基于人工蜂群算法的温差发电阵列最优重构方法

在新能源发电技术快速发展的背景下,温差发电(TEG)技术能够很好地利用新能源发电中产生的废热.然而,温度分布的变化会使得TEG阵列的输出特性恶化、发电效率降低.提出基于人工蜂群(ABC)算法的TEG阵列重构方法,在3种不同温度分布情况下,利用ABC在对称9×9和不对称10×15两种TEG阵列进行动态重构.将所提算法与遗传算法、粒子群优化算法和秃鹰搜索优化算法3种启发式算法作对比,并给出由ABC重构后的TEG阵列温度分布图.结果表明:ABC能够提高TEG阵列的输出功率,输出功率-电压曲线均趋向呈现出单个峰值.此外,利用基于RTLAB平台上的硬件在环实验验证了硬件可行性.

交流线路避雷线融冰故障电磁暂态分析与间接式行波故障定位方法

由于避雷线通常逐塔接地,因此往往对其进行消去处理以降低参数矩阵阶数,但是在避雷线融冰过程中其与沿线杆塔绝缘,会受到线路电磁耦合影响。在研究避雷线对地绝缘条件下多导体传输系统电磁暂态耦合的基础上,推导双回非对称相数多导体传输系统的解耦方式,提出避雷线对地绝缘情况下的相模变换矩阵,并指出避雷线对地绝缘会造成由三相线路所构成模量中出现“零模提速”现象。在此基础上,考虑电容式电压互感器暂态传变特性影响,提出一种利用三相交流线路行波测距装置对避雷线直流融冰期间发生的故障进行间接式双端不同步故障测距的方法,并通过渐进峭度曲线剔除现场实测信号中的电磁噪声,实现波头准确辨识,大量仿真表明该方法可行有效。

基于波形突变特征的海量行波数据中雷击干扰波形辨识

行波装置等高采样率装置已在电力系统得到普遍应用,未来将成为新型电力系统运行数据积累的重要来源。行波装置不仅会记录故障产生的电磁暂态过程,也会记录雷击干扰等其他扰动。雷击干扰虽然会引起绝缘的部分损伤,但由于缺少跳闸记录等事件记录的支撑,且高采样率数据存在离群点问题,雷击识别存在较大困难。文中提出基于中位数绝对离差法滑动窗口的行波数据预处理方法,消除绝大部分异常坏点并对其暂态细节进行修复,抑制异常坏点引起的波形奇异点,对预处理后行波数据做形态学梯度提取,抑制波形中变化较为平缓部分,放大局部暂态突变细节,从而提取电流行波数据突变的相关特征。采用合成少数类过采样技术平衡少数类样本,利用随机森林无需特征归一化的特点,避免新加入数据造成归一化重置的问题,实现了海量数据中线路扰动数据的初步提取,并通过雷电定位系统完成验证。

风电场双回送出线路时域故障测距新方法

由于故障时新能源电源输出的短路电流呈现出频率偏移、谐波含量占比高、幅值受限、正负序阻抗不相等等特征,从而导致基于工频相量的故障定位方法存在失效的风险。为此,提出适用于风电场双回送出线路故障测距方法。采用时域有限差分法离散以偏微分方程形式表示的传输线方程,再利用改进变分迭代法求解传输线方程,得到线长的函数,并将线路两端的相电压、相电流作为边界条件;最后,构造故障测距函数以实现故障定位。通过PSCAD/EMTDC和硬件在环测试实验平台进行分析,验证了所提算法能准确地定位故障位置。

极限学习机及其在质子交换膜燃料电池参数辨识中的应用

为对质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行精确建模,需要准确辨识PEMFC中的未知参数.然而,PEMFC的参数辨识是一个多变量、多峰值和强耦合的非线性优化问题,传统的参数辨识方法往往得不到满意的结果.此外,不同运行条件下产生的噪声会阻碍启发式算法(MhAs)获取精确的参数.针对该问题,提出一种基于极限学习机(ELM)的MhAs策略——ELM-MhAs,以实现PEMFC的参数辨识.利用ELM对数据进行训练以降低或消除噪声,为MhAs提供更为准确可靠的适应度函数,从而保证MhAs对PEMFC参数的精确辨识.为验证该策略的可行性和有效性,在低温、低相对湿度和高温、高相对湿度两种条件下,分别对25组电压-电流数据进行不降噪、贝叶斯正则神经网络(BRNN)降噪以及ELM降噪处理,随后对比不同数据中6种MhAs和列文伯格-马夸尔特反向传播法的参数辨识结果.实验结果表明,与不降噪和BRNN降噪处理相比,应用ELM能够显著减少数据噪声对实验数据的影响,从而有效提高MhAs的参数辨识精度.

