• 2024年第43卷第1期文章目次
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    • >面向新型储能的智慧调控和安全防护技术
    • 特约主编寄语

      2024, 43(1):1-1.

      摘要 (168) PDF 1018.02 K (479) HTML (461) XML 收藏

      摘要:随着新型电力系统的快速建设,新能源发电量的占比逐年稳步提高。新能源出力本身具有较强的波动性和间歇性,为新型电力系统的安全稳定和可靠供应带来巨大挑战。叠加近年来极端天气因素影响,需求侧季节性负荷峰谷差日益加剧,使得新能源发电与用电需求时域不匹配的矛盾进一步突出。新型储能作为一种跨时间、跨空间转移能量的技术手段,不仅有助于适应新能源的波动性,增强电网系统消纳新能源的能力,而且有利于电网削峰填谷,保障大电网安全稳定运行。大规模新型储能的智慧调控和安全防护是新型电力系统建设过程中的关键支撑,也是构建我国“清洁低碳、安全高效”能源体系的重要基础。

    • 基于降维机理模型的储能电池安全充电在线控制技术

      2024, 43(1):2-10. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.001

      摘要 (442) PDF 2.03 M (4141) HTML (880) XML 收藏

      摘要:大倍率充电会引起储能电池负极析锂,进一步可能会诱发电池热失控并导致安全事故。而析锂副反应与电池负极电位直接相关,通过模型精确预测负极电位,传输至储能电池管理系统调整充电工况,可以有效抑制负极析锂。因此,文中提出一种基于降维机理简化伪二维(simplified pseudo two-dimensional,SP2D)模型的储能电池安全充电在线控制技术。首先,对伪二维(pseudo two-dimensional,P2D)模型中部分偏微分方程进行降维简化,建立SP2D模型,同时采用不同的方法获取相应的模型参数。其次,使用实验数据的端电压和负极电位对模型进行验证,结果表明模型在不同倍率恒流工况下精度较高。再次,基于SP2D模型结合比例控制器开展电池无析锂安全充电的仿真工作,结果表明,电池经过1 895 s充电即达到截止电压4.3 V,且充电过程中负极电位均处于无析锂安全电位区间。最后,对仿真得到的充电策略进行循环和拆解验证,结果表明提出的充电方法能够实现电池无析锂安全充电。

    • 储能/发电机级联式供电系统功率传输控制策略

      2024, 43(1):11-20. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.002

      摘要 (174) PDF 2.07 M (3903) HTML (595) XML 收藏

      摘要:随着可再生能源渗透率的不断提升,区域电网惯性逐步降低,暂态支撑能力严重不足,给电网带来了一系列安全问题。文中提出一种储能与开绕组永磁同步发电机(open-winding permanent magnet synchronous generator,OW-PMSG)级联供电的新型分布式并网发电拓扑,在保证可再生能源消纳的前提下,重新利用原有柴油机,为电网提供功率后备以及惯量支撑。通过对OW-PMSG进行建模以及系统功率流矢量分析,设计基于源网相位差闭环控制的功率传输策略,实现发电机的稳定同步运行。基于该策略,拓扑中的储能变流器可具备同步发电机特性,实现了电网惯性和暂态支撑能力的进一步提升。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

    • 基于参数规划的电网侧储能容量价值评估方法

      2024, 43(1):21-31. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.003

      摘要 (231) PDF 1.68 M (3969) HTML (694) XML 收藏

      摘要:在新能源大规模接入电力系统的背景下,电网侧储能作为一种灵活资源可以支撑电力系统运行。评估储能应用价值是进行储能容量配置的必要准备工作。文中首先定义3个评估指标,体现出储能对新能源消纳、电力系统灵活性和系统调度经济性的价值;然后基于多参数混合整数线性规划理论,提出一种储能容量价值评估方法,并应用到所提评估指标中,每个评估指标都能得到以储能功率容量和能量容量为参数的分段线性函数;最后使用东北电网数据仿真验证所提模型和方法。结果显示所提方法可以解析刻画储能容量对其应用价值的影响,并将结果进行可视化展示;解析表达式中包含的灵敏度信息揭示了储能容量价值的关键瓶颈参数,并可为不同应用场景储能容量配置提供参考。

