基于数据驱动的分布式光伏发电功率预测方法研究进展

从综述的角度,以分布式光伏系统为对象,分析了功率预测技术的发展情况、存在的难点以及主要影响因素,梳理了应用数据驱动方法实现功率准确预测的技术路线。再以空间相关性、历史出力功率以及气象等影响因素为切入点,梳理了光伏系统数据驱动的功率预测研究现状,分析其相应的数据增强、时空图信息以及特征融合的手段,讨论了技术的优缺点。最后给出了功率预测数据驱动方法研究方向和发展建议。

基于零序信号全波形识别的小电流接地系统故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,故障电流微弱,暂态特征复杂,导致现有选线方法正确率偏低,可靠性较差。该文提出了一种基于零序信号全波形识别的选线方法。首先,介绍了基于故障信号全波形识别的通用方法,指出从波形的角度认识并识别信号,可以充分利用信号的全部故障信息;其次,选取母线电压和所有馈线电流波形作为待识别信号,并根据电流波形分布特征自适应捕捉信号中特征差异最明显的波形进行故障识别,提出了基于故障信号全波形识别的选线方法;然后,利用改进后的全卷积神经网络来识别不同信号波形,并基于Dice系数对识别出的故障信号波形进行可信赖性评价。最后,PSCAD仿真和真型实验测试结果表明该方法具有很高的选线正确率和可靠性。

基于励磁电感参数识别的快速变压器保护

为进一步提高电力变压器保护的性能,提出一种基于励磁电感参数识别的变压器快速主保护方案。通过分析T型等效电路中励磁电感在变压器正常运行、铁芯饱和以及内部故障时的特点,构建了基于励磁电感数值大小和波动性的变压器保护判据。研究表明:时域参数识别方法计算得到的励磁电感,在正常运行和外部故障时其数值较大;在内部故障时,由于故障电流为差动电流的一部分,励磁电感的计算数值较小;在铁芯饱和时数值在较大值和较小值之间波动。由于保护判据中考虑了铁芯饱和对励磁电感数值的影响,因此该保护方案能够快速灵敏地识别变压器故障,且不受励磁涌流的影响,具有良好的性能。动模试验验证了该保护方案的有效性,试验结果表明,该方案能够可靠地识别变变压器内部故障。

直流配电技术成熟度分析及发展趋势预测

针对当前直流配电技术发展路径不明晰的问题,提出了直流配电技术发展阶段评估和成熟度预测方法以探究其发展趋势。首先,构建基于技术成熟度曲线的技术成熟度评估模型,通过调研文献将其按内容分为规划设计、运行控制与保护、关键设备3类,并进行文献检索以获取成熟度预测数据基础;接着,对未来直流配电技术的成熟度阶段和整体发展趋势进行分析预测,给出技术、热度双重作用下的直流配电成熟度预测结果;最后,通过设计拟合优度指标和交叉验证方法,验证了所提模型的准确性。研究结果表明:文献、专利等成果的数量可以反映技术发展趋势,直流配电技术科学研究热潮将在2030—2040年达到顶峰,并在2060年前后实现稳定发展,这与我国“双碳”目标实现的时间节点有效对应。

利用数据融合技术提升输电线路故障定位精度的新方法

输电线路故障的快速准确定位对于电力系统的安全运行具有重要的意义。目前,不同的故障定位原理被广泛地应用于电力系统的变电站中,由于其在故障后所给出的故障位置并不一致,运维检修人员对相互冲突的测距结果无所适从,影响了故障的快速恢复。该文利用输电线路两端变电站中距离继电器的测距结果,基于多源数据融合技术,提出一种提升输电线路故障定位精度的新方法,该方法利用线路两端距离继电器的测距结果和故障录波装置中的电气量数据,采用加权系数的数据融合方法,通过解析求解,对两端距离继电器的测距结果进行数据融合来获得一个精度更高的定位结果。电磁暂态仿真和现场录波数据验证了所提出方法的有效性,结果表明,该方法能够基于变电站现有信息提高故障定位精度,无需额外的设备投资,无需数据同步,不受过渡电阻、负荷电流和故障初始角度的影响,具有良好的经济性和实用性。

