柔性低频输电系统的故障分量特征及保护适用性分析

柔性低频输电系统由于运行频率的改变以及柔性低频换流站的控制机理,其故障特征以及对保护原理的影响较为复杂。为了分析故障分量保护原理在柔性低频输电系统中的适用性问题,基于柔性低频换流站的控制架构,建立了以故障限流为故障控制策略的双端型低频输电模型。计及该系统线路发生三相故障的控制特性,分析了不同情况下的低频故障分量阻抗特性,并推导出低频等值阻抗的量化计算式,进而从理论上分析其对传统故障分量保护元件的影响机理。最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了双端低频输电测试模型对理论分析进行仿真验证。研究结果表明:柔性低频输电系统在一定故障条件下可造成故障分量保护范围缩小,甚至使得保护元件完全失效,研究结果对于低频系统继电保护研究的开展具有一定的参考作用。

侨校境外生班钢结构基本原理课程思政建设与探讨

近年来,将思想政治教育融入专业课程教学成为各大高校的共识。教师在传授专业知识的同时也要加强对学生思想品德的培养。华侨大学作为一所传统侨校,更要注重在专业课堂教学中做好境外生的思想政治工作,不仅要让学生更好地适应专业学习和独立生活,而且要让学生正确地认识中国的文化背景与发展现状。以钢结构基本原理课程为例,多维度分析课程定位、课堂教学以及毕业要求,明晰课程思政育人目标。钢结构基本原理课程与工程实践联系紧密,在课程思政设计时,应注重搜集钢结构相关工程项目、行业翘楚与中国传统文化等案例,从中挖掘具有思政内涵的教学元素,深度融合教学设计与思政育人。此外,从课前预习辅导、课中理论教学和课后实践教学三个环节,探析课程思政融入专业基础课程教学的路径,落实课程思政目标,增强学生的文化认同感和民族自豪感。

基于复域暂态解析的柔性直流输电线路单端故障测距方法

输电线路的精确故障测距能降低巡线的难度、缩短修复时间,提升柔性直流输电线路单端故障测距方法的精度具有重要意义。文中基于故障时域暂态波形相似度特征模型,以柔性直流输电系统复域故障暂态解析计算模型作为特征拟合工具,通过故障录波与解析结果的波形相似性评价特征拟合程度,将故障测距问题转化为余弦相似度、平均绝对差两个评估指标的优化问题进行求解;提出了基于复域暂态解析拟合的柔性直流输电线路故障测距方法。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提故障测距方法的有效性。所提方法耐受过渡电阻能力强,无须依赖大量仿真与训练来提高测距精度。

基于随机响应面法的配电网故障恢复全时段不确定性优化方法

配电网故障恢复是电网安全经济运行的重要保障,为消除故障恢复过程中分布式电源不确定性对电网运行的风险,该文计及全时段不确定性影响,基于随机响应面法构建配电网故障恢复的混合整数二阶锥规划随机优化模型;为准确评估储能系统的运行风险,对各时段储能荷电状态的随机性进行概率等价处理,并基于Hermite混沌多项式的特征系数构建配电网安全运行的机会约束凸函数,确保解的全局唯一性;为降低优化模型的复杂度,在保证随机过程拟合精度的前提下,提出简化的随机潮流约束,以减少二阶锥松弛约束的使用。最后,通过蒙特卡洛仿真发现,所提随机优化模型能准确描述随机响应的概率特征,在满足安全运行的机会约束下,可最大化减少停电损失。

