国家重点实验室科研育人创新研究

国家重点实验室是国家科技创新体系的重要组成部分,是国家组织高水平基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀科学家、开展高层次学术交流的重要基地。在“双一流”建设蓬勃发展的背景之下,如何发挥国家重点实验室科研育人的长效作用已成为高校一流人才培养的重要抓手。

计及风电场的发输配电系统可靠性评估

考虑风速时序性和自相关性的特点,建立了风速的自回归移动平均(auto-regressive and moving average,ARMA)模型,并结合常规机组、线路和变压器等状态模型,建立了基于蒙特卡罗仿真方法的风电场可靠性模型,对含风电场的发输电组合系统进行可靠性评估,同时建立了发输电组合系统的多状态机组等值模型,将该等值模型与配电系统相结合,计算了平均停电频率和停电电量损失等配电网可靠性指标,通过分析和比较可靠性指标研究了风电场对配电系统可靠性的影响,结果表明风电机组的接入对提高电力系统可靠性具有一定的作用。

基于近端策略优化算法的新能源电力系统安全约束经济调度方法

针对高比例新能源接入导致电力系统安全约束经济调度难以高效求解的问题,该文提出了一种基于近端策略优化算法的安全约束经济调度方法。首先,建立了新能源电力系统安全约束经济调度模型。在深度强化学习框架下,定义了该模型的马尔科夫奖励过程。设计了近端策略优化算法的奖励函数机制,引导智能体高效生成满足交流潮流以及N-1安全约束的调度计划。然后,设计了调度模型与近端策略优化算法的融合机制,建立了调度训练样本的生成与提取方法以及价值网络和策略网络的训练机制。最后,采用IEEE 30节点和IEEE 118节点2个标准测试系统,验证了本文提出方法的有效性和适应性。

输配电设备发热故障温度指示技术研究综述

输配电设备在运行过程中由于种种原因经常出现不同程度的发热现象,严重影响设备运行可靠性。为了满足电网发展对输配电设备安全稳定运行及智能化检测的要求,对输配电设备发热故障特点进行了介绍,分析了已有温度指示技术的原理、应用情况以及相关研究,包括红外测温技术、热电偶温度传感器、光纤光栅技术、声表面波技术以及文中团队提出的示温变色材料技术。同时对这些温度指示技术的优势及局限性进行了剖析,以便对研究者开发更为完善先进的温度指示技术起到启发作用。

基于深度置信网络的电网安全稳定控制系统故障诊断方法

安全稳定控制系统(安控系统)控制节点多、控制链条长,若因故障导致拒动或者误动,将给电网的运行造成严重危害。安控系统的故障诊断是电力系统安全稳定运行的基础。现有安控系统的故障诊断主要依赖于技术人员依据通信报文辅助判别异常原因,难以对安控系统各个环节故障进行实时诊断。为此,分析了安控系统故障的存在环节和产生原因,提取了安控系统故障特征量;建立了基于深度置信网络的安控系统故障诊断模型,提出了安控系统故障诊断方法;最后选取安控系统运行故障样本,验证了故障诊断方法的正确性。

含DC/DC变换器全钒液流电池储能系统安全充放电策略

为了确保全钒液流电池(VRB)储能系统的安全充放电,提出含DC/DC变换器的VRB储能系统的不同充放电控制模式。在建立VRB等效电路并验证其有效性的基础上,提出内环为VRB侧电感平均电流控制,外环为恒功率、恒压、涓流切换控制的DC/DC变换器双闭环策略,并结合DC/AC网侧变换器维持直流侧电压恒定。以VRB荷电状态及端电压为约束条件,提出对应的三阶段安全充放电控制模式。以含DC/DC变换器的5kW VRB储能系统为例,对不同充放电切换控制下的VRB运行特性进行了仿真,并与传统恒定功率无切换充放电控制进行对比,分析了恒功率充放电模式下的控制策略的动态响应能力。结果表明,提出的含DC/DC变换器的VRB不同充放电切换模式能更好地使VRB工作在安全运行区域,且具有良好的充放电动态响应速度。