基于双塔Transformer的电力系统暂态稳定评估

基于数据驱动的方法在电力系统暂态稳定评估的效率和精度提升上已经取得了一些研究成果。然而电力系统暂态过程中涉及多维度时序特征的变化,常规算法对特征的提取能力不足且缺乏可解释性,难以反映系统暂态过程中的动态行为。因此,构建了一个具有双塔结构的Transformer模型,以Transformer编码器作为特征提取器,考虑同一时刻不同维度的特征以及每一维度特征在不同时间步对系统暂态稳定的影响,并将其分别作为双塔结构Transformer模型的输入,训练和学习各特征通道和时间步对系统暂态稳定性的影响。通过融合机制,建立了由系统特征到系统稳定性的端到端的映射模型,实现了暂态稳定高精度的评估,并通过注意力热图可视化解释模型的决策过程。最后,在IEEE-39节点系统验证了所提方法的有效性。

基于频域模型识别的串补线路保护方案

为解决目前带串补线路的距离保护可靠性和灵敏性不足的问题,提出一种基于频域模型识别的带串补线路的距离保护方案。利用最小二乘矩阵束方法,准确获取电力系统故障暂态过程中各频点的电压电流相量,通过列写基于分布参数的输电线路端口电压方程,构建串补输电线路全频带模型误差函数。利用全频带误差模型和工频量故障定位结果,识别故障点相对于串补电容的位置,若故障位于串补电容前,则直接驱动断路器跳闸;若故障位于串补电容后,则根据传统的电平检测逻辑动作。该方法仅利用单端量电气量,不受串补电容器和金属氧化物限压器(metal oxide varistor,MOV)(或称限压电阻)的影响,提高了串补输电线路单端量保护的性能。仿真结果验证了该方法的有效性和实用性。

稍不均匀电场下硫化亚铜对油纸绝缘局部放电影响机制

变压器油中的腐蚀性硫与铜绕组反应产生的硫化亚铜(Cu_(2)S)与电力变压器局部放电现象密切相关。研究了Cu_(2)S沉积条件下油纸绝缘局部放电的发展过程及其影响规律。将油中流体动力学漂移扩散模型和纸中的双极型载荷子传输模型结合应用于柱板电极几何模型下,获得了稍不均匀电场环境中Cu_(2)S沉积下的油纸绝缘局部放电过程云图。随着施加电压升高,柱电极附近的油分子最先电离产生正离子和电子,随后沉积附近的油分子开始电离。Cu_(2)S沉积厚度增加会导致油隙中的电场强度增加,加剧放电现象,产生较高的局部电荷密度,Cu_(2)S沉积宽度增加利于电荷的扩散。研究揭示了稍不均匀电场下Cu_(2)S沉积引发局部放电的物理机制和作用规律,为进一步提出Cu_(2)S沉积放电的抑制技术提供理论参考。

不受电容式电压互感器暂态特性影响的距离保护

受电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)暂态特性的影响,高压输电线路距离保护易发生暂态超越而误动,影响电力系统的安全稳定运行。提出了一种不受CVT暂态特性影响的距离保护新原理。该原理以CVT能够正确传变工频量为基础,通过基于矩阵束的准确工频量提取方法计算保护安装处电压电流的工频量,利用贝瑞龙模型计算长距离输电线路整定点处的电压和电流,最终以整定点为观测点,通过传统的距离保护算法与方向元件配合确定故障点的位置,该原理不受CVT暂态特性的影响,同时考虑了长距离输电线路分布参数效应对距离保护的影响,具有较好的性能,仿真结果验证了所提算法的有效性。

变压器励磁涌流负序二次谐波特征及机理

空载合闸产生的励磁涌流是导致变压器差动保护不正确动作的主要因素,同时也会造成电网中谐波、电压暂降等电能质量问题。交直流混联电网中,换流器的谐波耦合特性使得交流电网中的谐波会引起直流保护的误动作,导致直流闭锁,威胁电网安全运行。文中基于变压器铁芯近似磁化特性曲线,推导了励磁涌流及其中二次谐波分量的解析表达式,分析了合闸参数对负序二次谐波分量的影响,指出由于断路器开断引起的三相平衡性剩磁不会造成励磁涌流中二次谐波以负序为主的现象,只有三相非平衡性剩磁才可能引起励磁涌流中的二次谐波呈现明显的负序特征。PSCAD仿真验证了分析及结论的正确性,为解决工程实际问题提供了理论依据。

