基于转录组测序的煤工尘肺大鼠模型中线粒体相关差异基因筛选及分析

目的应用高通量转录组测序技术,对煤工尘肺大鼠模型中线粒体相关差异基因进行筛选及分析。方法选取无特定病原体(SPF)级SD雄性大鼠30只,根据随机数表法分为对照组、煤尘组、矽尘组,每组10只,采用一次性非暴露式气管内灌注法造模,并常规饲养90 d。取肺组织制作病理标本,观察其病理改变,采用Masson染色观察其纤维化情况,免疫组化检测肺组织的胶原蛋白Ⅰ(COL-Ⅰ)表达情况来确定造模情况。利用转录组测序技术对样本间基因进行差异表达分析,筛选出差异表达基因,然后对差异基因进行GO和KEGG生物信息学分析,进一步筛选出大鼠煤工尘肺模型中与线粒体有关的差异基因,并进行生物信息学分析。结果HE、Masson染色及免疫组化结果显示,煤尘组与矽尘组中COL-Ⅰ表达量增高。对对照组与煤尘组的差异基因进行筛选,其中与线粒体有关的基因一共35个(上调28个和下调7个)。对对照组与矽尘组的差异基因进行筛选,其中与线粒体有关的基因一共302个(上调202个和下调100个)。通过GO富集分析发现,在生物过程中,细胞过程、单一的有机体过程较为重要;在分子功能中,以活动分子传感器、催化活性为主;在细胞组分中,以细胞部分、细胞为主。对照组与矽尘组中与线粒体相关的差异基因通过KEGG显著富集到前20条通路中,氧化磷酸化、产热、帕金森综合征、朊病毒病等通路富集到的基因最多。结论通过转录组高通量测序,筛选分析了煤工尘肺大鼠模型中线粒体相关差异基因,以期为后续探索煤工尘肺与线粒体的关系提供依据。

信息驱动的大电网运行态势知识图谱框架及构建模式研究

基于大电网海量、高维的各类实时测量及仿真模拟信息,依托大数据、人工智能、知识图谱等先进信息技术,深度挖掘和表征电网运行态势知识并直观形象展示,是建设大电网在线智能主动安全防御体系的核心。首先,在智能全景系统思想体系下,采用“物理系统+信息系统+知识图谱”融合机制,综合考虑电网不同运行场景的稳定状态评估指标和优化控制策略信息,给出电网运行态势知识图谱的基本概念及内涵,并详细介绍其核心要素及构建目标。然后,依托智能电网调度时空大数据支撑平台,设计电网运行态势知识图谱软件功能架构,包含多源信息融合、时空大数据平台、态势图谱引擎、知识关联推理、图谱业务应用和友好人机交互等6个层次模块。在此基础上,给出自顶向下的电网运行态势知识图谱构建模式,并系统性介绍逻辑架构、技术架构、知识建模、知识抽取、知识融合、知识加工、知识更新、图结构存储、可视化引擎等构建技术。最后,研发大电网运行态势知识图谱智能构建及可视化系统,并在某省级电网开展测试应用,为实现信息驱动的大电网智能全景主动安全防御提供技术支撑。

基于同步相量测量的电力系统在线电压稳定指标

广域测量系统的迅速发展和广泛应用为大电网电压稳定性的在线监测奠定了基础。在某一时间断面上将系统中的一条支路看作一个单负荷无穷大系统,在此基础上研究了一种基于量测数据的在线电压稳定指标。利用同步测量的母线电压相量、支路潮流等电气量,经过简单的在线计算,得到被监测支路的电压稳定指标。将系统所有支路电压稳定指标的最大值作为该系统的电压稳定指标,所对应的支路为最弱支路。系统电压稳定指标与临界值 1 之间的距离反映了系统的电压稳定裕度。如果系统电压稳定指标趋近 1,则表明系统临近电压崩溃点。在 EPRI-36 节点系统上的仿真结果验证了该指标的有效性,及将该指标用于电力系统的在线电压稳定监测的可行性。