新型低压直流供电系统的电气安全性能探讨

新型低压直流供电系统不同于传统的交流供电系统,为明确该系统的电气安全性能,参照IEC的相关标准,给出了直流电击的室颤电流计算公式,制定了直流电的安全阈值曲线,给出了直流安全电压。在此基础上,分析对比了基于整流装置的DC220V、DC311V系统各接地形式的电击防护性能。结果表明,直流电比交流电更具安全性,负极接地的直流TT系统在保障电击防护性能的同时,也满足了可靠性与绝缘监测灵敏性,是未来民用建筑直流供电系统更适宜的接地形式选择。

基于变流器并网的新能源外送系统功率传输能力评估

光伏、风电等清洁能源广泛采用并网变流器接入电网,评估变流器并网新能源外送系统的功率传输能力,对于保证电网正常及紧急运行工况下的清洁能源持续、稳定外送具有重要意义。该文首先分析无功补偿前后变流器并网系统的功率传输特性,掌握变流器并网系统的安全稳定传输边界。接着,对新能源外送通道开展动态热容量评估,挖掘传输通道潜在传输能力以促进清洁能源消纳。然后,统筹考虑保证并网系统及外送通道安全稳定运行的各类型约束,确定新能源最大外送能力。最后,对算例测试系统中的新能源场站开展最大外送能力评估,算例研究表明:配合无功补偿并同时利用设备动态热容量,可以提升新能源外送能力;不同电网连接强度和运行工况下,限制清洁能源外送能力的主导因素不同,需依据主导因素确定外送功率,才能确保电网的安全稳定运行。

考虑新能源爬坡的风光火耦合系统源荷匹配性分析及容量优化配置

风力发电、光伏发电与火力发电经同一点并网形成耦合系统,是我国北方地区发电侧灵活性调节电源与新能源间高效、低碳协同的一种形式.考虑区域新能源爬坡特性,结合源荷匹配分析,发掘和利用其规律,研究风光火耦合系统的容量优化配置方法,为耦合系统规划提供参考.首先,简述耦合系统运行模式和不确定性处理方法;其次,考虑耦合系统风光互补、爬坡事件和关键负荷特性,选取并提出相关指标用于源荷匹配评价;再次,考虑源荷特性、匹配、成本和收益等约束,建立耦合系统容量优化配置模型;最后,基于辽宁地区实际数据进行算例仿真,得到该地区耦合系统风、光的最优安装容量,并分析上述源荷相关因素与容量优化配置结果之间的相互影响,为新能源最优容量配置提供了参考与建议.

基于储能的电力系统安全调控方法

“双碳”目标下新型电力系统面临交直流系统故障耦合传播、频率与电压稳定风险上升等新的安全问题,引入储能参与安全调控的研究已逐渐成为热点。为了更有效地挖掘储能参与安全调控的能力,有必要对储能为电力系统提供安全支撑的场景、理论与技术方法进行梳理总结,并在此基础上探讨后续需要重点关注的问题及研究思路。从储能对电力系统静态安全、动态安全、交直流混联电力系统安全、主动安全技术、辅助服务市场5个方面进行总结,涉及储能与电网可靠性、储能与频率稳定性、储能与电压稳定性、储能与输电堵塞、储能与直流闭锁连锁跳闸防控等方面的研究进展,指出了关注储能备用荷电状态(state of charge,SOC)、储能与其他调控资源之间多时间尺度耦合研究的重要性,以及完善储能参与系统紧急安全调控服务市场机制的必要性,对促进储能参与新型电力系统安全调控的研究具有一定参考意义。