    • 基于事件驱动的液流电池控制系统实现方式

      2024, 43(1):32-40. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.004

      摘要 (249) PDF 6.73 M (3955) HTML (530) XML 收藏

      摘要:液流电池具有充放电循环次数大、容量高及寿命长等优点,是长时大规模储能的理想选择,但是其复杂的结构对电池控制系统的要求较高,传统开发方式难以满足其多样的控制需求,因此提出精准度更高、实时性更好的基于事件驱动技术的液流电池控制系统开发方法。首先针对液流电池稳定性需求高、内部损耗大等问题,提出了主/辅助电堆协同架构,并对该架构系统进行建模分析;然后基于事件驱动技术对控制系统进行模块化设计,包括柔性充放电控制、辅助电堆参与的黑启动控制、基于卡尔曼滤波的电池荷电状态(state of charge,SOC)估计等;最后搭建半实物仿真平台,对所提架构和策略进行验证,证明了该架构和策略能提高系统的能量转换效率和稳定性。

    • 基于频率响应特性的储能辅助电网调频方法

      2024, 43(1):41-49,67. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.005

      摘要 (279) PDF 1.85 M (3904) HTML (594) XML 收藏

      摘要:新能源渗透率的提高增加了电网频率控制的复杂度,储能辅助电网调频能在一定程度上缓解该问题,但受储能运行的安全性与经济性约束,要求调频措施更具针对性。文中对此展开研究,提出一种基于频率响应特性的储能辅助电网一次调频方法。首先,在储能辅助电网调频模型基础上,选择惯性加下垂的储能辅助电网调频综合控制方法,通过电网频率变化率(rate of change of frequency,RoCoF)、频率偏差与调频需求的关联性分析,设计基于频率响应特性的调频需求分区规则;然后,根据不同调频需求对应的分区判断,对储能有功输出方式进行动态调整,以响应调频需求的不确定性,并在此基础上,针对调频需求与储能出力需求、储能出力强弱与其循环使用寿命间的矛盾关系,通过多目标优化问题的设计与求解来予以平衡;最后,仿真结果验证了所提方法能够在保证电网调频效果的基础上,有效降低储能充放电深度。

    • 基于IGDT的含广义储能的独立直流微网日前优化调度

      2024, 43(1):50-59. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.006

      摘要 (365) PDF 1.63 M (3502) HTML (614) XML 收藏

      摘要:微电网的能量管理与优化调度作为构建新型电力系统的重要环节,提高其可再生能源的消纳水平、降低源荷不确定性风险以及优化系统运行成本具有重要意义。因此,文中提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)的含广义储能的独立直流微电网日前优化调度模型。首先,构建含超级电容的混合储能系统,以降低蓄电池运行成本,将具备虚拟储能特性的柔性负荷与混合储能相结合,形成广义储能,充分发挥微电网系统内灵活性资源特性;其次,考虑系统风光荷不确定性,引入IGDT模型,在确定性模型基础上建立风险规避策略下的鲁棒模型和风险投机策略下的机会模型,从2种决策角度追求降低风险与最大化收益;最后,基于算例仿真分析,证明该调度策略在降低微电网运行成本的基础上可量化不确定性因素对系统调度决策的影响,验证了模型的有效性和可参考性。

    • 计及共享储能与光伏的园区多用户综合收益优化

      2024, 43(1):60-67. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.007

      摘要 (136) PDF 1.58 M (3556) HTML (565) XML 收藏

      摘要:针对含共享储能与户用光伏的园区场景,文中提出一种用户侧综合收益双层优化方法,充分挖掘共享储能灵活性及用户用电需求差异性,在实现用户整体经济效益最优的同时提升光伏消纳能力。模型上层为月前优化阶段,以用户月度用电成本最低为目标,考虑系统能量平衡、储能充放电约束以及储能荷电状态约束,优化工业用户最大用电功率,降低需量电费;模型下层为日前优化阶段,综合考虑用户综合收益及光伏消纳能力,以上层优化结果为约束条件,兼顾功率、储能等约束,提出共享储能充放电功率及用户与电网交互功率等日前优化策略,在用户月度整体经济性最优的前提下,实现用户侧每日经济效益的优化。最后,以南方某实际园区作为算例验证了文中所提方法的有效性。