交直流混联电网自适应交流过电压保护方案的研究

针对目前交直流混联电网交流过电压保护与直流系统控制保护策略之间缺乏有效配合的问题,以直流系统发生单极闭锁导致功率骤降为例,考虑交流滤波器的动作策略,分析了单极闭锁后交流侧无功功率、有功功率的变化特征,提出一种交直流混联系统自适应交流过电压保护新方案。该方案在直流系统单极闭锁等功率骤降情况下,综合考虑一次设备的耐压水平,在不改变原有交流保护动作特性的基础上,能够自适应调整过电压保护的时间定值,躲过交流滤波器组的切除时间,避免由于过电压保护误动带来的负荷损失;而当交流系统扰动引起过电压时,过电压保护能够按照原有的动作逻辑正确动作,保证设备安全。仿真结果表明,该方案加强了交流系统和直流系统继电保护之间的配合,对保证交直流系统稳定运行具有重要的意义。

行波法在电气化铁道牵引网故障测距中应用的可行性研究

根据电气化铁道牵引网的各种供电方式 ,在具体分析的基础上 ,讨论了行波法在电气化铁道牵引网故障测距中应用的可行性 ,并对一些需要考虑的问题作了初步的探讨。

考虑频变参数补偿算法的长线距离保护

特高压长距离输电线路的测量阻抗与故障距离不成正比,并且故障暂态过程中谐波丰富,只有计及频变参数的影响,长输电线路距离保护才能够正确地反映故障点位置。为此,根据传输线路方程,在分布参数模型的基础上构造补偿矩阵,利用有限脉冲响应滤波器描述线路频变参数特性。实际应用中,新的距离保护原理由保护安装处的测量电压和电流,利用长距离传输线路精确数学模型计算整定点处的电压和电流,并以此为观测点构造距离保护。仿真结果表明,所提出的算法能够在时域里快速、准确地识别故障位置,有效提高了长线距离保护的性能。

一种采用2级反向传播神经网络的输电线路故障测距方法

针对输电线路的故障测距中过渡电阻及电气量测量误差影响测距精度的问题,提出了一种采用2级反向传播(BP)神经网络的输电线路故障测距方法。通过分析双端电气量随过渡电阻的变化情况,确定了双端电气量变化规律的区域特性,提出了基于过渡电阻分区后在不同区域分别进行精确定位的研究思路。利用第1级网络对双端电气量进行数据融合,将故障场景分为低阻故障和高阻故障,再利用第2级网络中的低阻故障测距网络和高阻故障测距网络分别对低阻故障和高阻故障的双端电气量进行数据融合,计算出精确的故障位置。对训练方法进行改进,在测量电气量中加入高斯白噪声信号来模拟含互感器误差的样本,将无误差样本和含误差样本组成的重复样本对作为训练样本,使训练后的BP神经网络对随机测量误差具备一定的适应能力。电磁暂态仿真结果表明:所提方法不受过渡电阻影响,在高阻故障情况下测距结果的最大误差仍然低于1%,且对随机误差具有较好的适应性,在输入电气量存在一定测量误差的情况下测距结果的最大误差低于2.5%,具有良好的应用前景。

考虑天然气传输特性的气电耦合系统的联合运行与紧急过负荷控制研究

天然气网络与电力系统的耦合关系日益紧密。该文首先对2个系统进行分析,采用精确的数学模型对其中的关键部件进行建模,对非关键部件进行必要简化,在建模过程中计及天然气网络的节点压力、气井出力、管道传输等约束条件。基于IEEE24节点电力系统网络和比利时20节点天然气网络进行气电耦合联合运行仿真,得到考虑天然气传输特性的气电联合运行的一个经济性最优方案。在此基础上,研究电力系统发生线路过负荷时,利用燃气轮机启动快、爬坡率高的特点,快速调整燃气轮机出力,从而消除线路的过负荷,并且保障用户用电不受影响。在气电耦合模型基础上,从快速性和经济性两方面对优化方案进行比较,得出:燃料量不足会影响燃气轮机的爬坡速度,若考虑以最快速度解决线路过负荷问题,必须牺牲一定的经济性指标。