输电线路状态监测系统取能电源的设计新原理

针对现有输电线路状态参数在线监测系统的取能电源普遍存在的取能线圈易于深度饱和、热耗大、电路复杂等问题,提出了一种新的取能线圈设计原理。为取能线圈引入气隙磁阻,并通过定量分析与仿真实现对取能线圈的结构、铁心材料、绕组匝数、气隙长度等参数的合理匹配,从而在电源最前端解决了现有技术存在的问题。基于此取能线圈研制的电源,经整体测试表明,能在导线电流正常变化范围内工作于非饱和、低热耗状态,并提供稳定的输出。对线路出现异常大电流可能给电源可靠性产生影响的问题进行了分析,并提出提高电源工作可靠性的具体措施。短路和冲击试验表明,这些措施可抑制异常大电流导致的电动力及过电压的破坏作用。

含新能源发电接入的电力系统低频振荡阻尼控制研究综述

电力系统低频振荡是现代电网发展进程中一个亟待解决的问题,随着以风电和光伏为主的新能源发电渗透率越来越高,传统阻尼控制手段将难以独立应对电力系统运行特性出现的新变化。为充分发掘新能源发电在参与阻尼低频振荡方面的潜力,需要对新能源的阻尼控制展开研究。该文整理了无阻尼控制新能源发电对低频振荡的影响的研究现状,概述了当前各类阻尼控制器的阻尼控制原理,然后分控制器设计和控制结构设计两大部分对新能源阻尼控制的研究现状做了归纳和总结。在设计控制器之前,首先需要解决控制器的安装位置、控制输入–输出的选择和配对等控制结构问题,工程经验、留数法和几何测度法等是较常采用的控制结构设计方法。相比电力系统稳定器、高压直流输电系统和柔性交流输电系统等传统阻尼装置,新能源阻尼控制器对鲁棒性和自适应性的要求更为严苛,因此该文着重对最优控制、自适应控制、鲁棒控制和模糊逻辑控制等先进控制进行了介绍。

光伏并网系统中直流注入问题最新进展及发展趋势

限制光伏发电系统并入大电网时直流电流的含量是光伏并网的重要需求。国内外相关标准对光伏并网电流中直流分量的大小有所规定。随着非隔离型光伏并网逆变系统的推广,目前直流注入问题日益受到重视。结合相关文献介绍了直流注入产生的原因及所带来的不利影响,从解决直流注入问题的原理出发,将目前已提出的解决方法归纳为三类:采用可抑制直流注入的逆变器、检测补偿法以及电容隔直法。通过理论分析对各类方法的原理进行了介绍,说明了各自存在的优点和不足,通过相互比较进一步总结了各类方法的特点。最后,对光伏并网系统中直流注入问题解决方法的发展前景作了展望。

低压配电系统单相非线性负荷的谐波衰减效应研究

对单相不可控电容滤波整流型电路的仿真和实验研究表明,低压配电系统非线性负荷的谐波特性与电压波形畸变程度相关;提出用电压波形的波峰系数(crest factor)作为非线性负荷谐波电流的衰减效应(attenuation effect)的衡量指标,波峰系数与非线性负荷的谐波发生水平之间具有线性递增关系。分析还表明,在民用低压配电系统中,非线性负荷谐波电流几乎均使其供电端电压呈现平顶波峰的趋势。这一结论与实测电压大部分呈现平顶波一致;同时说明,导致低压系统供电电压畸变的主要因素就是系统中大量存在的分布式谐波源。

采用ZigBee PRO无线网络技术的导线舞动多点监测系统设计

为实时监测输电导线的舞动状态,在ZigBee Pro Feature set(ZigBee PRO)无线通信技术的基础上提出了导线舞动多点监测系统的设计思想。分析了ZigBee PRO技术在导线舞动监测应用中所需要解决的关键问题,该系统采用分布式测量系统构架,对系统中用于构建无线网络的协调器节点和用于监测舞动的传感器子节点在硬件和软件方面进行了分析与设计,利用三轴加速度传感器实现了对导线舞动轨迹的多点同步监测,为导线张力变化的计算打下了基础。在实验室环境下,针对加速度数据采集精度和通信质量等方面进行了实验,实验结果表明,设计开发的系统软硬件运行正常,组网和传输性能良好,能够满足实时导线舞动监测应用的基本要求。