时空大数据环境下的大电网稳定态势量化评估与自适应防控体系构建

广域测量系统实测信息及故障集仿真结果构成了电网时空大数据,如何采用大数据技术对它们进行快速、高效地挖掘,实现大电网在线安全评估与防御是智能电网核心目标之一。从电网广域时空量测信息角度,解释了电网时空大数据的内涵,提出大电网在线稳定态势评估与自适应防御体系(stability situation assessment and adaptive defense control system,ST-SADC)的整体架构及关键技术。ST-SADC以大数据分析与处理为底层技术支撑,基于广域时空量测信息实现大电网稳定态势量化评估及主导环节的反映射虚拟建模,进而实现轨迹型自适应防御控制。针对当前技术现状,讨论了ST-SADC循环递进式研究路线。该体系可进一步提高广域时空量测信息的挖掘深度和广度,最终提升大电网轨迹型智能化预警和防控能力。

基于响应的电网暂态稳定态势在线量化评估方法

广域测量系统工程化成熟应用为基于响应的电网暂态稳定分析与控制研究提供了新的契机,而暂态稳定态势在线量化评估是关键。以单机无穷大系统为例研究并证明不同观测支路比例段的静态和暂态稳定态势剖分特性,即同趋和同达失稳点特性。该剖分特性表明,可间接利用发电机端口外网络的相量测量装置有效测量信息评估电网暂态稳定态势的可行性。根据发电机转子加速度方程,严格推导电网任意机组对的等效单机系统虚拟功角特性正弦函数表达式,并基于该表达式,提出一种基于响应的电网暂态稳定裕度指标。用IEEE-9节点和新英格兰10机39节点系统进行仿真,验证了所提方法的有效性及工程可操作性,为基于响应的电网暂态稳定在线监控提供了有力的技术支撑。

在线电力系统静态稳定域的研究及其应用

日益复杂的电网迫切需要在线监控,而寻求简捷、有效的分析方法是在线监控得以实施的关键。静态功角稳定和电压稳定在本质上是统一的,根据二者极限处特性的关系,在相角和功率因数角δ-Φ空间上构造出静态稳定域,并在此基础上,提出一种以节点稳定裕度为目标的定量化切负荷快速计算方法。该方法采用量测量进行等值,间接避免了潮流计算和具体临界值的求取,从而弥补了传统方法在线应用中存在的系统规模过大、非线性模型不准确、计算速度慢的缺陷。仿真结果表明,该方法物理概念清晰、计算简单快速,有在线应用前景。

基于全参量灵敏度的电网静态稳定实用判据

针对静态的功角稳定和电压稳定在概念上尚未统一,给稳定分析与控制带来不便的情形。从动力学角度出发,提出电网静态稳定实质是电磁有功功率牵引下的"源–网–荷"功率转化平衡性问题。电压只是这一过程的支撑,性质上属于非线性系统输出变量的有界性问题,而与稳定性没有必然关系。由此,推演最大有功传输及其在R-X坐标上的半圆边界特性。基于全参量灵敏度,给出一种广义的静态稳定实用判据,使静态稳定理论得到扩展。另外,给出电压支撑量化指标,衡量电压支撑水平。理论研究与多场景算例分析表明了新判据的有效性和合理性,在广域测量(wide-area measurement system,WAMS)环境下有望实现在线电网静态稳定监控。

基于轨迹灵敏度的戴维南等效参数迭代优化辨识

提出一种基于轨迹灵敏度的戴维南等效参数迭代优化辨识方法。该方法将戴维南等效参数辨识归结为数值优化问题,以节点电压计算值平方和电压实测值平方的差最小为目标,优化模型简单、求解方法可靠。结合戴维南等效参数对节点电压的轨迹灵敏度,对辨识参数的初值自适应变步长修正,进而提高参数辨识的精度。由于该方法仅采用当前时刻的实测节点电压、功率数据,有效避免了现有戴维南等效参数辨识方法针对不同假设条件的局限,具有使用范围广、辨识结果有效性强、计算速度快的特点。简单2节点系统和新英格兰10机39节点系统的仿真验证了所提方法的实用性和有效性,有在线应用前景。

实时环境下有功损耗及静态电压稳定裕度与功率因数角的关系

基于戴维南等效电路,推导一定有功模式下有功损耗及静态电压稳定裕度与功率因数角的关系解析表达式。在2维坐标系下构造出反映2者关系的实时运行域,并提出3个新指标,可用来快速预估节点无功补偿情况、指导无功优化目标的选择。采用量测值获得节点戴维南等效参数,即可清晰确定当前运行状态下各节点所需无功补偿情况及无功优化方向,从而弥补了传统方法实时应用中存在的系统规模过大、非线性模型不准确和计算速度慢等缺陷。IEEE 39节点系统仿真分析结果表明,所提方法简单、快速、有效,物理概念明确,不受网络规模、参数的影响,有实时应用前景。