基于改进自适应多种群遗传算法的结构-控制系统一体化优化

提出一种改进的自适应多种群遗传算法,以更好地解决建筑结构-主动控制系统一体化优化问题,即同时对被控结构参数、控制算法参数、主动作动器布置位置进行优化。该遗传算法对编码方法、初始种群生成、选择策略、交叉概率和变异概率的自适应调整、多种群协同进化中移民策略等进行改进。研究结果表明:改进的自适应多种群遗传算法和改进的基本遗传算法优化结果总体一致,表明前者分析结果是正确的,并且具有较高的精度;改进的自适应多种群遗传算法和改进的基本遗传算法首次得到优化分析最优解的平均进化代数分别为320与730,表明前者比后者收敛速度更快;改进的自适应多种群遗传算法每次能达到或接近最优解,可有效克服基本遗传算法优化结果随机性较强的缺点;经改进的自适应多种群遗传算法优化的主动控制系统取得明显减振效果,E1 Centro波输入时,主动控制结构层间位移角峰值和绝对加速度峰值较无控时分别平均减小54.5%与46.7%。算例结果表明了改进的自适应多种群遗传算法的有效性,实现了对建筑结构-主动控制系统的一体化优化。

基于改进遗传算法的磁流变阻尼半主动控制系统整体优化

为解决磁流变阻尼半主动控制系统中控制算法参数、阻尼器参数与布置位置优化问题,提出一种改进的自适应小生境遗传算法.该遗传算法在选择策略、交叉和变异操作、交叉概率和变异概率的自适应调整等方面作了改进,并同时采用预选择机制和共享机制这两种小生境技术.算例分析结果表明:改进的自适应小生境遗传算法和改进的基本遗传算法优化结果总体一致,表明前者分析结果是正确的;前者首次得到最优解耗费的机时比后者平均少32.7%,可见前者比后者收敛速度更快;30次优化分析结果表明,前者比后者稳定性更强;经前者优化的磁流变阻尼半主动控制系统取得良好减振效果,El Centro波、集集波、人工波输入时,半主动控制结构层间位移角和绝对加速度的最大值较无控时分别平均减小64.1%、54.7%、55.9%.算例表明了改进的自适应小生境遗传算法的有效性,实现了对磁流变阻尼半主动控制系统的整体优化.

预应力张弦梁钢支撑系统力学性能分析

为明晰预应力张弦梁钢支撑系统的力学性能,应用MIDAS/GTS有限元分析软件对预应力张弦梁钢支撑系统及周围土体进行三维模型仿真模拟;获得围护结构位移、基坑变形、预应力张弦梁钢支撑系统变形特性和内力变化规律,并与施工现场的监测数据进行对比分析。研究表明,基坑位移的数值仿真结果与现场监测数据基本吻合。在不同工况下,围护结构的垂直位移沿着垂直范围变化较小,靠近基坑角隅部分受到两个方向的约束作用,围护结构位移较大的区域集中在基坑长边中部区域。随着开挖深度增加,基坑附近沉降分布表现为抛物线形,沉降最大值发生在基坑长边,且距离基坑长边越远沉降值越小。预应力张弦梁钢支撑系统受力均匀,布置合理,钢对撑与钢角撑能够较好的承受水平土压力,张弦梁结构可以提升围护结构,保证基坑工程的安全。

基于差动电流与分布电容电流比值的直流线路纵联保护方案

分布电容电流会对直流线路纵联保护性能造成影响。文中以三端混合高压直流输电线路为对象,讨论分析了差动电流与分布电容电流比值的故障特征。由于差动电流和分布电容电流都会随着过渡电阻的增大而减小,采用差动电流与分布电容电流的比值作为判据,可以削弱过渡电阻对判据的影响,提高保护的灵敏性。基于此,提出了一种基于差动电流与分布电容电流比值的纵联保护方法。基于PSCAD/EMTDC的仿真验证表明,所提保护判据整定简单且天然具有故障选极功能,能可靠识别区内外故障,耐过渡电阻能力强且具有较高的灵敏性和可靠性。

基于暂态零序导纳值的谐振接地系统单相接地故障选线方法

谐振接地系统削弱了故障线路和非故障线路的零序特征差异,为此提出了一种基于暂态零序导纳值的谐振接地系统选线方法。首先从理论上推导了单相接地故障下故障线路和非故障线路的暂态零序导纳公式,比较了两者的特征差异。在此基础上,构建了基于暂态零序导纳最大均值指标的单相接地故障选线方法。最后,基于PSCAD/EMTDC软件对所提方法的性能进行了全面的验证和测试。结果表明,所提方法具有耐受过渡电阻能力强的优势。仅需计算故障后半个工频周期内的暂态零序导纳,计算量小、速度快、易于实现。同时,在噪声干扰、电流互感器反接、网络拓扑结构变化、线路参数变化、采样频率变化等干扰因素下仍有较高的选线准确度。

