摘要:特殊场景下XLPE电缆运行检测新技术专题主编寄语

摘要:对于交联聚乙烯(XLPE)电缆，通过局部放电的测量，可以检测到电缆本体或附件中多种潜在的绝缘缺陷。当局部放电脉冲在电缆中传播时，脉冲波形会发生畸变。文中针对局部放电脉冲在电缆本体传播时的脉冲波形变化进行分析，同时讨论不同耦合带宽对信号检测的影响，得出以下结论：当电缆发生局部放电时，脉冲信号幅值随着传播距离的增加迅速衰减，但脉冲视在放电量衰减幅度相对较小；宽带耦合具有较高的灵敏度，但是其电荷校准曲线误差较大，并且会导致信噪比降低，缺陷检出度下降；窄带耦合虽然能够获得较为准确的电荷校准曲线，却会导致脉冲波形发生叠加，影响故障点定位。

摘要:电缆超低频介损测试技术在国内刚刚起步，所采用的IEEE Std 400.2—2013超低频介损判据并不完全适用于我国本土化交联聚乙烯(XLPE)电缆，开展针对电缆超低频介损检测的研究迫在眉睫。文中通过加速水树老化实验验证了超低频介损检测对于检测水树劣化情况的有效性，并开展现场测量，对所测252组数据进行状态分级，发现介损变化率为负的电缆线路处于注意或异常状态，多处于异常状态；且介损的波动值可更加清晰直观地反映电缆运行状态。因此，在现有的电缆超低频介损三大判据之外，提出了新的特征量反向介损变化率和介损极差，吸纳韩国Skirt介损判据，最终形成更为完善的超低频介损检测判据体系，为我国配网电缆绝缘老化状态评价规程的制定提供参考。

摘要:为研究老化电缆绝缘层弹性模量变化对界面压力的影响，文中实测3根不同运行年限电缆绝缘的击穿场强与介质损耗角正切表征其电性能，不同温度下的弹性模量表征其力学性能。基于超弹性材料本构理论，计算电缆接头与本体装配后的界面压力，并建立电缆接头的二维轴向仿真模型，计算轴向上的界面压力。仿真结果与理论计算结果的对比表明，运用二维轴向仿真模型计算电缆接头与本体之间的界面压力的误差不超过3.2%，仿真模型计算的准确度可为研究接头轴向上的界面压力分布提供可靠数据，虽然不同运行年限电缆绝缘层电性能不同，且弹性模量最大差异为29%，但界面压力仅变化0.275%。因此，全新接头与已运行一定年限的电缆装配后，仍能保证足够的界面压力。

摘要:超导电缆的中间接头是影响电缆寿命的主要因素之一。为了研究中间接头在制造和施工环节中造成的缺陷对高温超导电缆的影响，文中在电场数值计算分析的基础上利用有限元仿真软件对不同缺陷进行仿真建模，分析了绝缘层划伤、绝缘层杂质、超导带焊接毛刺3种典型施工缺陷对接头内电场分布的影响规律。结果表明, 绝缘层划伤存在空气隙时，最大场强随着空气隙厚度增加而减小；绝缘层残留杂质时，杂质周围电场畸变最严重; 超导带焊接毛刺的位置及大小对最大场强有较大影响。3种缺陷结构参数对缺陷周围的最大场强有较大影响，结构参数变化均会引起最大场强的较大变化。研究结果可以指导超导电缆中间接头的施工工艺。

摘要:气体绝缘开关设备(GIS)电缆终端的轴向传热特性对电缆资产的可靠性与利用率均有重要意义。文中建立GIS电缆终端等效热路模型，理论分析其传热特性与载流热点，通过搭建110 kV GIS电缆终端大电流实验平台，激励800～1 200 A稳态负荷电流，量化分析其轴向传热特性与影响范围。结果显示，GIS电缆终端轴向传热程度与载荷大小正相关，当载荷为1 200 A时，至高点温度为93.0 ℃，最大轴向温差可达15.4 ℃，已超过电缆线路的额定载流量。分析表明，GIS电缆终端轴向传热明显，其影响范围为尾管后1 m左右，顶推弹簧截面处的导体为温度至高点，环境温度对GIS电缆终端与电缆本体影响权重等同并呈线性规律。研究结果可为电力调度及运行维护部门评估电缆线路载流量提供参考。

