.29 M (2737) HTML (0) XML 收藏

      摘要:能源互联网能够综合利用多种能源,利用能量输送路径的冗余性进行优化调度,提高能源利用率和运行经济性。在梳理能源互联网基本运作机制与架构设计的基础上,阐述了能源互联网的4类优化运行调度模型,分别是稳态运行的基本模型、考虑能源差异性的暂态模型、考虑能源相似性的统一模型及考虑系统随机性的优化模型,并对各类优化调度模型的应用场景、建模特点、求解方法等进行了介绍。

    • 避免高补偿度线路直流偏置风险的断路器合闸控制方法

      2019, 38(1):56-61. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.010

      摘要 (1491) PDF 1.72 M (1883) HTML (0) XML 收藏

      摘要:断路器在关合带并联电抗器的空载线路时,尤其线路补偿度较高或过补偿时,合闸电流的直流分量较大,常伴有合闸电流长时间不过零的现象。在电流不过零期间若断路器分断,则会产生无法灭弧的风险。针对上述问题,在对直流偏置电流产生的原理及可能引发故障进行分析的基础上,比较和分析了装设合闸电阻、调整补偿度、相位控制等抑制直流偏置的常规措施及其局限性,提出了一种结合选相合闸技术及逐相动态延迟合闸的断路器合闸控制方法,有效避免了断路器触头持续长时间烧蚀或损坏的风险,并通过实时数字仿真系统(RTDS)和工程应用验证了该方法的有效性。

    • 考虑静态电压稳定裕度的含UPFC最优潮流计算方法研究

      2019, 38(1):62-66. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.011

      摘要 (1631) PDF 1.36 M (2108) HTML (0) XML 收藏

      摘要:提出一种考虑静态电压稳定裕度的含统一潮流控制器(UPFC)最优潮流计算模型及方法。模型中增加了局部电网的静态电压稳定裕度约束和UPFC运行约束条件,以及UPFC串联和并联侧等效电压源的幅值、相角等自变量。基于Benders分解法将模型分解为主模型和子模型,其中,主模型为典型的含UPFC最优潮流模型,子模型为静态电压稳定计算模型,通过Benders割建立主子模型间的协调优化,最终实现了整个模型的求解。以苏州南部500 kV为例进行仿真计算,结果验证了文中模型及算法的有效性。

    • >智能配网与微网
    • 基于测量导纳变化的微电网群联络线保护方案

      2019, 38(1):67-74. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.012

      摘要 (1583) PDF 1.50 M (1897) HTML (0) XML 收藏

      摘要:当多个相邻微电网之间通过低压配电线路互联互供时,则形成微电网群。微电网群内部联络线故障时,方向不定的网络潮流,易变的拓扑结构以及多样的逆变式分布式电源控制策略等因素,给微电网群的保护带来了挑战。文中根据微电网群系统故障前后线路电压和电流的分布特点,提出一种以母线测量导纳量变化量为判据的微电网群内部联络线保护新方案。该方案采用故障前后联络线两端测量导纳的幅值变化为初步判据,选出疑似故障线路,并结合疑似线路两侧导纳相角差的变化实现故障线路识别。该方法原理简单,易于整定,具有较高的灵敏度和可靠性。利用PSCAD/EMTDC进行算例验证,结果证实了该方案的正确性和可靠性。

    • 电动汽车充电负荷时空分布预测

      2019, 38(1):75-83. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.013

      摘要 (3065) PDF 1.57 M (4124) HTML (0) XML 收藏

      摘要:采用最小二乘法与灰色关系度理论建立了电动汽车保有量预测模型,将车辆状态转移矩阵引入传统停车需求模型,预测了电动汽车随时刻变化的实际泊车分布特性;基于蒙特卡洛方法,针对电动私家车、电动公交车、电动出租车、电动公务车各自对应的充电需求,分别模拟了其充电行为,推测出了不同用地类型区域的电动汽车充电负荷曲线。文中结合徐州市公共汽车运营现状,给出了大型充电站的规划布局建议,为充电站规划建设提供理论支撑。