面向新工科的绿色能源技术课程教学改革思路

在全球化石能源储量日趋匮乏、绿色能源技术日益发展的背景下,绿色能源科学技术的相关课程教学深刻影响着新型科技人才的发展。为此,针对新工科背景下国内新能源技术人才短缺、相关教学理念匮乏、相关教学课程没有落到实处的实际状况,提出将先进的绿色能源技术带进课堂,双语教学贯彻课堂,加强课程思政结合教学、实践活动融入教学,并以学科竞赛和科技论文写作为辅助巩固教学成果,顺应我国碳达峰、碳中和的重要目标。

直流电子式电压互感器延时特性分析与现场测试

直流电子式电压互感器因受到分压器、远端模块参数改变及合并单元等数字链路因素影响会出现延时,现场准确测试标定该延时特性不易实现。首先,建立了直流电压互感器等效电路模型,分析了直流分压器、低通滤波器等被动元件对直流电子式电压互感器延时时间的影响。在此基础上,提出一种基于暂稳态信号的延时等效测试方法,并研制出直流电压互感器延时特性现场试验系统。通过标准暂稳态信号与被测直流电压互感器的反馈时差精确测量延时时间。最后,采用所提出的试验方案在某直流工程现场进行直流电压互感器延时测试,验证了该方法有效性。

基于雷电记录与行波数据的雷击故障测距结果优化方法

针对输电线路故障概率最高的雷击故障存在实测数据故障点反射波难以标定等困难,提出基于行波测距数据和雷电定位系统记录等多平台来源信息的雷击故障测距结果优化方法。以实测数据中疑似故障点反射波对应的疑似故障点作为基准,根据最近邻地闪记录与疑似故障点之间的空间距离和时差排除雷电定位系统中非故障雷击地闪记录和实测行波数据中非有效行波的干扰,初步确定故障点位置。在此基础上,根据最近邻地闪记录在空间位置上的趋向性,以线路走廊走势作为基准,计算最近邻地闪记录与线路走廊各基杆塔之间的空间趋势接近度,以接近度作为修正系数对行波测距结果进行优化。最后,以故障实测数据进行验证表明该方法可行、有效。

半波长输电线路调谐电路接线形式及零序回路补偿

通过研究不同的补偿方式对半波长沿线电压分布的影响,以期获得理论上较为理想的半波长补偿方式。通过电路模型推导指出要完整模拟三相输电线路的传输,需要同时考虑线间回路与零序回路的补偿。在此基础上提出了带零序补偿的调谐电路简化模型。通过比较自然半波长线路、带零序补偿与不带零序补偿的调谐半波长线路在带载、空载与非全相运行等状态下的沿线电压幅值分布,指出线路正常运行时,不带零序补偿的线路沿线电压分布呈现零序回路与线间回路的叠加,与自然半波长有明显的差异。因此,带零序补偿的调谐回路能够更好地模拟自然半波长线路特性。

基于无源滤波器设计理论的半波长输电线路调谐电路特性分析

调谐电路是特高压半波长线路能够灵活应用于不同传输距离的关键技术。该文通过分析传统调谐电路的结构特点,根据模拟滤波器设计理论,得出调谐电路本质为无源低通滤波器这一重要结论,而传统调谐电路结构完全等同于定k型低通滤波器,会在截止频率附近产生增益与时延的放大。选取Bessel滤波器进行调谐电路参数设计,通过仿真计算比较自然半波长线路、传统调谐半波长线路与Bessel型调谐半波长线路在不同运行状态下的沿线电压幅值分布,发现Bessel型调谐半波长线路能够获得与传统调谐半波长基本一致的沿线电压分布特点。而在发生雷击、故障等暂态过程时,Bessel型调谐电路能够抑制高频冲击在传统调谐电路中产生的高频振荡,其性能优于传统调谐电路。

基于故障暂态过程的半波长输电线路差动保护策略

由于超长输电距离引起的分布电容较大,传统保护不能直接应用于半波长输电线路(half-wavelength transmission line,HWTL)。该文提出一种基于故障暂态过程的新型保护策略,利用方向行波原理对半波长输电线路进行保护。为了识别故障方向,对半波长输电线路各终端的方向行波进行电压和电流的计算,并以10kHz的采样频率记录。随后,采用低采样频率的暂态波形积分来代替行波波头的精确检测。然后,利用短时窗暂态波形积分的商值来判别区内故障和区外故障。如果故障发生在半波长输电线路,则两个终端的商值接近1。相反,区外故障的情况下,则终端的商值远大于1。最后,通过PSCAD/EMTDC进行仿真,验证了所提出的差动保护策略的鲁棒性。