摘要:交联聚乙烯(XLPE)电缆在矿区电网中普遍使用，因运行环境恶劣，电缆局部放电(PD)现象时有发生。首先，针对矿区电缆的PD辨识问题，对PD信号在XLPE电缆中的传播特性进行研究。其次，根据其传播特性，提出利用经验模态分解(EMD)与Teager能量算子相结合的方法，对电缆两端测量点处PD信号的初始波头进行辨识，该方法大大提升了波头辨识的抗噪声干扰能力。然后，采用径向基(RBF)神经网络对训练样本进行训练，结合PD信号到达电缆两端测量点的时间差，实现XLPE电缆PD精确定位。最后，通过搭建PSCAD/EMTDC电缆仿真电路验证了所提方法PD辨识精度高、辨识误差小的结论。

摘要:针对变电站环境局部放电识别面临的不可控干扰多、初始参数确定难的问题，提出将具有自组织竞争识别、抗干扰性强的Kohonen网络用于干扰环境下绝缘缺陷的局部放电识别。首先，通过设计变电站放电典型绝缘缺陷获取多个样本数据，提取统计特征用于Kohonen网络训练。其次，分析Kohonen网络竞争层节点数对识别效果的影响，得出针对样本数据的最佳识别参数。最后，将Kohonen网络与常用的模式识别算法在同等条件下进行对比，验证其在多种放电识别时具有高稳定性与高识别率，及用于变电站环境局部放电识别的优越性。

摘要:输电线路行波保护利用故障产生的行波快速识别故障，具有超高速动作性能，且不受电力系统振荡、过渡电阻、分布电容电流和电流互感器饱和等因素的影响，是理想的超特高压线路继电保护方式。文中首先回顾了行波保护的发展历程，从行波信号的提取、信号处理技术的发展和工程实践三方面总结了国内外的研究现状；其次介绍了主要行波保护的基本原理，分析了各类行波保护原理的优缺点，总结了相关理论研究的进展情况，并针对各类行波保护原理进行了横向比较及其适用场景分析；然后探讨了行波保护技术实用化需要解决的主要问题，并提出了相应的解决方案；最后展望了行波保护的发展趋势，为后续行波保护技术的研究提供参考。

摘要:针对特高压直流输送新能源存在的频率、电压稳定和连锁反应等问题，文中分析了目前研究较多、有可能在我国纳入规划的输电技术原理、应用场景和案例。从替代技术角度，对半波长交流输电提出替代特高压直流输电和构建立体电网的应用场景；对柔性直流输电技术分析利于组网的特点，提出用于新能源接入及构建直流电网的应用场景。以单位容量年费用法比较2类替代技术的经济性，得出柔性直流输电技术更优的结论，并研究分析了在不同输电距离和容量组合下年费用最低的直流电压等级。从辅助技术角度，对虚拟同步发电机(VSG)分析新能源调频特性，提出可应用于新能源高渗透率送受端电网的场景；对调相机分析动态无功调节能力，提出可应用于新能源基地的输电系统。基于4类替代和辅助技术的发展轨迹、我国电网发展历程及未来形态的变化，讨论并预测4类技术的发展趋势及其对未来电网形态的影响。

摘要:近年来，储能参与电网调峰调频辅助服务的政策层出不穷，有必要对其进行梳理与分析。文中首先结合电化学储能调峰调频性能与电化学储能系统(BESS)运行案例，从国家、区域、省市3个层面剖析了近年来BESS参与调峰调频辅助服务的政策，并归纳了典型省份对BESS参与调峰调频辅助服务的准入要求、交易价格与交易模式。然后，分别从美欧储能参与调频补偿方式以及我国主要的调频补偿方法2个方面探究了BESS参与调频的补偿机制。以青海省为例，梳理了BESS参与调峰的主要方式与补偿机制。最后，简要分析了现阶段BESS参与调峰调频辅助服务的问题，从完善差异化补偿、优化储能调频调控方案、探索共享储能运营模式、完善准入及评价标准等方面对BESS参与调峰调频辅助服务提出建议。