    • 谐波有功功率责任指标定义与计算方法研究

      2019, 38(1):84-89,95. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.014

      摘要 (1459) PDF 1.59 M (1890) HTML (0) XML 收藏

      摘要:电网谐波污染治理的关键在于谐波污染责任认定。文中针对传统谐波电压责任指标难以落实到经济核算这一缺陷,提出了谐波有功功率真实值的定义,将其作为谐波责任的衡量指标,并对其计算方法进行了讨论。结合等效电路原理以及叠加定理等理论思想,并借助基于相对相角的双主导波动差商阻抗法等方法,最终整理得到谐波有功功率责任的完整定义及计算方法。通过实测案例计算证明,谐波有功功率责任指标不仅能够合理定量关注侧谐波源的谐波污染责任,而且计算简单,有利于经济核算。

    • 中低压保护控制异构双重化方案研究

      2019, 38(1):90-95. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.015

      摘要 (1482) PDF 1.66 M (1787) HTML (0) XML 收藏

      摘要:110 kV以下电压等级电网出线间隔一般按远后备方式配置保护(单套配置),当主保护拒动时远后备保护无选择性切除故障,一定程度上降低了供电可靠性,出线间隔保护测控一体化装置存在异常后保护和远方控制功能同时失去的风险,造成一次设备较长时间无保护运行。研究了远后备配置方式下提升保护的选择性,并基于现阶段智能变电站的技术,提出一种通过增加智能化接口方式实现保护控制功能的异构双重化配置方案,以较低的成本增加为代价实现中低压保护的冗余配置,使远后备保护具有选择性。

    • >高电压技术
    • 金属钝化剂BTA对变压器硫腐蚀的抑制效果及绝缘油性能的影响研究

      2019, 38(1):96-101. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.016

      摘要 (1901) PDF 3.20 M (1989) HTML (0) XML 收藏

      摘要:油中的腐蚀性硫化物会侵蚀变压器绝缘绕组,导致油纸绝缘性能下降,给变压器的运行带来安全隐患,工程上常通过加入金属钝化剂来抑制腐蚀性硫化物与铜离子的结合,进而延缓硫腐蚀过程的发生。研究了油中常用金属钝化剂苯并三氮唑(BTA)对铜硫化物形成的抑制效果,并研究了钝化剂在长期运行过程中对变压器绝缘油性能的影响。结果表明,在含有腐蚀性硫的绝缘油中加入BTA可以有效缓解变压器硫腐蚀,但高浓度的BTA会促使油中铜离子含量增加,而油中铜离子能通过传递分解过氧化氢产生过氧化自由基,加速油品劣化,导致油纸绝缘老化加速。

    • 低值瓷绝缘子红外检测温差阈值研究

      2019, 38(1):102-106. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.017

      摘要 (2035) PDF 1.37 M (1821) HTML (0) XML 收藏

      摘要:依据目前的带电设备红外诊断技术应用导则,正温升1 K是低值瓷绝缘子的判别条件。但根据实际运行情况,该温差阈值较大,易造成红外检测漏检率偏高, 为此,对某省电科院瓷绝缘子红外检测数据进行归纳梳理与统计分析。首先对低值温差样本进行分布函数拟合,再利用对数似然值、KS准则及赤池信息准则(AIC)对模型进行拟合优度检验,继而提出了一种基于逆高斯分布的低值绝缘子温差数学模型,并利用极大似然估计法求出模型参数,最终得到了红外检测低值瓷绝缘子的精确温差阈值模型。研究表明,逆高斯分布能够很好地拟合低值温差数据,由此得出的温差阈值模型能够提高低值瓷绝缘子红外检测准确度,可以为低值瓷绝缘子检测温差阈值的合理优化设定提供重要参考依据。