基于行波解析分析的柔性直流输电线路故障智能检测方法

故障数据匮乏是制约数据驱动故障检测方法应用的重要原因,为解决这一问题,提出一种基于行波解析分析的柔直输电线路故障智能检测方法。根据行波表达式生成训练样本,有效表达区内、外故障行波具有的主要特征。通过构造多层感知器(multi-layer perception,MLP)模型建立该行波特征与故障位置之间的映射关系,进而输出故障检测结果。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建双端柔直系统模型,生成仿真样本,对训练后的智能检测模型进行测试。结果表明:该方法不依赖于大量历史故障数据,基于行波解析表达式这一继电保护领域知识提取行波特征,即可准确识别直流线路的区内外故障,并且具有较强的耐受过渡电阻能力,为解决传统模型受制于历史故障数据问题提供了一种可行思路。

基于全局-局部图嵌入的轴承故障诊断

传统基于图的故障诊断框架通常是利用高维数据某种结构关系构造相似图以揭示样本间的几何结构,造成数据其他结构信息丢失,无法准确提取出表征轴承运行状态的低维特征。提出了一种新的基于图的无监督特征提取方法,该方法在构造图的过程中同时考虑了高维数据的全局和局部结构,称为全局–局部图嵌入,该方法首先利用数据的全局结构信息构造一个无向图。然后,通过构造局部结构信息赋予无向图中边相应的权重,得到一个全局–局部图联合表示凸优化问题,并根据得到权重评估样本间的相似性。最后,通过在低维空间中保持样本间的相似性不变计算低维嵌入结果。相较于单一的图结构表示法,构造的全局–局部联合图充分利用了高维数据固有的全局和局部结构信息。此外,通过保持样本间的相似性能有效提取出高维轴承数据的本质特征,实验结果表明,提出的基于全局–局部图嵌入的特征提取方法较现有的方法具有明显优势。

兼顾电缆线路效率和可靠性的载流量动态阈值研究

针对当前配电网电缆为了运行可靠性,多采用较低载流量的固定阈值方法,电缆利用率低的问题,本文提出了一种载流量动态阈值的方法。该方法从理论上研究电缆线路载流量与导体温度的关系,通过实际运行的电缆工程的实测数据量化电缆载流量与导体温度的函数关系,并测定电缆线路的基准阈值,以此实现线路的阈值动态化计算。算法应用于智能电缆测控系统的动态阈值监测功能模块,线路所得实际运行数据验证了本方法的有效性。

配电网故障恢复重构算法研究

首先给出了一个综合考虑开关操作次数最少和网损最小的故障恢复重构的混合整数规划模型。 Tabu搜索技术是一种高效的启发式搜索技术 ,适合于解决整数规划和混合整数规划问题。文中将 Tabu搜索技术应用于所建立的故障恢复模型 ,并较详细地介绍了其求解过程。最后运用算例验证了 Tabu搜索法能有效地求解所给出的故障恢复问题。

外露型钢锚箱组合索塔锚固区水平传力机理

为揭示外露型钢锚箱组合索塔锚固区水平传力机理,基于弹性介质层法推导钢锚箱壁板-混凝土塔壁结合面滑移的理论计算式,进而得到连接件剪力流、钢与混凝土构件轴力的计算方法。通过平截面假定、理论计算式与锚固区节段模型试验结果的比较,验证理论计算式合理性并进行参数化影响分析。研究结果表明:顺桥向预应力和水平索力同时作用时,钢混结合面最大相对滑移0.055 mm,焊钉连接件最大剪力15.99 kN,钢锚箱侧壁板受拉应力6.55 MPa,混凝土塔壁受压应力−1.07 MPa;钢锚箱侧壁板、混凝土塔壁承担顺桥向预应力的比例为10%和90%,水平索力的比例为26%和74%;锚固区水平传力机理受钢锚箱侧壁板厚度、混凝土塔壁厚度、结合面传力长度、连接件抗剪刚度与顺桥向预应力作用的影响很大。