摘要:高压输电线路两侧故障录波装置由于自身子时钟存在误差，导致二者采集到的录波数据在时间上不同步，利用该数据进行故障测距的结果精度较差，无法为排除故障提供便利。为了充分利用故障录波数据，需对两端录波数据进行同步处理。文中阐述了目前工程中采用的差流法、相位法和启动时刻对时法的原理及步骤，对其各自的性能进行了对比分析，在此基础上提出一种基于最小二乘法，利用线路参数实现两端录波数据同步的方法，并将其应用于故障测距。通过PSCAD仿真数据和实际故障录波数据的验证可知，利用最小二乘法对故障录波数据进行同步后，故障测距误差降低至1%，大大提升了结果的可靠性和可信性。

摘要:统一潮流控制器(UPFC)可以实现线路潮流灵活控制，改善系统运行方式，但UPFC的接入改变了线路电压的均匀分布，给继电保护带来了一些问题。文中结合故障后UPFC的控制保护逻辑，研究UPFC注入电压的暂态变化特征，针对不同故障位置分析注入电压变化对变化量方向元件的影响；进而分析UPFC接入对不同变化量方向元件的影响程度，指出当保护安装处位于故障点与UPFC接入点之间时，正序变化量、工频变化量方向元件的灵敏性大幅下降，UPFC本体故障时，正序变化量、工频变化量方向元件可能误判故障方向；最后基于苏州南部电网500 kV UPFC工程实际模型及参数，搭建计及UPFC控保逻辑的实时数字仿真(RTDS)模型，验证所提方法的正确性。

摘要:目前，受端分层接入技术在特高压直流工程中得到广泛运用。受分层接入影响，高低端无功分层控制、核心控制器下放至阀组层。如何优化阀组投入方式，使其成熟运用于分层接入工程中亟待研究。文中详细介绍了分层接入方式下阀组在线投入控制策略, 着重指出在线投入过程中控制器切换与触发角变化的关系；通过与常规特高压直流比较，指出分层接入方式下阀组在线投入策略的新特点；通过实际建模以及试验支撑，提出阀组在线投入成功的关键步骤。现场试验结果表明，文中所提的控制策略适用于现有的特高压分层接入直流工程，分层接入逆变站在合理的时间区间内拉开阀组旁通开关可以确保阀组可靠投入。

摘要:峰谷分时电价是一种有效的价格型需求响应策略，合理的分时电价能为能源需求方提供充分高效的价格信号，从而实现能源需求削峰填谷的目标。综合能源系统(IES)将电、热、冷、气等多种能源形式耦合起来，通过一定的调度策略实现不同能源形式之间的经济调度。在此背景下，首先，利用能源集线器建模技术实现对IES内各参与单元的有效建模；其次，将传统针对电负荷的需求响应研究延伸到对冷、热负荷的需求响应研究，建立一个包含电、热、冷负荷需求响应的综合能源需求响应模型，并采用Matlab平台下的YALMIP/CPLEX优化求解器进行模型求解；最后，对不同场景的算例进行仿真，结果表明，在分时电价背景下考虑综合能源需求响应不仅有利于负荷的削峰填谷，还对系统的调度经济性有一定提升作用。

摘要:当前普遍采用的直流负荷供电方案有2种:交流配用电系统的直流化和新建直流配用电系统。针对2种供电方案，文中提出基于网络等值的直流配用电系统可靠性评估方法，与传统故障模式后果分析(FMEA)法相比，该方法避免配用电系统故障状态重复、繁琐的枚举过程，在提升可靠性评估效率的同时，最大限度地确保可靠性评估结果的准确性。基于IEEE-RBTS测试系统的算例研究结果表明，直流配用电系统的可靠性远高于交流系统的直流化改造。因此，面对快速增长的直流负荷，建议新建直流配用电系统为直流负荷供电。