雷电流波形参数检测视角下的±800kV直流输电线路反击电磁暂态分析

从获取雷电流波形参数的角度出发,研究雷击特高压直流输电线路的避雷线档距中央、杆塔外撑角和塔顶时传输系统的行波响应,依据分布参数电路理论分析注入传输系统的雷电流在各电流通道中的电流行波波形。当雷击避雷线或避雷线与杆塔外撑角连接处未造成闪络时,避雷线与杆塔外撑角连接处的暂态电流含有大部分雷电流上升沿响应;当雷击塔顶未闪络时,大部分雷电流经杆塔直接流入大地。发生雷击闪络时,传输系统受到雷电流激励和闪络故障附加激励先后2次冲击,其波过程可视为2次冲击在传输系统引起的行波暂态响应。绝缘子闪络时,雷电流上升沿行波已经离开绝缘子传播,绝缘子闪络电流波形上升沿与注入传输系统的雷电流上升沿相差甚远。当雷击避雷线或杆塔外撑角连接处造成闪络时,杆塔外撑角连接处的暂态电流包含了绝大部分雷电流上升沿响应;在雷击塔顶造成闪络情况下,雷电流上升沿主要经杆塔流入大地,其他电流行波通道所含雷电流上升沿响应较少。无论雷击是否造成闪络,绝缘子闪络电流均不含有雷电流上升沿信息,故为了获取雷电流波形参数,需检测雷击点附近避雷线或避雷线与杆塔外撑角连接处的电流行波。

考虑互感器传变特性的输电线路暂态保护雷击干扰与线路故障识别方法

当雷击线路或杆塔未导致故障时,线路上的行波响应仅包含雷电等效激励源造成的响应,不包含故障激励源引起的响应,而接地故障引起的行波响应包含故障等效电源接入传输系统的过程。本文以实测CVT与CT宽频传输特性为基础,建立CVT与CT传递模型,分析CVT二次侧输出包含的附加振荡对行波识别与标定的影响。以CVT与CT二次侧输出波形作为样本数据,利用瞬时功率对故障行波进行刻画,通过主成分分析聚类的方法,将故障与雷击干扰的瞬时功率曲线簇投影至主成分分析坐标系上。故障与雷击干扰的行波数据会在坐标系上形成各自的聚类点簇中心,利用支持向量机划分分类面,对故障与雷击干扰进行判别。大量数据测试表明,该雷击干扰识别方法对故障与雷击干扰的分类可行、有效。

基于感性模糊识别的MMC直流输电线路单极接地故障分析

伪双极模块化多电平换流器(MMC)直流输电系统发生单极接地故障时的故障电流较小,在高阻故障下故障电流更是极其微弱,很难快速识别单极接地故障。考虑MMC直流输电系统中,单极接地故障暂态过程与其他类故障暂态过程的故障回路的区别,提出一种基于感性模糊识别的单极接地故障识别方法。利用电流变化率与电压的相关系数近似表征回路测量点的电感特征,定义正、负极相关系数的比值为感性模糊系数。根据感性模糊系数的符号识别单极接地故障,然后根据感性模糊系数的绝对值判断故障极。大量仿真实验表明,所提方法有较强的速动性和灵敏性,并有很强的耐受过渡电阻能力。

±800kV直流输电线路雷击点与闪络点不一致时的行波测距

分析了特高压直流输电线路雷击点与闪络点不一致时电压行波的传播特点。在雷击侧,由雷电流注入所引起的电压行波先到达保护安装处,而由故障引起的电压行波后到达,所检测到的电压行波起始阶段呈现出雷击未故障特征;在闪络侧,由故障引起的电压行波先到达,而由雷电流注入所引起的电压行波后到达,所检测到的电压行波起始阶段呈现故障的特征。因此,利用线路两端检测到的电压行波线模首波头幅值进行比较来识别雷击侧和闪络侧,再应用双端行波测距方法对雷击点进行定位,继而根据雷击侧电压行波首波头和故障点反射波头的时间差进一步确定闪络点的位置。仿真结果表明该方法有效。