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析 (一)直流系统等值工频变化量阻抗模型

直流馈入将造成交流电网工频变化量方向保护动作特性发生变化。结合交直流互联电网相互作用机理,针对工频变化量方向保护原理的分析特点,建立了适用于工频变化量方向保护动作特性分析的直流系统等值工频变化量阻抗模型,并在不同短路容量及故障条件下,对其特性进行了理论分析。基于PSCAD/EMTDC对各种直流换相失败进行仿真,验证了所建模型的有效性和准确性。该模型为进一步分析直流馈入下的工频变化量方向保护动作特性提供了依据。

输电线路感应雷击暂态特征分析及其识别方法

该文对架空输电线路感应雷电冲击所产生的暂态过程进行了详细的分析,并由此引出其对基于暂态量保护所造成的影响;对输电线路感应雷击与短路故障的不同暂态特征进行了深入的分析和比较;在此基础上,给出了一个识别输电线路感应雷击暂态量的方法,该方法利用暂态量的线模和零模信息构成判据,能够有效地区分感应雷击暂态量和故障暂态量。大量的 EMTP 仿真计算结果表明,所提出的判据是正确、有效的,能作为附加判据用以提高基于暂态量保护的抗干扰能力。

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析(三)非故障线路的方向保护

基于各种换相失败情况下的直流系统等值工频变化量阻抗特性,对非故障线路的工频变化量方向元件动作特性进行了理论研究,分析了直流换相失败暂态过程造成非故障线路方向元件所感受到的暂态功率方向突变的问题;在此基础上结合方向纵联保护不同的动作逻辑,对直流换相失败暂态过程引起非故障线路方向纵联保护误动情况进行了分析;基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了理论分析的正确性。

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析(二)故障线路的方向保护

基于不同换相失败情况下的直流系统等值工频变化量阻抗特性,结合工频变化量方向保护原理,分析了不同输电线路故障时,直流换相失败对故障线路工频变化量方向元件产生影响的机理,并对各种情况下导致故障线路工频变化量方向纵联保护拒动的条件进行了深入分析。基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了理论分析的正确性。

小电阻接地系统高灵敏性零序电流保护

对小电阻接地系统的零序电压、电流关系进行分析,发现发生高阻接地故障时母线零序电压与故障线路零序电流存在比例关系,则零序电压可间接反映过渡电阻的大小,由此提出一种基于零序电压幅值修正的高灵敏性零序电流保护方案。该方案结合现有的零序电流保护原理,通过引入零序电压信息对零序电流测量值进行修正,各线路修正后的零序电流测量值与故障线路首端发生金属性接地故障时的情况相似,保护动作整定值与现有的阶段式零序电流保护相同,从而大幅提高保护在高阻接地故障时的灵敏性。结合工程实际因素,讨论了各参数的整定原则。基于PSCAD/EMTDC的仿真和基于RTDS的装置测试验证了所提保护方案的有效性,其可将保护耐受过渡电阻能力提高到1 000Ω左右。

电力变压器励磁涌流判别的自适应小波神经网络方法

励磁涌流识别一直是电力变压器差动保护中比较关注的问题。文中提出了一种基于自适应小波神经网络实现变压器励磁涌流判别的新方法。结合励磁涌流和内部故障电流的特点,构建了一个四层的自适应小波神经网络模型,并对其具体的实现方法进行了详细的分析;利用ATP-EMTP 程序进行仿真计算生成训练样本和测试样本,对所构建的网络进行了训练和测试,结果表明自适应小波神经网络能准确、可靠地识别出变压器的励磁涌流状态。