摘要:为充分发挥储能系统的快速功率吞吐能力和冷/热负荷的调节作用，促进分布式电源的主动就地消纳，根据可控分布式电源、储能系统、冷/热负荷的多时间尺度互补特性，提出一种源荷储分层协调控制方法。该方法面向冷热电联供型配电网，按“以电定冷热”原则，将调度过程划分为电源层与用户层，并按上下级进行协调优化，从而确定电能实时调度方案以及冷/热能实时调度方案。按照某园区配电网实际情况进行调度仿真及分析，验证源荷储分层协调控制方法的合理性与有效性。调度结果表明，该方法在保证园区重要电负荷供电的同时，最大限度地供应了冷/热能，实现了配电网的协调优化运行以及能源利用方式的精细化、集约化发展。

摘要:分布式光伏发电运营过程中，设备故障、仪表测量误差、用户个人行为等干扰因素会导致运营系统采集异常数据，因此对异常数据进行排查，有助于保障光伏发电用户数据库的准确性和可靠性，提高存在运营问题的分布式光伏用户的识别度。文中针对分布式光伏系统的特殊性，提出一种光伏发电运营系统异常数据排查技术，结合温度、辐射量、纬度、时令等环境因素，采用中心复合设计方法，通过有限的数据量建立较为精确的发电量数学模型，采用扩展卡尔曼滤波算法对采集到的发电量进行修正，从而排查和消除异常数据。该方法能预测发电数据，快速、可靠地排查异常数据，实验结果验证了该方法的有效性。

摘要:油纸绝缘系统在热、机械等应力共同作用下所发生的绝缘老化与破坏是电力变压器发生故障的主要原因之一，文中针对热机联合应力对油纸绝缘的影响开展了实验研究。对油浸纸板进行不同时间的热老化后施加不同形式的机械应力，测量纸板产生的应变，分析不同条件对油浸纸板的耐压时间、局部放电相位分布(PRPD)谱图、平均放电量等局放特征的影响。对未经老化的油浸纸板，机械应力加载时间越长、应力幅值越高或者应力频率越低，油浸纸板受到的破坏作用越严重，机械性能和绝缘性能越差。油浸纸板经过热老化处理后，机械应力对其绝缘性能和机械性能的影响趋势与未老化时类似，但热老化后PRPD谱图形态多呈现“兔耳状”。随着热老化时间的增加，纸板的绝缘寿命先有所上升，然后一直下降。文中研究结果可为热机联合应力下油浸纸板老化模型的建立提供试验依据。

摘要:雷击是导致输电线路故障的主要原因，需要对输电线路雷击故障进行预警以减少其造成的损失。传统雷区预报方法在预报准确性与雷区识别精度之间存在矛盾，难以进一步提高雷击故障预测的准确性。考虑到电力系统在运行中积累了大量雷电和雷击故障的历史数据，文中建立了基于反向传播(BP)神经网络的输电线路雷击故障预测方法。首先在历史雷击故障统计分析的基础上，筛选出输入特征；然后分别应用粒子群(PSO)算法和LM算法确定网络初始权值并进行网络训练；最后基于实际雷电数据和电网雷击故障数据对文中模型进行验证，仿真结果表明文中方法能够预测80%的雷击故障，可为实际电网的雷击故障防御提供参考。

摘要:随着我国特高压直流输电线路的投运，直流入地电流引起的地电位畸变及电磁干扰问题得到了越来越多的重视。不同地区由于土壤结构的差异，地表电位分布并无参考价值。为了研究雁门关换流站单极运行时地表电位变化规律，采用Wenner四电极法实测雁门关直流接地极附近土壤视在电阻率，建立了3层大地土壤水平分层模型，利用CDEGS计算接地极在额定电流下附近100 km范围内变电站、风电场、输气管道的电位分布，定量给出了地表电位随距离变化的函数关系式，并研究了注入电流、土壤电阻率、局部不均匀电阻率、埋地金属管道对地表电位分布的影响。仿真结果表明，接地极为双圆环时地表电位与距离呈幂函数下降关系，注入电流、土壤电阻率对地表电位分布影响较大，埋地金属管道、局部不均匀电阻率对地表电位影响很小，可以忽略不计。