雷电流波形参数检测视角下±800kV直流输电线路导线绕击分析

雷电流波形参数主要集中于雷电流上升沿,为分析雷击输电线路后各个行波通道暂态电流所含雷电流上升沿信息,从获取雷电流波形参数的视角,应用分布参数电路理论研究雷电绕击特高压输电线路的行波响应,分析在雷击闪络和未闪络情况下,注入导线的雷电流在诸电流通道中的电流行波波形。雷电绕击导线造成闪络的波过程可视为雷电流注入和闪络故障附加激励先后两次冲击在导线和绝缘子所引起的行波暂态响应。根据闪络冲击发生于雷电流冲击峰值之前和之后,将闪络分为波前闪络和波后闪络,于此两种闪络情况下,分析不同电流通道暂态电流所包含的雷电流波前信息。考虑了冲击电晕和杆塔对导线和绝缘子暂态电流波形的影响。分析和数字实验表明:绕击导线发生波前闪络情况下,导线暂态电流不含雷电流的峰值(参数);而波后闪络情况下,导线暂态电流含有雷电流的峰值(参数);无论是波前闪络还是波后闪络,绝缘子闪络电流均不含有雷电流上升沿信息,雷电流上升沿信息只含于导线暂态电流,故为了获取雷电流波形参数,须检测雷击点附近导线的电流行波。

考虑线路参数依频特性的特高压半波长交流输电线路行波传播分析

为分析类似特高压半波长线路的超长线路上行波传播特点,在考虑线路参数依频特性的条件下,对线模行波与零模行波在不同故障距离上所体现出的波速差异进行了理论研究。从理论推导与仿真验证两个方面指出:故障点无法解耦而导致的"模混杂"会造成从故障点反射至线路两端的零模行波包含由线路两端反射至故障点的部分线模行波,渗透进入零模通道的线模行波会使计算得到的零模平均波速趋近于线模平均波速;随着传播距离的增加,零模行波与线模行波的差异逐渐增大,在传播距离达到3 000 km时,零模行波所含高频量极少,波形平缓,利用高频量进行标定的方法容易失效。分别利用小波模极大值与行波幅值10%作为波到时刻判据对零模行波到达时刻进行了标定,指出波到时刻的定义与标定方法有关,且随着传播距离的改变,平均波速也会出现较大变化,不能以单一波速进行测距计算。

基于自适应蝠鲼觅食优化算法的分布式电源选址定容

建立了考虑有功功率损耗、电压分布、污染排放、分布式电源(DG)成本以及气象条件的DG选址定容规划模型,其中选址、定容工作分别是一个离散、连续变量,是一个高度非线性、含离散优化变量的复杂模型.因此,应用自适应蝠鲼觅食优化(AMRFO)算法获取最优Pareto解集,其具有丰富多样的搜索机制,个体更新机制以及先进的Pareto解筛选机制,针对该模型能够获得更加优异的高质量解.为回避权重系数人为设置主观性带来的影响,采用基于马氏距离的理想决策点法进行Pareto最优解集决策.最后,基于IEEE 33, 69节点配电网和孤网运行的IEEE 33, 69节点配电网进行仿真分析.研究结果表明:与传统的多目标智能优化算法相比,AMRFO算法能够获得分布更加广泛、均匀的Pareto前沿,在兼顾经济性的同时,配电网的电压分布、有功功率损耗的改善效果显著优于其他算法.

基于孔雀优化算法的配电网储能系统双层多目标优化配置

考虑电池储能系统(BESSs)规划与运行之间的联系,建立兼顾经济性和技术性要求的BESSs多目标优化配置模型并进行双层架构,保证BESSs规划的有效性和运行的高效性.内层以BESSs运营收益最大为目标,提出孔雀优化算法求解BESSs充放电运行策略的最优解;外层以BESSs投资运维成本、配电网电压波动和负荷波动最小为目标,设计多目标孔雀优化算法求解选址定容规划方案的Pareto非支配解集.考虑配电网运行条件的不确定性,采用聚类算法获得典型场景集,并基于IEEE-33节点系统进行仿真.结果表明:所提算法实现了局部探索和全局搜索的平衡,有效获得高质量解;与传统多目标优化算法相比,其能够获得分布更广泛且均匀的Pareto前沿,实现BESSs投资效益最优,显著提升配电网电压质量和功率稳定性.

基于Lustre文件系统的海量暂存COMTRADE数据分布存储模式

研究了一种基于Lustre分布式并行文件系统的高性能I/O流式数据存储模式,能够满足当前行波暂态采集装置海量暂态数据的高速并发读写访问的需求。通过采用多客户端工作模式,并且将多个暂态数据文件聚合成大文件,可以进一步提高访问带宽和使用效率。实验数据表明该模式具有较高的I/O性能,能够满足目前和未来海量电力数据的高速存储管理需求。