    • 计及多点电池储能系统的电网二次调频协同控制

      2024, 43(1):68-76. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.008

      摘要 (266) PDF 1.70 M (3596) HTML (499) XML 收藏

      摘要:在“碳达峰·碳中和”国家能源战略变革背景下,大规模可再生能源的加速并网加剧了电力系统对于快速调频资源需求的迫切性,如何充分发挥以电池储能系统(battery energy storage systems,BESS)为代表的新型快速资源在电网调频中的作用是解决该问题的关键。首先,为满足电网各类型调频资源在自动发电控制(automatic generation control,AGC)系统中的接入监视与分类决策需求,提出“域-群-机”三级控制模型架构;然后,从BESS的荷电状态(state of charge,SOC)主动管理出发,提出基于改进的动态调频容量(dynamic available AGC,DAA)的多元集群协同控制策略,以及引入SOC影响因子的多点BESS功率分配策略;最后,结合实际电网的持续扰动工况及模拟跳机扰动工况进行仿真分析,验证了文中所提控制策略的有效性。文中所提策略不但可以显著改善各单点BESS的SOC一致性,而且能够提升电网调频品质。

    • >专论与综述
    • 含嵌入式直流的受端电网动态响应智能分析方法

      2024, 43(1):77-85,99. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.009

      摘要 (163) PDF 9.08 M (3891) HTML (433) XML 收藏

      摘要:高压直流输电系统嵌入大型交流系统,将进一步增加换相失败、直流闭锁等故障对系统安全稳定的影响,交流系统与直流系统的交互作用,将使系统动态更加复杂。针对电网不同运行方式下大扰动后系统复杂动态响应特性分析难题,文中提出一种基于机电-电磁混合仿真与机器学习的智能分析方法。该方法基于主成分分析(principal components analysis,PCA)降维、基于密度的噪声应用空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)、K-means等算法建立二阶段聚类模型,可针对直流落点近区严重故障后大量混合仿真动态曲线在高维空间中自动聚类,并给出相应标识与严重程度;提取交直流系统在不同故障下的典型动态模式,自动标注并识别各模式下主导安全稳定问题。文中所提方法的有效性在2025年华东电网运行方式中得以验证,仿真结果表明,所提方法可有效提取不同故障下系统动态模式,将有效支撑后续复杂故障下的交直流系统动态机理分析。

    • 集群化发展模式下风电场预测、规划及控制关键技术综述

      2024, 43(1):86-99. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.010

      摘要 (205) PDF 1.76 M (3965) HTML (1024) XML 收藏

      摘要:随着我国风电行业的快速发展,规模化发展风电对能源转型的推进至关重要。然而,由于风电场所处的复杂环境和高昂的建设运营成本等因素,集群化发展模式下的风电场面临着一系列技术难点和挑战。因此,文中针对集群化发展模式下风电场的建设和运营,重点总结了相关的预测、规划及控制关键技术。文中围绕风电场集群的关键技术与研究思路进行了归纳总结;针对风电场集群的特点,包括风资源量化表征与预测技术、多风电场协同优化规划技术以及多风电场控制与运行技术进行了详细探讨,对于每个技术领域,分析了当前的研究现状和取得的成果;最后,阐明了风电场集群建设和运营关键技术领域的发展趋势,并指出了待解决的技术难点,通过总结这些技术的研究成果为我国风电的规模化、集群化开发提供参考。

    • 高压直流稳态工况无功调节能力

      2024, 43(1):100-107. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.011

      摘要 (318) PDF 1.68 M (3515) HTML (462) XML 收藏

      摘要:高压直流(high voltage direct current,HVDC)换流器具有一定的动态无功调节能力,充分利用换流站的无功调节能力,可显著改善HVDC系统的稳定性能。文中研究了HVDC系统稳态运行时的无功功率可调节能力,分析了有功功率和无功功率相互耦合的特性,以国际大电网(conference International des grands reseaux electriques,CIGRE)的HVDC标准测试模型和贵广Ⅱ直流输电工程模型为算例,对稳态工况的直流电流可运行范围进行了解析,进而求出整流、逆变两侧的无功功率可调节能力,并将其应用在无功控制中。研究发现,CIGRE的HVDC标准测试模型对于容性的无功功率和感性的无功功率调节能力相近,而贵广Ⅱ直流输电工程模型对感性无功的调节能力远大于对容性无功的调节能力。在电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC中验证了无功功率可调节能力的正确性和应用价值。