小电流接地系统单相接地故障选线新方法

为改进小电流接地系统单相接地故障选线方法,结合数字信号处理中的相关分析技术与小波包分解技术,利用db小波包以适当频带宽度分解了这种故障后的暂态零序电流,自适应地选出各条线路上故障能量最大的特征频段。两两相关分析各线路故障特征频段对应小波包分解系数的波形,获得相关矩阵,并求出各线路的综合相关系数,最终给出按接地故障发生可能性大小排列的选线结果。理论分析及大量MATLAB仿真结果表明:该法不受故障条件的影响,可准确、可靠地实现配电网单相接地故障选线,适于中性点不接地或经消弧线圈接地系统。

中压配电网可靠性评估技术规范研究

基于我国中压配电网供电可靠性现状及供电可靠性管理实际,分析了评估模型、参数和方法中影响可靠性计算的主要问题,并给出了合理的处置办法。其中,提出的配电网模型构建思路和方法可将可靠性评估与可靠性统计评价建立起有机联系。此外,就评估指标、模型、参数、方法、流程、软件设计要求、测试算例和报告内容等系统地提出了规范性建议。其中,测试算例能考虑负荷开关、负荷变化、设施容量约束和负荷削减对可靠性指标的影响;对评估流程、评估软件和评估报告提出了明确要求;通过对可靠性指标和薄弱环节分析、改善措施及其效果等报告核心内容进行规定,确保评估报告的完整性、技术深度和实用价值。算例结果表明了所提规范建议的实用性和可操作性,可对中压配电网可靠性评估技术规范的制定起到借鉴作用。

配电变压器短路和开路损耗在线测量系统

针对配电变压器短路损耗和空载损耗离线测量影响供电连续性的问题,提出一种新的变压器损耗在线测量方法并设计了在线测量系统。依据变压器等效电路模型建立变压器短路阻抗与其一、二次侧电压、电流的关系,并推导出了短路阻抗与空载和短路损耗之间的关系。采用线性拟合方法拟合在线采集到的配电变压器相电压和相电流值来实现短路电阻的在线测量,进而实现变压器短路和空载损耗的在线测量。给出一种新的变压器损耗在线测量方法,建立一套变压器损耗在线检测系统,并在Matlab/SIMULINK仿真平台上进行仿真研究。结果显示,使用该方法计算出的空载损耗和短路损耗分别小于或等于0.4%和2.12%,验证了该方法的有效性和准确性。

数字化变电站保护系统可靠性新措施及仿真

传统的微机继电保护系统通过设备双重化配置来提高可靠性,这种方案并没有充分利用变电站内的各种保护信息,且在一定程度上造成了投资浪费。文章以基于IEC61850标准以及电子式互感器的新型数字化变电站通信网络为基础,提出了解决保护装置失效和数字互感器失效的新型可靠性技术方案,分别是共享备用保护单元和软后备信号流切换;并依据IEC61850标准确立了两种方案的逻辑节点和逻辑结构。通过分析多播应用关联(multicast application association,MCAA)模型与双边应用关联(two party application association,TPAA)模型的优缺点,确立了逻辑节点间的关联模型,并选择面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation events,GOOSE)快速报文作为主要通信格式。通过OPNET网络仿真得到了两种可靠性方案的投切时间,证明了两种方案的可行性。

新疆强风沙尘环境下750kV线路运维技术

为了保证大风及强沙尘环境下特高压输电线路的正常运维,确保输电线路及电网安全,针对750 kV特高压输电线路提出了防范强风沙尘侵害的措施。通过总结新疆地区气象特征,分析新疆电网输电线路在强风沙尘作用下可能出现的故障现象,从防范绝缘子伞裙破裂、金具和引流线磨损等方面给出了具体的技术方法。结合新疆750 kV输电线路实际发生的故障案例以及故障处置对策,说明了该方法对于提升750 kV特高压输电线路的耐受强风沙尘能力是有效和实用的,可为后续强风沙尘地区的输电线路设计及高可靠性运行提供有益借鉴。