    • 1 100 kV/10 kA特高压交流长期带电试验回路的设计

      2019, 38(1):107-113. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.018

      摘要 (1758) PDF 2.14 M (2233) HTML (0) XML 收藏

      摘要:特高压交流开关设备和套管在全寿命周期内的可靠性问题一直是电网公司和设备制造厂关注的重点问题。开展长期带电试验研究是保证电网安全稳定运行的关键。文中简要介绍了西安高压电器研究院(XIHARI)常州交流长期带电试验场的布置和主要试验设备技术参数选型依据。重点对电流回路阻抗、升流装置容量及辅助接地网阻抗进行了计算。由于1 100 kV/10 kA升流装置的气体绝缘金属封闭外壳无外部回流通道,因而为其设计了特殊的辅助铜排接地网并对回路的有功损耗、端电压进行了计算和验证。此外,考虑到项目所在地属于中雷区,文中还设计了由5支独立接闪器组成的防雷保护系统,提高了试验设备和试品的雷击保护水平。

    • 环境因素对避雷器泄漏电流影响研究

      2019, 38(1):114-118. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.019

      摘要 (1531) PDF 1.40 M (1869) HTML (0) XML 收藏

      摘要:避雷器泄漏电流幅值会受环境气象条件影响,建立泄漏电流幅值模型对于避雷器健康状况判断具有重要意义。通过分析避雷器周围的环境因素,建立基于多元线性回归的避雷器泄漏电流数学模型。首先,收集影响泄漏电流幅值主要因素的数据,包括温度、湿度、大气压强与光照强度;然后,基于散点图与趋势线对这些因素进行分析,借助MATLAB软件对收集到的数据建模,获得基于最小二乘法的多元线性回归模型,并通过基于方差膨胀因子的共线性进行诊断;最后,运用所获得的模型对未来10 d泄漏电流进行了预测。预测结果表明,所提模型精度较高,可满足工程实用要求。

    • >技术探讨
    • 基于磁滞特性的自取电电源取能线圈匝数研究

      2019, 38(1):119-125. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.020

      摘要 (2078) PDF 1.41 M (2117) HTML (0) XML 收藏

      摘要:为了优化输电线路上的取能装置,降低取能线圈体积,提高取能装置的经济性,文中着重研究了取能线圈的匝数设计。基于Jiles-Atherton磁滞理论模型对取能线圈的磁滞特性进行仿真,选择合适线圈材料,同时提出了保证线圈稳定工作在非饱和区域的最优匝数计算方法。为了安装方便,采用开合式线圈,探究气隙宽度对最优匝数的影响,计算结果表明,气隙的存在使得最优匝数减小,但是随着气隙宽度增加,气隙损耗功率显著增加,因此在制作时应尽可能减小气隙宽度。最后通过仿真和实验验证了该设计方案的有效性。

    • 基于改进单纯形法的杆塔优化规划

      2019, 38(1):126-131. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.021

      摘要 (1646) PDF 1.47 M (1795) HTML (0) XML 收藏

      摘要:输电线路的杆塔规划问题是一个由简单不等式约束的多维、非线性最优化问题,且不能保证其目标函数连续或可导,故传统的算法如穷举法、试凑法、解析法等求解均有较大局限性。为了解决上述问题,采用改进单纯形算法结合外点法罚函数求解此类问题,结果表明,算法辅以将约束条件作为指数罚函数的外点法构造增广目标函数,可以方便地处理各项约束条件的限制,计算效率高,鲁棒性强,程序实现简单。同时,文中采用的算法对于可能出现的局部最优解可以根据工程经验加以判别和剔除,适用性强。