摘要:近年来，大规模光伏并网对区域电网的安全稳定运行造成了严重影响。光伏功率超短期预测可为区域电力调度提供必要的数据支撑，促进新能源消纳，但光伏自身的波动特性使光伏功率预测的精度难以提高。因此，文中提出考虑功率修正、基于差分自回归移动平均(ARIMA)和支持向量回归(SVR)的光伏发电功率预测模型。首先，以光伏电站现场采集的功率时间序列建立ARIMA模型，对日发电功率进行初步预测；其次，利用前一个气象相似日的预测残差数据建立SVR模型，对预测日的ARIMA残差进行预测；最后，对初步预测结果进行修正。利用现场实测数据建立典型日的光伏发电预测模型，测试结果表明在残差修正后，预测精度明显提升。

摘要:针对风、光出力进行典型场景生成是电力系统规划和运行中应对风、光出力不确定性的常用方法，然而现有的典型场景生成方法未考虑不同时刻出力分布函数的差异性。在此背景下，针对分布式可再生能源发电的不确定性和相关性，创新性地考虑了不同时刻出力分布函数的差异性，运用Copula函数建立多风电场时序联合出力模型；对模型进行概率抽样并拼接生成大量初始场景集，采用K-means聚类算法进行场景缩减生成风电时序联合出力典型场景。算例分析表明，所得风电时序联合出力典型场景符合出力的相关性，并且可以体现出力分布函数在不同时刻的差异性，在反映同一地区多风电场实际出力方面具有更高的准确性，可以更加有效地指导电力系统的优化运行。

摘要:传统用于电力弹簧(ES)控制的PI控制器调节性能较差，且控制方法中未考虑非关键负载突然变化的问题，为解决该问题，根据ES的数学模型和控制电路提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的智能负载控制方法。利用RBF神经网络算法弥补传统PI控制器参数固定即无法更改的缺点，通过对控制器参数的实时在线调整来减少智能负载失稳情况，确保系统母线电压稳定。在Matlab/Simulink仿真环境中进行仿真验证，结果表明，与传统PI控制相比，文中所提控制策略下的智能负载对关键负载两端电压的调节性能更优。因此，在基于RBF神经网络的PI新型控制策略下的智能负载具有更好的鲁棒性和系统控制能力。

摘要:直流变压器对直流配电网的稳定运行有着至关重要的作用。针对半桥和全桥型模块化多电平直流变压器(MMPCT)存在的直通和死区问题，提出一种新型双降压式模块化多电平直流变压器(DB-MMDCT)，并分析其拓扑结构和工作原理。基于类方波调制方法，分析在不同外移相角和桥臂子模块内移相角的情况下，该拓扑的变压器漏感电流以及功率传输特性。提出基于子模块电容电压变化量与当前电容电压值的排序算法，实现桥臂内电容电压平衡。基于PSIM平台对比半桥型模块化多电平直流变压器(HB-MMDCT)与DB-MMDCT在类方波调制方法下的运行特性，结果表明DB-MMDCT消除了直通问题，降低了漏感电流应力，提高了可靠性，验证了文中所提拓扑和控制方法的可行性和有效性。

摘要:变压器过热会减少变压器使用寿命。为分析片式散热器的散热性能，以某典型的片式散热器为研究对象，采用Fluent数值模拟研究与试验验证相结合的方法，对自然油循环、强迫油循环2种条件下散热器的散热性能进行研究，以油流阻力、平均油温升系数2个指标评价散热器散热性能。结果表明：自然循环下，当油流量不变时，相对于自冷散热，风冷散热平均油温升系数降低了0.17，散热效果较强；强迫循环下，在油流量45 m³/h至65 m³/h范围内，随着油流量的增加，油流阻力增大了4 kPa，平均油温升系数基本保持不变，约为0.198，散热器的散热量增加了8.8 kW，散热性能增强。研究结果为片式散热器的优化设计提供了指导。