    • >电网运行与控制
    • 不对称故障下低电压穿越的多目标解耦控制策略

      2024, 43(1):108-116. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.012

      摘要 (197) PDF 3.00 M (3595) HTML (451) XML 收藏

      摘要:在传统不对称故障低电压穿越控制中,由于控制自由度有限,并网逆变器控制存在无法同时实现输出电流负序分量和直流侧电压二倍频波动抑制的问题。对此,文中提出一种不对称故障下两级式光伏并网系统低电压穿越的多目标解耦控制策略。该策略将逆变器的控制目标设置为输出电流负序分量抑制,给出了综合考虑逆变器输出电流限幅和无功输出需求的逆变器电流内环控制参考值计算方法;通过双向Buck-Boost变换器将超级电容接入直流母线电容两端维持其电压稳定,并将直流侧电压二倍频波动转移至超级电容输入侧进行抑制。仿真结果表明,相比传统控制方法,所提控制策略有效降低了逆变器三相间的不平衡度,改善了输出电流畸变,减小了直流侧电压二倍频波动。

    • 一种采用记忆神经网络和曲线形状修正的负荷预测方法

      2024, 43(1):117-126. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.013

      摘要 (182) PDF 2.33 M (3490) HTML (473) XML 收藏

      摘要:针对分布式电源和新型负荷容量累积造成负荷影响因素多元化和不确定性特性增强的问题,文中提出一种采用记忆神经网络和曲线形状修正的负荷预测方法。在负荷峰值预测中,采用最大信息系数计算负荷峰值与影响因素的非线性相关性,实现对输入特征的筛选;综合考虑负荷峰值序列的长短期自相关性和输入特征与负荷峰值的不同程度相关性,结合Attention机制和双向长短时记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)神经网络建立负荷峰值预测模型。在负荷标幺曲线预测中,通过误差倒数法组合相似日和相邻日,建立负荷标幺曲线预测模型;针对预测偏差的非平稳特征,利用自适应噪声的完全集成经验模态分解和BiLSTM网络建立误差预测模型,对曲线形状进行修正。应用中国北方某城市的区域电网负荷数据为算例,验证了所提模型的有效性。

    • 基于电压行波极性特征的新能源送出线路保护方案

      2024, 43(1):127-135. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.014

      摘要 (170) PDF 1.78 M (3527) HTML (444) XML 收藏

      摘要:新能源经交流线路送出时,由于其弱馈性和受控特性,传统的工频量保护难以适用,而行波保护能够在新能源控制系统介入导致故障特性发生较大变化之前完成故障识别,是目前解决新能源送出线路工频量保护问题的有效途径之一。然而现有的单端行波保护方案无法准确识别区内近端故障和区内末端故障,因此文中分析了区内和区外故障情况下行波的折反射过程,并利用电压行波零模分量与线模分量到达保护安装处的时间差对故障位置进行初判;针对基于时间差难以准确识别的区内近端故障和区内末端故障,进一步挖掘电压行波的极性特征,利用首个反极性的电压行波和故障初始电压行波到达保护安装处的时间差与故障位置的关系来识别区内近端故障,利用前2个电压行波的极性关系来识别区内末端故障。仿真结果表明,该方案能够快速识别区内外故障,并且具有较好的耐过渡电阻能力。

    • >配网与微网
    • 含能量路由器的交直流混合配电网潮流计算

      2024, 43(1):136-145. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.015

      摘要 (459) PDF 1.64 M (3830) HTML (666) XML 收藏

      摘要:能量路由器(energy router,ER)作为新兴电力电子设备,可以实现电能在电力系统中的灵活分配。分析ER对系统的影响,研究以ER为配电枢纽的交直流混合配电网潮流计算方法,对实现配电网的优化运行具有重要意义。文中首先基于改进交替迭代法建立ER的稳态潮流模型,并对ER直流端口采用下垂控制策略,结合传统解耦法,提出一种适用于含ER的配电网交直流解耦迭代潮流计算方法。以含有多个ER的IEEE 14节点和IEEE 69节点配电系统为算例进行仿真计算,验证所提方法的正确性与收敛性。为分析ER对系统运行的影响,对不同场景下IEEE 69节点测试系统进行仿真计算,证明ER在系统中可以支撑节点电压,减小系统运行损耗。