    • 苏南UPFC工程保护配合策略研究

      2019, 38(1):132-139. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.022

      摘要 (1541) PDF 2.50 M (1855) HTML (0) XML 收藏

      摘要:统一潮流控制器(UPFC)是一种能够独立、快速、精确、连续控制系统电压和潮流的最新一代柔性交流输电系统装置,为解决城市电网发展受限问题提供了有效手段。文中针对苏南UPFC工程中保护配置展开研究,介绍了UPFC本体保护的三取二功能以及UPFC的重启策略,在继电保护配置情况及动作策略基础上,提出了UPFC本体保护与交流线路、变压器保护等保护的配合策略。并结合500 kV苏州南部电网UPFC工程实时数字仿真(RTDS)与入网系统调试,给出实际保护配合策略的功能和效果,试验结果表明可有效保护UPFC。

    • 单相三电平APF单周控制矢量模式研究

      2019, 38(1):140-145. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.023

      摘要 (1641) PDF 1.53 M (1768) HTML (0) XML 收藏

      摘要:提出基于单周控制的单相三电平电力有源滤波器(APF)矢量模式,该模式能够使得单相APF一个桥臂工作于高频开关状态,另一个桥臂工作于工频开关状态,进而有效减少开关损耗。分析了单相APF的工作原理,在充分考虑直流侧电容电压均衡控制的基础上,提出了5种单相三电平APF单周控制矢量模式,并详细推导了各种矢量模式的控制目标方程。仿真结果表明5种矢量模式能够有效补偿无功和谐波,且效果较好,从而验证了5种矢量模式的有效性和可行性。

    • 晶闸管旁路开关在UPFC中的应用

      2019, 38(1):146-151. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.024

      摘要 (1632) PDF 1.78 M (1840) HTML (0) XML 收藏

      摘要:在统一潮流控制器(UPFC)系统中为了防止串联变压器以及换流器在系统发生故障时因过电压损坏,要在串联变压器的一次侧或二次侧并联快速旁路设备,文中研究的晶闸管旁路开关是一种利用晶闸管快速导通性能的旁路开关设备。首先介绍了UPFC的过电压保护原理,快速旁路设备的组成及技术性能要求,然后以南京UPFC工程为例设计了快速旁路设备中晶闸管旁路开关(TBS)的结构、参数并进行器件的选型,校核晶闸管旁路开关的BOD保护和MOV之间的过电压配合,通过温升试验以及在合成回路中进行的最大短时电流耐受试验验证了晶闸管旁路开关的性能,最后介绍了TBS的状态检测系统构成及其检测流程。

    • 一种母线综合后备保护装置

      2019, 38(1):152-156,162. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.025

      摘要 (2254) PDF 1.43 M (1804) HTML (0) XML 收藏

      摘要:针对110 kV环网运行方式,分析了传统保护配置方案存在的问题,并提出了一种母线综合后备保护装置。利用主变远后备保护动作跳母联的信号,提出了全新的110 kV线路综合后备保护,并将其与断路器失灵保护集成于一体,形成了完整的解决方案。该装置能够有效防止110 kV线路发生故障时因单重化线路保护装置拒动或者断路器失灵导致主变后备保护无选择性越级跳本侧断路器的问题,缩小停电范围,提高供电可靠性。仿真和试验结果表明了理论分析的正确性以及策略的有效性。

    • 1 000 MW汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断与分析

      2019, 38(1):157-162. DOI: 10.19464/j.cnki.cn32-1541/tm.2019.01.026

      摘要 (1498) PDF 1.51 M (2235) HTML (0) XML 收藏

      摘要:发电机转子绕组匝间短路故障由于发生次数多、故障诊断难度大、故障后果严重等原因,严重威胁电厂电气主设备的安全稳定运行。因此,如何准确诊断大型汽轮发电机转子绕组匝间短路故障就成了电力行业亟待解决的难题之一。文中首先介绍了转子匝间发生短路故障的原因、故障的分类和故障的分析诊断方法等内容,接着以一起刚投产的1 000 MW汽轮发电机转子绕组匝间发生短路故障的案例为基础,说明了转子匝间短路故障的诊断方法和过程。根据电气试验的结果和现场检查情况,确定转子线圈拐角处铜线打磨不充分是造成转子匝间发生短路故障的主要原因。

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