多端直流系统直流故障保护研究综述

对国内外多端直流系统的故障保护问题进行了综述。首先分析了基于电压源型换流器的多端直流系统故障的过程,研究了故障电流的特征和解析表达式。其次讨论了针对多端直流系统的继电保护原理,对电压/电流保护、纵联保护和行波暂态量保护进行的分析。然后针对多端直流系统的故障隔离问题,从选择性和恢复速度的角度对现有的策略进行了分析。最后,建议应当从加强有针对性的继电保护方案研究、重视故障快速恢复过程中换流器的性能以及关注测量环节对故障保护的影响3个方面展开研究工作,解决多端直流输电系统的故障保护问题。

带并联电抗器输电线路单相自动重合闸永久故障的识别原理研究

提出了一种基于超高压输电线路并联电抗器故障相电流特性的单相自动重合闸永久故障识别方法。输电线路发生单相故障两端跳闸后,并联电抗器故障相电流流经的回路在瞬时性故障和永久性故障下明显不同,因此利用流过并联电抗器故障相的电流与中性点小电抗器的电流的幅值比就能判别瞬时性和永久性故障,有效地解决了现有自适应重合闸判据在带并联电抗器超高压输电线路上应用难的问题。EMTP 仿真结果和试验系统录波数据都证明该识别方法能准确地区分永久和瞬时故障,有很高的可靠性,可直接应用于目前微机保护装置。

交直流混联电网交流系统故障特征分析

与传统交流电网相比,交直流混联电网在故障时会产生许多新的电气特征,从而对交流系统继电保护动作行为产生不利影响。为此,以±500kV宝-德及贵-广Ⅱ直流工程为模型,在大量实时数字仿真系统(RTDS)试验的基础上,从继电保护应用的角度出发,首次系统地分析了交直流混联电网交流系统的故障特征。研究表明,故障信息中的谐波主要表现为低频分量和非整次分量,且其含量基本不随时间而衰减;由于换流器的非线性特性,使得被保护元件背侧系统正、负序阻抗的幅值和相位均不再近似相等;交流系统单一故障通常具有复故障特点,上述特征将影响选相元件、距离元件、方向元件等保护的动作性能。研究成果为适用于交直流混联电网的继电保护研制及应用提供了依据。

基于分布参数模型的直流输电线路故障测距方法

提出了一种新的、非行波原理的高压直流输电(high voltage directcurrent,HVDC)线路单端故障测距方法,该方法建立在分布参数模型基础上,利用单端电压电流量计算沿线电压、电流分布,根据计算得到的沿线电压分布和沿线电流分布求取过渡电阻的阻值,并根据故障点处过渡电阻值的方差最小进行故障定位。该定位方法在时域中进行,所需数据窗短,对采样频率要求不高,计算简单,定位精度高。仿真结果表明,该方法可以实现直流输电线路全线范围内的快速准确的故障定位。

利用滤波器支路电流的高压直流输电线路全线速动保护

为提高直流输电线路单端量保护的可靠性和灵敏度,提出一种利用单端直流滤波器支路电流的输电线路全线速动保护方法。对系统非故障运行时滤波器支路谐振频率电流进行了理论分析和仿真验证;对区内、外故障直流滤波环节阻抗特性及滤波器支路电流进行了研究。分析研究发现,在区内、外故障时滤波器支路特定频点电流差异巨大,并且相对于很小的滤波器支路正常运行电流,故障电流变化明显,易于互感器检测,提高了保护灵敏度及可靠性。利用滤波器支路特定频点电流实现全线速动保护,对采样频率的要求低,易于工程实现。仿真结果表明,该原理能快速、灵敏、可靠地实现区内、外故障判别。