    • 集成型车载充电系统并网模式模型预测控制策略

      2024, 43(1):146-156. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.016

      摘要 (208) PDF 4.78 M (3491) HTML (443) XML 收藏

      摘要:相较于传统车载充电系统,集成型车载充电系统(integrated onboard charger system,IOCS)在成本、功率密度等方面具备显著优势。文中基于六相永磁电驱系统设计了一台IOCS,并研究了模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)算法在该系统并网模式下的应用。首先,分析所提IOCS的电路拓扑并建立数学模型,同时介绍传统MPCC的实施流程。然后,针对传统MPCC计算量大、稳态性能差等不足,提出一种基于占空比优化的MPCC(MPCC based on duty cycle optimization,DCO-MPCC)策略。一方面,减少备选电压矢量数量,降低电流预测环节带来的计算负担;另一方面,提出一种占空比优化技术,改善系统稳态性能。最后,通过实验验证了所提算法的有效性与优越性。实验结果表明,DCO-MPCC策略能够显著提升系统稳态性能并减少算法计算量。充电与车网互动(vehicle to grid,V2G)工况下,网侧电流总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)分别降低6.18%与5.92%,算法运行时间减少17.54 μs。

    • 基于生成对抗Transformer的电力负荷数据异常检测

      2024, 43(1):157-164. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.017

      摘要 (228) PDF 1.94 M (3891) HTML (837) XML 收藏

      摘要:电力负荷异常数据将给电力系统规划、负荷预测以及用能分析等带来较大的负面影响,因此亟须对负荷数据异常进行检测与识别。首先,针对电力负荷数据异常分类、原因及其特征开展分析。其次,改进传统Transformer编码器结构,采用多头注意力层代替掩码多头注意力层,同时移除前馈网络,以提高模型对负荷时序序列的全局注意力。基于生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN)生成器与判别器的博弈结构,提出一种改进的GAN-Transformer模型,以更好地捕捉趋势性特征并加速模型收敛。然后,引入多阶段映射与训练方法,综合焦点分数打分机制,通过分阶段负荷序列重构帮助模型更好地提取负荷数据异常特征。最后,算例分析结果表明,GAN-Transformer模型在负荷数据异常检测精确率、召回率、F1值以及训练时间方面均具有更优的性能,验证了所提方法的有效性和优越性。文中研究工作为基于深度学习进一步实现电力负荷数据异常分类与数据修复提供了有益参考。

    • 基于先验统计模型的非侵入负荷辨识算法

      2024, 43(1):165-173,211. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.018

      摘要 (278) PDF 1.96 M (3773) HTML (674) XML 收藏

      摘要:针对传统非侵入负荷辨识技术中电热细分能力不足的问题,文中提出了一种基于先验知识与统计学习模型的居民非侵入式负荷辨识算法。文中对洗衣机辅热、电水壶、电饭锅、电热水器等设备进行了电热细分研究,通过设备运行关联算法实现了辅热设备的细分,并在用户有限反馈信息和专家标注的基础上,实现了非辅热设备分类的模型训练。实验结果表明,文中所提技术框架在事件检测负荷辨识算法的基础上实现了电热设备的细分,且在运行状态分解的F1分数指标中取得了0.9以上的优异效果。

    • >高电压技术
    • 高压电缆缓冲层烧蚀缺陷超声检测实验

      2024, 43(1):174-180. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.019

      摘要 (179) PDF 2.84 M (3478) HTML (371) XML 收藏

      摘要:高压电缆缓冲层烧蚀故障是近年来频发的电缆故障类型,而目前的烧蚀缺陷检测手段难以满足存量电缆的检测需求。为此,文中首次研究基于铝护套内表面粗糙度的高压电缆缓冲层烧蚀缺陷的超声检测方法。首先,开展潮湿条件下的缓冲层烧蚀模拟实验,并对烧蚀后的铝片进行激光共聚焦显微镜测试以及电化学阻抗谱分析,发现随着烧蚀时间的增加,铝片的表面粗糙度逐渐增大,同时铝片表面的腐蚀程度逐渐加深,对应的缓冲层烧蚀缺陷逐渐加重,表明铝片的表面粗糙度与潮湿条件下缓冲层的烧蚀程度存在关联。其次,对烧蚀后的铝片开展超声检测实验,并通过相邻超声回波信号的幅值比推算出铝片腐蚀面的粗糙度,与实验测得的粗糙度具有相同的变化趋势。文中结果表明超声检测可用于检测缓冲层烧蚀缺陷的严重程度,为高压电缆缓冲层烧蚀缺陷超声检测方法的应用奠定了研究基础。