摘要:研究暂态脉冲电压作用下高压晶闸管反向恢复特性对换流阀参数设计、故障保护以及试验检测等具有重要意义。首先参照晶闸管实际结构，建立了晶闸管二维半导体仿真模型，基于载流子漂移扩散模型求解，仿真获得了晶闸管静态击穿特性和反向恢复电流特性，实验结果验证了仿真模型的有效性。在上述基础上，建立了半导体器件-电路仿真混合模型，并分析了正常导通和误触发导通时晶闸管内部电流密度变化的异同。仿真表明，反向恢复期间电压脉冲易导致晶闸管误触发，误触发电压随脉冲施加时刻后移而升高。

摘要:针对发电站制冷管射线图像的焊缝区域对比度较低、特征不明显，传统方法难以实现精确搜索的问题，提出一种基于深度学习的发电站制冷水管焊缝区域搜索方法。利用限制对比度的自适应直方图均衡化限制图像统计直方图的幅度，抑制噪声放大，得到直方图的累积分布函数，以校正图像的低对比度；利用深度神经网络的24个卷积层提取输入图像的特征、2个全连接层预测图像位置和类别概率，实现水冷壁管焊缝区域的检测，以克服传统模板匹配精度低、时间复杂度高的问题。对100张制冷管射线图片按4∶1∶5分为训练集、验证集和测试集，利用训练集和验证集对深度神经网络进行训练，将图像送进训练好的模型，预测制冷管焊缝区域的位置。试验结果表明，基于深度学习的焊缝区域搜索方法可以实现焊缝的精确搜索，准确率达到96%，搜索效率及准确度高。

摘要:当发生母线区外故障，故障支路的非故障相电流互感器(CT)出现饱和时，为防止母差保护误动作，提出基于电流分布系数识别故障支路非故障相饱和的方法，识别出非故障相饱和后闭锁母差保护。采用该方法计算母线区外故障时电源支路的故障相电流分布系数及“母线二次故障”时电源支路的“二次故障”相电流分布系数，并对比两者计算结果。若计算结果不一致，说明“二次故障”为非故障相饱和；若计算结果一致，说明“二次故障”为母线区内或区外故障。实时数字仿真(RTDS)结果表明，在不降低母差保护动作速度的前提下，该方法能快速准确识别故障支路非故障相饱和，可靠防止母差保护误动。

摘要:为了克服传统配电网故障定位方法对分布式电源接入的适应性较差，且需要在馈线中配置大量测量装置导致成本增加的缺点，提出了一种基于电流序分量相关系数的多源配电网故障区段定位方法。首先利用叠加法分析了多端电源配电网故障点电流特征及定位原理，然后通过电源端口测量装置获取故障前后电源输出电流幅值差，再假设不同位置发生故障并计算此时各电源输出故障电流理论值，最后利用相关分析法计算理论与实测数据的相关系数，并提取相关系数最大的2个相邻节点实现区段定位。通过ETAP电力系统仿真平台搭建改进的IEEE 33节点模型模拟测量值，利用Matlab编程进行相关分析，所得结果验证了该方法的正确性。

摘要:针对分布式电源接入导致配电网电压质量出现问题的情况，文中面向分布式电源和并联电容器等，以有功网损最小化、节点电压偏移量最小化构造多目标函数，构建配电系统多类型无功源出力的多目标优化模型。考虑光伏发电系统和风电机组的无功特性，给出光伏逆变器和双馈电机风力发电向电网输送无功功率的受限范围。考虑变量不越界，双边越界、单边越上界、单边越下界的约束域，构建分布式电源、并联电容器输出或吸收无功功率的约束条件函数。利用基于潮流的灵敏度系数，得到目标函数灵敏度系数的线性化模型。采用两阶段单纯形法对优化问题进行求解，效果良好。以某电网某变电站F20线和F32线组成的三电压等级60节点的配电系统为计算实例，验证了文中模型和算法的可行性和适用性。