基于WAMS和EMS的电压稳定在线评估系统

介绍了基于WAMS和EMS的电压稳定在线评估系统的框架结构、功能模块和工程应用情况。利用EMS系统中全面的网络结构、参数及静态量测信息,求得基于网络模型的各负荷节点戴维南等效参数。以该等效参数作为初值,对各PMU采集负荷节点的轨迹信息进行戴维南等效参数跟踪辨识及阻抗模指标计算,并构建了便于量化评估暂态电压稳定可接受性的面积型指标,进而实现针对WAMS系统的静态或暂态电压稳定在线评估。该系统充分利用了WAMS系统的速度、精度、同步及EMS系统的信息全面优势,在河南省电力公司调度中心的应用体现了较好的工程使用价值。

在线稳定节能综合监控与预警系统的设计与应用

基于调度自动化系统平台,介绍了电网在线稳定节能综合监控与预警系统体系框架、功能模块以及主要特点。该系统在实时采集数据的基础上,可直观展示电网的稳定模式域、稳定裕度指标、稳定和网损的相对关系、无功补偿水平等电网运行状态信息,有利于调度员清晰直观了解电网运行态势。该系统可快速定位电网安全隐患,自动智能控制和语音预警。该系统的工程化实施,可大幅提高电网实时稳定节能综合监控和预警能力,实现电网的智能化调度。

基于广域测量系统的电压稳定在线监测系统设计

电压稳定性的离线分析不仅计算量大 ,而且难以适应实际系统运行方式的改变 ,因而电压稳定性的实时监视和控制逐渐变得重要。基于同步相量技术的广域动态测量系统 ,可以在时空坐标下监测电力系统动态运行特性 ,弥补了现有SCADA系统和故障滤波系统的不足 ,为大电网动态电压稳定监测奠定了基础。较详细的介绍了WAMS的基本理论、系统监测的内容和分析方法、系统设计综述。

基于随机矩阵理论的电网静态稳定态势评估方法

基于广域测量信息的电力系统静态稳定态势评估具有非常重要的现实意义。该文在分析电力系统实际运行所产生的数据基础上,提出一种基于随机矩阵理论的大数据融合方法。基于随机矩阵理论评估电网静态稳定态势的方法具有无需详细的物理模型、又可综合考虑历史数据和实时数据,以及可从高维角度认识复杂系统等优点。通过对两种极限谱分布函数M-P率(Marchenk-Pastur law)和圆环率在静态稳定态势评估应用的原理说明,提出采用线性特征根统计量平均谱半径作为评估指标;对IEEE39节点系统的仿真,验证了所提方法的有效性,为静态稳定态势评估提供了一种新思路。

网源稳态调压对暂态无功支撑能力的影响研究

发电机与静止补偿电容器是电网稳态电压调控的重要无功源。特高压直流送端大型水、火电机组以及受端电网电压支撑机组与主网电气联系紧密,可参与系统稳态调压。针对电力调度与运行系统中,关于稳态运行时降低机组无功出力可以增大暂态无功备用这一观点的不足之处,通过理论解析,揭示了发电机组稳态运行工况对暂态无功出力特性的影响;针对发电机与静止补偿电容器组合的网源调压系统,提出物理意义明确的暂态无功支撑能力定义以及提升该能力的稳态优化调压方案。小电网测试系统和特高压直流送、受端大电网仿真计算结果表明,增加机组稳态无功出力,可改善交流电网受扰后暂态电压恢复特性。

直流整流站动态无功特性解析及优化措施

受过渡期送端交流网架结构薄弱支撑能力不足、配套电源建设滞后导致局部功率大量汇集,以及强直弱交型混联电网稳定瓶颈约束等因素影响,大扰动后直流整流站动态无功特性将会显著影响交流电压和直流功率恢复,进而影响混联电网受扰稳定特性。因此,提高直流机电暂态仿真精准性,提升交直流混联电网特性认知能力,以及优化直流控制参数缓解扰动冲击,是具有重要现实意义的课题。解析了整流器和整流站的动态无功非线性轨迹特征,并分析了低压限流启动值、定功率环节测量时间常数以及整流器控制方式对动态无功轨迹的影响。华北与华中特高压交直流混联电网仿真结果表明,正确设置直流仿真参数对精准评价混联电网动态行为特性具有重要意义;验证了直流控制器参数优化缓解故障对跨区互联电网冲击的作用。