    • 油纸绝缘缺陷局放UHF抗干扰定位及优化布置方法

      2024, 43(1):181-191. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.020

      摘要 (170) PDF 2.51 M (3521) HTML (377) XML 收藏

      摘要:特高频(ultra high frequency,UHF)局放检测是变压器油纸绝缘缺陷定位的常用方法,实际应用过程中局放定位准确性易受噪声和传感器布置方式影响。为保证变压器油纸绝缘缺陷局放定位检测有效性,文中首先建立油纸绝缘缺陷UHF局放定位检测平台,在常规K-means方法的基础上,提出基于修正聚类分界的变压器油纸绝缘缺陷局放抗干扰定位方法,有效降低了定位误差。然后针对样本聚类分界混叠问题,选择最优修正系数L为1.1时,UHF局放定位误差可减小至0.1 m内,验证了文中方法的有效性。最后分析不同传感器布置方式的定位误差变化规律,提出变压器油纸绝缘缺陷检测用UHF传感器优化布置方案,可为变压器局放在线监测传感器布置及定位提供参考。

    • 基于油中溶解气体特征量筛选的变压器故障诊断方法

      2024, 43(1):192-200. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.021

      摘要 (228) PDF 1.94 M (3546) HTML (349) XML 收藏

      摘要:油中溶解气体分析对变压器故障预警及诊断具有重要意义。针对油中溶解气体特征量种类众多、故障关联特征分析不足等问题,文中以油浸式变压器为研究对象,提出了基于油中溶解气体特征量筛选的变压器故障诊断方法。首先,对油中溶解气体的原始特征量进行特征衍生,通过随机森林(random forest,RF)计算特征量对故障诊断的重要度,筛选得到最佳特征组合。其次,采用树结构概率密度估计(tree-structured parzen estimator,TPE)实现RF模型的参数寻优,并形成TPE-RF诊断模型。同时,结合多种评价指标,证明所提方法能够对变压器作出准确的故障诊断。最后,提出TreeSAHP模型分析特征量对各故障的重要度,优选出各故障关联的主要特征量,并根据变压器运行案例,探讨了该方法在电力行业现场应用中的适用性,验证了该方法的有效性。

    • >电机与电器
    • 并联双线圈式直流接触器电磁机构合闸动作特性

      2024, 43(1):201-211. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.022

      摘要 (302) PDF 7.26 M (3456) HTML (565) XML 收藏

      摘要:直流接触器是新能源系统以及电动汽车中配置最为广泛的开关电器之一。而直流接触器的动态特性是衡量直流接触器性能的重要指标之一。文中以并联双线圈式直流接触器为研究对象,建立了直流接触器电磁机构的动力学模型,利用基于Adams与Maxwell软件的联合仿真研究方法对直流接触器的电磁机构进行合闸过程的仿真分析,研究结果表明,机构合闸动作的仿真合闸时间与试验合闸时间相吻合,验证了该仿真方法的正确性。同时研究了弹簧参数和线圈参数等因素对机构合闸运动特性的影响,发现在一定范围内弹簧预压力变化对合闸时间影响不大,线圈安匝数增大会导致合闸时间变小,线圈内阻增大会导致合闸时间变大且动触头弹跳更剧烈。文中的仿真方法与结果能为直流接触器电磁机构的改进设计与优化提供一定参考。

    • 基于多特征量的GIS触头温度预测方法

      2024, 43(1):212-219. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.023

      摘要 (309) PDF 3.41 M (3497) HTML (357) XML 收藏

      摘要:为防止因气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)触头温升造成的事故,有必要对GIS触头温度进行监测与预测。针对触头温度不易直接测量以及其温度易受运行工况与外界因素影响的问题,文中提出了一种基于多特征量的GIS触头温度预测方法。文中通过建立三维仿真模型,分析了在不同接触电阻值、负荷电流、环境温度、风速、SF6压强、太阳辐射强度下GIS的温度分布规律,结合热路理论定性验证了仿真模型的可靠性。通过分析可知,GIS触头温度预测的关键因素为外壳温升、负荷电流、风速、SF6压强、太阳辐射强度,而环境温度影响可忽略,采取反向传播(back propagation,BP)神经网络用以上多特征量预测触头温升,将得到的预测值与建模方法的计算结果进行对比,误差为-0.7~0.68 ℃。该预测方法综合考虑多种影响因素对GIS温度场的影响,为基于外置传感器的GIS触头温度预测提供参考。

    • 基于机-热-电多参量信号特征的GIS隔离开关状态评估方法

      2024, 43(1):220-228. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.024

      摘要 (192) PDF 2.28 M (3510) HTML (546) XML 收藏

      摘要:气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)设备中的隔离开关故障往往是机械、热、电气多物理量综合作用的结果,从微小缺陷发展至严重故障的过程中,会产生异常振动、温度、局部放电多种参量信号,同时测量并分析GIS隔离开关的多参量信息对于准确获取其运行状态具有重要意义。文中通过在实体220 kV GIS实验平台上模拟隔离开关最为常见的接触不良缺陷,研究不同接触状态时振动信号、温度变化和局部放电信号的演化规律,获得其与设备状态之间的对应关系,结合健康指数理论和改进层次分析法,提出基于多参量特征的GIS隔离开关综合评估方法。使用该方法开展现场测试,其检查结果与多参量综合评估方法的的分析结果相吻合。文中的研究为GIS隔离开关状态的带电检测提供了一种可行性较高的多参量融合分析新方法。

    • >技术探讨
    • 基于相关性分析和生成对抗网络的电网缺失数据填补方法

      2024, 43(1):229-237. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.025

      摘要 (229) PDF 1.50 M (3420) HTML (503) XML 收藏

      摘要:城市电网新型电力系统中多元资源增多,数据采集难度加大,导致数据随机缺失率升高,难以满足精细化分析决策需求。为解决新型电力系统中配网量测数据在采集与传输过程中频发的缺失问题,文中提出一种基于波动互相关分析(fluctuation cross-correlation analysis,FCCA)算法和生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)的电网缺失数据填补方法。首先,融合FCCA算法提出强相关性电网数据多维特征提取方法;其次,基于核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)对多维特征数据集进行降维处理;最后,设计改进型GAN结构,融合电网数据多维特征对低维向量进行重构,实现缺失数据填补。算例采用真实电网数据进行算法验证,并在某城市电网试运行。结果表明,所提方法比传统数据填补方法具有更高填补精度。因此,在新型电力系统中量测数据连续缺失和缺失量较大的情况下,融合强相关性特征进行数据填补,对提升量测数据的完整性和可用性有明显优势。

    • 新型同步调相机转子匝间短路故障定位方法

      2024, 43(1):238-245. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.026

      摘要 (85) PDF 3.41 M (3486) HTML (358) XML 收藏

      摘要:转子绕组匝间短路故障是新型同步调相机的一种典型故障,对调相机长期运行和电网稳定都有严重影响。为保障新型同步调相机高可靠稳定运行,文中提出一种转子绕组匝间短路故障在线诊断与定位的方法。从故障导致的气隙磁场磁动势畸变出发,推导出定子同相两支路将出现偶次谐波环流现象,并通过对支路环流进行傅里叶分解,提取谐波中的明显特征量。对该特征量进行分析,得出其大小仅与故障所在转子上的空间位置有关,而与故障匝数无关的结论,最后通过查表的方式来实现故障诊断与定位。文中基于已规模投入使用的TTS-300-2型同步调相机开发有限元软件的仿真模型,并搭建基于新型调相机的模拟机实验平台进行实验。仿真与实验结果验证了利用支路环流谐波进行转子匝间短路故障定位的有效性。

    • 光热与光伏发电综合对比

      2024, 43(1):246-253. DOI: 10.12158/j.2096-3203.2024.01.027

      摘要 (193) PDF 3.27 M (3503) HTML (437) XML 收藏

      摘要:光伏发电和光热发电是太阳能发电的2种典型形式。光伏开发成本相对较低,但为保证系统安全稳定运行,须配置一定比例储能和分布式调相机,造成发电成本提升,而光热自带储热和出力友好性,因此目前对于光伏与光热的发展技术路线仍存在较大争议。文中以青海海西地区为例,基于同一时空太阳能辐照资源和出力特性,比较光伏+储能与光热的电力保障能力;然后从电网安全稳定支撑能力角度对光伏+储能+调相机与光热进行比较;最后基于光热和光伏成本下降趋势预测进行二者的经济性对比。研究结果表明,若将光热和光伏放到技术对等层面,则光热由于同时具备储热和常规发电机功能,能够为系统提供短路容量、无功补偿和转动惯量支撑,在成本下降后经济性与光伏+储能+调相机基本相当,甚至更优。

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