以直流逆变站为动态无功源的暂态电压稳定控制

受特高压直流送电容量大、多直流密集落点以及负荷高密度分布等因素影响,受端电压稳定问题已成为威胁电网安全稳定运行和制约负荷接纳能力的重要因素之一。通过逆变器准稳态模型,解析其无功消耗与送电有功间的强关联特征;通过时域仿真,明晰逆变器无功消耗与容性补偿器无功出力动态差异,明确该差异可使逆变站成为动态无功源,即直流有功回降后逆变站可向交流电网注入动态无功。在此基础上,提出改善受端电网电压稳定性的直流紧急控制启动判据和撤销判据,以及具备在线应用前景的基于逆变站换流母线电压受扰轨迹的直流紧急控制策略。呼盟—豫西?800 k V/8 000 MW特高压直流受端电网大扰动时域仿真结果,证实了所提控制策略是提升受端电网电压稳定性和规避切负荷的经济有效措施。

基于随机矩阵理论的电力系统暂态稳定性分析

电网暂态分析是保证电网稳定运行的重要手段。随着电网广域测量系统(wide-area management system,WAMS)的发展,电网形成了具有时空特性的高维海量运行数据。传统的电网暂态分析采用物理模型,用严格的数学公式关联维度之间数据,这种模型不能充分利用海量电网运行数据,造成资源浪费。从数据驱动的角度,首先分析WAMS数据的应用情况,考虑电网运行数据特点建立数据模型。然后利用随机矩阵理论(random matrix theory,RMT)建立平均谱半径(mean spectral radius,MSR)评价指标,从整体上分析不同扰动对电网的影响。在整体分析电网运行状态的基础上,结合随机矩阵理论和时间序列分析(time series analysis,TES)建立量化评价指标,实现对扰动的影响程度分析和影响范围评估。最后,利用IEEE39系统验证提出方法的可行性和正确性。

跨大区互联电网与省级电网大扰动振荡耦合机制

华北电网与华中电网特高压交流互联后,位于华中电网西部末端且与互联通道电气距离最远的四川电网,其网内枢纽电站及其出线故障将会引发特高压通道功率大幅涌动,并成为约束南北电力互济的重要因素之一。首先分析了华北—华中特高压互联电网网架拓扑结构与转动惯量分布特征;基于所定义的广义驱动能量,揭示华中不同省级电网故障扰动后,特高压通道华中侧落点电网的注入能量差异;通过理想主导振荡模态及大电网仿真轨迹分析,指出过渡期电网固有结构所决定的振荡机群同调性和振荡耦合叠加性,是导致四川网内故障激发大区振荡首摆驱动能量和反摆制动能量显著增大,进而引发特高压通道功率大幅涌动的根本原因。基于广义驱动能量的影响因素分析,提出相应的缓解措施。该研究可提升特高压大电网动态行为机制的认知能力和大电网安全稳定运行的驾驭能力。

基于随机矩阵理论与熵理论的电网薄弱环节辨识方法

电网薄弱环节辨识对保证电力系统的安全性有重要的意义。为了分析辨识电网薄弱环节,提出一种随机矩阵理论与熵理论相结合的辨识方法。首先介绍随机矩阵理论基本原理和薄弱环节特征。然后利用电压数据和相角数据构建矩阵,结合随机矩阵理论分析矩阵的统计特性,并将统计特性与电网物理特性对比分析。再结合熵理论建立薄弱节点辨识模型,利用变异系数量化分析数据波动特征,构建薄弱支路辨识模型。最后,利用IEEE39节点系统模型验证方法的正确性。

强直弱交的定义、内涵与形式及其应对措施

交直流混联电网中,交流与直流既相互支撑,同时也相互耦合交互作用,2者结构发展的均衡态势,将会深刻影响电网运行特性。当前,我国电网已基本形成特高压交直流混联新格局,电力工程界与学术界对其呈现出的新特性取得广泛共识,并高度概括为"强直弱交"特性。然而,目前尚缺乏对强直弱交的系统性论述。为此,在回顾交直流电网发展历程的基础上,提出了强直弱交的定义,剖析并阐释了其内涵,指明强直弱交的主要表现形式及其对电网安全稳定运行的威胁。在此基础上,为保障强直弱交型混联电网安全运行,从稳定标准修编完善、交直流混联电网协调发展以及构建大电网安全综合防御体系等3个方面,提出了应对措施的建议。